Глава XVIII. Физика атмосферы

§ 307. Атмосфера

Воздушная оболочка Земли — атмосфера — представляет собой слой воздуха, плотность которого постепенно убывает по мере удаления от поверхности Земли. Уже на высоте около 50 км давление воздуха в 1000 раз меньше, чем у поверхности Земли, так что еще более высокие слои атмосферы представляют собой чрезвычайно разреженный газ.

Сведения о строении атмосферы были получены в результате подъема самопишущих приборов на самолетах, а также приборов, поднимаемых на резиновых баллонах, наполненных водородом, и передающих автоматически по радио данные о температуре, давлении и влажности воздуха на различных высотах, вплоть до 40 км. Эти приборы называют радиозондами.

В последнее время верхние слои атмосферы изучаются с помощью ракет и искусственных спутников Земли.

В атмосфере различают несколько слоев. Нижний слой толщины около 11 км в умеренных широтах и 14-17 км в тропических широтах называют тропосферой. В этом слое воздуха сосредоточен почти весь водяной пар атмосферы, в нем образуются восходящие и нисходящие токи воздуха, формируются облака и, вообще, происходят процессы, влияющие на изменения погоды. В тропосфере температура воздуха уменьшается с высотой в среднем на 5-6 на каждый километр высоты.

Над тропосферой простирается стратосфера, почти всегда безоблачная. В нижней части стратосферы, до высот, равных 30 км, температура почти не меняется и равна примерно . В более высоких слоях стратосферы температура воздуха повышается, достигая наибольших значений (до 40 ) на высоте 50-60 км. Далее температура вновь понижается. Такое повышение температуры связано с тем, что на высоте от 20 до 25 км расположен слой озона, нагревающегося вследствие поглощения ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем. Над стратосферой, на высоте более 80 км, находится ионосфера.

Атмосферный воздух состоит из азота (78,1% по объему), кислорода (21%) и аргона (0,9%), к которым постоянно примешаны в небольших количествах углекислый газ, гелий, неон, криптон и ксенон. Благодаря перемешиванию в нижних слоях атмосферы, состав воздуха до высот примерно 100 км почти одинаков. В атмосфере содержится также водяной пар, попадающий туда при испарении с поверхности морей и материков. Роль водяного пара в явлениях, происходящих в атмосфере, очень велика, хотя самого пара немного (обычно меньше 1%). Конденсация водяного пара дает начало облакам и осадкам, сопровождается выделением большого количества теплоты; при испарении осадков теплота поглощается.