Издательство «Бомбора» представляет книгу Юлии Добрыни, Марии Куклис и Максима Кнотько «Планета Земля. От форм и размеров до географических открытий».
Адресованная в первую очередь школьникам книга рассказывает об истории Земли, ее структуре, атмосфере, литосфере и гидросфере и о том, как люди исследовали Землю.
Предлагаем прочитать фрагмент главы о земной атмосфере.
Строение атмосферы
Атмосфера простирается вверх от поверхности Земли на многие километры и на всем своем протяжении обладает неодинаковыми свойствами. С поднятием вверх меняются давление, химический состав, более выраженными становятся температурные колебания. Это всё и дает право разделять атмосферу на слои.
Строение атмосферы
Тропосфера
Самый нижний и изученный слой, простирающийся на 10 км в высоту над полюсами и на 15 км над экватором. Здесь под действием земного притяжения сосредоточена основная часть всего объема воздуха и водяного пара (до 80 %). Воздушные массы, перемещающиеся в тропосфере, формируют все погодные явления на Земле.
Температура воздуха с поднятием вверх постепенно падает (примерно на 6 °C через каждый километр), достигая –50 °C на полюсах и –80 °C на экваторе. На определенной высоте падение температуры замедляется, а затем и вовсе прекращается.
Стратосфера
Находится на расстоянии 10–55 км от поверхности Земли. Стратосфера является огромной химической лабораторией, где происходит постоянная трансформация энергии, ионизация частиц, распад одних химических веществ и образование других, ведь именно в этом слое располагается озоновый экран Земли, который защищает всё живое от ультрафиолетового излучения.
Температура воздуха, вопреки ожиданиям, с высотой не уменьшается, а повышается и может достигать +30 °C. Происходит это вследствие многочисленных фотохимических реакций.
Интересно знать
Озон — трехатомная аллотропная модификация кислорода. На больших высотах двухатомный кислород поглощает ультрафиолетовое излучение и, распадаясь, вступает в реакцию с нормальной молекулой О2. Так появляется новое соединение — озон (О3). Этот газ распределен почти по всей стратосфере, но его истинные объемы невелики. Если сжать весь атмосферный озон под нормальным давлением, получится слой толщиной 3 мм.
Процесс образования молекулы озона
Мезосфера
Располагается на высоте от 50 до 90 км. В этой зоне, закрытой для полетов летательных аппаратов, начинают сгорать все небесные объекты, попадающие в атмосферу Земли. Ниже этого слоя лежит стратопауза, а выше мезопауза — переходные области, в которых значения температур слоев, лежащих выше и ниже, достигают максимумов и минимумов соответственно.
Температура с высотой уменьшается и достигает –100 °C.
Термосфера (ионосфера)
В самом верхнем слое атмосферы из-за сильной разреженности воздуха его молекулы практически не могут нагреть поверхность физического тела. В этой зоне выделяют высокоионизированную область ионосферы (до высоты 1000 км), где происходят полярные сияния.
Температурные значения увеличиваются с высотой и достигают огромных величин — +1500 °C. В зависимости от солнечной активности они могут доходить до 1800 °C.
Экзосфера
Этот слой называют короной Земли. Располагается выше 1000 км, и, начиная с этих высот, интенсивность рассеивания частиц атмосферного газа в космическом пространстве возрастает.
Циркуляция атмосферы
Атмосферная циркуляция — планетарная система воздушных течений над земной поверхностью.
Воздух находится в постоянном движении. Неравномерный прогрев земной поверхности на экваторе и полюсах обусловливает разницу в плотности воздушных масс. Так, теплый воздух в экваториальных широтах легче холодного арктического. В связи с этим на Земле существуют огромные участки с разным атмосферным давлением, что провоцирует формирование планетарной системы воздушных потоков, способных перемещаться на большие расстояния.
Что такое ветер?
Ветер — горизонтальное перемещение воздушных масс из зоны повышенного атмосферного давления в зону пониженного. Его характеризуют четыре главных показателя:
Так, ветры могут быть порывистыми кратковременными (воздух перемещается с очень большой силой за несколько секунд), шквалистыми (порывы длятся около минуты) и постоянными (дуют месяцами или совсем не прекращаются). На различных территориях Земли господствуют преобладающие ветры, характерные именно для этой местности. Они и определяют глобальную циркуляцию атмосферы.
Схема образования ветра
Постоянные ветры
На экваторе находится зона низкого атмосферного давления. Здесь прямые солнечные лучи на протяжении года нагревают воздух, благодаря чему он становится легким и поднимается вверх, как бы растекаясь и перемещаясь к полюсам. По ходу движения он постепенно остывает, становится плотнее и тяжелее. Где-то над тропиками воздух обратно опускается к земле, чем создает зону высокого давления. Эта стабильная разница давлений порождает первый тип постоянных ветров — пассаты. В тропических широтах они дуют, слегка отклоняясь к западу, с северо-восточного (в Северном полушарии) и юго-восточного (в Южном полушарии) направлений.
Во времена парусного судоходства постоянно дующие пассаты имели огромное значение для мореплавателей. Морские пути прокладывались с их учетом.
Постоянные ветры наблюдаются не только над экватором и тропиками. К умеренным широтам обоих полушарий из тропиков, слегка отклоняясь к востоку, направляются западные ветры. Они заставляют двигаться огромные объемы воды и формируют мощные течения. Еще севернее, в полярных районах, господствуют восточные полярные ветры, несущие сухой арктический воздух.
В разное время года воздух над материками и океанами нагревается неравномерно, создавая разницу давления. Летом воды океана очень медленно накапливают тепло и так же медленно отдают его, образуя область высокого давления. Материк же, напротив, нагревается гораздо быстрее, повышая температуру своих воздушных масс, — здесь давление будет низким. Таким образом возникают ветры муссоны, которые летом дуют с океана на материк и приносят осадки, а зимой, наоборот, направляют сухие воздушные потоки с материка в океан.
Схема образования зимнего и летнего муссонов
Из-за зимнего муссона, который выносит с континента холодный воздух, зима во Владивостоке, лежащем на широте Сочи, продолжительная и морозная
Местные ветры
Иногда под влиянием некоторых факторов на местности формируются локальные воздушные потоки, отличающиеся от главных ветров. Механизм их образования, как правило, одинаков, а причиной их возникновения являются особенности подстилающей поверхности и разность температур над сушей и водой. К категории местных ветров причисляют бриз — легкий морской ветерок, который меняет направление дважды в сутки: днем дует с моря на сушу, ночью — с суши на море.
Интересно знать
Земля вращается вокруг своей оси, что отражается на всех происходящих на ней процессах. И это не только смена дня и ночи. Цикличное вращение планеты вносит коррективы в движение множества объектов, играя роль отклоняющей силы. Когда какое-либо крупное океаническое течение или воздушный поток движется прямо в любом направлении, то под действием вращения Земли он смещается вправо (в Северном полушарии) или влево (в Южном). Отклоняющая сила планетарного масштаба называется силой Кориолиса.
Наглядная схема, демонстрирующая эффект Кориолиса
Сочетание горного рельефа с располагающимся рядом водоемом создает условия для возникновения особого типа ветров — бóра. Под действием высокого давления холодный воздух с материка устремляется в сторону низкого давления, на теплые воды близлежащего водоема. Встретив на своем пути препятствие в виде небольшой горы или холма, он переваливает через него и под своей тяжестью падает вниз, как снежный ком, развивая огромные скорости (до 80 км/ч). В морозную погоду такие ветры представляют особенную опасность. Под их влиянием морские суда в буквальном смысле превращаются в ледяные статуи.
Бора несет резкое похолодание. Набережная Триеста (Италия) в феврале
В разных местностях бора именуется по-разному: на Байкале — сарма, во Франции — мистраль, в Грузии — норд. Эти шквальные ветры могут дуть без остановки несколько суток, даже недель и, развивая огромные скорости, вырывать с корнями деревья и переворачивать целые суда.
Есть еще один холодный порывистый ветер — памперо. Его на территорию теплых Уругвая и Аргентины приносят ледяные воздушные массы с Антарктиды. Их частыми спутниками являются грозы, дожди и штормы.
По аналогии с борой образуются и ветры фёны, распространенные на Кавказе, в Средней Азии и Альпийских горах. В противоположность холодным воздушным потокам эти ветры очень теплые. При спуске с горных склонов они разогреваются еще сильнее и обрушивают в долины потоки горячего и сухого воздуха. Такой ветер вызывает общее повышение температуры, таяние снега, в некоторых случаях может спровоцировать сход лавины.
Циклоны и антициклоны
Циклоны и антициклоны — огромные атмосферные вихри, переносящие воздушные массы на значительные расстояния. Они образуются на Земле благодаря действию силы Кориолиса, закручивающей воздух как гигантский волчок.
Циклон. Снимок из космоса
Схема движения воздушных масс в циклоне и антициклоне
Циклон — атмосферный вихрь с областью пониженного давления в центре. В циклоне Южного полушария воздушные массы движутся от периферии к центру по часовой стрелке, в циклоне Северного — против. В зависимости от места образования циклоны делят на тропические и внетропические.
Тропические циклоны не отличаются большими размерами, однако часто сопровождаются штормами. Место образования внетропических циклонов — умеренные и полярные широты. Они несут в себе огромные запасы энергии, обрушивая на землю обильные осадки.
Антициклоны — это обширные области высокого давления. Их приход характеризуется ясной погодой и отсутствием осадков. В зимние периоды они приносят морозы, а летом — сухую безоблачную погоду. Воздух в антициклоне в Северном полушарии закручивается от центра к периферии по часовой стрелке, в Южном — против нее.
