Quelles sphères ne se trouvent pas dans l'atmosphère terrestre. Atmosphère - l'enveloppe d'air de la Terre

La stratosphère est l'une des couches supérieures de la coquille aérienne de notre planète. Il commence à une altitude d'environ 11 km au-dessus du sol. Les avions de ligne ne volent plus ici et les nuages ​​se forment rarement. Dans la stratosphère se trouve l'ozone, une fine coquille qui protège la planète de la pénétration des rayons ultraviolets nocifs.

L'enveloppe aérienne de la planète

L'atmosphère est la coque gazeuse de la Terre, adjacente par sa surface interne à l'hydrosphère et à la croûte terrestre. Sa limite extérieure passe progressivement dans l’espace. La composition de l'atmosphère comprend des gaz : azote, oxygène, argon, dioxyde de carbone, etc., ainsi que des impuretés sous forme de poussières, de gouttelettes d'eau, de cristaux de glace et de produits de combustion. Le rapport des principaux éléments de la coque aérienne reste constant. Les exceptions sont le dioxyde de carbone et l'eau - leur quantité dans l'atmosphère change souvent.

Couches de coque à gaz

L'atmosphère est divisée en plusieurs couches, situées les unes au-dessus des autres et présentant les caractéristiques suivantes :

couche limite - directement adjacente à la surface de la planète, s'étendant jusqu'à une hauteur de 1 à 2 km ;

troposphère - la deuxième couche, la limite extérieure est située en moyenne à une altitude de 11 km, presque toute la vapeur d'eau de l'atmosphère est concentrée ici, des nuages ​​​​se forment, des cyclones et des anticyclones apparaissent, et à mesure que l'altitude augmente, la température augmente ;

tropopause - une couche de transition caractérisée par l'arrêt de la baisse de température ;

la stratosphère est une couche qui s'étend jusqu'à une hauteur de 50 km et est divisée en trois zones : de 11 à 25 km la température change légèrement, de 25 à 40 - la température augmente, de 40 à 50 - la température reste constante (stratopause );

la mésosphère s'étend jusqu'à une hauteur de 80 à 90 km ;

la thermosphère atteint 700-800 km au-dessus du niveau de la mer, ici à une altitude de 100 km se trouve la ligne Karman, qui est considérée comme la frontière entre l'atmosphère terrestre et l'espace ;

L'exosphère est également appelée zone de diffusion ; les particules de matière s'y perdent grandement et s'envolent dans l'espace.

Changements de température dans la stratosphère

Ainsi, la stratosphère est la partie de la coque gazeuse de la planète qui suit la troposphère. Ici, la température de l'air, constante tout au long de la tropopause, commence à changer. La hauteur de la stratosphère est d'environ 40 km. La limite inférieure est de 11 km au-dessus du niveau de la mer. À partir de ce point, la température subit de légers changements. A une altitude de 25 km, la vitesse de chauffage commence à augmenter lentement. A 40 km d'altitude, la température passe de -56,5º à +0,8ºС. Elle reste ensuite proche de zéro degré jusqu'à une altitude de 50-55 km. La zone comprise entre 40 et 55 kilomètres est appelée stratopause car la température ne change pas ici. C'est une zone de transition de la stratosphère à la mésosphère.

Caractéristiques de la stratosphère

La stratosphère terrestre contient environ 20 % de la masse de l'atmosphère entière. L'air ici est si raréfié qu'il est impossible pour une personne de rester sans une combinaison spatiale spéciale. Ce fait est l’une des raisons pour lesquelles les vols dans la stratosphère n’ont commencé que relativement récemment.

Une autre caractéristique de la coque gazeuse de la planète à une altitude de 11 à 50 km est la très petite quantité de vapeur d'eau. Pour cette raison, les nuages ​​ne se forment presque jamais dans la stratosphère. Ce n'est tout simplement pas pour eux Matériau de construction. Cependant, il est rarement possible d'observer les nuages ​​​​dits de nacre avec lesquels la stratosphère est « décorée » (photo ci-dessous) à une altitude de 20-30 km au-dessus du niveau de la mer. De fines formations, comme si elles brillaient de l’intérieur, peuvent être observées après le coucher du soleil ou avant son lever. La forme des nuages ​​nacrés est semblable à celle des cirrus ou des cirrocumulus.

La couche d'ozone sur Terre

maison caractéristique La stratosphère est la concentration maximale d'ozone dans toute l'atmosphère. Il se forme sous l'influence de la lumière du soleil et protège toute vie sur la planète de leurs rayonnements destructeurs. La couche d'ozone sur Terre est située à une altitude de 20 à 25 km au-dessus du niveau de la mer. Les molécules d'O 3 sont réparties dans toute la stratosphère et existent même près de la surface de la planète, mais c'est à ce niveau que l'on observe leur concentration la plus élevée.

Il convient de noter que la couche d'ozone sur Terre ne mesure que 3 à 4 mm. Ce sera son épaisseur si les particules de ce gaz sont placées dans des conditions pression normale, par exemple, près de la surface de la planète. L'ozone se forme à la suite de la décomposition d'une molécule d'oxygène en deux atomes sous l'influence du rayonnement ultraviolet. L'un d'eux se combine avec une molécule « pleine » et de l'ozone se forme - O 3.

Défenseur dangereux

Ainsi, la stratosphère est aujourd’hui une couche de l’atmosphère plus explorée qu’au début du siècle dernier. Cependant, l’avenir de la couche d’ozone, sans laquelle la vie sur Terre n’aurait pas vu le jour, reste incertain. Alors que les pays réduisent la production de fréon, certains scientifiques affirment que cela n'apportera pas beaucoup d'avantages, du moins à ce rythme, tandis que d'autres estiment que ce n'est pas du tout nécessaire, puisque la majeure partie produits dangereux se forme naturellement. Le temps jugera qui a raison.

- la coque aérienne du globe, tournant avec la Terre. La limite supérieure de l'atmosphère est classiquement tracée à des altitudes de 150 à 200 km. La limite inférieure est la surface de la Terre.

L'air atmosphérique est un mélange de gaz. La majeure partie de son volume dans la couche superficielle de l'air est constituée d'azote (78 %) et d'oxygène (21 %). De plus, l'air contient des gaz inertes (argon, hélium, néon...), du dioxyde de carbone (0,03), de la vapeur d'eau et diverses particules solides (poussières, suies, cristaux de sel).

L'air est incolore et la couleur du ciel s'explique par les caractéristiques de diffusion des ondes lumineuses.

L'atmosphère est constituée de plusieurs couches : la troposphère, la stratosphère, la mésosphère et la thermosphère.

La couche d'air inférieure du sol est appelée troposphère. Sous différentes latitudes, sa puissance n'est pas la même. La troposphère épouse la forme de la planète et participe avec la Terre à la rotation axiale. A l'équateur, l'épaisseur de l'atmosphère varie de 10 à 20 km. À l’équateur, elle est plus grande et aux pôles, elle est moindre. La troposphère est caractérisée par une densité d'air maximale : elle concentre les 4/5 de la masse de l'atmosphère entière. La troposphère détermine météo: Diverses masses d'air se forment ici, des nuages ​​et des précipitations se forment, un mouvement d'air horizontal et vertical intense se produit.

Au-dessus de la troposphère, jusqu'à 50 km d'altitude, se trouve stratosphère. Il se caractérise par une densité de l'air plus faible et manque de vapeur d'eau. Dans la partie inférieure de la stratosphère à des altitudes d'environ 25 km. il existe un « écran d'ozone » - une couche de l'atmosphère avec une forte concentration d'ozone, qui absorbe le rayonnement ultraviolet, mortel pour les organismes.

A une altitude de 50 à 80-90 km il s'étend mésosphère. Avec l'augmentation de l'altitude, la température diminue avec un gradient vertical moyen de (0,25-0,3)°/100 m et la densité de l'air diminue. Le principal processus énergétique est le transfert de chaleur radiante. La lueur atmosphérique est provoquée par des processus photochimiques complexes impliquant des radicaux et des molécules excitées par les vibrations.

Thermosphère situé à une altitude de 80-90 à 800 km. La densité de l'air ici est minime et le degré d'ionisation de l'air est très élevé. La température change en fonction de l'activité du Soleil. En raison du grand nombre de particules chargées, des aurores et des orages magnétiques sont observés ici.

L'atmosphère a grande valeur pour la nature de la Terre. Sans oxygène, les organismes vivants ne peuvent pas respirer. Sa couche d'ozone protège tous les êtres vivants des rayons ultraviolets nocifs. L'atmosphère atténue les fluctuations de température : la surface de la Terre ne refroidit pas la nuit et ne surchauffe pas pendant la journée. En couches denses air atmosphérique Avant d’atteindre la surface de la planète, les météorites brûlent à cause des épines.

L'atmosphère interagit avec toutes les couches de la Terre. Grâce à son aide, la chaleur et l'humidité sont échangées entre l'océan et la terre. Sans l’atmosphère, il n’y aurait ni nuages, ni précipitations, ni vents.

Les activités économiques humaines ont un impact négatif important sur l’atmosphère. Une pollution de l'air atmosphérique se produit, ce qui entraîne une augmentation de la concentration de monoxyde de carbone (CO 2). Et cela contribue le réchauffement climatique le climat et améliore " Effet de serre" La couche d'ozone sur Terre est détruite à cause des déchets industriels et des transports.

L'atmosphère a besoin de protection. Dans les pays développés, un ensemble de mesures sont mises en œuvre pour protéger l'air atmosphérique de la pollution.

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La structure et la composition de l’atmosphère terrestre, il faut le dire, n’ont pas toujours été des valeurs constantes à l’une ou l’autre période du développement de notre planète. Aujourd'hui, la structure verticale de cet élément, qui a une « épaisseur » totale de 1,5 à 2 000 km, est représentée par plusieurs couches principales, notamment :

1. Troposphère.
2. Tropopause.
3. Stratosphère.
4. Stratopause.
5. Mésosphère et mésopause.
6. Thermosphère.
7. Exosphère.

Éléments de base de l'atmosphère

La troposphère est une couche dans laquelle on observe de forts mouvements verticaux et horizontaux ; c'est ici que se produisent les phénomènes météorologiques, sédimentaires, conditions climatiques. Il s'étend sur 7 à 8 kilomètres de la surface de la planète presque partout, à l'exception des régions polaires (jusqu'à 15 km là-bas). Dans la troposphère, on observe une diminution progressive de la température, d'environ 6,4°C à chaque kilomètre d'altitude. Cet indicateur peut différer selon les latitudes et les saisons.

La composition de l'atmosphère terrestre dans cette partie est représentée par les éléments suivants et leurs pourcentages :

Azote - environ 78 pour cent ;

Oxygène - près de 21 pour cent ;

Argon - environ un pour cent ;

Dioxyde de carbone - moins de 0,05%.

Composition unique jusqu'à une altitude de 90 kilomètres

De plus, on y trouve de la poussière, des gouttelettes d'eau, de la vapeur d'eau, des produits de combustion, des cristaux de glace, des sels marins, de nombreuses particules d'aérosol, etc. Cette composition de l'atmosphère terrestre s'observe jusqu'à environ quatre-vingt-dix kilomètres d'altitude, l'air est donc à peu près la même composition chimique, non seulement dans la troposphère, mais également dans les couches sus-jacentes. Mais là-bas, l'atmosphère a des propriétés physiques fondamentalement différentes. La couche qui a un point commun composition chimique, s’appelle l’homosphère.

Quels autres éléments composent l’atmosphère terrestre ? En pourcentage (en volume, dans l'air sec) de gaz tels que le krypton (environ 1,14 x 10 -4), le xénon (8,7 x 10 -7), l'hydrogène (5,0 x 10 -5), le méthane (environ 1,7 x 10 -5) sont représentés ici.4), le protoxyde d'azote (5,0 x 10 -5), etc. En pourcentage massique, la plupart des composants répertoriés sont le protoxyde d'azote et l'hydrogène, suivis de l'hélium, du krypton, etc.

Propriétés physiques des différentes couches atmosphériques

Propriétés physiques La troposphère est étroitement liée à sa proximité avec la surface de la planète. De là, la chaleur solaire réfléchie sous forme de rayons infrarouges est redirigée vers le haut, impliquant des processus de conduction et de convection. C'est pourquoi, à distance de la surface de la terre la température baisse. Ce phénomène est observé jusqu'à la hauteur de la stratosphère (11-17 kilomètres), puis la température devient quasiment inchangée jusqu'à 34-35 km, puis la température remonte jusqu'à des altitudes de 50 kilomètres (la limite supérieure de la stratosphère). . Entre la stratosphère et la troposphère se trouve une fine couche intermédiaire de tropopause (jusqu'à 1 à 2 km), où des températures constantes sont observées au-dessus de l'équateur - environ moins 70 ° C et en dessous. Au-dessus des pôles, la tropopause se « réchauffe » en été jusqu'à moins 45°C ; en hiver, les températures oscillent ici autour de -65°C.

La composition gazeuse de l'atmosphère terrestre comprend un élément aussi important que l'ozone. Il y en a relativement peu à la surface (dix puissance moins sixième de un pour cent), car le gaz se forme sous l'influence de la lumière solaire à partir de l'oxygène atomique présent dans les parties supérieures de l'atmosphère. En particulier, la majeure partie de l'ozone se trouve à une altitude d'environ 25 km, et l'ensemble de « l'écran d'ozone » est situé dans des zones allant de 7 à 8 km aux pôles, de 18 km à l'équateur et jusqu'à cinquante kilomètres au total au-dessus de l'altitude. surface de la planète.

L'atmosphère protège du rayonnement solaire

La composition de l'air de l'atmosphère terrestre joue un rôle très important dans la préservation de la vie, puisque les individus éléments chimiques et les compositions limitent avec succès l'accès du rayonnement solaire à la surface de la Terre et aux personnes, animaux et plantes qui y vivent. Par exemple, les molécules de vapeur d'eau absorbent efficacement presque toutes les gammes de rayonnement infrarouge, à l'exception des longueurs comprises entre 8 et 13 microns. L'ozone absorbe le rayonnement ultraviolet jusqu'à une longueur d'onde de 3100 A. Sans sa fine couche (seulement 3 mm en moyenne si elle est placée à la surface de la planète), seule l'eau à plus de 10 mètres de profondeur et les grottes souterraines où le rayonnement solaire ne pénètre pas. le bief peut être habité. .

Zéro Celsius à la stratopause

Entre les deux niveaux suivants de l'atmosphère, la stratosphère et la mésosphère, se trouve une couche remarquable : la stratopause. Cela correspond approximativement à la hauteur maximale de l'ozone et la température ici est relativement confortable pour l'homme - environ 0°C. Au-dessus de la stratopause, dans la mésosphère (commence quelque part à une altitude de 50 km et se termine à une altitude de 80-90 km), une baisse de température est à nouveau observée à mesure que l'on s'éloigne de la surface de la Terre (jusqu'à moins 70-80°C ). Les météores brûlent généralement complètement dans la mésosphère.

Dans la thermosphère - plus 2000 K !

La composition chimique de l'atmosphère terrestre dans la thermosphère (commence après la mésopause à des altitudes d'environ 85-90 à 800 km) détermine la possibilité d'un phénomène tel que le réchauffement progressif de couches d'« air » très raréfié sous l'influence du rayonnement solaire. . Dans cette partie de la « couverture d'air » de la planète, les températures varient de 200 à 2000 K, obtenues grâce à l'ionisation de l'oxygène (au-dessus de 300 km il y a de l'oxygène atomique), ainsi que la recombinaison des atomes d'oxygène en molécules. , accompagné de la libération grande quantité chaleur. La thermosphère est le lieu où se produisent les aurores.

Au-dessus de la thermosphère se trouve l'exosphère, la couche externe de l'atmosphère, à partir de laquelle la lumière et les atomes d'hydrogène en mouvement rapide peuvent s'échapper dans l'espace. La composition chimique de l'atmosphère terrestre est représentée ici principalement par des atomes d'oxygène individuels dans les couches inférieures, des atomes d'hélium dans les couches intermédiaires et presque exclusivement des atomes d'hydrogène dans les couches supérieures. Ici, ils dominent hautes températures- environ 3000 K et il n'y a pas de pression atmosphérique.

Comment s’est formée l’atmosphère terrestre ?

Mais comme mentionné ci-dessus, la planète n’a pas toujours eu une telle composition atmosphérique. Au total, il existe trois concepts sur l'origine de cet élément. La première hypothèse suggère que l'atmosphère a été entraînée par un processus d'accrétion à partir d'un nuage protoplanétaire. Cependant, cette théorie fait aujourd’hui l’objet de critiques importantes, car une telle atmosphère primaire aurait dû être détruite par le « vent » solaire provenant d’une étoile de notre système planétaire. De plus, on suppose que les éléments volatils ne pourraient pas être retenus dans la zone de formation des planètes telluriques en raison de températures trop élevées.

La composition de l'atmosphère primaire de la Terre, comme le suggère la deuxième hypothèse, pourrait avoir été formée en raison du bombardement actif de la surface par des astéroïdes et des comètes arrivés des environs. système solaire dans les premiers stades de développement. Il est assez difficile de confirmer ou d'infirmer cette idée.

Expérience à IDG RAS

La plus plausible semble être la troisième hypothèse, selon laquelle l'atmosphère est apparue à la suite de la libération de gaz du manteau de la croûte terrestre il y a environ 4 milliards d'années. Ce concept a été testé à l'Institut de géographie de l'Académie des sciences de Russie lors d'une expérience appelée « Tsarev 2 », lorsqu'un échantillon d'une substance d'origine météorique a été chauffé sous vide. Ensuite, la libération de gaz tels que H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2, etc. a été enregistrée. Par conséquent, les scientifiques ont supposé à juste titre que la composition chimique de l'atmosphère primaire de la Terre comprenait de l'eau et du dioxyde de carbone, du fluorure d'hydrogène ( HF), monoxyde de carbone (CO), sulfure d'hydrogène (H 2 S), composés azotés, hydrogène, méthane (CH 4), vapeur d'ammoniac (NH 3), argon, etc. La vapeur d'eau de l'atmosphère primaire a participé à la formation de l'hydrosphère, le dioxyde de carbone était dans une plus grande mesure lié aux substances organiques et rochers ah, l'azote est entré dans la composition de l'air moderne, ainsi que dans les roches sédimentaires et la matière organique.

La composition de l'atmosphère primaire de la Terre n'aurait pas permis les gens modernesêtre dedans sans appareil respiratoire, car il n'y avait alors pas d'oxygène en quantité requise. Cet élément est apparu en quantités importantes il y a un milliard et demi d'années, ce qui serait lié au développement du processus de photosynthèse des algues bleu-vert et d'autres algues, qui sont les plus anciens habitants de notre planète.

Oxygène minimum

Le fait que la composition de l'atmosphère terrestre était initialement presque dépourvue d'oxygène est indiqué par le fait que du graphite (carbone) facilement oxydé, mais non oxydé, se trouve dans les roches les plus anciennes (catarchéennes). Par la suite, ce qu'on appelle le bagué minerais de fer, qui comprenait des couches d'oxydes de fer enrichis, ce qui signifie l'apparition sur la planète d'une puissante source d'oxygène sous forme moléculaire. Mais ces éléments n’étaient trouvés que périodiquement (peut-être les mêmes algues ou autres producteurs d’oxygène apparaissaient-ils dans les petites îles d’un désert sans oxygène), alors que le reste du monde était anaérobie. Cette dernière est confortée par le fait que de la pyrite facilement oxydable a été trouvée sous forme de cailloux traités par le courant sans laisser de traces. réactions chimiques. Étant donné que les eaux courantes ne peuvent pas être mal aérées, l'opinion s'est développée selon laquelle l'atmosphère d'avant le Cambrien contenait moins de 1 pour cent de la composition en oxygène d'aujourd'hui.

Changement révolutionnaire dans la composition de l'air

Approximativement au milieu du Protérozoïque (il y a 1,8 milliard d'années), la « révolution de l'oxygène » s'est produite, lorsque le monde est passé à la respiration aérobie, au cours de laquelle une molécule nutritif(glucose), vous pouvez obtenir 38, et non deux (comme pour la respiration anaérobie) unités d'énergie. La composition de l'atmosphère terrestre, en termes d'oxygène, a commencé à dépasser un pour cent de ce qu'elle est aujourd'hui, et une couche d'ozone a commencé à apparaître, protégeant les organismes des radiations. C'est d'elle que, par exemple, des animaux aussi anciens que les trilobites se « cachaient » sous d'épaisses coquilles. Depuis lors et jusqu'à nos jours, le contenu de l'élément principal « respiratoire » a augmenté progressivement et lentement, assurant la diversité du développement des formes de vie sur la planète.

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Les sous-titres

Limite atmosphérique

L'atmosphère est considérée comme la région autour de la Terre dans laquelle le milieu gazeux tourne avec la Terre dans son ensemble. L'atmosphère passe progressivement dans l'espace interplanétaire, dans l'exosphère, à partir d'une altitude de 500 à 1 000 km de la surface de la Terre.

Selon la définition proposée par la Fédération de l'aviation internationale, la limite de l'atmosphère et de l'espace est tracée le long de la ligne Karman, située à une altitude d'environ 100 km, au-dessus de laquelle les vols aériens deviennent totalement impossibles. La NASA utilise la barre des 122 kilomètres (400 000 pieds) comme limite atmosphérique, où les navettes passent des manœuvres motorisées aux manœuvres aérodynamiques.

Propriétés physiques

En plus des gaz indiqués dans le tableau, l'atmosphère contient Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, des hydrocarbures, HCl, HBr, des vapeurs, I 2, Br 2, ainsi que de nombreux autres gaz en quantités mineures. La troposphère contient en permanence une grande quantité de particules solides et liquides en suspension (aérosols). Le gaz le plus rare de l'atmosphère terrestre est le radon (Rn).

La structure de l'atmosphère

Couche limite atmosphérique

Couche inférieure de la troposphère (1 à 2 km d'épaisseur), dans laquelle l'état et les propriétés de la surface de la Terre affectent directement la dynamique de l'atmosphère.

Troposphère

Sa limite supérieure se situe à une altitude de 8 à 10 km aux latitudes polaires, de 10 à 12 km aux latitudes tempérées et de 16 à 18 km aux latitudes tropicales ; plus faible en hiver qu'en été.
La couche inférieure et principale de l'atmosphère contient plus de 80 % de la masse totale d'air atmosphérique et environ 90 % de la vapeur d'eau totale présente dans l'atmosphère. Les turbulences et la convection sont très développées dans la troposphère, des nuages ​​apparaissent et des cyclones et anticyclones se développent. La température diminue avec l'augmentation de l'altitude avec un gradient vertical moyen de 0,65°/100 mètres.

Tropopause

La couche de transition de la troposphère à la stratosphère, une couche de l'atmosphère dans laquelle s'arrête la diminution de la température avec l'altitude.

Stratosphère

Couche de l'atmosphère située à une altitude de 11 à 50 km. Caractérisé par un léger changement de température dans la couche 11-25 km (couche inférieure de la stratosphère) et une augmentation de la température dans la couche 25-40 km de −56,5 à +0,8° (couche supérieure de la stratosphère ou région d'inversion) . Ayant atteint une valeur d'environ 273 K (presque 0 °C) à une altitude d'environ 40 km, la température reste constante jusqu'à une altitude d'environ 55 km. Cette région à température constante est appelée stratopause et constitue la frontière entre la stratosphère et la mésosphère.

Stratopause

Couche limite de l'atmosphère entre la stratosphère et la mésosphère. Dans la répartition verticale de la température, il existe un maximum (environ 0 °C).

Mésosphère

Thermosphère

La limite supérieure est d'environ 800 km. La température monte jusqu'à des altitudes de 200 à 300 km, où elle atteint des valeurs de l'ordre de 1 500 K, après quoi elle reste presque constante jusqu'aux hautes altitudes. Sous l'influence du rayonnement solaire et du rayonnement cosmique, l'ionisation de l'air (« aurores ») se produit - les principales régions de l'ionosphère se trouvent à l'intérieur de la thermosphère. Aux altitudes supérieures à 300 km, l'oxygène atomique prédomine. La limite supérieure de la thermosphère est largement déterminée par l'activité actuelle du Soleil. Pendant les périodes de faible activité - par exemple en 2008-2009 - on observe une diminution notable de la taille de cette couche.

Thermopause

Région de l'atmosphère adjacente à la thermosphère. Dans cette région, l’absorption du rayonnement solaire est négligeable et la température ne change pas avec l’altitude.

Exosphère (sphère de diffusion)

Jusqu’à 100 km d’altitude, l’atmosphère est un mélange de gaz homogène et bien mélangé. Dans les couches supérieures, la répartition des gaz en hauteur dépend de leur poids moléculaire ; la concentration des gaz plus lourds diminue plus rapidement avec la distance à la surface de la Terre. En raison de la diminution de la densité du gaz, la température passe de 0 °C dans la stratosphère à −110 °C dans la mésosphère. Cependant, l’énergie cinétique des particules individuelles à des altitudes de 200 à 250 km correspond à une température d’environ 150 °C. Au-dessus de 200 km, des fluctuations importantes de température et de densité de gaz sont observées dans le temps et dans l'espace.

À une altitude d'environ 2 000 à 3 500 km, l'exosphère se transforme progressivement en ce qu'on appelle vide proche de l'espace, qui est rempli de particules rares de gaz interplanétaire, principalement des atomes d'hydrogène. Mais ce gaz ne représente qu’une partie de la matière interplanétaire. L’autre partie est constituée de particules de poussières d’origine cométaire et météorique. Outre les particules de poussière extrêmement raréfiées, des rayonnements électromagnétiques et corpusculaires d'origine solaire et galactique pénètrent dans cet espace.

Revoir

La troposphère représente environ 80 % de la masse de l'atmosphère, la stratosphère - environ 20 % ; masse de la mésosphère - pas plus de 0,3%, thermosphère - moins de 0,05% de masse totale atmosphère.

Basés sur les propriétés électriques de l'atmosphère, ils distinguent neutrosphère Et ionosphère .

Selon la composition du gaz présent dans l'atmosphère, ils émettent homosphère Et hétérosphère. Hétérosphère- C'est la zone où la gravité affecte la séparation des gaz, puisque leur mélange à une telle altitude est négligeable. Cela implique une composition variable de l'hétérosphère. En dessous se trouve une partie homogène et bien mélangée de l’atmosphère, appelée homosphère. La limite entre ces couches s'appelle la turbopause, elle se situe à environ 120 km d'altitude.

Autres propriétés de l'atmosphère et effets sur le corps humain

Déjà à une altitude de 5 km au-dessus du niveau de la mer, une personne non entraînée commence à souffrir d'un manque d'oxygène et sans adaptation, ses performances sont considérablement réduites. La zone physiologique de l'atmosphère se termine ici. La respiration humaine devient impossible à une altitude de 9 km, même si jusqu'à environ 115 km l'atmosphère contient de l'oxygène.

L'atmosphère nous fournit l'oxygène nécessaire à la respiration. Cependant, en raison de la chute pression totale atmosphère, à mesure que vous montez en altitude, la pression partielle de l’oxygène diminue en conséquence.

Histoire de la formation atmosphérique

Selon la théorie la plus courante, l’atmosphère terrestre a eu trois compositions différentes au cours de son histoire. Initialement, il s’agissait de gaz légers (hydrogène et hélium) captés depuis l’espace interplanétaire. C'est ce qu'on appelle atmosphère primaire. A l'étape suivante, l'activité volcanique active a conduit à la saturation de l'atmosphère avec des gaz autres que l'hydrogène (dioxyde de carbone, ammoniac, vapeur d'eau). C'est ainsi qu'il a été formé atmosphère secondaire. Cette atmosphère était réparatrice. De plus, le processus de formation de l’atmosphère a été déterminé par les facteurs suivants :

• fuite de gaz légers (hydrogène et hélium) dans l'espace interplanétaire ;
• réactions chimiques se produisant dans l'atmosphère sous l'influence du rayonnement ultraviolet, des éclairs et de certains autres facteurs.

Peu à peu, ces facteurs ont conduit à la formation ambiance tertiaire, caractérisé par une teneur beaucoup plus faible en hydrogène et une teneur beaucoup plus élevée en azote et en dioxyde de carbone (formés à la suite de réactions chimiques à partir de l'ammoniac et des hydrocarbures).

Azote

La formation d'une grande quantité d'azote N2 est due à l'oxydation de l'atmosphère ammoniac-hydrogène par l'oxygène moléculaire O2, qui a commencé à provenir de la surface de la planète à la suite de la photosynthèse, il y a 3 milliards d'années. L'azote N2 est également rejeté dans l'atmosphère à la suite de la dénitrification des nitrates et d'autres composés contenant de l'azote. L'azote est oxydé par l'ozone en NO dans la haute atmosphère.

L'azote N 2 ne réagit que dans des conditions spécifiques (par exemple, lors d'une décharge de foudre). L'oxydation de l'azote moléculaire par l'ozone lors de décharges électriques est utilisée en petite quantité dans la production industrielle d'engrais azotés. Les cyanobactéries (algues bleu-vert) et les bactéries nodulaires, qui forment une symbiose rhizobienne avec les légumineuses, qui peuvent être des engrais verts efficaces - des plantes qui n'épuisent pas, mais enrichissent le sol avec des engrais naturels, peuvent l'oxyder avec une faible consommation d'énergie et le transformer. sous une forme biologiquement active.

Oxygène

La composition de l'atmosphère a commencé à changer radicalement avec l'apparition d'organismes vivants sur Terre suite à la photosynthèse, accompagnée de la libération d'oxygène et de l'absorption de dioxyde de carbone. Initialement, l'oxygène était dépensé pour l'oxydation de composés réduits - ammoniac, hydrocarbures, forme ferreuse du fer contenue dans les océans et autres. À la fin de cette étape, la teneur en oxygène de l’atmosphère a commencé à augmenter. Peu à peu, une atmosphère moderne aux propriétés oxydantes se forme. Étant donné que cela a provoqué des changements graves et brusques dans de nombreux processus se produisant dans l'atmosphère, la lithosphère et la biosphère, cet événement a été appelé la catastrophe de l'oxygène.

gaz nobles

La pollution de l'air

DANS Dernièrement L'homme a commencé à influencer l'évolution de l'atmosphère. Le résultat de l'activité humaine a été une augmentation constante de la teneur en dioxyde de carbone dans l'atmosphère en raison de la combustion d'hydrocarbures accumulés au cours des ères géologiques précédentes. D'énormes quantités de CO 2 sont consommées lors de la photosynthèse et absorbées par les océans de la planète. Ce gaz pénètre dans l'atmosphère en raison de la décomposition des roches carbonatées et des substances organiques d'origine végétale et animale, ainsi qu'en raison du volcanisme et de l'activité industrielle humaine. Au cours des 100 dernières années, la teneur en CO 2 de l'atmosphère a augmenté de 10 %, la majeure partie (360 milliards de tonnes) provenant de la combustion de carburants. Si le taux de croissance de la combustion de carburants se poursuit, la quantité de CO 2 dans l'atmosphère doublera au cours des 200 à 300 prochaines années, ce qui pourrait entraîner un changement climatique mondial.

La combustion de carburants est la principale source de gaz polluants (CO, SO2). Le dioxyde de soufre est oxydé par l'oxygène atmosphérique en SO 3 et l'oxyde d'azote en NO 2 dans les couches supérieures de l'atmosphère, qui à leur tour interagissent avec la vapeur d'eau, et l'acide sulfurique H 2 SO 4 et l'acide nitrique HNO 3 résultants tombent dans le surface de la Terre sous la forme dite pluie acide. Usage

L'atmosphère (du grec ατμός - « vapeur » et σφαῖρα - « sphère ») est la coque gazeuse d'un corps céleste, maintenue autour de lui par la gravité. L'atmosphère est la coque gazeuse de la planète, constituée d'un mélange de divers gaz, de vapeur d'eau et de poussière. L'atmosphère échange de matière entre la Terre et le Cosmos. La Terre reçoit de la poussière cosmique et des météorites, et perd les gaz les plus légers : l’hydrogène et l’hélium. L'atmosphère terrestre est traversée de part en part par un puissant rayonnement solaire, qui détermine le régime thermique de la surface de la planète, provoquant la dissociation des molécules de gaz atmosphériques et l'ionisation des atomes.

L'atmosphère terrestre contient de l'oxygène, utilisé par la plupart des organismes vivants pour la respiration, et du dioxyde de carbone, consommé par les plantes, les algues et les cyanobactéries lors de la photosynthèse. L'atmosphère est également la couche protectrice de la planète, protégeant ses habitants des rayons ultraviolets du soleil.

Tous les corps massifs – planètes telluriques et géantes gazeuses – ont une atmosphère.

Composition atmosphérique

L'atmosphère est un mélange de gaz composé d'azote (78,08 %), d'oxygène (20,95 %), de dioxyde de carbone (0,03 %), d'argon (0,93 %), d'une petite quantité d'hélium, de néon, de xénon, de krypton (0,01 %). 0,038 % de dioxyde de carbone et de petites quantités d'hydrogène, d'hélium, d'autres gaz rares et polluants.

La composition moderne de l'air terrestre a été établie il y a plus de cent millions d'années, mais la forte augmentation de l'activité de production humaine a néanmoins conduit à sa modification. Actuellement, la teneur en CO 2 augmente d'environ 10 à 12 %. Les gaz contenus dans l'atmosphère remplissent divers rôles fonctionnels. Cependant, l'importance principale de ces gaz est déterminée avant tout par le fait qu'ils absorbent très fortement l'énergie radiante et ont ainsi un impact significatif sur régime de température Surface et atmosphère de la Terre.

La composition initiale de l'atmosphère d'une planète dépend généralement des propriétés chimiques et thermiques du soleil lors de la formation planétaire et de son émergence ultérieure. gaz externes. Ensuite, la composition de la coque gazeuse évolue sous l’influence de divers facteurs.

Les atmosphères de Vénus et de Mars sont principalement composées de dioxyde de carbone avec des ajouts mineurs d'azote, d'argon, d'oxygène et d'autres gaz. L'atmosphère terrestre est en grande partie le produit des organismes qui y vivent. Les géantes gazeuses à basse température - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune - peuvent retenir principalement des gaz de faible poids moléculaire - l'hydrogène et l'hélium. Les géantes gazeuses à haute température, comme Osiris ou 51 Pegasi b, ne peuvent au contraire pas la retenir et les molécules de leur atmosphère sont dispersées dans l'espace. Ce processus se produit lentement et constamment.

Azote, Gaz le plus répandu dans l’atmosphère, il est chimiquement inactif.

Oxygène, contrairement à l’azote, est un élément chimiquement très actif. La fonction spécifique de l'oxygène est l'oxydation matière organique organismes hétérotrophes, roches et gaz sous-oxydés rejetés dans l'atmosphère par les volcans. Sans oxygène, il n’y aurait pas de décomposition des matières organiques mortes.

Structure atmosphérique

La structure de l'atmosphère se compose de deux parties : la partie interne - la troposphère, la stratosphère, la mésosphère et la thermosphère, ou ionosphère, et la partie externe - la magnétosphère (exosphère).

1) Troposphère– c’est la partie inférieure de l’atmosphère dans laquelle les 3/4 c’est-à-dire sont concentrés. ~ 80 % de l'atmosphère terrestre entière. Sa hauteur est déterminée par l'intensité des flux d'air verticaux (ascendants ou descendants) provoqués par le réchauffement de la surface de la terre et de l'océan, donc l'épaisseur de la troposphère à l'équateur est de 16 à 18 km, dans les latitudes tempérées de 10 à 11 km, et aux pôles – jusqu'à 8 km. La température de l'air dans la troposphère en altitude diminue de 0,6 °C tous les 100 m et varie de +40 à - 50 °C.

2) Stratosphère est situé au-dessus de la troposphère et a une hauteur allant jusqu'à 50 km de la surface de la planète. La température jusqu'à 30 km d'altitude est constante de -50ºС. Ensuite, il commence à monter et atteint +10ºС à une altitude de 50 km.

La limite supérieure de la biosphère est l’écran d’ozone.

L'écran d'ozone est une couche de l'atmosphère au sein de la stratosphère, située à différentes hauteurs de la surface de la Terre et ayant une densité maximale d'ozone à une altitude de 20 à 26 km.

La hauteur de la couche d'ozone aux pôles est estimée à 7 à 8 km, à l'équateur à 17 à 18 km, et la hauteur maximale de présence d'ozone est de 45 à 50 km. La vie au-dessus du bouclier d’ozone est impossible en raison du rayonnement ultraviolet intense du Soleil. Si vous compressez toutes les molécules d’ozone, vous obtiendrez une couche d’environ 3 mm autour de la planète.

3) Mésosphère– la limite supérieure de cette couche se situe jusqu'à une hauteur de 80 km. Sa principale caractéristique est une forte baisse de température de -90ºC à sa limite supérieure. Des nuages ​​​​noctulescents constitués de cristaux de glace sont enregistrés ici.

4) Ionosphère (thermosphère) - se situe jusqu'à 800 km d'altitude et se caractérise par une augmentation importante de la température :

150 km température +240ºС,

Température à 200 km +500ºС,

Température à 600 km +1500ºС.

Sous l’influence du rayonnement ultraviolet du Soleil, les gaz sont dans un état ionisé. L'ionisation est associée à la lueur des gaz et à l'apparition des aurores.

L'ionosphère a la capacité de réfléchir de manière répétée les ondes radio, ce qui assure les communications radio longue distance sur la planète.

5) Exosphère– se situe au-dessus de 800 km et s’étend jusqu’à 3000 km. Ici, la température est >2000ºС. La vitesse de déplacement du gaz approche la valeur critique d'environ 11,2 km/s. Les atomes dominants sont l'hydrogène et l'hélium, qui forment une couronne lumineuse autour de la Terre, s'étendant jusqu'à 20 000 km d'altitude.

Fonctions de l'atmosphère

1) Thermorégulation - le temps et le climat sur Terre dépendent de la répartition de la chaleur et de la pression.

2) Maintien de la vie.

3) Dans la troposphère, des mouvements globaux verticaux et horizontaux des masses d'air se produisent, qui déterminent le cycle de l'eau et les échanges thermiques.

4) Presque tous les processus géologiques de surface sont provoqués par l’interaction de l’atmosphère, de la lithosphère et de l’hydrosphère.

5) Protecteur - l'atmosphère protège la terre de l'espace, du rayonnement solaire et de la poussière de météorite.

Fonctions de l'atmosphère. Sans atmosphère, la vie sur Terre serait impossible. Une personne en consomme 12 à 15 kg par jour. air, inhalant chaque minute de 5 à 100 litres, ce qui dépasse largement les besoins quotidiens moyens en nourriture et en eau. De plus, l'atmosphère protège de manière fiable les personnes contre les dangers qui les menacent depuis l'espace : elle ne laisse passer ni les météorites ni les rayonnements cosmiques. Une personne peut vivre sans nourriture pendant cinq semaines, sans eau pendant cinq jours, sans air pendant cinq minutes. La vie humaine normale nécessite non seulement de l'air, mais aussi une certaine pureté. La santé des personnes, l'état de la flore et de la faune, la solidité et la durabilité des structures et des structures des bâtiments dépendent de la qualité de l'air. L'air pollué est destructeur pour les eaux, les terres, les mers et les sols. L'atmosphère détermine la lumière et régule les régimes thermiques de la terre, favorise la redistribution de la chaleur vers globe. La coque gazeuse protège la Terre d’un refroidissement et d’un réchauffement excessifs. Si notre planète n'était pas entourée d'une coquille d'air, l'amplitude des fluctuations de température atteindrait en un jour 200 °C. L'atmosphère sauve tout ce qui vit sur Terre des ultraviolets, des rayons X et des rayons cosmiques destructeurs. L'atmosphère joue un grand rôle dans la répartition de la lumière. Son air se brise rayons de soleil en un million de petits rayons, les disperse et crée un éclairage uniforme. L'atmosphère sert de conducteur de sons.