Защитное покрывало воздуха, газовую оболочку, которая окутывает Землю, называют атмосферой. Атмосфера Земли защищает поверхность от космических лучей и метеорных тел. Гравитационное поле Земли удерживает атмосферу.
Атмосфера Земли состоит из нескольких слоев. Физические условия (температура, давление, концентрация газов) в каждом слое примерно одинаковы, но изменяются от слоя к слою. Различают: тропо-, страто-, мезо-, термо- и экзосферу.
Атмосфера Земли состоит из множества газов. Основным является азот (78 % объема), в то время как кислорода всего 21 %. Оставшиеся — это комбинация углекислого и инертного газов, а также водяного пара.
Тропосфера — это слой, который находится непосредственно у поверхности Земли. Именно здесь и формируется погода. Теплый приземный воздух поднимается, холодный сверху опускается, здесь рождаются облака, дождь и снег. Этот слой на разных участках Земли поднимается на высоту 8—18 км.
Стратосфера — это слой, который находится над тропосферой на высоте примерно от 11 до 50 км. По сравнению с тропосферой, которая содержит водяной пар, стратосфера довольно сухая. Именно в стратосфере расположен озоновый слой; наибольшая концентрация озона наблюдается примерно на высотах 15—35 км. Озон поглощает значительную часть опасного ультрафиолетового излучения Солнца.
Температура в тропосфере колеблется от - 50 °С до +50 °С. Температура в стратосфере примерно от -50°С до -3°С. Слоем выше находится мезосфера, она очень холодная. Температура здесь примерно -93°С. Во внешних слоях атмосферы температура снова поднимается из-за солнечной активности. Температура внешних слоев может доходить до отметки 1000 °С.
Барометр используется для измерения атмосферного давления. Изменения давления часто связаны с изменением погоды, хотя по одному показанию барометра нельзя точно предсказать, будет ли ясно или пойдет дождь. В классическом жидкостном, например ртутном, барометре при изменении атмосферного давления меняется высота столба жидкости: чем давление выше, тем выше столб.
Экзосфера — это последний, внешний слой земной атмосферы высотой в несколько сотен километров. Легкие, быстро движущиеся атомы могут ускользать из экзосферы в космос.
В стратосфере ультрафиолетовое излучение Солнца расщепляет молекулы кислорода O2 на отдельные атомы, которые затем соединяются с другими молекулами кислорода и образуют озон O3. Озон поглощает значительную часть опасного ультрафиолетового излучения и тем самым защищает живые организмы. Озоноразрушающие вещества, в том числе хлорфторуглероды, высвобождают в стратосфере хлор и бром, ускоряющие разрушение озона. Наиболее известна сезонная озоновая дыра над Антарктидой; над Арктикой также наблюдается истончение озонового слоя, но оно обычно слабее и изменчивее.
Атмосфера защищает нас от солнечного излучения, отражая большую его часть. Солнце нагревает поверхность, и это тепло, а также отраженное инфракрасное излучение уходит в космос. Однако некоторые газы в атмосфере удерживают это тепло, создавая парниковый эффект, а газы, которые его обеспечивают, называются парниковыми газами. В их число входят водяной пар, углекислый газ, фторо- и хлоросодержащие газы и т. д. Человечество постоянно увеличивает содержание углекислого и фторосодержащих газов в атмосфере за счет промышленных отходов, транспорта и т. д. Земля перегревается. Глобальное потепление может привести к таянию ледников и полярных ледяных шапок, а значит к повышению уровня моря и затоплению.
