Атмосфера

1. Воздушная оболочка Земли, принимающая участие в ее суточном и годовом вращении; предмет изучения метеорологии. А. состоит из смеси ряда газов — воздуха, в котором взвешены коллоидные примеси — пыль, капельки, кристаллы и пр. С высотой состав атмосферного воздуха меняется мало. Однако начиная с высоты около 100 км, наряду с молекулярным кислородом и азотом появляется и атомарный в результате фотодиссоциации молекул, и начинается гравитационное разделение газов. Выше 300 км в А. преобладает атомарный кислород, выше 1000 км — гелий и затем атомарный водород. При этом, начиная с высот несколько меньше 100 км, часть молекул и атомов атмосферных газов, в особенности кислорода и водорода, является ионизированной, т. е. несет электрические заряды.

Давление и плотность А. убывают с высотой; около половины всей массы атмосферы сосредоточено в нижних 5 км, ⁹/₁₀ — в нижних 20 км и 99,5%—в нижних 80 км. На высотах около 750 км плотность воздуха падает до 10^-10 г/м³ (тогда как у земной поверхности она порядка 10³ г/м³), но и такая малая плотность еще достаточна для возникновения полярных сияний. Резкой верхней границы атмосфера не имеет; плотность составляющих ее газов постепенно приближается к плотности газов межпланетного пространства. На высотах от 2 до 20 тыс. км, в так называемой земной короне, в среднем содержится около 1000 ионизированных частиц на каждый см³. Однако в межпланетном пространстве за пределами короны содержится не более 100 частиц (протонов и электронов) в каждом см³. В вертикальном направлении А. разделяют на ряд основных слоев. По распределению температуры с высотой выделяются следующие основные слои: тропосфера (до 9— 17 км), стратосфера (до 50—55 км), мезосфера (до 80—85 км), термосфера. По физико-химическим процессам выделяются озоносфера (10— 50 км), нейтросфера (от земли до 70—80 км), ионосфера (выше 70— 80 км), хемосфера (от стратосферы до нижней части термосферы). По кинетическим процессам выделяются экзосфера (выше 600—1000 км) и земная корона (выше 2000 км); по составу — гомосфера (до 90—100 км) и гетеросфера (выше 90—100 км.).

Распределение температуры в атмосфере с высотой в нижних 120 км.

Среднее распределение температуры с высотой в северном полушарии зимой и летом. Жирная линия — тропопауза.

Среднее распределение температуры, давления и плотности воздуха с высотой в умеренных широтах. 1 — зима, 2 — лето

Атмосферные слои внутри тропосферы и ионосферы см. под этими рубриками. Переходные слои или границы между основными атмосферными слоями носят названия: между тропосферой и стратосферой — тропопауза, между стратосферой и мезо-сферой — стратопауза, между мезо-сферой и термосферой — мезопауза.

Нижние 500—1500 м тропосферы называют пограничным слоем атмосферы, или планетарным пограничным слоем, или слоем трения, поскольку в этом слое турбулентный обмен оказывает заметное влияние на ветер и суточный ход метеорологических элементов; нижние несколько десятков метров выделяют под названием приземного слоя атмосферы, обладающего особыми свойствами вследствие непосредственной близости к подстилающей поверхности.

А. поглощает и рассеивает солнечную радиацию, сама излучает длинноволновую инфракрасную радиацию, поглощает инфракрасную радиацию земной поверхности и обменивается теплом с земной поверхностью путем теплопроводности и фазовых переходов воды. В самой атмосфере тепло распространяется преимущественно с помощью турбулентного обмена, радиационных процессов и фазовых переходов воды. Между подстилающей поверхностью и А. происходит непрерывный круговорот воды, причем в А. водяной пар конденсируется, возникают туманы и облака, из последних могут выпадать осадки.

А. обладает электрическим полем. В верхних слоях Α., начиная со стратосферы, происходят различные фотохимические реакции, приводящие к образованию озона, дисоциации молекул кислорода, азота и др. газов и к ионизации А. Ионизация в меньшей степени происходит и в тропосфере. Вследствие этого А. обладает электропроводностью. Упругие волны в А. передают звук, а при прохождении света сквозь А. и при отражении и преломлении его капельками и кристаллами, взвешенными в Α., возникают различные атмосферно-оптические явления.

Вследствие неравномерного нагревания А. бароклинна, и в ней возникает общая циркуляция и ряд местных (локальных) циркуляции. Общая циркуляция А. приводит к обмену воздуха между различными широтами и областями Земли. Она осуществляется в форме циклонической деятельности, т. е. с помощью атмосферных возмущений — циклонов и антициклонов. Под влиянием радиационных условий и циклонической деятельности происходит расчленение А. (тропосферы) в горизонтальном направлении на отдельные воздушные массы с резко разграничивающими их переходными зонами — фронтами. Образование последних в свою очередь поддерживает циклоническую деятельность.

Различные свойства А. подробнее рассматриваются во многих статьях этого словаря.

Термин атмосфера применяется также к газовым оболочкам других планет.

2. Физическая единица давления: давление ртутного столба высотой 760 мм на широте 45° на уровне моря при температуре 0° (ускорение силы тяжести равно 980,616 см/с²), равное 1013,25 мб.

3. С прибавлением различных прилагательных — упрощенная модель действительной атмосферы, напр.: однородная атмосфера, изотермическая атмосфера, баротропная атмосфера, стандартная атмосфера и т. д.