Состав и строение атмосферы

Благодаря атмосфере, в которой содержится кислород, возможна жизнь на Земле. Атмосферный кислород используется при дыхании человеком, животными, растениями. Этот слой задерживает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, которое губительно действует на живые организмы. Кроме того, он удерживает у поверхности Земли тепло, не давая нашей планете охлаждаться. Если бы не было атмосферы, на Земле стояла бы абсолютная тишина, ведь звуки — это колебания частиц воздуха.

Из каких слоев состоит атмосфера?

Атмосфера состоит из нескольких слоев. Ее нижняя граница совпадает с поверхностью Земли, так как воздух проникает в мельчайшие поры в почве и даже растворен в воде. Чёткой верхней границы у атмосферы нет: с высотой она становится всё более разреженной и постепенно переходит в космическое пространство.

Ближе всего к Земле расположена тропосфера. В ее пределах температура с высотой понижается, так как почти прозрачный воздух здесь нагревается от поверхности Земли. В тропосфере находится почти весь водяной пар. Поэтому почти вся привычная нам погода, подавляющее большинство облаков и осадков формируются именно в тропосфере. Над тропосферой располагается стратосфера. Здесь содержится озон, образующийся под воздействием солнечной радиации из кислорода. Озона в атмосфере немного: если бы можно было собрать его в один слой, то толщина его не превысила бы 2–3 мм. Поглощая ультрафиолетовое излучение Солнца, озон нагревается, поэтому температура в стратосфере может достигать +10 °С. Выше стратосферы лежит мезосфера. В ней температура опять падает с высотой и у верхней границы достигает –80 °С.

Выше мезосферы расположена термосфера, а над ней — крайне разреженная экзосфера. В термосфере кинетическая температура отдельных частиц может достигать примерно 500—2000 °С и выше, хотя из-за чрезвычайно малой плотности газа это не означает привычного нам «жара». Экзосфера постепенно переходит в космическое пространство: резкой границы, после которой атмосфера мгновенно превращается в вакуум, нет.

Атмосферное давление

Атмосферное давление — это давление атмосферного воздуха на предметы, которые в нем находятся, и на поверхность Земли. У поверхности моря среднее атмосферное давление составляет около 101,3 кПа. Это соответствует весу столба воздуха примерно в 10,3 т на каждый квадратный метр поверхности; мы не ощущаем его как одностороннюю нагрузку, потому что давление действует во всех направлениях и уравновешивается давлением внутри организма.

До XVII в. природа атмосферного давления оставалась неясной. В 1643 г. итальянский физик Эванджелиста Торричелли провёл знаменитый опыт с запаянной стеклянной трубкой, заполненной ртутью и перевёрнутой в сосуд с ртутью. Столб ртути установился на высоте около 760 мм: его уравновешивало давление атмосферы. Для воды тому же давлению соответствует столб высотой примерно 10,3 м. Этот опыт стал основой ртутного барометра, а пространство над столбом ртути получило название торричеллиевой пустоты.