В каком слое содержится 80 воздуха

Что вы знаете о небе над головой? Поговорим о воздушном океане, на дне которого мы с вами живем, и только очень изредка «всплываем» на его поверхность. Но это не точно! Ведь, уже утверждают, что он простирается до Луны.

Часть первая. Подъем до линии Теодора фон Кармана. Первые 100 километров.

5–5,5 километров – Осторожно, физиологическая зона атмосферы заканчивается

На высоте 5 тыс. метров и атмосферное давление, и содержание кислорода в воздухе падает вдвое. Без предварительной и долгой акклиматизации вы не выдержите в таких условиях и пары часов.

Но, практически под «потолком» этой отметки, в Андах, на высоте 5 100 метров расположен самый высокогорный город в мире – Ла-Ринконада (Перу).

Нехватка кислорода хорошо «компенсируется» другим химическим элементом – золотом. Золотые рудники привлекают сюда массу людей. В 2012 году население города составило около 50 тыс. человек.

Для справки: 99 % населения планеты проживает до высоты 2 км.

9 километров – «дышите глубже»

9 тыс. метров – предел приспособляемости к кратковременному дыханию атмосферным воздухом. Вершина горы Эверест (Джомолунгма), что в Гималаях, немного не дотягивает до этого показателя. Она находится на высоте 8 848 метров над уровнем моря.

Подъем на Джомолунгму занимает от 2-х месяцев. Из них около месяца уходит на акклиматизацию.

Выше пешком человек подняться не может. А птицы, подняться могут?

10–11 километров – верхний эшелон пернатых

Как высоко летают птицы? Да и что их может заставить подняться на большие высоты? Ответ: Те же самые Гималаи – высочайшая горная система Земли. Через эти горы проходят миграции многих птиц. И понятно, что им приходится перелетать их на больших высотах.

Горные гуси Anser indicus обитают в высокогорных озерах по всей Центральной Азии. На зиму они мигрируют на юг через Гималаи. Это одни из самых высоко летающих птиц. Зафиксирован случай полета горных гусей на высоте 10 175 метров. Они способны пролететь над Гималаями всего за 8 часов. Серый журавль пока на втором месте – зафиксирован перелет через Гималаи на высоте 10 050 метров.

Можно ли выше?

Африканский сип, он же гриф Рюппеля живет в саваннах на севере (южнее Сахары) и востоке Африки. В 1973 году зафиксирован случай столкновения птицы с самолетом на высоте 11 277 метров. Правда, не понятно, что заставило птицу так высоко подняться.

10–12 километров – «над погодой»

Здесь заканчивается тропосфера, «погодный» слой (страта) атмосферы, и начинается стратосфера. Граница между ними называется тропопауза (в средних широтах она находится на высоте 10–12 км).

Чтобы был понятен смысл выделения тропосферы в отдельный слой скажем: Практически все погодные явления протекают в тропосфере (нижней части атмосферы), и только отчасти, с некоторой условностью в стратосфере (до 50 километров). Тропопауза это граница подъема обычных облаков.

Прогноз погоды, который вы смотрите по телевизору, касается, прежде всего, тропосферы. В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы атмосферного воздуха. Здесь сосредоточена преобладающая часть водяного пара, образуются облака, формируются атмосферные фронты, развиваются циклоны и антициклоны, происходят многие другие процессы, определяющие погоду и климат.

Все это осталось под нами, а нам еще есть куда подниматься..

12 км – потолок дозвуковых пассажирских авиалайнеров

Чтобы было понятно: сверхзвуковые пассажирские самолеты Ту-144 и «Конкорд» отличаются от простых «Эрбасов» и «Боингов» не только скоростью полет, но и высотой.

Обычные (дозвуковые) пассажирские самолеты летают на высотах 9-12 км. Ту-144 осуществлял полеты на высоте 16000-17000 метров со скоростью 2000 км/ч. Его практический потолок (максимальная высота реального применения летательного аппарата) с двигателем РД-36-51А составлял 20 километров.

20 км – «Ближний космос» начинается

Идеальное место для космического туризма. Вид из иллюминатора почти как на орбите, но спутники здесь еще не летают. Небо от темно-фиолетового до черно-лилового (на больших высотах). Горизонт имеет характерный изгиб.

20–22 км – верхняя граница биосферы

Жизнь сюда поднимается ветром. Но это, как правило, только споры и бактерии.

20–25 км – тот самый озоновый слой

Для справки (если вдруг кто-то не знает): озон это газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода. Молекулы того кислорода, которым мы дышим, имеют только два атома. Трехатомные молекулы образующегося в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца на обычный двухатомный кислород.

Озоновый слой появился в атмосфере только 500—600 млн лет назад, когда в ней вследствие фотосинтеза накопилось достаточно кислорода.

25–26 км — максимальная высота реального применения существующих реактивных самолетов

А вот здесь уже практический потолок и для реактивных самолетов военного назначения. Практический потолок стратегического сверхзвукового самолета-разведчика ВВС США Lockheed SR-71 «Blackbird» 25910 метров.

Но это совсем не значит, что самолеты не летают выше. Как же так? Читаем дальше.

30 км – мечта космических туристов: «В космос на воздушном шаре»

Американская компания World View планировала отправлять туристов на высоту около 30 километров. Но не в ракете или самолете, а в капсуле, прикрепленной к воздушному шару размером с футбольное поле. Полет 6 часов, из них 4 на заданной высоте. Напомню, внешне здесь практически космос. Только невесомости нет. Фантастика! Но пока не сложилось.

©World View

34,4 километров – прилетели на Марс

Шутка, но с долей истины. Этой высоте соответствует среднее давление у поверхности Марса. Парашютные системы посадки на Красную планету, NASA испытывает именно здесь.

Хотя «Аэродинамический надувной замедлитель сверхзвуковой скорости» (Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerators) не сильно похож на привычный нам парашют. Он больше похож на «летающую тарелку». Надувной замедлитель поднимали на воздушном шаре на высоту 36 км, а потом с помощью ракетных двигателей еще до высоты в 55 км. После чего сбрасывали.

37 км – динамический потолок для самолетов

Кроме практического потолка (см. выше) есть еще динамический. Для достижения динамического потолка летательный аппарат разгоняется до максимальной скорости, а затем выполняет маневр с набором высоты (горку).

Рекорд высоты полета для самолетов установлен 21 августа 1977 года летчиком-испытателем Александром Федотовым на МиГ-25 – 37 650 метров.

41 км – почему бы не спрыгнуть с парашютом?

41 425 метров — рекорд высоты стратостата, управляемого одним человеком, а также рекорд высоты прыжка с парашютом. 24 октября 2014 года Алан Юстас, на тот момент один из топ-менеджеров Google, был привязан к воздушному шару и таким образом добрался до стратосферы. От туда и сброшен. Все было добровольно и Алан был в скафандре.

«Естественно» это произошло в городе Розуэлл. Местным жителям так давно на голову ничего не падало.

50–55 км — Все стратосфера закончилась. Дальше только на ракете

Дальше мезосфера. Граница между стратосферой и мезосферой называется стратопауза. Известна мезосфера своими «подкосмическими» серебристыми облаками (75—85 км). Да, космос уже близко.

«Подкосмические» облака / © Подборка ЯндексКартинки

Кроме того, мезосфера это «святая инквизиция» для «пришельцев из космоса». Это, то самое место, где сгорают практически все «небесные камни» не сумевшие избежать притяжения нашей планеты. Видите в ночном небе метеор – значит наблюдаете действие очищающего огня мезосферы.

Мезосфера известна еще и тем, что в ней зажигают звезды. Искусственные. Кому и зачем это нужно мы разбираем здесь.

Воздух на такой высоте слишком разрежен, чтобы поддерживать полет самолетов или аэростатов, и в то же время слишком плотен для полетов искусственных спутников. Чтобы изучить этот слой атмосферы, сюда запускают только суборбитальные метеорологические ракеты. 20 сентября 2013 года к мезосфере подобрался (53,7 км) японский метеозонд BS13-08, и это рекорд высоты полета беспилотного газового аэростата.

► Если вы «поднялись» с нами до этого места, значит Вам интересно. Не забудьте поставить «лайк», он же «большой палец вверх», этой статье.

80 км — над США начинается космос

На самом деле граница между космосом и атмосферой чистая условность. Да и весь мир, пока, придерживается границы в 100 км. Но для ВВС США граница атмосферы и космоса — 50 миль (80,45 км) над уровнем моря. Преодолевшие эту высоту пилоты получают звание астронавта. То же делает и NASA.

100 км — космос начинается над остальным миром

Это официальная международная граница между атмосферой и космосом рубеж между аэронавтикой и космонавтикой (астронавтикой).

Считается, что на этой высоте атмосфера становится настолько разреженной, что аэродинамическая авиация становится невозможной, так как скорость летательного аппарата, необходимая для создания достаточной подъемной силы, становится больше первой космической скорости. Для достижения еще больших высот необходимо пользоваться средствами космонавтики.

Эту границу вычислил еще американский ученый венгерского происхождения Теодор фон Карман, в честь него она и названа.

Теперь, нужна небольшая передышка и автору и читателям. В любом походе и экскурсии нужен привал. Тем более, что далее нам предстоит подъем до Луны.

Чтобы продолжить экскурсию подпишитесь на канал и поставьте «лайк». Продолжение статьи, как только оно выйдет, появится в вашей ленте публикаций.

Пока можете почитать другие статьи серии «3 минуты чтения и все понятно» (Например: «Как устроены ракетные двигатели» и ее продолжение: «Фау-2, Розуэлл и бензиновые ракеты доктора Годдарда») и еще много чего интересного в каталоге канала.

Источник

Давайте разберёмся, что это такое? Как известно нашу планету окружает оболочка, которая состоит преимущественно из газов. Атмосфера Земли представляет собой именно эту оболочку. Стоит отметить, что она относится к одной из так называемых геосфер.
Важно, что атмосфера планеты является как бы её продолжением. Потому как газовая масса движется вместе с Землёй. И лишь постепенно, можно сказать, плавно перетекает в космическое пространство.

Схема атмосферы Земли

Из чего состоит атмосфера Земли

Оказывается, атмосфера планеты Земля возникла благодаря двум факторам:

падения космических объектов на поверхность нашей планеты. А точнее испарение веществ, из которых состоят эти тела;
дегазация земной мантии. Проще говоря, газовые выделения, которые происходят при извержениях вулканов.

Однако, важную роль сыграло наличие воды, флоры и фауны на планете. Потому что всё это привело к появлению биосферы, а также изменению атмосферы.
По данным учёных, в состав атмосферы входят газы и разные примеси. Например, такие, как пыль, частицы воды, кристаллы льда, морские соли и продукты горения.

Атмосфера Земли и её строение

Безусловно, что окружающая нас газовая сфера является не просто тонким слоем воды и воздуха планеты. Это некое облачное одеяло. Оно укрывает и защищает нас от воздействия сил космоса. На данный момент, выделили определённые слои, из которых состоит атмосфера Земли. Ниже рассмотрим их подробнее.

Тропосфера

Это основной, к тому же, нижний слой воздушной оболочки. Вдобавок, в его составе более 80% общей массы воздуха, и примерно 90% всего водяного пара, который есть во всей атмосфере. С учётом географической широты верхняя граница данной окружной части может располагаться на высоте от 8 до 18 км.
Интересно, что в тропосфере ярко выражены конвекция и турбулентность. Более того, именно в этой части происходит образование облаков, создание циклонов и антициклонов. Также учёные отметили характерную особенность данного атмосферного слоя: чем выше — тем меньше температура воздуха.
Между прочим, нижняя зона тропосферы является пограничным слоем. По толщине он примерно 1-2 км. Как оказалось, он тесно связан с поверхностью нашей планеты. Действительно, в нём свойства и состояние земной сферы оказывают влияние на всю окружающую оболочку.

Тропосфера

Тропопауза

Так называют переходную область между тропосферой и стратосферой. Проще говоря, плавное перевоплощение от одного к другому. Интересно, что здесь отмечается приостановка понижения температуры воздуха с повышением высоты.

Стратосфера как область атмосферы Земли

Данный атмосферный участок находится на высоте от 11 до 50 км. Важно, что именно тут лежит озоновый слой. А он, как известно, оберегает нас от ультрафиолетового излучения.
Сратосфера составляет примерно 20% общей массы земной оболочки.
Характерной особенностью является то, что в нижней части (11-25 км) наблюдается небольшое изменение температуры, а в верхней (25-40 км), наоборот, её активное повышение. К слову сказать, верхнюю часть называют областью инверсии.

Стратосфера

Стратопауза

Что примечательно, на уровне 40 км температура равняется 00С, и сохраняется до 55 км. Эта территория носит название стратопауза. Между прочим, она представляет край стратосферы, и переход от неё к мезосфере.

Мезосфера

Собственно, она берёт своё начало на уровне 50 км. А верхняя граница её располагается на 80-90 км. По данным учёных, температура в мезосфере снижается с повышением высоты. Однако здесь протекает лучистый теплообмен. Кроме того, сложные фотохимические процессы порождают свечение атмосферы Земли.
Доля мезосферы относительно общей массы составляет не больше 0,3%.

Мезосферные серебристые облака

Мезопауза

Это переходный участок от мезосферы до термосферы. Стоит отметить, что температурный фон минимальный (примерно -90°С).

Линия Кармана

На самом деле, это точка вершины над уровнем моря. К тому же, её принято принимать за границу участка от атмосферы Земли до самого космоса. Установлено, что линия Кармана лежит на высоте 100 км от уровня моря.

Линия кармана

Атмосфера Земли и её термосфера

Можно сказать, что она является самым верхней границей воздушной зоны планеты (приблизительно 800 км). Но температура всей области разная. Например, до 200-300 км наблюдается её повышение до 1500 К, а после держится в одном значении.

Полярное сияние из космоса

Интересно, что на этом участке отмечают полярные сияния. По всей вероятности они появляются в результате ионизации воздуха. Которые, в свою очередь, возникают под действием радиации Солнца и космического излучения. Между прочим, главные и основные области ионосферы располагаются как раз здесь.
Кроме того, на высоте выше 300 км присутствует большое количество атомарного кислорода.
К удивлению, верхняя граница термосферы может изменяться в размерах. Это связано, главным образом, с солнечной активностью. Так, к примеру, в момент низкой активности происходит его уменьшение, и наоборот.
От общей атмосферной массы Земли на термосферу приходится чуть меньше 0,05%.

Термопауза

Собственно говоря, это область, которая расположена сверху от термосферы. Здесь наблюдается небольшое поглощение излучения Солнца. Притом установлено, что температура остаётся неизменной.

Экзосфера

По-другому её также называют сферой рассеяния. Более того, она является внешней частью термосферы. В данной зоне в вышей степени разреженный газ. По этой причине происходит утечка его элементов в космос.
На уровне 2000-3000 км экзосфера медленно сливается с межпланетной территорией. Поэтому часто этот участок называют ближнекосмическим вакуумом. В нём пространство заполнено редкими частицами газа, в основном атомами водорода.

Спутники системы GPS и ГЛОНАСС находятся в экзосфере

Из чего ещё состоит атмосфера Земли

Помимо территориальных воздушных земельных слоев, различают ионосферу и нейтросферу. Они делятся по электрическим свойствам. Как уже было сказано, ионосфера преимущественно находится в термосфере. И связана она с ионизацией воздуха. Но что такое нейтросфера понятно не всем. Проще говоря, это нижняя часть атмосферного слоя. В ней преобладают незаряженные частицы воздуха Земли.

Прорыв через атмосферу

Более того, в окружающей нас воздушной оболочке, учёные выделили две области:
1) Гетеросфера — участок, где силы гравитации влияют на газы. Таким образом происходит их небольшое перемешивание. По этой причине состав гетеросферы переменный.
2) Гомосфера — область под гетеросферой, где отмечают сильно перемешанные газы. Поэтому состав однородный.
Вдобавок существует граница между этими зонами. Её называют турбопаузой. Её территория простирается на высоте 120 км.

Как видно, атмосфера планеты Земля довольно интересная по своей структуре. Хотя нельзя сказать, что прямо сложная. По всей вероятности, мы её довольно хорошо изучили. Но Вселенная и природа всегда преподносят нам сюрпризы.

Источник: Kosmosgid.ru

Источник

Общее

Земная атмосфера являет собой газовою оболочку планеты. Нижняя граница атмосферы проходит возле поверхности земли (гидросфера и земная кора), а верхняя граница является область соприкасающеюся космического пространства (122 км). В себе атмосфера содержит много разных элементов. Основные из них: 78% азот, 20% кислород, 1% аргон, углекислый газ, галий неона, водород и тд. Интересные факты можно посмотреть в конце статьи или перейдя по ссылке.

Атмосфера имеет четко выраженные слои воздуха. Слои воздуха отличаются между собой температурой, разностью газов и их плотностью и давлением. Нужно отметить, что слои стратосфера и тропосфера защищают Землю от солнечной радиации. В высших слоях живой организм может получить смертельную дозу ультрафиолетового солнечного спектра. Для быстрого перехода к нужному слою атмосферы, нажмите на соответствующий слой:

Тропосфера и тропопауза

Тропосфера — температура, давление, высота

Верхняя граница держится на отметке 8 — 10 км примерно. В умеренных широтах 16 — 18 км, а в полярных 10 — 12 км. Тропосфера — это нижний главный слой атмосферы. В этом слое находится более 80% всей массы атмосферного воздуха и близко 90% всей водяной пары. Именно в тропосфере возникают конвекция и турбулентность, образуются облака, происходят циклоны. Температура понижается с ростом высоты. Градиент: 0,65 °/100 м. Нагретая земля и вода нагревают прилагающий воздух. Нагретый воздух поднимается в верх, охлаждается и образует облака. Температура в верхних границах слоя может достигать — 50/70 °C.

Именно в этом слое происходят изменения климатических погодных условий. В нижнюю границу тропосферы называют приземным, так как он имеет много летучих микроорганизмов и пыли. Скорость ветра увеличивается с увеличением высоты в этом слое.

Тропопауза

Это переходной слой тропосферы к стратосфере. Здесь прекращается зависимость снижения температуры с повышением высоты. Тропопауза — минимальная высота, где вертикальный градиент температуры падает до 0,2°C/100 м. Высота тропопаузы зависит от сильных климатических проявлений, таких как циклоны. Над циклонами высота тропопаузы понижается, а над антициклонами повышается.

Стратосфера и Стратопауза

Высота слоя стратосферы примерно от 11 до 50 км. Присутствует незначительное изменение температуры на высоте 11 — 25 км. На высоте 25 — 40 км наблюдается инверсия температуры, от 56,5 поднимается до 0,8°C. От 40 км до 55 температура держится на отметке 0°C. Эту область называют — Стратопаузой.

В Стратосфере наблюдают воздействие солнечной радиации на молекулы газа, они диссоциируют на атомы. В этом слое нету почти водяного пара. Современные сверхзвуковые коммерческие самолёты летают на высоте до 20 км из-за стабильных полетных условий. Высотные метеозонды поднимаются на высоту 40 км. Здесь присутствуют устойчивые воздушные течения, скорость их достигает 300 км/ч. Также в этом слое сосредоточен озон, слой который поглощает ультрафиолетовые лучи.

Мезосфера и Мезопауза — состав, реакции, температура

Слой мезосферы начинается примерно на высоте 50 км и заканчивается на отметке 80 — 90 км. Температуры понижается с повышением высоты примерно 0,25-0,3°C/100 м. Основным энергетическим действием здесь является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов (имеет 1 или 2 непарных электронная) т.к. они реализуют свечение атмосферы.

Почти все метеоры сгорают в мезосфере. Ученые назвали эту зону — Игноросферой. Эту зону тяжело исследовать, так как аэродинамическая авиация здесь очень плохая из-за плотности воздуха, которая здесь в 1000 раз меньше чем на Земле. А для запуска искусственных спутников плотность еще очень высокая. Исследования проводят с помощью метеорологических ракет, но это извращенность. Мезопауза переходной слой между мезосферой и термосферой. Имеет температуру минимум -90°C.

Линия Кармана

Линию кармана называют границей между атмосферой Земли и космосом. Согласно международной авиационной федерацией (ФАИ) высота этой границы — 100 км. Такое определения дали в честь американского ученого Теодора Фон Кармана. Он определил, что примерно на этой высоте плотность атмосферы настолько мала, что аэродинамическая авиация здесь становится невозможная, так как скорость летательного устройства должна быть большей первой космической скорости. На такой высоте теряет смысл понятие звуковой барьер. Здесь управлять летательным аппаратом можно лишь за счет реактивных сил.

Термосфера и Термопауза

Верхняя граница этого слоя примерно 800 км. Температура растёт примерно до высоты 300 км где достигает порядка 1500 К. Выше температура остается неизменной. В этом слое происходит полярное сияние — происходит в следствии воздействия солнечной радиации на воздуха. Также этот процесс называют ионизацией атмосферного кислорода.

Из-за малой разряженности воздуха полёты выше линии Кармана реализуемы только по баллистических траекториях. Все пилотируемые орбитальные полеты (кроме полетов на Луну) происходят в этом слое атмосферы.

Экзосфера — плотность, температура, высота

Высота экзосферы выше 700 км. Здесь газ сильно разрежён,и происходит процесс диссипации — утечка частиц в межпланетное пространство. Скорость таких частиц может достигать 11,2 км/сек. Рост солнечной активности приводит к расширению толщины этого слоя.

Интересные факты

Газовая оболочка не улетает в космос из-за земного притяжения. Воздух состоит из частиц, которые имеют свою массу. Из закона тяготения можно вынести то, что каждый объект обладающий массой притягивается к Земли.
Закон Буйс-Баллота гласит, что если находиться в Северном полушарии и встать спиной к ветру, то справа будет располагаться зона высокого давления, а слева — низкого. В Южном же полушарии все будет наоборот.

Источник