Состав и строение атмосферы Земли

Верхняя граница тропосферы находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы, содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м.

Стратосфера располагается на высоте от 11 до 50 км. 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 значения около 273 К (почти 0° С), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой. В стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15-20 до 55-60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Озон (O₃) образуется в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~30 км. Общая масса O₃ составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7-4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни ультрафиолетового излучения Солнца. Разрушение O₃ происходит при его взаимодействии со свободными радикалами, NO, галогенсодержащими соединениями. В стратосфере и более высоких слоях под воздействием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют— на атомы (выше 80 км диссоциируют СО₂ и Н₂, выше 150 км — О₂, выше 300 км — Н₂). На высоте 200-500 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряженных частиц (О⁺₂, О⁻₂, N⁺₂) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы — ОН•, НО•₂ и др.В стратосфере почти нет водяного пара.

Мезосфе́ра—(от греч. mesos - средний и sphaira- шар) - слой атмосферы, расположенный между стратосферой и термосферой на высотах примерно от 50 до 80-90 км. Темп-paT в M. понижается с высотой от 260-280 К у её основания до 170-200 К вблизи т. н. мезопаузы - переходного слоя от M. к термосфере . Такое повышение температуры связано с энергичным поглощением солнечной радиации (излучения) озоном.

Термосфе́ра (другое название — ионосфе́ра) — слой атмосферы, следующий за мезосферой, — начинается на высоте 80–90 км и простирается до 800 км. Температура воздуха в термосфере быстро и неуклонно возрастает и может варьироваться от 500 К до 2000 К, в зависимости от степени солнечной активности. Причиной является поглощение ультрафиолетового излучения Солнца на высотах 150–300 км, обусловленное ионизацией атмосферного кислорода. В нижней части термосферы рост температуры в сильной мере обусловлен энергией, выделяющейся при объединении (рекомбинации) атомов кислорода в молекулы (при этом в энергию теплового движения частиц превращается энергия солнечного УФ-излучения, поглощённая ранее при диссоциации молекул O2). На высоких широтах важный источник теплоты в термосфере — джоулева теплота, выделяемая электрическими токами магнитосферного происхождения. Этот источник вызывает значительный, но неравномерный разогрев верхней атмосферы в приполярных широтах, особенно во время магнитных бурь.

Экзосфе́ра (От греч. Exo — снаружи, вне + Sphaira — шар) — самая внешняя часть верхней атмосферы Земли и планет с низкой концентрацией нейтральных атомов. Для атомов экзосферы достаточно высока вероятность покинуть атмосферу без столкновений с другими атомами. Протяжённую экзосферу Земли, распространяющуюся вплоть до высот порядка 100 тыс. км, часто называют геокороной, она состоит из атомов водорода, «испаряющихся» из верхней атмосферы.