Azot - 78,084%

Oksigen - 20,946%

Arqon - 0,934%

Karbon qazı - 0,033%

Neon - 0,000018%

Helium - 0,00000524%

Metan - 0,000002%

Kripton - 0,0000114%

Hidrogen - 0,0000005%

Azot oksidləri - 0,0000005%

Ksenon - 0,000000087%

Böyük fransız alimi A.Lavuazye (1743-1794) ilk dəfə havanın qazların qarışığı olduğunu təsbit etmişdir. Lavuazye bu qazları tədqiq etdi və onların əsas xassələrini təyin etdi. Lakin onun yer atmosferinin təbiəti haqqında fikirləri qismən səhv idi.

Atmosferin alt qatında, troposferdə havanın tərkibi nisbətən homojendir. Məhz bu təbəqə meteoroloqlar üçün xüsusilə maraqlıdır, çünki havanın əmələ gəldiyi yerdir.

Atmosferdə ən çox yayılmış qaz azotdur. Atmosferin aşağı təbəqələrində bu qazın 78%-i var. Qaz halında kimyəvi cəhətdən inert olduğundan nitrat adlanan birləşmələrdə azot bitki və heyvanların metabolizmində mühüm rol oynayır.

Heyvanlar azotu birbaşa havadan qəbul edə bilmirlər. Ancaq bu, heyvanların gündəlik yem şəklində aldıqları qidanın bir hissəsidir. Havadan sərbəst azot paxlalılar kimi bitkilərin köklərində olan bakteriyalar tərəfindən tutulur. Bitkilərin yaratdığı nitratlar bu bitkilərlə qidalanan heyvanlar üçün əlçatan olur.

Bioloji cəhətdən atmosferdə ən aktiv qaz oksigendir. Onun atmosferdəki tərkibi - təxminən 21% - nisbətən sabitdir. Bu onunla izah olunur ki, heyvanlar tərəfindən oksigenin davamlı istifadəsi onun bitkilər tərəfindən sərbəst buraxılması ilə balanslaşdırılır. Heyvanlar nəfəs alma prosesində oksigeni udurlar. Bitkilər onu fotosintezin əlavə məhsulu kimi xaric edirlər, həm də tənəffüs yolu ilə udurlar. Bu və digər bir-biri ilə əlaqəli proseslərin nəticəsi olaraq, yer atmosferində oksigenin ümumi miqdarı, ən azı, hazırda az və ya çox dərəcədə balanslaşdırılmışdır, yəni təxminən sabitdir.

Meteoroloq və klimatoloqun nöqteyi-nəzərindən atmosferin ən vacib komponentlərindən biri karbon qazıdır. Həcmi ilə cəmi 0,03%-ni tutsa da, onun tərkibini dəyişmək havanı kökündən dəyişə bilər və. Daha sonra karbon qazının mühüm rol oynadığı əsas atmosfer proseslərini daha ətraflı nəzərdən keçirəcəyik. Bununla belə, indi maraqlıdır ki, atmosferdə karbon qazının miqdarını iki dəfə artırmaq, yəni onun həcmini 0,06%-ə çatdırmaq Yer kürəsinin temperaturunu 3°C artıra bilər. İlk baxışdan bu artım əhəmiyyətsiz görünür. Amma bu, köklü dəyişikliyə səbəb olacaq. Ötən əsrin böyük sənaye inqilabının başlanmasından bəri təxminən 120 il ərzində bəşəriyyət atmosferə təkcə karbon qazının deyil, həm də digər qazların emissiyasını davamlı olaraq artırmışdır. Və karbon qazının miqdarına baxmayaraq atmosferdə qaz 1869-cu ildən 1940-cı ilə qədər olan dövrdə Yer kürəsində orta hava temperaturu iki dəfə artmasa da, 1°C artmışdır. Düzdür, yer üzündə karbon qazının tərkibinin keçmişdə dəyişdiyi güman edilir. Bu dəyişikliklər əlbəttə ki, iqlimə təsir edə bilər və buna görə də bütün dünyada meteoroloqların və klimatoloqların diqqətini cəlb edir.

Atmosferdə iştirak etməyən qazlar var bioloji proseslər, lakin onların bəziləri yüksək təbəqələrdə enerji ötürülməsində mühüm rol oynayır. Belə qazlara arqon, neon, helium, hidrogen, ksenon, ozon (oksigenin üç atomlu forması - O 3) daxildir.

Yuxarıda sadalanan qazlardan başqa, atmosferdə bərk və maye vəziyyətdə olan çoxlu maddələr var. Beləliklə, onlar atmosferə daxil olurlar müxtəlif növlər toz (insanın sənaye fəaliyyəti nəticəsində torpağın üst qatı küləklə uçurulduqda) və vulkan püskürmələri zamanı əlavə olaraq su buxarı və kükürd qazı. Bitki örtüyündən atmosferə saysız-hesabsız miqdarda polen, sporlar və toxumlar ötürülür. Atmosferdə müxtəlif mikroorqanizmlərə də rast gəlinir. Külək bütün bu çirkləri minlərlə kilometrə aparır. Dəniz suyunun sıçrayışları ilə yanaşı, duz kristalları atmosferə daxil olur.

Krakatau vulkanı 1883-cü ildə püskürərək atmosferə tüstü və kül atdı. Püskürmə bölgəsində gün batımında yaşıl axşam şəfəqi müşahidə edildi. Atmosferə daşınan kül 1-3 il ərzində şimal yarımkürəsində yer səthinə çatmağa əhəmiyyətli təsir göstərmişdir. Bu külün atmosferi bir qədər soyuduğuna dair sübutlar var.

Atmosferə daxil olan müxtəlif qazlar və bərk hissəciklər hava şəraitinə fərqli təsir göstərir. Xüsusilə xaricdən gələn atmosferin bir hissəsini udurlar. Duz kristalları kondensasiya nüvələrinə çevrilir və yağışın və digərlərinin əmələ gəlməsində iştirak edir, çünki su buxarı duz kristallarında və havada asılı qalan digər bərk hissəciklərdə kondensasiya olunur.

20-ci əsrin əvvəllərinə qədər meteoroloqlar bütün atmosferi az-çox homojen hesab edirdilər. Xüsusilə, onlar əmin idilər ki, atmosferdə havanın temperaturu hündürlüklə bərabər azalır. Yalnız 20-ci əsrin əvvəllərində atmosferin laylı strukturu quruldu.

Müxtəlif şarlar və raketlərdən istifadə etməklə atmosferin yüksək təbəqələrinin tədqiqi - aerologiya meteorologiyanın nisbətən gənc sahəsidir. İndi məlumdur ki, hündürlük artdıqca atmosferin bəzi fiziki və kimyəvi xassələri köklü şəkildə dəyişir. İlk şaquli zondlar havanın temperaturunun əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdiyini göstərdi. Lakin yalnız sonradan məlum oldu ki, o, atmosferin bütün təbəqələrində eyni dərəcədə dəyişmir. Yerdən uzaqlaşdıqca atmosferin xüsusiyyətləri, o cümlədən temperatur dəyərləri daim dəyişir.

Məsələnin nəzərdən keçirilməsini bir qədər asanlaşdırmaq üçün atmosfer üç əsas təbəqəyə bölünür. Atmosferin təbəqələşməsi ilk növbədə havanın temperaturunun hündürlüklə qeyri-bərabər dəyişməsinin nəticəsidir. Aşağıdakı iki təbəqə nisbətən homojendir. Bu səbəbdən onların adətən homosfer meydana gətirdikləri deyilir.

Troposfer. Atmosferin alt qatına troposfer deyilir. Bu terminin özü “fırlanma sferası” mənasını verir və bu təbəqənin turbulentlik xüsusiyyətləri ilə bağlıdır.Hava və iqlimdəki bütün dəyişikliklər bu təbəqədə baş verən fiziki proseslərin nəticəsidir.XVIII əsrdə atmosferin tədqiqi məhdud olduğundan yalnız bu təbəqəyə inanılırdı ki, onda aşkar edilənlər hündürlüklə hava istiliyinin azalması atmosferin qalan hissəsinə də xasdır.

Müxtəlif enerji çevrilmələri ilk növbədə troposferdə baş verir. Havanın yer səthi ilə davamlı təması, həmçinin kosmosdan ona enerji daxil olması səbəbindən o, hərəkət etməyə başlayır. Bu təbəqənin yuxarı sərhədi hündürlüklə temperaturun azalmasının onun artması ilə əvəz olunduğu yerdə - təxminən ekvatordan 15-16 km və qütblərdən 7-8 km yüksəklikdə yerləşir. Yerin özü kimi, planetimizin fırlanmasının təsiri altında o da qütblərdən yuxarı bir qədər yastılaşır və ekvatorun üstündə şişir. Ancaq bu təsir atmosferdə Yerin bərk qabığından daha güclü şəkildə ifadə edilir.

Yer səthindən troposferin yuxarı sərhəddinə qədər olan istiqamətdə havanın temperaturu azalır. Ekvatordan yuxarıda minimum hava temperaturu təqribən -62°C, qütblərdən yuxarıda isə -45°C-dir. Bununla belə, ölçmə nöqtəsindən asılı olaraq, temperatur bir qədər fərqli ola bilər. Beləliklə, troposferin yuxarı sərhəddindəki Yava adasında havanın temperaturu rekord həddə -95°C-ə enir.

Troposferin yuxarı sərhədi tropopoz adlanır. Atmosfer kütləsinin 75%-dən çoxu tropopozun altındadır. Tropiklərdə atmosfer kütləsinin təxminən 90%-i troposferin daxilində yerləşir.

Tropopauza 1899-cu ildə müəyyən hündürlükdə şaquli temperatur profilində minimum tapıldıqda və sonra temperatur bir qədər yüksəldikdə aşkar edilmişdir. Bu artımın başlanğıcı atmosferin növbəti qatına - stratosferə keçidi göstərir.

Stratosfer. Stratosfer termini "qat sferası" deməkdir və troposferin üstündə yerləşən təbəqənin unikallığı haqqında əvvəlki fikri əks etdirir.Stratosfer yer səthindən təxminən 50 km hündürlüyə qədər uzanır.Onun özəlliyi, xüsusən, tropopozda son dərəcə aşağı qiymətlərlə müqayisədə hava istiliyində kəskin artım atmosferdə baş verən reaksiyalar.

Ozon oksigenin xüsusi formasıdır. Adi iki atomlu oksigen molekulundan (O2) fərqli olaraq. Ozon onun üç atomlu molekullarından (Oz) ibarətdir. Adi oksigenin atmosferin yuxarı təbəqələrinə daxil olan oksigenlə qarşılıqlı təsiri nəticəsində ortaya çıxır.

Ozonun əsas hissəsi təqribən 25 km hündürlükdə cəmləşmişdir, lakin ümumilikdə ozon təbəqəsi demək olar ki, bütün stratosferi əhatə edən çox genişlənmiş bir qabıqdır. Ozonosferdə ultrabənövşəyi şüalar atmosfer oksigeni ilə ən tez-tez və güclü şəkildə qarşılıqlı əlaqədə olur. adi iki atomlu oksigen molekullarının ayrı-ayrı atomlara parçalanmasına səbəb olur. Öz növbəsində, oksigen atomları tez-tez iki atomlu molekullara birləşir və ozon molekullarını əmələ gətirir. Eyni şəkildə, ayrı-ayrı oksigen atomları birləşərək iki atomlu molekullar əmələ gətirirlər. Ozon əmələ gəlməsinin intensivliyi stratosferdə yüksək ozon konsentrasiyası olan təbəqənin mövcud olması üçün kifayət edir.

Oksigenin ultrabənövşəyi şüalarla qarşılıqlı təsiri yer atmosferində yer üzündə həyatın saxlanmasına töhfə verən faydalı proseslərdən biridir. Bu enerjinin ozon tərəfindən udulması onun yer səthinə həddindən artıq axmasının qarşısını alır və burada yer canlılarının mövcudluğu üçün uyğun olan enerji səviyyəsi məhz burada yaranır. Bəlkə də keçmişdə Yerə indikindən daha çox enerji gəldi ki, bu da planetimizdə ilkin həyat formalarının yaranmasına təsir etdi. Lakin müasir canlı orqanizmlər Günəşdən gələn daha əhəmiyyətli miqdarda ultrabənövşəyi radiasiyaya tab gətirə bilmədilər.

Ozonosfer atmosferdən keçən hissəni udur. Nəticədə, ozonosferdə 100 m-ə təxminən 0,62 ° C-lik şaquli hava temperaturu qradiyenti qurulur, yəni stratosferin yuxarı həddinə - stratopauzaya (50 km) qədər temperatur yüksəlir.

50-80 km hündürlükdə atmosferin mezosfer adlanan təbəqəsi var. "Mezosfer" sözü "aralıq kürə" deməkdir, burada havanın temperaturu hündürlüklə azalmağa davam edir.

Mezosferin üstündə, termosfer adlanan təbəqədə, temperatur təxminən 1000°C-ə qədər yüksəklikdə yenidən yüksəlir və sonra çox sürətlə -96°C-ə enir. Ancaq sonsuza qədər azalmır, sonra temperatur yenidən yüksəlir.

Atmosferin ayrı-ayrı təbəqələrə bölünməsini hər bir təbəqədə hündürlüklə temperaturun dəyişməsinin xüsusiyyətləri ilə müşahidə etmək olduqca asandır.

Daha əvvəl qeyd olunan təbəqələrdən fərqli olaraq, ionosfer vurğulanmır. temperatura görə. İonosferin əsas xüsusiyyəti atmosfer qazlarının yüksək ionlaşma dərəcəsidir. Bu ionlaşma günəş enerjisinin müxtəlif qazların atomları tərəfindən udulması nəticəsində yaranır. Yüksək enerjili kvantları daşıyan, atmosferə daxil olan ultrabənövşəyi və digər günəş şüaları azot və oksigen atomlarını ionlaşdırır - xarici orbitlərdə yerləşən elektronlar atomlardan çıxarılır. Elektronları itirərək atom müsbət yük alır. Bir atoma bir elektron əlavə edilərsə, atom mənfi yüklənir. Beləliklə, ionosfer elektrik təbiətli bir bölgədir, bunun sayəsində bir çox növ radio rabitəsi mümkün olur.

İonosfer D, E, F1 və F2 hərfləri ilə işarələnən bir neçə təbəqəyə bölünür.Bu təbəqələrin də xüsusi adları var. Qatlara bölünmə bir neçə səbəbə görə baş verir, bunlardan ən başlıcası təbəqələrin radio dalğalarının keçməsinə qeyri-bərabər təsiridir. Ən aşağı təbəqə olan D, əsasən radio dalğalarını udur və bununla da onların sonrakı yayılmasının qarşısını alır.

Ən yaxşı öyrənilmiş E təbəqəsi yer səthindən təxminən 100 km yüksəklikdə yerləşir. Onu eyni vaxtda və müstəqil şəkildə kəşf edən Amerika və İngilis alimlərinin adlarına görə Kennelli-Heavisayd təbəqəsi də adlandırılır. E təbəqəsi nəhəng güzgü kimi radio dalğalarını əks etdirir. Bu təbəqə sayəsində uzun radio dalğaları E qatından əks olunmadan yalnız düz bir xətt üzrə yayılsalar gözləniləndən daha çox məsafə qət edirlər.

F təbəqəsi də oxşar xüsusiyyətlərə malikdir.Ona Appleton təbəqəsi də deyilir. Kennelli-Heavisayd təbəqəsi ilə birlikdə radiodalğaları yerüstü radiostansiyalara əks etdirir.Belə əks olunma müxtəlif bucaqlarda baş verə bilər. Appleton təbəqəsi təxminən 240 km yüksəklikdə yerləşir.

Atmosferin ən kənar bölgəsi çox vaxt ekzosfer adlanır.

Bu termin Yerə yaxın kosmosun kənarlarının mövcudluğuna aiddir. Kosmosun harada bitdiyini və başladığını dəqiq müəyyən etmək çətindir, çünki hündürlüklə atmosfer qazlarının sıxlığı tədricən azalır və özü də tədricən yalnız fərdi molekulların olduğu vakuuma çevrilir. Yer səthindən uzaqlaşdıqca, atmosfer qazları planetdən getdikcə daha az cazibə hiss edir və müəyyən yüksəklikdən yerin cazibə sahəsini tərk etməyə meyllidir. Artıq təxminən 320 km yüksəklikdə atmosferin sıxlığı o qədər aşağıdır ki, molekullar bir-biri ilə toqquşmadan 1 km-dən çox məsafə qət edə bilirlər. Atmosferin ən xarici hissəsi onun 480 ilə 960 km yüksəklikdə yerləşən yuxarı sərhədi rolunu oynayır.

Atmosferi qaz tərkibindəki dəyişikliklərə görə təbəqələrə bölmək olar. Bu dəyişiklik yerin cazibə sahəsinin ağır qazların atom və molekullarını daha yüngül qazların atom və molekullarına nisbətən yer səthinə daha yaxın tutması ilə əlaqədardır.

Homosfer. Təxminən 80 km yüksəkliyə qədər atmosferin tərkibi nisbətən homojendir. Atmosferin bu hissəsi "homosfer" adlanır ("homo" "eyni" deməkdir).

Heterosfer. Homosferin dərhal üstündə iki atomlu azot molekullarından (N2) və müəyyən miqdarda eyni oksigen molekullarından (02) ibarət təbəqə var. Bu təbəqə təxminən 240 km yüksəkliyə qədər uzanır. Onun üstündə molekulyar azot və molekulyar oksigen nadirdir. Sonuncu burada atmosferin aşağı təbəqələrinə xas olan adi vəziyyətdə deyil, yalnız atom vəziyyətində (O) olur. Atom oksigen təbəqəsi təxminən 960 km-ə qədər uzanır.

Hətta daha yüksəkdə, birbaşa atom oksigen təbəqəsinin üstündə üçüncü qaz təbəqəsi var. Helium (He) atomlarından ibarətdir və 2400 km yüksəkliyə qədər uzanır. Nəhayət, helium təbəqəsinin üstündə bir hidrogen təbəqəsi (H) tapılır.

Bütün bu təbəqələr “heterosfer” adı ilə birləşir (“hetero” “fərqli” deməkdir). Ardıcıl təbəqələrin qazları getdikcə daha az atom çəkisinə malikdir. Hər təbəqənin qalınlığı Yerin müvafiq hündürlüklərdə qravitasiya sahəsinin intensivliyindən və Yerin yaxınlığında qazları saxlamaq qabiliyyətindən asılıdır. Hidrogen və helium atmosferin ən yuxarı təbəqələrində cüzi miqdarda olur, daha ağır atomlar və xüsusilə oksigen və azot molekulları yer səthindən daha kiçik məsafədə asanlıqla saxlanılır.

Əvvəlcə troposferdə baş verən hadisələrə diqqət yetirəcəyik. Bu təbəqədə atmosfer hərəkətlərinin enerji mənbəyi udulur. Bunu daha aydın təsəvvür etmək üçün gəlin onun bu radiasiyanın gəlişindəki dəyişikliklərə necə reaksiya verdiyini nəzərdən keçirək. Günəşin yaydığı (radiasiya) və Yerə çatan nəhəng istilik mühərriki hesab edilə bilər. Yerin müxtəlif hissələri qeyri-bərabər qızdırıldığından, onların arasında atmosfer təzyiqində fərqlər yaranır. Bu təzyiq fərqləri havanın bir bölgədən digərinə keçməsinə səbəb olur və bununla da külək, fırtına və nəhayət, planetimizdə hər şeyə səbəb olur.

Məlumdur ki, hər hansı bir qazın fiziki cisim kimi heç bir forması yoxdur, əgər o, bir qaba qapalı deyilsə. Qaz, yerləşdiyi gəminin divarları ilə məhdudlaşan yüksək mobil və asanlıqla sıxıla bilən bir mühitdir. Atmosferdə həmişə üst qatlarda olan hava molekullarının təzyiqi altındadır.

Qaz molekulları qaza verilən istiliyin təsiri altında davamlı olaraq hərəkət edir. Hərəkət edən qaz molekulları bir-biri ilə və yerləşdikləri qabın divarları ilə toqquşur. Hava molekullarının davranışı adətən Boyle-Mariotte və Gay-Lussac qanunları ilə təsvir olunur.

Temperatur, təzyiq və həcm dəyişikliklərinə bütün digər qazlarla eyni şəkildə reaksiya verir. Buna görə də meteoroloqlar fizikadan məlum olan ümumi qaz qanunlarından istifadə edərək atmosferi öyrənirlər.

Atmosfer və onun tərkibindəki bütün çirklər cazibə qüvvəsi ilə Yerə yaxın saxlanılır. Yerin cazibə qüvvəsi havanın çəkisini təyin edir, yəni planetin səthində atmosfer təzyiqi yaradır. Bu təzyiq, ümumi sahəsi 510 milyon kv.km olan yer səthinin hər kvadrat santimetri tərəfindən yaşanır. Atmosferin ümumi çəkisi təqribən 5.000.000.000 milyon ton olduğundan o, yer səthinin hər kvadrat santimetrinə təxminən 1 kq qüvvə ilə təsir edir.

Dəniz səviyyəsində havanın sıxlığı təqribən 1,3 kq/m3 təşkil edir, hündürlüklə təzyiq kimi tez azalır.

Hava asanlıqla sıxıla bilən və bir qayda olaraq kimyəvi cəhətdən sabit bir mühitdir. Molekulların müəyyən çəkisi və qaz mühitinin sıxılma qabiliyyətinə görə atmosferi əmələ gətirən molekulların əksəriyyəti bir neçə kilometrə bərabər olan aşağı təbəqədə yerləşir. Buna görə atmosferin ümumi kütləsinin ən azı yarısı 6 km-ə qədər yüksəkliklərdə yerləşir, baxmayaraq ki, ümumiyyətlə bir neçə min kilometr yüksəkliyə qədər uzanır. Atmosferin şaquli sütununda yerləşən qaz molekullarının çəkisi, sanki, yer cisimlərinin çoxunu yer səthinə sıxır. Ancaq 6 km-dən yuxarı qaz molekullarının sayının aşağı təbəqələrlə müqayisədə azalmasına baxmayaraq, burada da hələ də kifayət qədər çoxdur.

Atmosfer(yunanca atmos - buxar və spharia - top) - Yerin onunla fırlanan hava qabığı. Atmosferin inkişafı planetimizdə baş verən geoloji və geokimyəvi proseslərlə, eləcə də canlı orqanizmlərin fəaliyyəti ilə sıx bağlı idi.

Atmosferin aşağı sərhədi Yerin səthi ilə üst-üstə düşür, çünki hava torpaqdakı ən kiçik məsamələrə nüfuz edir və hətta suda həll olunur.

2000-3000 km yüksəklikdəki yuxarı sərhəd tədricən kosmosa keçir.

Tərkibində oksigen olan atmosfer sayəsində Yer kürəsində həyat mümkündür. Atmosfer oksigeni insanların, heyvanların və bitkilərin tənəffüs prosesində istifadə olunur.

Əgər atmosfer olmasaydı, Yer Ay kimi sakit olardı. Axı səs hava hissəciklərinin titrəməsidir. Göyün mavi rəngi atmosferdən keçən günəş şüalarının linzadan keçdiyi kimi öz komponent rənglərinə parçalanması ilə izah olunur. Bu vəziyyətdə mavi və mavi rənglərin şüaları ən çox səpələnir.

Atmosfer canlı orqanizmlərə zərərli təsir göstərən günəşin ultrabənövşəyi şüalarının böyük hissəsini tutur. O, həmçinin Yer səthinin yaxınlığında istiliyi saxlayır, planetimizin soyumasının qarşısını alır.

Atmosferin quruluşu

Atmosferdə sıxlığı ilə fərqlənən bir neçə təbəqəni ayırd etmək olar (şək. 1).

Troposfer

Troposfer- qütblərdən yuxarı qalınlığı 8-10 km, mülayim enliklərdə 10-12 km, ekvatordan yuxarı isə 16-18 km olan atmosferin ən aşağı təbəqəsi.

düyü. 1. Yer atmosferinin quruluşu

Troposferdəki hava yer səthindən, yəni qurudan və sudan qızdırılır. Buna görə də bu təbəqədə havanın temperaturu hündürlüklə hər 100 m üçün orta hesabla 0,6 °C azalır.Troposferin yuxarı sərhəddində -55 °C-ə çatır. Eyni zamanda, troposferin yuxarı sərhədindəki ekvator bölgəsində havanın temperaturu -70 ° C, ərazidə isə şimal qütbü-65 °C.

Atmosfer kütləsinin təxminən 80%-i troposferdə cəmləşib, demək olar ki, bütün su buxarı yerləşir, tufanlar, tufanlar, buludlar və yağıntılar baş verir, havanın şaquli (konveksiya) və üfüqi (külək) hərəkəti baş verir.

Deyə bilərik ki, hava əsasən troposferdə formalaşır.

Stratosfer

Stratosfer- troposferin üstündə 8 ilə 50 km hündürlükdə yerləşən atmosfer təbəqəsi. Bu təbəqədə səmanın rəngi bənövşəyi görünür, bu, havanın nazikliyi ilə izah olunur, buna görə günəş şüaları demək olar ki, səpələnmir.

Stratosfer atmosferin kütləsinin 20%-ni təşkil edir. Bu təbəqədəki hava nadirdir, praktiki olaraq su buxarı yoxdur və buna görə də buludlar və yağıntılar demək olar ki, yoxdur. Lakin stratosferdə sürəti 300 km/saata çatan sabit hava axınları müşahidə olunur.

Bu təbəqə cəmləşmişdir ozon(ozon ekranı, ozonosfer), ultrabənövşəyi şüaları udan, onların Yerə çatmasının qarşısını alan və bununla da planetimizdəki canlı orqanizmləri qoruyan təbəqə. Ozon sayəsində stratosferin yuxarı sərhədində havanın temperaturu -50 ilə 4-55 °C arasında dəyişir.

Mezosfer və stratosfer arasında keçid zonası - stratopoz var.

Mezosfer

Mezosfer- 50-80 km hündürlükdə yerləşən atmosfer təbəqəsi. Burada havanın sıxlığı Yer səthindən 200 dəfə azdır. Mezosferdə səmanın rəngi qara görünür, gündüzlər isə ulduzlar görünür. Havanın temperaturu -75 (-90)°C-ə düşür.

80 km yüksəklikdə başlayır termosfer. Bu təbəqədə havanın temperaturu kəskin şəkildə 250 m hündürlüyə qalxır və sonra sabit olur: 150 km yüksəklikdə 220-240 ° C-ə çatır; 500-600 km yüksəklikdə 1500 °C-dən çox olur.

Mezosferdə və termosferdə kosmik şüaların təsiri altında qaz molekulları atomların yüklü (ionlaşmış) hissəciklərinə parçalanır, buna görə də atmosferin bu hissəsi deyilir. ionosfer- 50 ilə 1000 km hündürlükdə yerləşən, əsasən ionlaşmış oksigen atomlarından, azot oksidi molekullarından və sərbəst elektronlardan ibarət çox seyrəkləşmiş hava təbəqəsi. Bu təbəqə yüksək elektrikləşmə ilə xarakterizə olunur və uzun və orta radio dalğaları güzgüdəki kimi ondan əks olunur.

İonosferdə auroralar görünür - Günəşdən uçan elektrik yüklü hissəciklərin təsiri altında nadirləşdirilmiş qazların parıltısı - və kəskin dalğalanmalar müşahidə olunur. maqnit sahəsi.

Ekzosfer

Ekzosfer- 1000 km-dən yuxarıda yerləşən atmosferin xarici təbəqəsi. Qaz hissəcikləri burada yüksək sürətlə hərəkət etdiyi və kosmosa səpələnə bildiyi üçün bu təbəqəyə səpilmə sferası da deyilir.

Atmosfer tərkibi

Atmosfer azot (78,08%), oksigen (20,95%), karbon qazı (0,03%), arqon (0,93%), az miqdarda helium, neon, ksenon, kriptondan (0,01%) ibarət qazların qarışığıdır. ozon və digər qazlar, lakin onların məzmunu əhəmiyyətsizdir (Cədvəl 1). Yerin havasının müasir tərkibi yüz milyon ildən çox əvvəl qurulmuşdur, lakin kəskin artan insanın istehsal fəaliyyəti buna baxmayaraq onun dəyişməsinə səbəb olmuşdur. Hazırda CO 2 tərkibində təxminən 10-12% artım var.

Atmosferi təşkil edən qazlar müxtəlif funksional rolları yerinə yetirirlər. Bununla belə, bu qazların əsas əhəmiyyəti, ilk növbədə, parlaq enerjini çox güclü şəkildə mənimsəmələri və bununla da Yer səthinin və atmosferinin temperatur rejiminə əhəmiyyətli təsir göstərmələri ilə müəyyən edilir.

Cədvəl 1. Yer səthinə yaxın quru atmosfer havasının kimyəvi tərkibi

	Həcm konsentrasiyası. %	Molekulyar çəki, vahidlər
oksigen
Karbon qazı
Oksidləşmiş azot
	0-dan 0.00001-ə qədər
Kükürd dioksidi	yayda 0-dan 0,000007-ə qədər; qışda 0-dan 0.000002-ə qədər
	0-dan 0.000002-ə qədər	46,0055/17,03061
Azog dioksid
Dəm

azot, Atmosferdə ən çox yayılmış qaz, kimyəvi cəhətdən qeyri-aktivdir.

oksigen, azotdan fərqli olaraq, kimyəvi cəhətdən çox aktiv elementdir. Oksigenin spesifik funksiyası heterotrof orqanizmlərin üzvi maddələrinin, süxurların və vulkanlar tərəfindən atmosferə buraxılan az oksidləşmiş qazların oksidləşməsidir. Oksigen olmasaydı, ölü üzvi maddələrin parçalanması olmazdı.

Atmosferdə karbon qazının rolu son dərəcə böyükdür. Yanma prosesləri, canlı orqanizmlərin tənəffüsü və çürümə nəticəsində atmosferə daxil olur və ilk növbədə fotosintez zamanı üzvi maddələrin yaranması üçün əsas tikinti materialıdır. Bundan əlavə, karbon qazının qısa dalğalı günəş radiasiyasını ötürmək və termal uzun dalğalı radiasiyanın bir hissəsini udmaq qabiliyyəti böyük əhəmiyyət kəsb edir ki, bu da sözdə İstixana effekti, aşağıda müzakirə olunacaq.

Atmosfer proseslərinə, xüsusilə stratosferin istilik rejiminə də təsir göstərir. ozon. Bu qaz Günəşdən gələn ultrabənövşəyi radiasiyanın təbii uducusu və udulması kimi xidmət edir günəş radiasiyası havanın qızmasına gətirib çıxarır. Orta aylıq dəyərlər ümumi məzmun atmosferdəki ozon 0,23-0,52 sm diapazonda ilin enindən və vaxtından asılı olaraq dəyişir (bu, yerin təzyiqi və temperaturunda ozon təbəqəsinin qalınlığıdır). Ekvatordan qütblərə qədər ozonun tərkibində artım və minimum payızda, maksimum isə yazda olan illik dövrə müşahidə olunur.

Atmosferin xarakterik xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, əsas qazların (azot, oksigen, arqon) tərkibi hündürlüklə bir qədər dəyişir: 65 km hündürlükdə atmosferdə azotun miqdarı 86%, oksigen - 19, arqon - 0,91 təşkil edir. , 95 km yüksəklikdə - azot 77, oksigen - 21,3, arqon - 0,82%. Atmosfer havasının tərkibinin şaquli və üfüqi sabitliyi onun qarışması ilə qorunur.

Qazlara əlavə olaraq hava da var su buxarı Və bərk hissəciklər. Sonuncu həm təbii, həm də süni (antropogen) mənşəli ola bilər. Bunlar polen, kiçik duz kristalları, yol tozu və aerozol çirkləridir. Günəş şüaları pəncərədən içəri daxil olduqda, onları adi gözlə görmək olar.

Yanacaq yanması zamanı əmələ gələn zərərli qazların və onların çirklərinin emissiyalarının aerozollara əlavə olunduğu şəhərlərin və iri sənaye mərkəzlərinin havasında xüsusilə çoxlu hissəcikli hissəciklər var.

Atmosferdəki aerozolların konsentrasiyası havanın şəffaflığını müəyyənləşdirir, bu da Yer səthinə çatan günəş radiasiyasına təsir göstərir. Ən böyük aerozollar kondensasiya nüvələridir (lat. kondensasiya- sıxılma, qalınlaşma) - su buxarının su damlalarına çevrilməsinə kömək edin.

Su buxarının əhəmiyyəti, ilk növbədə, yer səthindən uzun dalğalı termal şüalanmanı gecikdirməsi ilə müəyyən edilir; böyük və kiçik nəmlik dövrlərinin əsas əlaqəsini təmsil edir; su yataqlarının kondensasiyası zamanı havanın temperaturunu artırır.

Atmosferdəki su buxarının miqdarı zaman və məkan baxımından dəyişir. Beləliklə, yer səthində su buxarının konsentrasiyası tropiklərdə 3%-dən Antarktidada 2-10 (15)%-ə qədər dəyişir.

Mülayim enliklərdə atmosferin şaquli sütununda su buxarının orta miqdarı təxminən 1,6-1,7 sm-dir (bu, qatılaşdırılmış su buxarının təbəqəsinin qalınlığıdır). Atmosferin müxtəlif təbəqələrində su buxarı ilə bağlı məlumatlar ziddiyyətlidir. Məsələn, güman edilirdi ki, 20-30 km hündürlük diapazonunda xüsusi rütubət hündürlüklə güclü şəkildə artır. Bununla belə, sonrakı ölçmələr stratosferin daha çox quruduğunu göstərir. Göründüyü kimi, stratosferdə xüsusi rütubət yüksəklikdən az asılıdır və 2-4 mq/kq təşkil edir.

Troposferdə su buxarının tərkibinin dəyişkənliyi buxarlanma, kondensasiya və üfüqi daşınma proseslərinin qarşılıqlı təsiri ilə müəyyən edilir. Su buxarının kondensasiyası nəticəsində buludlar əmələ gəlir və yağıntılar yağış, dolu və qar şəklində düşür.

Suyun faza keçidi prosesləri əsasən troposferdə baş verir, buna görə stratosferdə (20-30 km yüksəklikdə) və mezosferdə (mezopozun yaxınlığında) mirvari və gümüşü adlanan buludlar nisbətən nadir hallarda müşahidə olunur, troposfer buludları isə tez-tez bütün yer səthinin təxminən 50%-ni əhatə edir.səthlər.

Havada ola biləcək su buxarının miqdarı havanın temperaturundan asılıdır.

-20 ° C temperaturda 1 m 3 hava 1 q-dan çox olmayan su ehtiva edə bilər; 0 ° C-də - 5 q-dan çox deyil; +10 ° C-də - 9 q-dan çox deyil; +30 ° C-də - 30 q-dan çox olmayan su.

Nəticə: Havanın temperaturu nə qədər yüksək olarsa, onun tərkibində daha çox su buxarı ola bilər.

Hava ola bilər zəngin Və doymamış su buxarı. Beləliklə, əgər +30 °C temperaturda 1 m 3 havada 15 q su buxarı varsa, hava su buxarı ilə doymur; əgər 30 q - doymuş.

Mütləq rütubət 1 m3 havada olan su buxarının miqdarıdır. Qramlarla ifadə edilir. Məsələn, “mütləq rütubət 15-dir” deyirlərsə, bu o deməkdir ki, 1 m L-də 15 q su buxarı var.

Nisbi rütubət- bu, 1 m 3 havadakı su buxarının faktiki tərkibinin müəyyən bir temperaturda 1 m L-də ola bilən su buxarının miqdarına nisbətidir (faizlə). Məsələn, radio nisbi rütubətin 70% olduğu barədə hava məlumatı verirsə, bu o deməkdir ki, havada o temperaturda saxlaya biləcəyi su buxarının 70%-i var.

Nisbi rütubət nə qədər yüksəkdirsə, yəni. Hava doyma vəziyyətinə nə qədər yaxındırsa, yağıntı ehtimalı bir o qədər yüksəkdir.

Ekvator zonasında həmişə yüksək (90% -ə qədər) nisbi hava rütubəti müşahidə olunur, çünki orada havanın temperaturu il boyu yüksək olaraq qalır və okeanların səthindən böyük buxarlanma baş verir. Qütb bölgələrində nisbi rütubət də yüksəkdir, lakin aşağı temperaturda hətta az miqdarda su buxarı da havanı doymuş və ya doymuş vəziyyətə gətirir. Mülayim enliklərdə nisbi rütubət fəsillərə görə dəyişir - qışda daha yüksək, yayda aşağı olur.

Səhralarda havanın nisbi rütubəti xüsusilə aşağıdır: orada 1 m 1 havada müəyyən bir temperaturda mümkün olduğundan iki-üç dəfə az su buxarı var.

Nisbi rütubəti ölçmək üçün bir hiqrometrdən istifadə olunur (yunan dilindən hygros - yaş və metrco - mən ölçürəm).

Soyuduqda doymuş hava eyni miqdarda su buxarını saxlaya bilmir, qalınlaşır (kondensasiya olunur), duman damlalarına çevrilir. Yayda aydın, sərin bir gecədə duman müşahidə oluna bilər.

Buludlar- bu eyni dumandır, yalnız yerin səthində deyil, müəyyən bir hündürlükdə əmələ gəlir. Hava qalxdıqca soyuyur və içindəki su buxarı qatılaşır. Nəticədə meydana gələn kiçik su damlaları buludları əmələ gətirir.

Buludların formalaşması da daxildir hissəciklər troposferdə asılı vəziyyətdədir.

Buludlar müxtəlif formalara malik ola bilər ki, bu da onların əmələ gəlmə şəraitindən asılıdır (cədvəl 14).

Ən alçaq və ən ağır buludlar təbəqədir. Onlar yer səthindən 2 km yüksəklikdə yerləşirlər. 2 ilə 8 km yüksəklikdə daha mənzərəli cumulus buludları müşahidə edilə bilər. Ən hündür və ən yüngül sirrus buludlarıdır. Onlar yer səthindən 8-18 km yüksəklikdə yerləşirlər.

Ailələr	Bulud növləri	Görünüş
A. Üst buludlar - 6 km-dən yuxarı	I. Sirrus	İp kimi, lifli, ağ
	II. Cirrocumulus	Kiçik lopa və qıvrımların təbəqələri və silsilələri, ağ
	III. Cirrostratus	Şəffaf ağımtıl örtük
B. Orta səviyyəli buludlar - 2 km-dən yuxarı	IV. Altocumulus	Ağ və boz rəngli təbəqələr və silsilələr
	V. Altostratifikasiya olunmuş	Südlü boz rəngli hamar örtük
B. Aşağı buludlar - 2 km-ə qədər	VI. Nimbostratus	Bərk formasız boz təbəqə
	VII. Stratocumulus	Qeyri-şəffaf təbəqələr və boz rəngli silsilələr
	VIII. Qatlı	Qeyri-şəffaf boz örtük
D. Şaquli inkişafın buludları - aşağıdan yuxarıya doğru	IX. Cumulus	Klublar və günbəzlər parlaq ağ rəngdədir, kənarları küləkdə yırtılmışdır
	X. Kümulonimbus	Tünd qurğuşun rəngli güclü cumulus formalı kütlələr

Atmosfer mühafizəsi

Əsas mənbələr sənaye müəssisələri və avtomobillərdir. Böyük şəhərlərdə əsas nəqliyyat yollarında qazın çirklənməsi problemi çox kəskindir. Buna görə çoxlarında Əsas şəhərlərÖlkəmiz də daxil olmaqla dünyada nəqliyyat vasitələrinin egzoz qazlarının toksikliyinə ekoloji nəzarət tətbiq olundu. Mütəxəssislərin fikrincə, havadakı tüstü və toz yer səthinə günəş enerjisinin verilməsini yarıbayarı azalda bilər ki, bu da təbii şəraitin dəyişməsinə səbəb olacaq.

Yerin əmələ gəlməsi ilə birlikdə atmosfer də formalaşmağa başladı. Planetin təkamülü zamanı və onun parametrləri yaxınlaşdıqca müasir mənalar onun kimyəvi tərkibində əsaslı keyfiyyət dəyişiklikləri baş verdi və fiziki xassələri. Təkamül modelinə görə, ilkin mərhələdə Yer ərimiş vəziyyətdə idi və təxminən 4,5 milyard il əvvəl kimi formalaşmışdır. möhkəm. Bu mərhələ geoloji xronologiyanın başlanğıcı kimi qəbul edilir. Həmin vaxtdan atmosferin yavaş təkamülü başladı. Bəzi geoloji proseslər (məsələn, vulkan püskürmələri zamanı lavaların tökülməsi) Yerin bağırsaqlarından qazların buraxılması ilə müşayiət olunurdu. Bunlara azot, ammonyak, metan, su buxarı, CO oksidi və karbon qazı CO2 daxildir. Günəş ultrabənövşəyi radiasiyasının təsiri altında su buxarı hidrogen və oksigenə parçalandı, lakin sərbəst buraxılan oksigen karbon monoksit ilə reaksiya verərək karbon qazını əmələ gətirdi. Ammonyak azot və hidrogenə parçalanır. Diffuziya prosesi zamanı hidrogen yuxarı qalxaraq atmosferi tərk etdi və daha ağır azot buxarlana bilmədi və tədricən toplandı, əsas komponentə çevrildi, baxmayaraq ki, onun bir hissəsi kimyəvi reaksiyalar nəticəsində molekullara bağlandı (bax: ATMOSKER KİMYA). Ultrabənövşəyi şüaların və elektrik boşalmalarının təsiri altında, Yerin ilkin atmosferində mövcud olan qazların qarışığı kimyəvi reaksiyalara girdi və bu, meydana gəlməsi ilə nəticələndi. üzvi maddələr, xüsusilə amin turşuları. İbtidai bitkilərin meydana gəlməsi ilə oksigenin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunan fotosintez prosesi başladı. Bu qaz, xüsusilə atmosferin yuxarı təbəqələrinə diffuziya edildikdən sonra, onun aşağı təbəqələrini və Yerin səthini həyat üçün təhlükəli olan ultrabənövşəyi və rentgen şüalarından qorumağa başladı. Nəzəri hesablamalara görə, indikindən 25 000 dəfə az olan oksigen miqdarı artıq indikindən yalnız yarısı konsentrasiyaya malik ozon təbəqəsinin əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər. Bununla belə, bu, orqanizmlərin ultrabənövşəyi şüaların dağıdıcı təsirlərindən çox əhəmiyyətli qorunmasını təmin etmək üçün artıq kifayətdir.

Çox güman ki, ilkin atmosferdə çoxlu karbon qazı var idi. O, fotosintez zamanı tükənmişdir və onun konsentrasiyası bitki dünyası təkamül etdikcə, həmçinin müəyyən geoloji proseslər zamanı udulması səbəbindən azalmışdır. İstixana effekti atmosferdə karbon qazının olması ilə əlaqədar olduğundan onun konsentrasiyasının dəyişməsi Yer kürəsinin tarixində buz dövrləri kimi irimiqyaslı iqlim dəyişikliklərinin mühüm səbəblərindən biridir.

G.V.Voitkeviç 1980-ci ildə Yer və Veneranın tarixinin başlanğıcında mövcud olan şərtləri müqayisə edərək belə nəticəyə gəlir ki, Yerin ilkin atmosferi indi Venerada olduğu kimi demək olar ki, eyni idi. O güman edir ki, Yer atmosferinin ilkin tərkibi Yerdə fotosintez və karbonatların olmaması şərtlərinə uyğundur.

Beləliklə, Yeri təşkil edən maddənin deqazasiyası və qazların dağılması Yerin ilkin atmosferinin tərkibini müəyyənləşdirdi. Yer heç vaxt tamamilə ərimədiyindən və səthinin suyun qaynama nöqtəsindən yuxarı temperatura malik olması ehtimalı az olduğundan (qlobal təsir deməkdir), onun ilkin atmosferinin tərkibi uçucu və ya özlərinin əmələ gəlməsinə qadir olan elementlərlə müəyyən edilirdi. uçucu birləşmələr: H, O, N, C, F, S, P, CI, Br və inert qazlar. Yer qabığındakı bu uçucu elementlərin demək olar ki, hamısının kosmik bolluğu ilə müqayisədə çatışmazlığı var. Bu, xüsusilə He, Ne, H, N, C üçün doğrudur. Görünür, bu elementlər Yerin toplanması zamanı onu itirmişdir. Digər yüngül uçucu elementlər, məsələn, P, S, C1, birincisi, bir qədər ağırdır, ikincisi, yer qabığının süxurları ilə, xüsusən də çöküntü süxurları ilə reaksiya verən çox kimyəvi cəhətdən aktiv uçucu birləşmələr əmələ gətirir.

Atmosferə buraxılan uçucu elementlərin tərkibini güman etmək olar son mərhələlər Yerin və müasir vulkanizm hadisələri və ya fumarol fəaliyyəti zamanı gələnlərin yığılması təxminən eyni olaraq qalır. 1967-ci ildə E.K.Marxinin vulkanik qazların və fumarolların tərkibi haqqında məlumat verir ki, buradan aydın olur ki, karbon tərkibli qazlar emissiyaların bolluğuna görə sudan sonra ikinci yerdədir.

Yerin ilkin atmosferinin belə qazlar toplusundan ibarət olduğunu qəbul etsək (HC1, HF və bəzi digər kimyəvi cəhətdən aktiv olanlar istisna olmaqla), onda, görünür, G.V.Voitkeviç ilkin atmosferin tərkibini tamamilə haqlı olaraq müəyyən edir. Yerin müasir Venera və , yəqin ki, Mars ilə. H.Holland, Ts.Saqan, M.Şidlovskinin və başqalarının Yerin kəskin azalan ilkin atmosferi (CH 4, Hg, NH 3) haqqında mülahizələri nə kosmokimyəvi nöqteyi-nəzərdən, nə də nəzəri hesablamalarla təsdiqlənmir. atmosferdə H 2 , CH 4 , NH 3-ün ömrüdür ki, onlar öz-özünə asanlıqla dağılır, həm də fotokimyəvi proseslər nəticəsində çox tez parçalanır. 1975-1976-cı illərdə J. Walker Venera və Yer materiyasının ani və tədricən qazsızlaşdırılması modellərini müqayisə etdi və onların heç biri atmosferin azalmasına səbəb olmadı.

Yerin əmələ gəlməsi ilə birlikdə atmosfer də formalaşmağa başladı. Planetin təkamülü zamanı və onun parametrləri müasir dəyərlərə yaxınlaşdıqca onun kimyəvi tərkibində və fiziki xassələrində əsaslı keyfiyyət dəyişiklikləri baş verdi. Təkamül modelinə görə, ilkin mərhələdə Yer ərimiş vəziyyətdə idi və təxminən 4,5 milyard il əvvəl bərk cisim kimi formalaşmışdır. Bu mərhələ geoloji xronologiyanın başlanğıcı kimi qəbul edilir. Həmin vaxtdan atmosferin yavaş təkamülü başladı. Bəzi geoloji proseslər (məsələn, vulkan püskürmələri zamanı lavaların tökülməsi) Yerin bağırsaqlarından qazların buraxılması ilə müşayiət olunurdu. Bunlara azot, ammonyak, metan, su buxarı, CO oksidi və karbon qazı CO 2 daxildir. Günəş ultrabənövşəyi radiasiyasının təsiri altında su buxarı hidrogen və oksigenə parçalandı, lakin sərbəst buraxılan oksigen karbon monoksit ilə reaksiya verərək karbon qazını əmələ gətirdi. Ammonyak azot və hidrogenə parçalanır. Diffuziya prosesi zamanı hidrogen yuxarı qalxaraq atmosferi tərk etdi və daha ağır azot buxarlana bilmədi və tədricən toplandı, əsas komponentə çevrildi, baxmayaraq ki, onun bir hissəsi kimyəvi reaksiyalar nəticəsində molekullara bağlandı ( santimetr. ATMOSFERİN KİMYASI). Ultrabənövşəyi şüaların və elektrik boşalmalarının təsiri altında Yerin ilkin atmosferində mövcud olan qazların qarışığı kimyəvi reaksiyalara girdi və nəticədə üzvi maddələr, xüsusən də amin turşuları əmələ gəldi. İbtidai bitkilərin meydana gəlməsi ilə oksigenin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunan fotosintez prosesi başladı. Bu qaz, xüsusilə atmosferin yuxarı təbəqələrinə diffuziya edildikdən sonra, onun aşağı təbəqələrini və Yerin səthini həyat üçün təhlükəli olan ultrabənövşəyi və rentgen şüalarından qorumağa başladı. Nəzəri hesablamalara görə, indikindən 25 000 dəfə az olan oksigen miqdarı artıq indikindən yalnız yarısı konsentrasiyaya malik ozon təbəqəsinin əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər. Bununla belə, bu, orqanizmlərin ultrabənövşəyi şüaların dağıdıcı təsirlərindən çox əhəmiyyətli qorunmasını təmin etmək üçün artıq kifayətdir.

Çox güman ki, ilkin atmosferdə çoxlu karbon qazı var idi. O, fotosintez zamanı tükənmişdir və onun konsentrasiyası bitki dünyası təkamül etdikcə, həmçinin müəyyən geoloji proseslər zamanı udulması səbəbindən azalmışdır. Çünki İstixana effekti atmosferdə karbon qazının olması ilə əlaqədar olaraq onun konsentrasiyasının dəyişməsi Yer kürəsinin tarixində belə genişmiqyaslı iqlim dəyişikliklərinin mühüm səbəblərindən biridir. buz dövrləri.

Müasir atmosferdə mövcud olan helium əsasən uran, torium və radiumun radioaktiv parçalanmasının məhsuludur. Bu radioaktiv elementlər helium atomlarının nüvəsi olan hissəciklər buraxır. Radioaktiv parçalanma zamanı elektrik yükü nə əmələ gəlir, nə də məhv olur, hər bir a-hissəciyin əmələ gəlməsi ilə a-hissəcikləri ilə yenidən birləşərək neytral helium atomlarını əmələ gətirən iki elektron meydana çıxır. Radioaktiv elementlər süxurlarda səpələnmiş mineralların tərkibində olur, ona görə də radioaktiv parçalanma nəticəsində əmələ gələn heliumun əhəmiyyətli bir hissəsi onlarda saxlanılır, çox yavaş-yavaş atmosferə qaçır. Müəyyən bir miqdarda helium diffuziya səbəbindən ekzosferə yuxarı qalxır, lakin yer səthindən daimi axın səbəbindən bu qazın atmosferdəki həcmi demək olar ki, dəyişməz qalır. Ulduz işığının spektral təhlili və meteoritlərin tədqiqi əsasında müxtəlif cisimlərin nisbi bolluğunu təxmin etmək mümkündür. kimyəvi elementlər Kainatda. Kosmosda neonun konsentrasiyası Yerdəkindən təxminən on milyard dəfə, kripton on milyon dəfə, ksenon isə milyon dəfə çoxdur. Buradan belə nəticə çıxır ki, ilkin olaraq Yer atmosferində mövcud olan və kimyəvi reaksiyalar zamanı doldurulmayan bu inert qazların konsentrasiyası, ehtimal ki, Yerin ilkin atmosferini itirməsi mərhələsində də xeyli azalıb. İstisna inert qaz arqonudur, çünki 40 Ar izotopu şəklində hələ də kalium izotopunun radioaktiv parçalanması zamanı əmələ gəlir.

Barometrik təzyiq paylanması.

Atmosfer qazlarının ümumi çəkisi təqribən 4,5 10 15 tondur.Beləliklə, atmosferin vahid sahəyə düşən “çəkisi” və ya atmosfer təzyiqi dəniz səviyyəsində təxminən 11 t/m 2 = 1,1 kq/sm 2 təşkil edir. P 0 = 1033,23 g / sm 2 = 1013,250 mbar = 760 mm Hg bərabər təzyiq. İncəsənət. = 1 atm, standart orta atmosfer təzyiqi kimi qəbul edilir. Hidrostatik tarazlıq vəziyyətində olan atmosfer üçün: d P= –rgd h, bu o deməkdir ki, hündürlük intervalında həvvəl h+d h Baş verir atmosfer təzyiqinin dəyişməsi arasında bərabərlik d P və vahid sahəsi, sıxlığı r və qalınlığı d ilə atmosferin müvafiq elementinin çəkisi h. Təzyiq arasındakı əlaqə kimi R və temperatur T Yer atmosferi üçün olduqca uyğun olan sıxlığı r olan ideal qazın vəziyyət tənliyi istifadə olunur: P= r R T/m, burada m molekulyar çəki, R = 8,3 J/(K mol) isə universal qaz sabitidir. Sonra d log P= – (m g/RT)d h= – bd h= – d h/H, burada təzyiq qradiyenti loqarifmik miqyasdadır. Onun tərs dəyəri H atmosfer hündürlüyü şkalası adlanır.

Bu tənliyi izotermik atmosfer üçün inteqrasiya edərkən ( T= const) və ya onun bir hissəsi üçün belə bir yaxınlaşmanın icazə verildiyi yerlərdə təzyiqin hündürlüklə paylanmasının barometrik qanunu alınır: P = P 0 təcrübə(- h/H 0), burada hündürlük istinadı h standart orta təzyiqin olduğu okean səviyyəsindən istehsal olunur P 0 . İfadə H 0 = R T/ mg, atmosferin hündürlüyünü xarakterizə edən hündürlük şkalası adlanır, bu şərtlə ki, içindəki temperatur hər yerdə eyni olsun (izotermik atmosfer). Əgər atmosfer izotermik deyilsə, onda inteqrasiya temperaturun hündürlüklə dəyişməsini və parametri nəzərə almalıdır. N– temperaturdan və ətraf mühitin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq atmosfer təbəqələrinin bəzi yerli xüsusiyyətləri.

Standart atmosfer.

Atmosferin bazasında standart təzyiqə uyğun model (əsas parametrlərin qiymətləri cədvəli). R 0 və kimyəvi tərkibi standart atmosfer adlanır. Daha doğrusu, bu, dəniz səviyyəsindən 2 km aşağıda yer atmosferinin xarici sərhəddinə qədər olan yüksəkliklərdə havanın temperaturu, təzyiqi, sıxlığı, özlülüyü və digər xüsusiyyətlərinin orta qiymətlərinin müəyyən edildiyi atmosferin şərti modelidir. 45° 32ў 33І eni üçün. Bütün yüksəkliklərdə orta atmosferin parametrləri ideal qazın vəziyyət tənliyi və barometrik qanundan istifadə etməklə hesablanmışdır. dəniz səviyyəsində təzyiqin 1013,25 hPa (760 mm Hg) və temperaturun 288,15 K (15,0 ° C) olduğunu fərz etsək. Temperaturun şaquli paylanmasının təbiətinə görə orta atmosfer bir neçə təbəqədən ibarətdir ki, onların hər birində temperatur təqribən hesablanır. xətti funksiya hündürlük. Ən aşağı təbəqədə - troposferdə (h Ј 11 km) hər kilometr yüksəlişlə temperatur 6,5 ° C azalır. Yüksək hündürlüklərdə şaquli temperatur gradientinin qiyməti və işarəsi təbəqədən təbəqəyə dəyişir. 790 km-dən yuxarı temperatur təxminən 1000 K-dir və hündürlüklə praktiki olaraq dəyişmir.

Standart atmosfer cədvəllər şəklində buraxılan vaxtaşırı yenilənən, qanuniləşdirilmiş standartdır.

Cədvəl 1. Yer atmosferinin standart modeli

Cədvəl 1. YER ATMOSPERİNİN STANDART MODELİ. Cədvəl göstərir: h- dəniz səviyyəsindən yüksəklik, R- təzyiq, T- temperatur, r - sıxlıq, N- vahid həcmdə molekulların və ya atomların sayı, H- hündürlük şkalası, l- sərbəst yol uzunluğu. Raket məlumatlarından əldə edilən 80-250 km yüksəklikdə təzyiq və temperatur daha aşağı dəyərlərə malikdir. Ekstrapolyasiya ilə əldə edilən 250 km-dən çox hündürlük üçün dəyərlər çox dəqiq deyil.
h(km)	P(mbar)	T(°C)	r (q/sm 3)	N(sm -3)	H(km)	l(santimetr)
0	1013	288	1.22 10 – 3	2.55 10 19	8,4	7,4·10 –6
1	899	281	1.11·10 –3	2.31 10 19		8.1·10 –6
2	795	275	1,01·10 –3	2.10 10 19		8,9·10 –6
3	701	268	9,1·10 –4	1.89 10 19		9,9·10 –6
4	616	262	8,2·10 –4	1.70 10 19		1.1·10 – 5
5	540	255	7,4·10 –4	1.53 10 19	7,7	1.2·10 – 5
6	472	249	6,6·10 –4	1.37 10 19		1,4·10 –5
8	356	236	5.2·10 -4	1.09 10 19		1,7·10 –5
10	264	223	4.1·10 – 4	8.6 10 18	6,6	2.2·10 – 5
15	121	214	1,93·10 –4	4.0 10 18		4,6·10 –5
20	56	214	8,9·10 –5	1.85 10 18	6,3	1,0·10 –4
30	12	225	1.9·10 – 5	3.9 10 17	6,7	4,8·10 –4
40	2,9	268	3,9·10 –6	7.6 10 16	7,9	2,4·10 –3
50	0,97	276	1.15·10 – 6	2.4 10 16	8,1	8,5·10 –3
60	0,28	260	3,9·10 –7	7.7 10 15	7,6	0,025
70	0,08	219	1.1·10 – 7	2.5 10 15	6,5	0,09
80	0,014	205	2.7·10 – 8	5.0 10 14	6,1	0,41
90	2,8·10 –3	210	5.0·10 – 9	9·10 13	6,5	2,1
100	5,8·10 –4	230	8,8·10 –10	1.8 10 13	7,4	9
110	1,7·10 –4	260	2.1·10 – 10	5.4 10 12	8,5	40
120	6·10 – 5	300	5,6·10 –11	1.8 10 12	10,0	130
150	5·10 – 6	450	3,2·10 –12	9 10 10	15	1.8 10 3
200	5·10 – 7	700	1,6·10 –13	5 10 9	25	3 10 4
250	9·10 – 8	800	3·10 –14	8 10 8	40	3·10 5
300	4·10 – 8	900	8·10 – 15	3 10 8	50
400	8·10 – 9	1000	1·10-15	5 10 7	60
500	2·10 – 9	1000	2·10 – 16	1·10 7	70
700	2·10 – 10	1000	2·10 – 17	1 10 6	80
1000	1·10 –11	1000	1·10 – 18	1·10 5	80

Troposfer.

Hündürlüklə temperaturun sürətlə azaldığı atmosferin ən aşağı və ən sıx təbəqəsi troposfer adlanır. Atmosferin ümumi kütləsinin 80% -ə qədərini ehtiva edir və qütb və orta enliklərdə 8-10 km yüksəkliyə, tropiklərdə isə 16-18 km-ə qədər uzanır. Demək olar ki, bütün meteoroloji proseslər burada inkişaf edir, Yer və onun atmosferi arasında istilik və rütubət mübadiləsi baş verir, buludlar əmələ gəlir, müxtəlif meteoroloji hadisələr baş verir, duman və yağıntılar baş verir. Yer atmosferinin bu təbəqələri konvektiv tarazlıqdadır və aktiv qarışma sayəsində homojen kimyəvi birləşmə, əsasən molekulyar azotdan (78%) və oksigendən (21%). Təbii və texnogen aerozol və qaz çirkləndiricilərinin böyük əksəriyyəti troposferdə cəmləşmişdir. Troposferin qalınlığı 2 km-ə qədər olan aşağı hissəsinin dinamikası isti qurudan istiliyin ötürülməsi nəticəsində yaranan havanın (küləklərin) üfüqi və şaquli hərəkətlərini təyin edən Yerin alt səthinin xüsusiyyətlərindən çox asılıdır. yer səthinin infraqırmızı radiasiya vasitəsilə troposferdə, əsasən su buxarları və karbon qazı (istixana effekti) ilə udulur. Temperaturun hündürlüklə paylanması turbulent və konvektiv qarışma nəticəsində müəyyən edilir. Orta hesabla, bu, təxminən 6,5 K/km hündürlükdə olan temperatur düşməsinə uyğundur.

Səthin sərhəd qatında küləyin sürəti əvvəlcə hündürlüklə sürətlə artır, yuxarıda isə kilometrdə 2-3 km/s artmağa davam edir. Bəzən troposferdə, qərbdə orta enliklərdə, şərqdə isə ekvatorun yaxınlığında dar planet axınları (sürəti 30 km/s-dən çox) yaranır. Onlara reaktiv axınlar deyilir.

Tropopauz.

Troposferin yuxarı sərhəddində (tropopoz) temperatur aşağı atmosfer üçün minimum qiymətə çatır. Bu, troposfer və onun üstündə yerləşən stratosfer arasındakı keçid təbəqəsidir. Tropopauzanın qalınlığı yüzlərlə metrdən 1,5–2 km-ə qədər, temperatur və hündürlük isə enlik və mövsümdən asılı olaraq müvafiq olaraq 190-220 K və 8-18 km arasında dəyişir. Qışda mülayim və yüksək enliklərdə yaydan 1-2 km aşağı və 8-15 K isti olur. Tropiklərdə mövsümi dəyişikliklər daha az olur (hündürlük 16–18 km, temperatur 180–200 K). Yuxarıda reaktiv axınlar tropopoz fasilələri mümkündür.

Yer atmosferindəki su.

Yer atmosferinin ən mühüm xüsusiyyəti, buludlar və bulud strukturları şəklində ən asan müşahidə olunan damcı şəklində əhəmiyyətli miqdarda su buxarının və suyun olmasıdır. 10 miqyasda və ya faizlə ifadə edilən səmanın buludluluq dərəcəsi (müəyyən bir anda və ya orta hesabla müəyyən bir müddət ərzində) buludluluq adlanır. Buludların forması beynəlxalq təsnifata uyğun olaraq müəyyən edilir. Orta hesabla buludlar yer kürəsinin təxminən yarısını əhatə edir. Buludluluq hava və iqlimi xarakterizə edən mühüm amildir. Qışda və gecədə buludluluq yer səthinin və havanın yer qatının temperaturunun aşağı düşməsinə mane olur, yayda və gündüz yer səthinin günəş şüaları ilə qızmasını zəiflədir, qitələrin daxilində iqlimi yumşaldır. .

Buludlar.

Buludlar atmosferdə (su buludları), buz kristallarının (buz buludları) və ya hər ikisinin birlikdə (qarışıq buludlar) asılmış su damcılarının yığılmasıdır. Damcılar və kristallar böyüdükcə buludlardan yağıntı şəklində düşürlər. Buludlar əsasən troposferdə əmələ gəlir. Onlar havada olan su buxarının kondensasiyası nəticəsində yaranır. Bulud damlalarının diametri bir neçə mikron səviyyəsindədir. Buludlarda maye suyun tərkibi m3 üçün fraksiyalardan bir neçə qrama qədər dəyişir. Buludlar hündürlüyə görə təsnif edilir: Beynəlxalq təsnifata görə buludların 10 növü var: sirrus, sirrokumulus, sirrostratus, altokumulus, altostratus, nimbostratus, stratus, stratocumulus, cumulonimbus, cumulus.

İnci buludlar stratosferdə və mezosferdə də müşahidə olunur gecəli buludlar.

Cirrus buludları kölgələri təmin etməyən nazik ağ saplar və ya ipək parıltılı örtüklər şəklində şəffaf buludlardır. Sirrus buludları buz kristallarından ibarətdir və çox aşağı temperaturda yuxarı troposferdə əmələ gəlir. Bəzi sirr buludları hava dəyişikliklərinin xəbərçisi kimi xidmət edir.

Cirrocumulus buludları yuxarı troposferdə silsilələr və ya nazik ağ buludların təbəqələridir. Cirrocumulus buludları lopalara, dalğalara, kölgəsiz kiçik toplara bənzəyən və əsasən buz kristallarından ibarət kiçik elementlərdən qurulur.

Cirrostratus buludları yuxarı troposferdə ağımtıl şəffaf örtükdür, adətən lifli, bəzən bulanıq, kiçik iynəşəkilli və ya sütunvari buz kristallarından ibarətdir.

Altocumulus buludları troposferin aşağı və orta təbəqələrində olan ağ, boz və ya ağ-boz buludlardır. Altocumulus buludları, sanki lövhələrdən, yuvarlaq kütlələrdən, şaftlardan, üst-üstə uzanan lopalardan tikilmiş təbəqələr və silsilələr görünüşünə malikdir. Altocumulus buludları sıx konvektiv fəaliyyət zamanı əmələ gəlir və adətən həddindən artıq soyumuş su damcılarından ibarətdir.

Altostratus buludları lifli və ya vahid quruluşa malik bozumtul və ya mavi buludlardır. Altostratus buludları orta troposferdə müşahidə olunur, hündürlüyü bir neçə kilometrə, bəzən isə üfüqi istiqamətdə minlərlə kilometrə qədər uzanır. Tipik olaraq, altostratus buludları hava kütlələrinin yuxarıya doğru hərəkətləri ilə əlaqəli frontal bulud sistemlərinin bir hissəsidir.

Nimbostratus buludları davamlı yağış və ya qar yağmasına səbəb olan vahid boz rəngli buludların alçaq (2 km və daha yüksək) amorf təbəqəsidir. Nimbostratus buludları şaquli (bir neçə km-ə qədər) və üfüqi (bir neçə min km) yüksək inkişaf etmişdir, adətən atmosfer cəbhələri ilə əlaqəli qar dənəcikləri ilə qarışmış həddindən artıq soyudulmuş su damcılarından ibarətdir.

Stratus buludları müəyyən konturları olmayan, boz rəngli homojen təbəqə şəklində aşağı səviyyəli buludlardır. Yer səthindən yuxarı təbəqə buludlarının hündürlüyü 0,5–2 km-dir. Bəzən təbəqə buludlarından çiskinlər yağır.

Cumulus buludları gün ərzində əhəmiyyətli şaquli inkişafı (5 km və ya daha çox) olan sıx, parlaq ağ buludlardır. Kümulus buludlarının yuxarı hissələri qübbələrə və ya dairəvi konturları olan qüllələrə bənzəyir. Tipik olaraq, cumulus buludları soyuq hava kütlələrində konveksiya buludları kimi yaranır.

Stratocumulus buludları boz və ya ağ qeyri-lifli təbəqələr və ya dairəvi iri bloklardan ibarət silsilələr şəklində aşağı (2 km-dən aşağı) buludlardır. Stratocumulus buludlarının şaquli qalınlığı kiçikdir. Bəzən stratocumulus buludları yüngül yağıntılar yaradır.

Cumulonimbus buludları güclü şaquli inkişafa malik (14 km hündürlüyə qədər) güclü və sıx buludlardır, tufan, dolu və çovğunla müşayiət olunan güclü yağışlar yaradır. Cumulonimbus buludları güclü cumulus buludlarından inkişaf edir, onlardan buz kristallarından ibarət yuxarı hissədə fərqlənir.

Stratosfer.

Tropopauz vasitəsilə orta hesabla 12-50 km yüksəklikdə troposfer stratosferə keçir. Aşağı hissədə, təxminən 10 km məsafədə, yəni. təqribən 20 km yüksəkliyə qədər izotermikdir (temperatur təxminən 220 K). Daha sonra hündürlüklə artır, 50–55 km hündürlükdə maksimum təxminən 270 K-ə çatır. Budur stratosfer və stratopoz adlanan mezosfer arasındakı sərhəd. .

Stratosferdə su buxarı əhəmiyyətli dərəcədə azdır. Yenə də bəzən stratosferdə 20-30 km yüksəklikdə görünən nazik şəffaf mirvari buludlar müşahidə olunur. Qaranlıq səmada gün batandan sonra və günəş doğmadan əvvəl mirvari buludlar görünür. Şəklində sədəli buludlar sirr və sirrokumulus buludlarına bənzəyir.

Orta atmosfer (mezosfer).

Təxminən 50 km yüksəklikdə mezosfer geniş temperaturun maksimum zirvəsindən başlayır. . Bu maksimum bölgədə temperaturun artmasının səbəbi ekzotermikdir (yəni istilik yayılması ilə müşayiət olunur) fotokimyəvi reaksiya ozonun parçalanması: O 3 + hv® O 2 + O. Ozon molekulyar oksigen O 2-nin fotokimyəvi parçalanması nəticəsində yaranır.

O 2 + hv® O + O və oksigen atomu və molekulunun bəzi üçüncü molekul M ilə üçlü toqquşmasının sonrakı reaksiyası.

O + O 2 + M ® O 3 + M

Ozon bölgədəki ultrabənövşəyi radiasiyanı 2000-dən 3000 Å-ə qədər hədsiz dərəcədə udur və bu şüalanma atmosferi qızdırır. Atmosferin yuxarı qatında yerləşən ozon bizi Günəşdən gələn ultrabənövşəyi şüaların təsirindən qoruyan bir növ qalxan rolunu oynayır. Bu qalxan olmasaydı, Yer üzündə həyatın müasir formalarında inkişafı çətin ki, mümkün olardı.

Ümumiyyətlə, bütün mezosferdə atmosferin temperaturu mezosferin yuxarı sərhəddində (mezopoz adlanır, təqribən 80 km hündürlük) minimum dəyərinə qədər azalır, təxminən 180 K. Mezopauzanın yaxınlığında, 70-90 km yüksəklikdə, gecə buludlarının gözəl bir tamaşası şəklində müşahidə olunan çox nazik buz kristalları və vulkanik və meteorit toz hissəcikləri görünə bilər. qürubdan az sonra.

Mezosferdə Yerə düşən və meteorit fenomeninə səbəb olan kiçik bərk meteorit hissəcikləri əsasən yanır.

Meteoritlər, meteoritlər və atəş topları.

Bərk kosmik hissəciklərin və ya cisimlərin 11 km/s və ya daha yüksək sürətlə Yerə daxil olması nəticəsində Yer atmosferinin yuxarı qatında baş verən alovlar və digər hadisələrə meteoroidlər deyilir. Müşahidə olunan parlaq meteor izi görünür; tez-tez meteoritlərin düşməsi ilə müşayiət olunan ən güclü hadisələr adlanır alov topları; meteorların görünüşü meteor yağışları ilə əlaqələndirilir.

Meteor yağışı:

1) bir radiasiyadan bir neçə saat və ya gün ərzində meteorların çoxsaylı düşməsi fenomeni.

2) Günəş ətrafında eyni orbitdə hərəkət edən meteoroidlər dəstəsi.

Yerin orbitinin təxminən eyni və eyni istiqamətli sürətlə hərəkət edən bir çox meteorit cisimlərinin ümumi orbiti ilə kəsişməsi nəticəsində səmanın müəyyən bir sahəsində və ilin müəyyən günlərində meteorların sistematik görünüşü. hansı ki, onların səmadakı yolları ortaq bir nöqtədən (nurlu) çıxır. Onlar şüanın yerləşdiyi bürcün adını daşıyır.

Meteor yağışları işıq effektləri ilə dərin təəssürat yaradır, lakin fərdi meteorlar nadir hallarda görünür. Daha çox sayda görünməz meteorlar var, onlar atmosferə hopduqda görünməyəcək qədər kiçikdir. Ən kiçik meteorlardan bəziləri, ehtimal ki, heç qızmır, ancaq atmosfer tərəfindən tutulur. Bunlar incə hissəciklərölçüləri bir neçə millimetrdən millimetrin on mində biri qədər olanlara mikrometeoritlər deyilir. Hər gün atmosferə daxil olan meteorik maddənin miqdarı 100-10.000 ton arasında dəyişir və bu materialın əksəriyyəti mikrometeoritlərdən gəlir.

Meteorik maddə atmosferdə qismən yandığından onun qaz tərkibi müxtəlif kimyəvi elementlərin izləri ilə doldurulur. Məsələn, qayalı meteorlar atmosferə litium gətirir. Metal meteorların yanması xırda sferik dəmir, dəmir-nikel və digər damcıların əmələ gəlməsinə gətirib çıxarır ki, onlar atmosferdən keçib yerin səthinə çökürlər. Onlara buz təbəqələrinin illər boyu demək olar ki, dəyişməz qaldığı Qrenlandiya və Antarktidada rast gəlmək olar. Okeanoloqlar onları okean dibinin çöküntülərində tapırlar.

Atmosferə daxil olan meteor hissəciklərinin əksəriyyəti təxminən 30 gün ərzində çökür. Bəzi alimlər hesab edirlər ki, bu kosmik toz su buxarı üçün kondensasiya nüvəsi rolunu oynadığı üçün yağış kimi atmosfer hadisələrinin əmələ gəlməsində mühüm rol oynayır. Buna görə də yağıntıların statistik olaraq böyük meteor yağışları ilə əlaqəli olduğu güman edilir. Bununla belə, bəzi ekspertlər hesab edirlər ki, meteorik materialın ümumi tədarükü hətta ən böyük meteor yağışından da onlarla dəfə çox olduğundan, belə bir yağış nəticəsində bu materialın ümumi miqdarının dəyişməsinə laqeyd yanaşmaq olar.

Bununla belə, heç bir şübhə yoxdur ki, ən böyük mikrometeoritlər və görünən meteoritlər atmosferin yüksək təbəqələrində, əsasən ionosferdə uzun ionlaşma izləri buraxır. Belə izlər yüksək tezlikli radiodalğaları əks etdirdiyi üçün uzaq məsafəli radio rabitəsi üçün istifadə oluna bilər.

Atmosferə daxil olan meteoritlərin enerjisi əsasən və bəlkə də tamamilə onun qızdırılmasına sərf olunur. Bu, atmosferin istilik balansının kiçik komponentlərindən biridir.

Meteorit kosmosdan Yerin səthinə düşən təbii şəkildə əmələ gələn bərk cisimdir. Adətən daşlı, daşlı dəmir və dəmir meteoritlər arasında fərq qoyulur. Sonuncular əsasən dəmir və nikeldən ibarətdir. Tapılan meteoritlərin əksəriyyətinin çəkisi bir neçə qramdan bir neçə kiloqrama qədərdir. Tapılanların ən böyüyü olan Qoba dəmir meteoritinin çəkisi təxminən 60 tondur və hələ də kəşf edildiyi yerdə, Cənubi Afrikada yerləşir. Meteoritlərin əksəriyyəti asteroidlərin parçalarıdır, lakin bəzi meteoritlər Yerə Aydan və hətta Marsdan gəlmiş ola bilər.

Bolid çox parlaq bir meteordur, bəzən hətta gün ərzində görünə bilər, çox vaxt geridə qalır duman izi və səs hadisələri ilə müşayiət olunur; tez-tez meteoritlərin düşməsi ilə başa çatır.

Termosfer.

Mezopauzanın minimum temperaturundan yuxarı termosfer başlayır, olan temperatur, əvvəlcə yavaş-yavaş, sonra sürətlə yenidən yüksəlməyə başlayır. Səbəb, atom oksigeninin ionlaşması səbəbindən 150-300 km yüksəklikdə Günəşdən ultrabənövşəyi radiasiyanın udulmasıdır: O + hv® O + + e.

Termosferdə temperatur davamlı olaraq təxminən 400 km hündürlüyə qalxır və burada gün ərzində maksimuma çatır. günəş fəaliyyəti 1800 K. Minimum dövr ərzində bu məhdudlaşdırıcı temperatur 1000 K-dən az ola bilər. 400 km-dən yuxarı atmosfer izotermik ekzosferə çevrilir. Kritik səviyyə (ekzosferin əsası) təxminən 500 km yüksəklikdədir.

Qütb işıqları və süni peyklərin bir çox orbitləri, eləcə də gecə buludları - bütün bu hadisələr mezosferdə və termosferdə baş verir.

Qütb işıqları.

Yüksək enliklərdə maqnit sahəsinin pozulması zamanı auroralar müşahidə olunur. Onlar bir neçə dəqiqə davam edə bilər, lakin çox vaxt bir neçə saat görünür. Auroralar forma, rəng və intensivlik baxımından çox dəyişir, bunların hamısı bəzən zamanla çox tez dəyişir. Auroraların spektri emissiya xətlərindən və zolaqlarından ibarətdir. Gecə səmasının bəzi emissiyaları aurora spektrində, ilk növbədə yaşıl və qırmızı xətlər l 5577 Å və l 6300 Å oksigenlə artır. Belə olur ki, bu xətlərdən biri digərindən qat-qat sıxdır və bu, auroranın görünən rəngini müəyyənləşdirir: yaşıl və ya qırmızı. Maqnit sahəsinin pozulması həm də qütb bölgələrində radio rabitəsinin pozulması ilə müşayiət olunur. Bozulmanın səbəbi ionosferdəki dəyişikliklərdir ki, bu da maqnit qasırğaları zamanı güclü ionlaşma mənbəyinin olması deməkdir. Müəyyən edilmişdir ki, güclü maqnit qasırğaları günəş diskinin mərkəzinə yaxın yerlərdə böyük günəş ləkələri qrupları olduqda baş verir. Müşahidələr göstərdi ki, tufanlar günəş ləkələrinin özləri ilə deyil, bir qrup günəş ləkələrinin inkişafı zamanı yaranan günəş alovları ilə əlaqələndirilir.

Auroralar Yerin yüksək enlik bölgələrində müşahidə edilən sürətli hərəkətlərlə müxtəlif intensivlikdə işıq diapazonudur. Vizual aurorada yaşıl (5577Å) və qırmızı (6300/6364Å) atomik oksigen emissiya xətləri və günəş və maqnitosfer mənşəli enerjili hissəciklər tərəfindən həyəcanlanan molekulyar N2 zolaqları var. Bu emissiyalar adətən təxminən 100 km və daha yüksək hündürlüklərdə görünür. Optik aurora termini vizual auroralara və onların infraqırmızıdan ultrabənövşəyi bölgəyə emissiya spektrinə istinad etmək üçün istifadə olunur. Spektrin infraqırmızı hissəsindəki radiasiya enerjisi görünən bölgədəki enerjini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Auroralar görünəndə ULF diapazonunda emissiyalar müşahidə edildi (

Auroraların həqiqi formalarını təsnif etmək çətindir; Ən çox istifadə olunan terminlər bunlardır:

1. Sakit, vahid qövslər və ya zolaqlar. Qövs adətən geomaqnit paralel istiqamətində (qütb bölgələrində Günəşə doğru) ~1000 km uzanır və eni birdən bir neçə on kilometrə qədərdir. Zolaq bir qövs anlayışının ümumiləşdirilməsidir, adətən müntəzəm qövs formasına malik deyil, S hərfi şəklində və ya spiral şəklində əyilir. Qövslər və zolaqlar 100–150 km hündürlükdə yerləşir.

2. Avroranın şüaları . Bu termin maqnit sahəsi xətləri boyunca uzanan, şaquli uzunluğu bir neçə on ilə bir neçə yüz kilometrə qədər olan auroral quruluşa aiddir. Şüaların üfüqi genişliyi kiçikdir, bir neçə on metrdən bir neçə kilometrə qədərdir. Şüalar adətən qövslərdə və ya ayrı-ayrı strukturlar şəklində müşahidə olunur.

3. Ləkələr və ya səthlər . Bunlar müəyyən bir formaya malik olmayan təcrid olunmuş parıltı sahələridir. Fərdi ləkələr bir-birinə bağlana bilər.

4. Pərdə. Səmanın geniş sahələrini əhatə edən vahid parıltı olan auroranın qeyri-adi forması.

Quruluşuna görə auroralar bircinsli, içi boş və şüalıya bölünür. Müxtəlif terminlərdən istifadə olunur; pulsasiya edən qövs, pulsasiya edən səth, diffuz səth, parlaq zolaq, drapery və s. Auroraların rənginə görə təsnifatı var. Bu təsnifata görə, tipli auroralar A. Üst hissəsi və ya bütün hissəsi qırmızıdır (6300–6364 Å). Onlar adətən yüksək geomaqnit aktivliyi ilə 300-400 km yüksəklikdə görünürlər.

Aurora növü IN aşağı hissədə qırmızı rəngli və birinci müsbət sistemin N 2 və birinci mənfi sistemin O 2 lentlərinin parıltısı ilə əlaqələndirilir. Auroraların bu cür formaları auroraların ən aktiv fazalarında görünür.

Zonalar qütb işıqları – Yer səthində sabit bir nöqtədə olan müşahidəçilərin fikrincə, bunlar gecələr auroraların maksimum tezliyi zonalarıdır. Zonalar 67° şimal və cənub enində yerləşir, eni isə təxminən 6°-dir. Geomaqnit yerli vaxtın verilmiş anına uyğun gələn auroraların maksimum baş verməsi şimal və cənub geomaqnit qütbləri ətrafında asimmetrik şəkildə yerləşən ovalvari kəmərlərdə (oval auroralar) baş verir. Aurora ovalı enlikdə - zaman koordinatlarında sabitlənmişdir və aurora zonası enlik - uzunluq koordinatlarında ovalın gecə yarısı bölgəsinin nöqtələrinin həndəsi yeridir. Oval kəmər gecə sektorunda geomaqnit qütbündən təxminən 23°, gündüz sektorunda isə 15°-də yerləşir.

Aurora oval və aurora zonaları. Aurora ovalının yeri geomaqnit aktivliyindən asılıdır. Oval yüksək geomaqnit aktivliyi ilə genişlənir. Auroral zonalar və ya auroral oval sərhədlər dipol koordinatları ilə müqayisədə L 6.4 ilə daha yaxşı təmsil olunur. Avrora ovalının gündüz sektorunun sərhədində geomaqnit sahə xətləri üst-üstə düşür. maqnitopauza. Aurora ovalının mövqeyində dəyişiklik geomaqnit oxu ilə Yer-Günəş istiqaməti arasındakı bucaqdan asılı olaraq müşahidə olunur. Auroral oval da müəyyən enerjilərin hissəciklərinin (elektronların və protonların) çökməsi haqqında məlumatlar əsasında müəyyən edilir. Onun mövqeyi haqqında məlumatlardan müstəqil olaraq müəyyən edilə bilər Qaspax gündüz tərəfində və maqnitosferin quyruğunda.

Aurora zonasında auroraların baş vermə tezliyinin gündəlik dəyişməsi geomaqnit gecə yarısında maksimuma, geomaqnit günorta isə minimuma malikdir. Ovalın yaxın ekvator tərəfində auroraların baş vermə tezliyi kəskin şəkildə azalır, lakin gündəlik dəyişikliklərin forması saxlanılır. Ovalın qütb tərəfində auroraların tezliyi tədricən azalır və mürəkkəb gündəlik dəyişikliklərlə xarakterizə olunur.

Auroraların intensivliyi.

Aurora intensivliyi görünən səth parlaqlığının ölçülməsi ilə müəyyən edilir. Parlaqlıq səthi I müəyyən bir istiqamətdə aurora 4p ümumi emissiya ilə müəyyən edilir I foton/(sm 2 s). Bu dəyər səthin həqiqi parlaqlığı deyil, sütundan emissiyanı ifadə etdiyi üçün, auroraları öyrənərkən adətən foton/(sm 2 sütun s) vahidindən istifadə olunur. Ümumi emissiyanın ölçülməsi üçün adi vahid Rayleigh (Rl) 10 6 foton/(sm 2 sütun s) bərabərdir. Auroral intensivliyin daha praktik vahidləri fərdi xəttin və ya bandın emissiyaları ilə müəyyən edilir. Məsələn, auroraların intensivliyi beynəlxalq parlaqlıq əmsalları (IBRs) ilə müəyyən edilir. yaşıl xəttin intensivliyinə görə (5577 Å); 1 kRl = I MKY, 10 kRl = II MKY, 100 kRl = III MKY, 1000 kRl = IV MKY (avroranın maksimal intensivliyi). Bu təsnifat qırmızı auroralar üçün istifadə edilə bilməz. Dövrün kəşflərindən biri (1957-1958) auroraların maqnit qütbünə nisbətən yerdəyişmiş oval şəklində məkan-zaman paylanmasının qurulması idi. Maqnit qütbünə nisbətən auroraların paylanmasının dairəvi forması haqqında sadə fikirlərdən var idi -ə keçid müasir fizika maqnitosfer. Kəşf etmək şərəfi O. Xoroşevaya məxsusdur və auroral oval üçün ideyaların intensiv inkişafı Q. Starkov, Y. Feldstein, S. İ. Akasofu və bir sıra digər tədqiqatçılar tərəfindən həyata keçirilmişdir. Aurora oval ən sıx təsir sahəsini təmsil edir günəş küləyi Yerin yuxarı atmosferinə. Avroranın intensivliyi ovalda ən böyükdür və onun dinamikası peyklər vasitəsilə davamlı olaraq izlənilir.

Sabit auroral qırmızı qövslər.

Sabit auroral qırmızı qövs, əks halda orta enlik qırmızı qövs adlanır və ya M-qövs, şərqdən qərbə minlərlə kilometr uzanan və bəlkə də bütün Yer kürəsini əhatə edən subvizual (gözün həssaslıq həddindən aşağı) geniş qövsdür. Qövsün eninə uzunluğu 600 km-dir. Sabit auroral qırmızı qövsün emissiyası l 6300 Å və l 6364 Å qırmızı xətlərdə demək olar ki, monoxromatikdir. Bu yaxınlarda l 5577 Å (OI) və l 4278 Å (N+2) zəif emissiya xətləri də bildirilmişdir. Davamlı qırmızı qövslər auroralar kimi təsnif edilir, lakin onlar daha yüksək hündürlüklərdə görünür. Aşağı hədd 300 km yüksəklikdə, yuxarı həddi 700 km-ə yaxındır. L 6300 Å emissiyada sakit auroral qırmızı qövsün intensivliyi 1 ilə 10 kRl arasında dəyişir (tipik dəyər 6 kRl). Bu dalğa uzunluğunda gözün həssaslıq həddi təxminən 10 kRl-dir, buna görə də qövslər nadir hallarda vizual olaraq müşahidə olunur. Lakin müşahidələr göstərmişdir ki, onların parlaqlığı gecələrin 10%-də >50 kRL-dir. Qövslərin adi ömrü təxminən bir gündür və sonrakı günlərdə nadir hallarda görünür. Davamlı auroral qırmızı qövsləri keçən peyklərdən və ya radio mənbələrindən gələn radio dalğaları parıldamağa məruz qalır, bu da elektron sıxlığının qeyri-bərabərliyinin mövcudluğunu göstərir. Qırmızı qövslərin nəzəri izahı bölgənin elektronlarının qızdırılmasıdır Fİonosfer oksigen atomlarının artmasına səbəb olur. Peyk müşahidələri davamlı auroral qırmızı qövsləri kəsən geomaqnit sahə xətləri boyunca elektron temperaturunda artımı göstərir. Bu qövslərin intensivliyi geomaqnit aktivliyi (fırtınalar) ilə, qövslərin baş vermə tezliyi isə günəş ləkələrinin aktivliyi ilə müsbət əlaqələndirilir.

Dəyişən aurora.

Auroraların bəzi formaları intensivlikdə kvazi dövri və ardıcıl müvəqqəti dəyişikliklərlə qarşılaşır. Təxminən stasionar həndəsə və fazada baş verən sürətli dövri dəyişikliklərə malik bu auroralara dəyişən auroralar deyilir. Onlar auroralar kimi təsnif edilir formaları R Beynəlxalq Aurora Atlasına görə Dəyişən auroraların daha ətraflı bölməsi:

R 1 (pulsasiya edən aurora) aurora forması boyunca parlaqlıqda vahid faza dəyişiklikləri olan bir parıltıdır. Tərifinə görə, ideal pulsasiya edən aurorada, pulsasiyanın məkan və müvəqqəti hissələri ayrıla bilər, yəni. parlaqlıq I(r,t)= mən s(r)· O(t). Tipik bir aurorada R 1 pulsasiya 0,01-dən 10 Hz-ə qədər aşağı intensivlik (1-2 kRl) tezliyi ilə baş verir. Ən çox auroralar R 1 – bunlar bir neçə saniyə ərzində pulsasiya edən ləkələr və ya qövslərdir.

R 2 (alovlu aurora). Termin adətən fərqli bir formanı təsvir etmək əvəzinə, səmanı dolduran alov kimi hərəkətlərə istinad etmək üçün istifadə olunur. Auroralar qövs formasına malikdir və adətən 100 km yüksəklikdən yuxarıya doğru hərəkət edir. Bu auroralar nisbətən nadirdir və auroradan kənarda daha tez-tez baş verir.

R 3 (parıldayan aurora). Bunlar səmada yanıb-sönən alov təəssüratı yaradan parlaqlıqda sürətli, qeyri-müntəzəm və ya müntəzəm dəyişikliklərə malik auroralardır. Onlar qütb parıltısının parçalanmasından qısa müddət əvvəl görünürlər. Tipik olaraq müşahidə olunan dəyişkənlik tezliyi R 3 10 ± 3 Hz-ə bərabərdir.

Pulsasiya edən auroraların başqa bir sinfi üçün istifadə edilən axın aurora termini auroral qövslərdə və zolaqlarda üfüqi istiqamətdə sürətlə hərəkət edən parlaqlığın qeyri-müntəzəm dəyişmələrinə aiddir.

Dəyişən aurora, günəş və maqnitosfer mənşəli hissəciklərin yağıntıları nəticəsində yaranan geomaqnit sahəsinin pulsasiyaları və auroral rentgen şüalanması ilə müşayiət olunan günəş-yer hadisələrindən biridir.

Qütb qapağının parıltısı birinci mənfi sistemin N + 2 (l 3914 Å) zolağının yüksək intensivliyi ilə xarakterizə olunur. Tipik olaraq, bu N + 2 zolaqları OI l 5577 Å yaşıl xəttindən beş dəfə daha sıxdır; qütb qapağının parıltısının mütləq intensivliyi 0,1 ilə 10 kRl arasında dəyişir (adətən 1-3 kRl). PCA dövrlərində görünən bu auroralar zamanı vahid parıltı 30 ilə 80 km yüksəklikdə 60° geomaqnit eninə qədər bütün qütb qapağını əhatə edir. Əsasən günəş protonları və 10-100 MeV enerjili d-hissəcikləri tərəfindən əmələ gəlir və bu yüksəkliklərdə maksimum ionlaşma yaradır. Aurora zonalarında mantiya aurora adlanan başqa bir parıltı növü var. Bu tip auroral parıltı üçün səhər saatlarında baş verən gündəlik maksimum intensivlik 1-10 kRL, minimum intensivlik isə beş dəfə zəifdir. Mantiya auroralarının müşahidələri az və uzaqdır; onların intensivliyi geomaqnit və günəş aktivliyindən asılıdır.

Atmosfer parıltısı planetin atmosferi tərəfindən istehsal olunan və yayılan radiasiya kimi müəyyən edilir. Bu, auroraların emissiyası, ildırım tullantıları və meteor cığırlarının emissiyası istisna olmaqla, atmosferin qeyri-termal şüalanmasıdır. Bu termin yer atmosferinə münasibətdə istifadə olunur (gecə işığı, alaqaranlıq parıltı və gündüz işığı). Atmosfer parıltısı atmosferdə mövcud olan işığın yalnız bir hissəsini təşkil edir. Digər mənbələrə ulduz işığı, zodiacal işıq və Günəşdən gələn gündüz diffuz işıq daxildir. Bəzən atmosfer parıltısı ümumi işığın 40%-ni təşkil edə bilər. Atmosfer parıltısı müxtəlif hündürlükdə və qalınlıqda olan atmosfer təbəqələrində baş verir. Atmosferin parıltı spektri 1000 Å ilə 22,5 mikrona qədər dalğa uzunluqlarını əhatə edir. Atmosfer parıltısındakı əsas emissiya xətti l 5577 Å-dir, 90-100 km yüksəklikdə 30-40 km qalınlığında bir təbəqədə görünür. Lüminesansın görünüşü oksigen atomlarının rekombinasiyasına əsaslanan Chapman mexanizmi ilə bağlıdır. Digər emissiya xətləri O + 2-nin dissosiativ rekombinasiyası və NI l 5198/5201 Å və NI l 5890/5896 Å emissiyası zamanı meydana çıxan l 6300 Å-dir.

Hava parıltısının intensivliyi Rayleigh-də ölçülür. Parlaqlıq (Rayleigh-də) 4 rv-ə bərabərdir, burada b 10 6 foton/(sm 2 ster·s) vahidlərində emissiya təbəqəsinin bucaq səthinin parlaqlığıdır. Parıltının intensivliyi enlikdən asılıdır (müxtəlif emissiyalar üçün fərqlidir) və həmçinin gün ərzində maksimum gecə yarısına yaxın dəyişir. l 5577 Å emissiyada hava parıltısı üçün günəş ləkələrinin sayı və 10,7 sm dalğa uzunluğunda günəş radiasiya axını ilə müsbət korrelyasiya qeyd edildi.Peyk təcrübələri zamanı hava parıltısı müşahidə edildi. Kosmosdan Yerin ətrafında işıq halqası kimi görünür və yaşılımtıl rəngə malikdir.

Ozonosfer.

20-25 km yüksəklikdə, təxminən 10 hündürlükdə günəş ultrabənövşəyi radiasiyasının təsiri altında yaranan əhəmiyyətsiz miqdarda ozonun O 3-ün maksimal konsentrasiyasına çatır (oksigen tərkibinin 2 × 10 -7-yə qədər!). 50 km-ə qədər, planeti ionlaşdırıcı günəş radiasiyasından qoruyur. Ozon molekullarının son dərəcə az olmasına baxmayaraq, onlar Yerdəki bütün həyatı Günəşdən gələn qısa dalğalı (ultrabənövşəyi və rentgen) radiasiyanın zərərli təsirindən qoruyur. Bütün molekulları atmosferin bazasına yerləşdirsəniz, qalınlığı 3-4 mm-dən çox olmayan bir təbəqə əldə edəcəksiniz! 100 km-dən yuxarı yüksəkliklərdə yüngül qazların nisbəti artır, çox yüksək hündürlüklərdə helium və hidrogen üstünlük təşkil edir; bir çox molekullar Günəşdən gələn sərt şüaların təsiri altında ionlaşaraq ionosferi əmələ gətirən fərdi atomlara ayrılır. Yer atmosferində havanın təzyiqi və sıxlığı hündürlüklə azalır. Temperaturun paylanmasından asılı olaraq Yer atmosferi troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer və ekzosferə bölünür. .

20-25 km yüksəklikdə yerləşir ozon qatı. Ozon dalğa uzunluğu 0,1-0,2 mikrondan qısa olan Günəşdən gələn ultrabənövşəyi şüaları udarkən oksigen molekullarının parçalanması nəticəsində əmələ gəlir. Sərbəst oksigen O 2 molekulları ilə birləşir və 0,29 mikrondan qısa olan bütün ultrabənövşəyi şüaları acgözlüklə udan ozon O 3 əmələ gətirir. O3 ozon molekulları qısa dalğalı şüalanma ilə asanlıqla məhv edilir. Buna görə də, nadir olmasına baxmayaraq, ozon təbəqəsi daha yüksək və daha şəffaf atmosfer təbəqələrindən keçən Günəşdən gələn ultrabənövşəyi şüaları effektiv şəkildə udur. Bunun sayəsində Yerdəki canlı orqanizmlər Günəşdən gələn ultrabənövşəyi şüaların zərərli təsirindən qorunur.

İonosfer.

Günəşdən gələn radiasiya atmosferin atom və molekullarını ionlaşdırır. İonlaşma dərəcəsi artıq 60 kilometr hündürlükdə əhəmiyyətli olur və Yerdən uzaqlaşdıqca davamlı olaraq artır. Atmosferdə müxtəlif hündürlüklərdə müxtəlif molekulların ardıcıl dissosiasiya prosesləri və sonradan müxtəlif atom və ionların ionlaşması baş verir. Bunlar əsasən oksigen O 2, azot N 2 molekulları və onların atomlarıdır. Bu proseslərin intensivliyindən asılı olaraq, atmosferin 60 kilometrdən yuxarı olan müxtəlif təbəqələri ionosfer təbəqələri adlanır. , və onların cəmi ionosferdir . İonlaşması əhəmiyyətsiz olan aşağı təbəqəyə neytrosfer deyilir.

İonosferdə yüklü hissəciklərin maksimum konsentrasiyası 300-400 km yüksəklikdə əldə edilir.

İonosferin tədqiqi tarixi.

Atmosferin yuxarı qatında keçirici təbəqənin olması haqqında fərziyyə 1878-ci ildə ingilis alimi Stüart tərəfindən geomaqnit sahəsinin xüsusiyyətlərini izah etmək üçün irəli sürülüb. Sonra 1902-ci ildə bir-birindən asılı olmayaraq ABŞ-da Kennedi və İngiltərədə Heavisayd qeyd etdilər ki, radiodalğaların uzun məsafələrə yayılmasını izah etmək üçün atmosferin yüksək təbəqələrində yüksək keçiriciliyə malik bölgələrin mövcudluğunu güman etmək lazımdır. 1923-cü ildə akademik M.V.Şuleykin müxtəlif tezlikli radiodalğaların yayılma xüsusiyyətlərini nəzərə alaraq belə nəticəyə gəldi ki, ionosferdə ən azı iki əks etdirici təbəqə var. Daha sonra 1925-ci ildə ingilis tədqiqatçıları Appleton və Barnett, həmçinin Breit və Tuve ilk dəfə olaraq radiodalğaları əks etdirən bölgələrin mövcudluğunu eksperimental olaraq sübut etdilər və onların sistemli tədqiqinin əsasını qoydular. O vaxtdan bəri radiodalğaların əks olunmasını və udulmasını müəyyən edən bir sıra geofiziki hadisələrdə mühüm rol oynayan, ümumiyyətlə ionosfer adlanan bu təbəqələrin xassələrinin sistematik tədqiqi aparılır ki, bu da praktiki tədqiqatlar üçün çox vacibdir. məqsədləri, xüsusən etibarlı radio rabitəsinin təmin edilməsi üçün.

1930-cu illərdə ionosferin vəziyyətinə dair sistemli müşahidələr aparılmağa başlandı. Ölkəmizdə M.A.Bonç-Brueviçin təşəbbüsü ilə onun nəbzini ölçmək üçün qurğular yaradılmışdır. Çoxları öyrənilib ümumi xassələri ionosfer, onun əsas təbəqələrinin yüksəklikləri və elektron konsentrasiyası.

60–70 km hündürlükdə D təbəqəsi, 100–120 km hündürlükdə müşahidə olunur. E, yüksəkliklərdə, 180–300 km yüksəkliklərdə ikiqat qat F 1 və F 2. Bu təbəqələrin əsas parametrləri 4-cü cədvəldə verilmişdir.

Cədvəl 4.

Cədvəl 4.
İonosfer bölgəsi	Maksimum hündürlük, km	T i , K	Gün		Gecə n e , sm -3	a΄, ρm 3 s – 1
			min n e , sm -3	Maks n e , sm -3
D	70	20	100	200	10	10 –6
E	110	270	1.5 10 5	3·10 5	3000	10 –7
F 1	180	800–1500	3·10 5	5 10 5	–	3·10 – 8
F 2 (qış)	220–280	1000–2000	6 10 5	25 10 5	~10 5	2·10 – 10
F 2 (yay)	250–320	1000–2000	2·10 5	8 10 5	~3·10 5	10 –10
n e– elektron konsentrasiyası, e – elektron yükü, T i– ion temperaturu, a΄ – rekombinasiya əmsalı (qiyməti müəyyən edir n e və zamanla dəyişir)

Orta qiymətlər günün vaxtından və fəsillərdən asılı olaraq müxtəlif enliklərdə dəyişdiyi üçün verilir. Bu cür məlumatlar uzun məsafəli radio rabitəsini təmin etmək üçün lazımdır. Onlar müxtəlif qısadalğalı radio keçidləri üçün iş tezliklərinin seçilməsində istifadə olunur. Onların günün müxtəlif vaxtlarında və müxtəlif fəsillərdə ionosferin vəziyyətindən asılı olaraq dəyişməsini bilmək radio rabitəsinin etibarlılığını təmin etmək üçün son dərəcə vacibdir. İonosfer təxminən 60 km hündürlükdən başlayaraq on minlərlə km hündürlüklərə qədər uzanan yer atmosferinin ionlaşmış təbəqələrinin məcmusudur. Yer atmosferinin ionlaşmasının əsas mənbəyi Günəşdən gələn ultrabənövşəyi və rentgen şüalanmasıdır ki, bu da əsasən günəş xromosferində və tacda baş verir. Bundan əlavə, atmosferin yuxarı təbəqəsinin ionlaşma dərəcəsinə günəş alışması zamanı baş verən günəş korpuskulyar axınları, həmçinin kosmik şüalar və meteor hissəcikləri təsir göstərir.

İonosfer təbəqələri

- bunlar atmosferdə sərbəst elektronların maksimum konsentrasiyasına çatdığı sahələrdir (yəni vahid həcmdə onların sayı). Atmosfer qazlarının atomlarının ionlaşması nəticəsində yaranan, radio dalğaları (yəni, elektromaqnit rəqsləri) ilə qarşılıqlı əlaqədə olan elektrik yüklü sərbəst elektronlar və (daha az dərəcədə, daha az mobil ionlar) istiqamətlərini dəyişə, əks etdirə və ya sındıra və enerjisini udmaq qabiliyyətinə malikdirlər. . Nəticədə, uzaq radiostansiyaları qəbul edərkən müxtəlif effektlər yarana bilər, məsələn, radio rabitəsinin sönməsi, uzaq stansiyaların eşidilməsinin artması, qaralmalar və s. hadisələr.

Tədqiqat üsulları.

Yerdən ionosferin öyrənilməsinin klassik üsulları nəbz səslənməsinə - radio impulsların göndərilməsinə və onların ionosferin müxtəlif təbəqələrindən əks olunmasının müşahidəsinə, gecikmə vaxtının ölçülməsinə və əks olunan siqnalların intensivliyinin və formasının öyrənilməsinə qədər enir. Müxtəlif tezliklərdə radio impulsların əks olunma hündürlüklərini ölçməklə, müxtəlif sahələrin kritik tezliklərini təyin etməklə (kritik tezlik radio impulsunun daşıyıcı tezliyidir, bunun üçün ionosferin müəyyən bir bölgəsi şəffaf olur) müəyyən etmək mümkündür. laylarda elektron konsentrasiyasının qiymətini və verilmiş tezliklər üçün effektiv hündürlükləri və verilmiş radio yolları üçün optimal tezlikləri seçin. Raket texnologiyasının inkişafı və süni Yer peyklərinin (AES) kosmik əsrinin gəlməsi ilə və s. kosmik gəmi, aşağı hissəsi ionosfer olan Yerə yaxın kosmik plazmanın parametrlərini birbaşa ölçmək mümkün oldu.

Xüsusi buraxılmış raketlərin göyərtəsində və peyk uçuş yolları boyunca həyata keçirilən elektron konsentrasiyasının ölçülməsi ionosferin quruluşu, elektron konsentrasiyasının Yerin müxtəlif bölgələri üzərində hündürlükdə paylanması və yerüstü üsullarla əvvəllər əldə edilmiş məlumatları təsdiqlədi və dəqiqləşdirdi. əsas maksimumdan - qatdan yuxarı elektron konsentrasiyası dəyərlərini əldə etməyə imkan verdi F. Əvvəllər əks olunan qısa dalğalı radio impulslarının müşahidələrinə əsaslanan səsləmə üsullarından istifadə etməklə bunu etmək mümkün deyildi. Müəyyən edilmişdir ki, Yer kürəsinin bəzi ərazilərində elektron konsentrasiyası azalmış kifayət qədər sabit ərazilər, müntəzəm “ionosfer küləkləri”, ionosferdə lokal ionosfer pozğunluqlarını onların həyəcanlandığı yerdən minlərlə kilometr uzaqda aparan özünəməxsus dalğa prosesləri yaranır, və daha çox. Xüsusilə yüksək həssas qəbuledici cihazların yaradılması ionosferin nəbzini ölçən stansiyalarda ionosferin ən aşağı bölgələrindən (qismən əks etdirmə stansiyaları) qismən əks olunan impuls siqnallarını qəbul etməyə imkan verdi. Emissiya edilmiş enerjinin yüksək konsentrasiyasına imkan verən antenaların istifadəsi ilə metr və desimetr dalğa uzunluğu diapazonlarında güclü impulslu qurğuların istifadəsi müxtəlif yüksəkliklərdə ionosfer tərəfindən səpələnmiş siqnalları müşahidə etməyə imkan verdi. İonosfer plazmasının elektronları və ionları tərəfindən qeyri-bərabər səpələnmiş bu siqnalların spektrlərinin xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi (bunun üçün radio dalğalarının qeyri-bərabər səpilmə stansiyalarından istifadə edilmişdir) elektronların və ionların konsentrasiyasını, onların ekvivalentini təyin etməyə imkan verdi. müxtəlif hündürlüklərdə bir neçə min kilometr yüksəkliyə qədər temperatur. Məlum oldu ki, ionosfer istifadə olunan tezliklərə görə kifayət qədər şəffafdır.

Konsentrasiya elektrik yükləri(elektron konsentrasiyası ion konsentrasiyasına bərabərdir) yerin ionosferində 300 km yüksəklikdə gün ərzində təqribən 10 6 sm-3 olur. Belə sıxlıqdakı plazma uzunluğu 20 m-dən çox olan radio dalğalarını əks etdirir və daha qısa olanları ötürür.

Gündüz və gecə şəraiti üçün ionosferdə elektron konsentrasiyasının tipik şaquli paylanması.

İonosferdə radiodalğaların yayılması.

Uzun məsafəli yayım stansiyalarının sabit qəbulu istifadə olunan tezliklərdən, eləcə də günün vaxtından, mövsümündən və əlavə olaraq günəşin aktivliyindən asılıdır. Günəş aktivliyi ionosferin vəziyyətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Yer stansiyaları tərəfindən yayılan radio dalğaları bütün növ elektromaqnit dalğaları kimi düz xətt üzrə yayılır. Bununla belə, nəzərə almaq lazımdır ki, həm Yerin səthi, həm də atmosferinin ionlaşmış təbəqələri güzgülərin işığa təsiri kimi onlara təsir edən nəhəng bir kondansatörün lövhələri rolunu oynayır. Onlardan əks olunan radio dalğaları yüzlərlə və minlərlə kilometrlik böyük sıçrayışlarla dünya ətrafında dövrə vuraraq, ionlaşmış qaz təbəqəsindən və Yerin və ya suyun səthindən növbə ilə əks olunaraq minlərlə kilometr məsafə qət edə bilər.

Keçən əsrin 20-ci illərində 200 m-dən qısa radio dalğalarının güclü udma qabiliyyətinə görə ümumiyyətlə uzun məsafəli rabitə üçün uyğun olmadığına inanılırdı. Avropa və Amerika arasında Atlantik okeanı boyunca qısa dalğaların uzun məsafəli qəbulu üzrə ilk təcrübələr ingilis fiziki Oliver Heaviside və amerikalı elektrik mühəndisi Artur Kennelli tərəfindən aparılmışdır. Onlar bir-birindən asılı olmayaraq Yer kürəsinin hər hansı bir yerində radiodalğaları əks etdirə bilən atmosferin ionlaşmış təbəqəsinin olduğunu irəli sürdülər. O, Heaviside-Kennelly təbəqəsi, sonra isə ionosfer adlanırdı.

Müasir anlayışlara görə ionosfer mənfi yüklü sərbəst elektronlardan və müsbət yüklü ionlardan, əsasən molekulyar oksigen O+ və azot oksidi NO+-dan ibarətdir. İonlar və elektronlar günəş rentgen şüaları və ultrabənövşəyi şüalanma ilə molekulların dissosiasiyası və neytral qaz atomlarının ionlaşması nəticəsində əmələ gəlir. Bir atomu ionlaşdırmaq üçün ona ionlaşma enerjisi vermək lazımdır, ionosfer üçün əsas mənbəyi Günəşdən gələn ultrabənövşəyi, rentgen və korpuskulyar şüalanmadır.

Yerin qazlı qabığı Günəş tərəfindən işıqlandırılarkən, orada davamlı olaraq daha çox elektron əmələ gəlir, lakin eyni zamanda ionlarla toqquşan elektronların bir hissəsi yenidən birləşərək yenidən neytral hissəciklər əmələ gətirir. Gün batdıqdan sonra yeni elektronların əmələ gəlməsi demək olar ki, dayanır və sərbəst elektronların sayı azalmağa başlayır. İonosferdə nə qədər çox sərbəst elektron varsa, ondan bir o qədər yaxşı yüksək tezlikli dalğalar əks olunur. Elektron konsentrasiyasının azalması ilə radio dalğalarının keçməsi yalnız aşağı tezlik diapazonlarında mümkündür. Məhz buna görə də gecələr, bir qayda olaraq, yalnız 75, 49, 41 və 31 m diapazonlarında uzaq stansiyaları qəbul etmək mümkündür.İonosferdə elektronlar qeyri-bərabər paylanır. 50 ilə 400 km yüksəklikdə bir neçə təbəqə və ya artan elektron konsentrasiyası bölgələri var. Bu sahələr rəvan şəkildə bir-birinə keçir və HF radiodalğalarının yayılmasına müxtəlif təsir göstərir. İonosferin yuxarı təbəqəsi hərflə təyin olunur F. Burada ən yüksək ionlaşma dərəcəsi (yüklü hissəciklərin payı təxminən 10-4-dür). O, Yer səthindən 150 km-dən çox yüksəklikdə yerləşir və yüksək tezlikli HF radiodalğalarının uzun məsafələrə yayılmasında əsas əks etdirici rol oynayır. Yaz aylarında F bölgəsi iki təbəqəyə bölünür - F 1 və F 2. F1 təbəqəsi 200-dən 250 km-ə qədər hündürlükləri və təbəqəni tuta bilər F 2 300-400 km hündürlükdə "üzər" kimi görünür. Adətən qat F 2 qatından çox güclü ionlaşmışdır F 1 . Gecə təbəqəsi F 1 yox olur və təbəqə F 2 qalır, yavaş-yavaş ionlaşma dərəcəsinin 60% -ni itirir. F təbəqəsindən aşağıda 90-150 km hündürlükdə lay var E ionlaşması Günəşdən gələn yumşaq rentgen şüalarının təsiri altında baş verir. E təbəqəsinin ionlaşma dərəcəsi ilə müqayisədə daha aşağıdır F, gün ərzində 31 və 25 m aşağı tezlikli HF diapazonlarında stansiyaların qəbulu laydan siqnallar əks olunduqda baş verir. E. Adətən bunlar 1000-1500 km məsafədə yerləşən stansiyalardır. Gecə təbəqədə Eİonlaşma kəskin şəkildə azalır, lakin bu zaman da 41, 49 və 75 m diapazonlarında stansiyalardan siqnalların qəbulunda əhəmiyyətli rol oynamağa davam edir.

Ərazidə yaranan 16, 13 və 11 m yüksək tezlikli HF diapazonlarının siqnallarının qəbulu üçün böyük maraq doğurur. E yüksək dərəcədə artan ionlaşma təbəqələri (buludlar). Bu buludların sahəsi bir neçə yüzlərlə kvadrat kilometrə qədər dəyişə bilər. Artan ionlaşma təbəqəsi sporadik təbəqə adlanır E və təyin edilir Es. Es buludları küləyin təsiri altında ionosferdə hərəkət edə və sürəti 250 km/saata çata bilir. Yayda orta enliklərdə gündüzlər Es buludları səbəbindən radio dalğalarının yaranması ayda 15-20 gün ərzində baş verir. Ekvatorun yaxınlığında demək olar ki, həmişə mövcuddur və yüksək enliklərdə adətən gecə görünür. Bəzən günəşin aşağı aktivliyi illərində, yüksək tezlikli HF zolaqlarında ötürülmə olmadıqda, siqnalları Es-dən dəfələrlə əks olunan 16, 13 və 11 m diapazonlarında birdən-birə yaxşı səslə uzaq stansiyalar meydana çıxır.

İonosferin ən aşağı bölgəsi bölgədir D 50 ilə 90 km arasında yüksəklikdə yerləşir. Burada nisbətən az sayda sərbəst elektron var. Ərazidən D Uzun və orta dalğalar yaxşı əks olunur və aşağı tezlikli HF stansiyalarından gələn siqnallar güclü şəkildə udulur. Gün batdıqdan sonra ionlaşma çox tez yox olur və siqnalları laylardan əks olunan 41, 49 və 75 m diapazonlarda uzaq stansiyaları qəbul etmək mümkün olur. F 2 və E. İonosferin ayrı-ayrı təbəqələri HF radiosiqnallarının yayılmasında mühüm rol oynayır. Radiodalğalara təsir əsasən ionosferdə sərbəst elektronların olması səbəbindən baş verir, baxmayaraq ki, radio dalğalarının yayılma mexanizmi böyük ionların olması ilə bağlıdır. Sonuncular təhsil alarkən də maraq doğurur kimyəvi xassələri atmosfer, çünki onlar neytral atom və molekullardan daha aktivdirlər. Kimyəvi reaksiyalar ionosferdə axan onun enerji və elektrik balansında mühüm rol oynayır.

Normal ionosfer. Geofiziki raketlər və peyklərdən istifadə etməklə aparılan müşahidələr zənginliyi təmin etmişdir yeni məlumatlar, atmosferin ionlaşmasının geniş spektrli günəş radiasiyasının təsiri altında baş verdiyini göstərir. Onun əsas hissəsi (90%-dən çoxu) spektrin görünən hissəsində cəmləşmişdir. Bənövşəyi işıq şüalarından daha qısa dalğa uzunluğuna və daha yüksək enerjiyə malik olan ultrabənövşəyi şüalanma Günəşin daxili atmosferində (xromosferdə) hidrogen tərəfindən, daha da yüksək enerjiyə malik olan rentgen şüaları isə Günəşin xarici qabığında olan qazlar tərəfindən yayılır. (korona).

İonosferin normal (orta) vəziyyəti daimi güclü şüalanma ilə bağlıdır. təsiri altında normal ionosferdə müntəzəm dəyişikliklər baş verir gündəlik fırlanma Yer və mövsümi fərqlər düşmə bucağında günəş şüaları günorta, lakin ionosferin vəziyyətində gözlənilməz və qəfil dəyişikliklər də baş verir.

İonosferdəki pozğunluqlar.

Məlum olduğu kimi, Günəşdə hər 11 ildən bir maksimuma çatan güclü tsiklik təkrarlanan fəaliyyət təzahürləri baş verir. Beynəlxalq Geofizika İli (IGY) proqramı çərçivəsində müşahidələr sistematik meteoroloji müşahidələrin bütün dövrü üçün ən yüksək günəş aktivliyi dövrünə təsadüf etdi, yəni. 18-ci əsrin əvvəllərindən. Yüksək aktivlik dövründə Günəşdə bəzi ərazilərin parlaqlığı bir neçə dəfə artır, ultrabənövşəyi və rentgen şüalarının gücü kəskin şəkildə artır. Belə hadisələrə günəş alovları deyilir. Onlar bir neçə dəqiqədən bir saata qədər davam edir. Alevlenme zamanı günəş plazması (əsasən protonlar və elektronlar) püskürür və elementar hissəciklər kosmosa qaçır. Belə alışmalar zamanı Günəşdən gələn elektromaqnit və korpuskulyar şüalanma Yer atmosferinə güclü təsir göstərir.

İlkin reaksiya məşəldən 8 dəqiqə sonra, intensiv ultrabənövşəyi və rentgen şüaları Yerə çatdıqda müşahidə olunur. Nəticədə ionlaşma kəskin şəkildə artır; X-şüaları atmosferə ionosferin aşağı sərhəddinə qədər nüfuz edir; bu təbəqələrdə elektronların sayı o qədər artır ki, radio siqnalları demək olar ki, tamamilə udulur (“söndürülür”). Radiasiyanın əlavə udulması qazın istiləşməsinə səbəb olur ki, bu da küləklərin inkişafına kömək edir. İonlaşmış qaz elektrik keçiricisidir və Yerin maqnit sahəsində hərəkət etdikdə dinamo effekti yaranır və elektrik. Bu cür cərəyanlar, öz növbəsində, maqnit sahəsində nəzərəçarpacaq pozuntulara səbəb ola bilər və maqnit qasırğaları şəklində özünü göstərə bilər.

Atmosferin yuxarı qatının strukturu və dinamikası əhəmiyyətli dərəcədə günəş radiasiyası ilə ionlaşma və dissosiasiya ilə əlaqəli termodinamik mənada qeyri-tarazlıq prosesləri, kimyəvi proseslər, molekulların və atomların həyəcanlanması, onların deaktivasiyası, toqquşması və digər elementar proseslərlə müəyyən edilir. Bu halda, sıxlıq azaldıqca tarazlığın dərəcəsi hündürlüklə artır. 500-1000 km yüksəkliyə qədər və tez-tez daha yüksək atmosferin bir çox xüsusiyyətləri üçün tarazlıq dərəcəsi olduqca kiçikdir, bu da onu təsvir etmək üçün kimyəvi reaksiyaları nəzərə alaraq klassik və hidromaqnit hidrodinamikadan istifadə etməyə imkan verir.

Ekzosfer Yer atmosferinin bir neçə yüz kilometr hündürlükdən başlayaraq, yüngül, sürətlə hərəkət edən hidrogen atomlarının kosmosa çıxa bilən xarici təbəqəsidir.

Edvard Kononoviç

Ədəbiyyat:

Pudovkin M.I. Günəş fizikasının əsasları. Sankt-Peterburq, 2001
Eris Chaisson, Steve McMillan Astronomiya bu gün. Prentice-Hall, Inc. Yuxarı Saddle çayı, 2002
İnternetdəki materiallar: http://ciencia.nasa.gov/