Атмосфера

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Атмосфера»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( апрель 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Тонкая атмосфера Марса

Слои атмосферы Земли

Атмосфера (от древних греческих ἀτμός (атм) , что означает «пар», и σφαῖρα (sphaira) , что означает «мяч» или «сферу» ^{[1] [2]} ) представляет собой слой или набор слоев газов , окружающий планету или другое материальное тело , удерживаемое силой тяжести этого тела. Атмосфера с большей вероятностью будет сохранена, если сила тяжести, которой она подвержена, высока, а температура атмосферы низкая.

Атмосфера Земли состоит из азота (около 78%), кислорода (около 21%), аргон (около 0,9%), диоксид углерода (0,03%) и других газов в следовых количествах. ^[3] Кислород используется большинством организмов для дыхания ; азот фиксируется бактериями и молниями для производства аммиака, используемого для создания нуклеотидов и аминокислот ; а диоксид углерода используется растениями , водорослями и цианобактериями дляфотосинтез . Атмосфера помогает защитить живые организмы от генетических повреждений солнечным ультрафиолетовым излучением , солнечным ветром и космическими лучами . Нынешний состав атмосферы Земли является продуктом миллиардов лет биохимической модификации в paleoatmosphere живых организмов.

Термин « звездная атмосфера» описывает внешнюю область звезды и обычно включает часть над непрозрачной фотосферой . Звезды с достаточно низкими температурами могут иметь внешнюю атмосферу с составными молекулами .

Давление [ править ]

Атмосферное давление в определенном месте - это сила на единицу площади, перпендикулярная поверхности, определяемая весом вертикального столба атмосферы над этим местом. На Земле единиц давления воздуха основаны на международно признанной стандартной атмосфере (атм), который определяется как 101,325 K Па (760  мм рт.ст. или 14.696 фунтов на квадратный дюйм ). Измеряется барометром .

Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты из-за уменьшения массы газа над ним. Высота , на которой давление атмосферы уменьшается с коэффициентом е (ое иррациональное число со значением 2,71828 ...) называется масштаб по высоте и обозначается H . Для атмосферы с однородной температурой высота шкалы пропорциональна температуре и обратно пропорциональна произведению средней молекулярной массы.сухого воздуха и местного ускорения свободного падения в этом месте. Для такой модельной атмосферы давление экспоненциально падает с увеличением высоты. Однако атмосферы неоднородны по температуре, поэтому оценка атмосферного давления на любой конкретной высоте более сложна.

Побег [ править ]

У разных планет поверхностная сила тяжести значительно различается. Например, большая гравитационная сила планеты-гиганта Юпитер удерживает легкие газы, такие как водород и гелий, которые уходят от объектов с меньшей гравитацией. Во-вторых, расстояние от Солнца определяет энергию, доступную для нагрева атмосферного газа до точки, в которой некоторая часть теплового движения его молекул превышает скорость убегания планеты , что позволяет им вырваться из гравитационной хватки планеты. Таким образом, далекие и холодные Титан , Тритон и Плутон могут сохранять свои атмосферы, несмотря на их относительно низкую гравитацию.

Так как совокупность молекул газа может двигаться с широким диапазоном скоростей, всегда найдутся достаточно быстрые, чтобы вызвать медленную утечку газа в космос. Более легкие молекулы движутся быстрее, чем более тяжелые, с той же тепловой кинетической энергией , поэтому газы с низким молекулярным весом теряются быстрее, чем газы с высоким молекулярным весом. Считается, что Венера и Марс, возможно, потеряли большую часть своей воды, когда после фотодиссоциации на водород и кислород солнечным ультрафиолетовым излучением водород улетел. Магнитное поле Землипомогает предотвратить это, поскольку, как правило, солнечный ветер значительно увеличивает выделение водорода. Однако за последние 3 миллиарда лет Земля могла потерять газы через магнитные полярные области из-за авроральной активности, включая 2% чистого атмосферного кислорода. ^[4] Общий эффект, принимая во внимание наиболее важные процессы убегания, состоит в том, что собственное магнитное поле не защищает планету от атмосферного ускользания и что для некоторых намагниченностей присутствие магнитного поля увеличивает скорость убегания. ^[5]

Другими механизмами, которые могут вызвать истощение атмосферы, являются вызванное солнечным ветром распыление, ударная эрозия, выветривание и секвестрация, иногда называемая «вымораживанием», в реголит и полярные шапки .

Рельеф [ править ]

Атмосфера оказывает драматическое воздействие на поверхность скалистых тел. Объекты, которые не имеют атмосферы или имеют только экзосферу, имеют местность, покрытую кратерами . Без атмосферы планета не имеет защиты от метеороидов , и все они сталкиваются с поверхностью как метеориты и образуют кратеры.

Большинство метеороидов сгорают как метеоры, прежде чем упасть на поверхность планеты. Когда метеороиды действительно сталкиваются, эффекты часто стираются действием ветра. ^[6] В результате на объектах с атмосферой кратеры встречаются редко. ^{[ требуется разъяснение ]}

Ветровая эрозия - важный фактор в формировании рельефа каменистых планет с атмосферой и со временем может стереть последствия как кратеров, так и вулканов . Кроме того, поскольку жидкости не могут существовать без давления, атмосфера позволяет жидкости присутствовать на поверхности, что приводит к образованию озер , рек и океанов . Известно, что на поверхности Земли и Титана есть жидкости, а рельеф планеты предполагает, что в прошлом на поверхности Марса была жидкость.

Состав [ править ]

Первоначальный состав атмосферы планеты связан с химическим составом и температурой локальной солнечной туманности во время формирования планеты и последующего выхода внутренних газов. Первоначальные атмосферы начинались с вращающегося диска газов, который сжался, чтобы сформировать серию разнесенных колец, которые конденсировались, образуя планеты. Затем атмосферы планеты со временем изменились под действием различных сложных факторов, что привело к совершенно разным результатам.

Атмосфера планет Венеры и Марса в основном состоит из углекислого газа с небольшими количествами азота , аргона , кислорода и следов других газов. ^[7]

Состав атмосферы Земли в значительной степени определяется побочными продуктами жизни, которую она поддерживает. Сухой воздух из атмосферы Земли содержит 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,04% углекислого газа и следы водорода, гелия и других «благородных» газов (по объему), но, как правило, количество водяного пара варьируется. также присутствует, в среднем около 1% на уровне моря. ^[8]

Низкие температуры и более высокая гравитация планет-гигантов Солнечной системы - Юпитера , Сатурна , Урана и Нептуна - позволяют им легче удерживать газы с низкими молекулярными массами . Эти планеты имеют водородно-гелиевые атмосферы со следами более сложных соединений.

Два спутника внешних планет обладают значительной атмосферой. Атмосфера Титана , спутника Сатурна, и Тритона , спутника Нептуна, состоит в основном из азота . Находясь на ближайшей к Солнцу части своей орбиты, Плутон имеет атмосферу азота и метана, подобную атмосфере Тритона, но эти газы замораживаются, когда он находится дальше от Солнца.

Другие тела в Солнечной системе имеют чрезвычайно тонкую атмосферу, не находящуюся в равновесии. К ним относятся Луна ( газ натрия ), Меркурий (газ натрия), Европа (кислород), Ио ( сера ) и Энцелад ( водяной пар ).

Первой экзопланетой, состав атмосферы которой был определен, является HD 209458b , газовый гигант с близкой орбитой вокруг звезды в созвездии Пегаса . Его атмосфера нагревается до температуры более 1000 К и неуклонно улетает в космос. Водород, кислород, углерод и сера были обнаружены в надутой атмосфере планеты. ^[9]

Структура [ править ]

Земля [ править ]

Атмосфера Земли состоит из ряда слоев, которые различаются по свойствам, таким как состав, температура и давление. Самый нижний слой - это тропосфера , которая простирается от поверхности до дна стратосферы . Три четверти массы атмосферы находится в тропосфере и является слоем, в котором развивается земная погода на Земле. Глубина этого слоя колеблется от 17 км на экваторе до 7 км на полюсах. Стратосфера, простирающаяся от верха тропосферы до низа мезосферы , содержит озоновый слой . Озоновый слой находится на высоте от 15 до 35 км, и именно здесь находится большая часть ультрафиолетового излучения.поглощается излучение Солнца. Верхняя часть мезосферы простирается от 50 до 85 км и является слоем, в котором сгорает большинство метеоров . Термосфера простирается от 85 км до основания экзосферы на 400 км и содержит ионосферу , область , где атмосфера ионизируются поступающей солнечной радиацией. Ионосфера увеличивается в толщине и приближается к Земле в дневное время и поднимается вверх по ночам, обеспечивая определенные частоты радиосвязи в большем диапазоне. Линия Кармана , расположенная в термосфере на высоте 100 км, обычно используется для определения границы между атмосферой Земли и космическим пространством . экзосферыначинается по-разному на высоте примерно от 690 до 1000 км над поверхностью, где он взаимодействует с магнитосферой планеты . Каждый из слоев имеет разную скорость градиента , определяющую скорость изменения температуры с высотой.

Другое [ править ]

Другие астрономические тела, такие как Солнце, Луна, Меркурий и т. Д., Имеют известные атмосферы.

В Солнечной системе [ править ]

• Атмосфера Солнца
• Атмосфера Меркурия
• Атмосфера Венеры
• Атмосфера Земли
  • Атмосфера Луны
• Атмосфера Марса
• Атмосфера Цереры
• Атмосфера Юпитера
  • Атмосфера Ио
  • Атмосфера Каллисто
  • Атмосфера Европы
  • Атмосфера Ганимеда
• Атмосфера Сатурна
  • Атмосфера Титана
  • Атмосфера Энцелада
• Атмосфера Урана
  • Атмосфера Титании
• Атмосфера Нептуна
  • Атмосфера Тритона
• Атмосфера Плутона

За пределами Солнечной системы [ править ]

• Атмосфера HD 209458 b

Тираж [ править ]

Циркуляция атмосферы происходит из-за разницы температур, когда конвекция становится более эффективным переносчиком тепла, чем тепловое излучение . На планетах, где основным источником тепла является солнечная радиация, избыточное тепло в тропиках переносится в более высокие широты. Когда планета генерирует значительное количество тепла внутри, например, в случае с Юпитером , конвекция в атмосфере может переносить тепловую энергию от более высоких температур к поверхности.

Важность [ править ]

С точки зрения геолога- планетолога , атмосфера формирует поверхность планеты. Ветер собирает пыль и другие частицы, которые при столкновении с землей разрушают рельеф и оставляют отложения ( эоловые процессы). Мороз и осадки , зависящие от состава атмосферы, также влияют на рельеф. Изменения климата могут повлиять на геологическую историю планеты. И наоборот, изучение поверхности Земли приводит к пониманию атмосферы и климата других планет.

Для метеоролога состав атмосферы Земли является фактором, влияющим на климат и его изменения.

Для биолога или палеонтолога состав атмосферы Земли во многом зависит от появления жизни и ее эволюции .

См. Также [ править ]

• Атмометр (испаритель)
• Атмосферное давление
• Международная стандартная атмосфера
• Карман
• Небо

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Санчес-Лавега, Агустин (2010). Введение в планетные атмосферы . Тейлор и Фрэнсис . ISBN 978-1-4200-6732-3.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме атмосферы .

• Свойства атмосферных слоев - Летная среда атмосферы.
• Резюме о структуре и составе атмосферы.