대기압의 층. 대기와 대기현상의 세계

지구의 대기는 우리 행성의 가스 봉투입니다. 그건 그렇고, 거의 모든 천체는 태양계 행성부터 큰 소행성에 이르기까지 비슷한 껍질을 가지고 있습니다. 속도, 질량 및 기타 여러 매개 변수의 크기와 같은 여러 요인에 따라 달라집니다. 그러나 우리 행성의 껍질에만 우리가 살 수 있는 구성 요소가 포함되어 있습니다.

지구 대기 : 발생의 간략한 역사

우리 행성의 존재 초기에는 가스 껍질이 전혀 없었던 것으로 믿어집니다. 그러나 젊고 새로 형성된 천체는 끊임없이 진화하고 있었습니다. 지구의 주요 대기는 지속적인 화산 폭발의 결과로 형성되었습니다. 이것이 수천 년에 걸쳐 지구 주위에 수증기, 질소, 탄소 및 기타 원소(산소 제외)의 껍질이 형성되는 방식입니다.

대기 중 수분의 양이 제한되어 있기 때문에 초과분은 강수량으로 변했습니다. 이것이 바다, 바다 및 기타 수역이 형성된 방식입니다. 행성에 거주했던 최초의 유기체는 수생 환경에서 출현하고 발전했습니다. 대부분은 광합성을 통해 산소를 생산하는 식물 유기체에 속했습니다. 따라서 지구의 대기는 이 필수 가스로 가득 차기 시작했습니다. 그리고 산소 축적의 결과로 오존층이 형성되어 자외선의 유해한 영향으로부터 지구를 보호했습니다. 우리 존재의 모든 조건을 만든 것은 바로 이러한 요소들입니다.

지구 대기의 구조

아시다시피, 우리 행성의 가스 껍질은 대류권, 성층권, 중간권, 열권 등 여러 층으로 구성됩니다. 이 레이어 사이에 명확한 경계를 그리는 것은 불가능합니다. 모두 시간과 행성의 위도에 따라 다릅니다.

대류권은 가스 껍질의 아래쪽 부분으로, 높이는 평균 10~15km입니다. 대부분의 수분이 집중되어 있는 곳이 바로 이곳인데, 모든 수분이 집중되어 구름이 형성되는 곳입니다. 산소 함량으로 인해 대류권은 모든 유기체의 생명 활동을 지원합니다. 또한 해당 지역의 날씨와 기후 특성을 형성하는 데 매우 중요합니다. 이곳에서는 구름뿐만 아니라 바람도 형성됩니다. 고도에 따라 온도가 떨어집니다.

성층권 - 대류권에서 시작하여 고도 50~55km에서 끝납니다. 여기서 온도는 고도에 따라 증가합니다. 대기의 이 부분에는 사실상 수증기가 포함되어 있지 않지만 오존층이 있습니다. 때로는 여기에서 밤에만 볼 수 있는 "진주" 구름의 형성을 볼 수 있습니다. 이는 고도로 응축된 물방울로 표현되는 것으로 믿어집니다.

중간권은 최대 80km까지 뻗어 있습니다. 이 층에서는 위로 올라갈수록 온도가 급격히 떨어지는 것을 볼 수 있습니다. 난기류도 여기에서 고도로 발달했습니다. 그건 그렇고, 작은 얼음 결정으로 구성된 소위 "야광운"이 중간권에 형성되며 밤에만 볼 수 있습니다. 중간권의 상부 경계에는 실제로 공기가 없다는 것이 흥미롭습니다. 이는 지구 표면 근처보다 200배 적습니다.

열권은 지구의 가스 껍질의 상층으로, 전리층과 외기권을 구별하는 것이 일반적입니다. 흥미롭게도 이곳의 온도는 고도에 따라 매우 급격히 상승합니다. 지구 표면에서 800km 고도에서는 섭씨 1000도 이상입니다. 전리층은 고도로 희석된 공기와 엄청난 양의 활성 이온을 특징으로 합니다. 외기권의 경우 대기의 이 부분이 행성 간 공간으로 원활하게 전달됩니다. 열권에는 공기가 포함되어 있지 않다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

지구의 대기는 우리 행성의 매우 중요한 부분이며 생명의 출현에 결정적인 요소로 남아 있음을 알 수 있습니다. 그것은 생명 활동을 보장하고 수권(지구의 물 껍질)의 존재를 유지하며 자외선으로부터 보호합니다.

지구의 대기

대기(에서. 고대 그리스어ἀτμός - 증기 및 σταῖρα - 공) - 가스껍데기 ( 지구권), 행성을 둘러싸고 지구. 내부 표면이 덮여 있습니다. 수계그리고 부분적으로 짖다, 바깥 쪽은 우주 공간의 지구 근처 부분과 접해 있습니다.

대기를 연구하는 일련의 물리학 및 화학 분야는 일반적으로 다음과 같이 불립니다. 대기 물리학. 분위기가 결정한다 날씨지구 표면에서 날씨를 연구하다 기상학및 장기 변형 기후 - 기후학.

대기의 구조

대기의 구조

대류권

상한선은 극지방의 고도 8-10km, 온대 지방의 10-12km, 열대 위도의 16-18km입니다. 여름보다 겨울에 더 낮다. 대기의 가장 낮은 주요 층. 대기 전체 질량의 80% 이상, 대기에 존재하는 전체 수증기의 약 90%를 함유하고 있습니다. 대류권에서는 고도로 발달되어 있다. 난기류그리고 전달, 일어나다 구름, 개발 중 사이클론그리고 고기압. 평균 수직에 따라 고도가 증가함에 따라 온도가 감소합니다. 구배 0.65°/100m

다음은 지구 표면에서 "정상 조건"으로 허용됩니다: 밀도 1.2kg/m3, 기압 101.35kPa, 온도 + 20°C 및 상대 습도 50%. 이러한 조건부 지표는 순전히 공학적 의미를 갖습니다.

천장

고도 11~50km에 위치한 대기층. 11-25km 층(성층권 하층)의 온도가 약간 변화하고 25-40km 층이 -56.5에서 0.8°로 증가하는 것이 특징입니다. 와 함께(성층권 또는 지역의 상층 반전). 고도 약 40km에서 약 273K(거의 0°C)의 값에 도달하면 온도는 고도 약 55km까지 일정하게 유지됩니다. 이 일정한 온도 영역을 성층권성층권과 성층권의 경계이다. 중간권.

성층권

성층권과 중간권 사이의 대기 경계층. 수직 온도 분포에는 최대(약 0°C)가 있습니다.

중간권

지구의 대기

중간권고도 50km에서 시작하여 80-90km까지 확장됩니다. 온도는 (0.25-0.3)°/100m의 평균 수직 경사로 높이에 따라 감소합니다. 주요 에너지 과정은 복사열 전달입니다. 복잡한 광화학 과정 자유 라디칼, 진동으로 여기된 분자 등은 대기의 빛을 유발합니다.

폐경

중간권과 열권 사이의 전이층. 수직 온도 분포에는 최소값(약 -90°C)이 있습니다.

카르만 라인

일반적으로 지구 대기와 우주 사이의 경계로 간주되는 해발 높이입니다.

열권

주요 기사: 열권

상한은 약 800km입니다. 온도는 200-300km의 고도까지 상승하여 1500K 정도의 값에 도달한 후 높은 고도까지 거의 일정하게 유지됩니다. 자외선 및 X 선 태양 복사 및 우주 복사의 영향으로 공기 이온화가 발생합니다 (“ 오로라") - 주요 영역 전리층열권 안에 누워 있습니다. 300km 이상의 고도에서는 원자 산소가 우세합니다.

최대 고도 120km의 대기층

외기권(산란구)

외기권- 열권의 외부 부분인 분산 구역은 700km 이상에 위치합니다. 외기권의 가스는 매우 희박하며 여기에서 입자가 행성 간 공간으로 누출됩니다( 소산).

고도 100km까지의 대기는 균질하고 잘 혼합된 가스 혼합물입니다. 더 높은 층에서는 높이에 따른 가스 분포가 분자량에 따라 달라지며, 무거운 가스의 농도는 지구 표면에서 멀어질수록 더 빨리 감소합니다. 가스 밀도의 감소로 인해 온도는 성층권의 0 °C에서 중간권의 -110 °C로 떨어집니다. 그러나 고도 200~250km에서 개별 입자의 운동 에너지는 ~1500°C의 온도에 해당합니다. 200km 이상에서는 시간과 공간에 따른 온도와 가스 밀도의 상당한 변동이 관찰됩니다.

약 2000-3000km의 고도에서 외기권은 점차 소위 소위로 변합니다. 우주 진공 근처, 주로 수소 원자와 같이 매우 희박한 행성 간 가스 입자로 채워져 있습니다. 그러나 이 가스는 행성 간 물질의 일부일뿐입니다. 다른 부분은 혜성과 유성 기원의 먼지 입자로 구성됩니다. 극도로 희박한 먼지 입자 외에도 태양 및 은하계에서 유래한 전자기 및 미립자 방사선이 이 공간으로 침투합니다.

대류권은 대기 질량의 약 80%, 성층권은 약 20%를 차지합니다. 중간권의 질량은 0.3% 이하이고, 열권은 대기 전체 질량의 0.05% 미만입니다. 대기의 전기적 특성에 따라 중성자층과 전리층이 구별됩니다. 현재 대기는 고도 2000~3000km까지 확장된 것으로 추정된다.

대기 중 가스의 구성에 따라 방출됩니다. 동종권그리고 이권. 이권 -이러한 고도에서의 혼합은 무시할 수 있기 때문에 중력이 가스 분리에 영향을 미치는 영역입니다. 이는 이종권의 다양한 구성을 의미합니다. 그 아래에는 대기의 잘 혼합되고 균질한 부분이 있습니다. 동종권. 이러한 층 사이의 경계를 이라고 합니다. 터보 일시 정지, 고도 약 120km에 있습니다.

물리적 특성

대기의 두께는 지구 표면에서 약 2000~3000km이다. 총질량 공기- (5.1-5.3)×10 18kg. 몰 질량깨끗하고 건조한 공기는 28.966입니다. 압력 0°C에서 해수면 101.325 kPa; 임계온도?140.7°C; 임계 압력 3.7MPa; 씨 피 1.0048×10 3 J/(kg K) (0 °C에서), 씨 V 0.7159×10 3 J/(kg·K)(0°C에서). 0 °C에서 물에 대한 공기의 용해도는 0.036%이고, 25 °C - 0.22%입니다.

대기의 생리적 및 기타 특성

이미 해발 5km 고도에서 훈련받지 않은 사람이 발달하고 있습니다. 산소 결핍적응하지 않으면 개인의 성과가 크게 저하됩니다. 대기의 생리학적 영역은 여기서 끝납니다. 고도 15km에서는 인간의 호흡이 불가능하지만 최대 약 115km의 대기에는 산소가 포함되어 있습니다.

대기는 우리에게 호흡에 필요한 산소를 공급합니다. 그러나 대기의 전체 압력이 떨어지기 때문에 고도가 높아질수록 산소의 부분압도 그에 따라 감소합니다.

인간의 폐에는 약 3리터의 폐포 공기가 지속적으로 포함되어 있습니다. 부분 압력정상 대기압에서 폐포 공기의 산소는 110mmHg입니다. Art., 이산화탄소 압력 - 40 mm Hg. Art. 및 수증기 - 47 mm Hg. 미술. 고도가 증가함에 따라 산소압은 떨어지고 폐에 있는 물과 이산화탄소의 총 증기압은 약 87mmHg로 거의 일정하게 유지됩니다. 미술. 주변 공기압이 이 값과 같아지면 폐로의 산소 공급이 완전히 중단됩니다.

약 19-20km의 고도에서 대기압은 47mmHg로 떨어집니다. 미술. 따라서 이 고도에서는 물과 간질액이 인체에서 끓기 시작합니다. 이 고도에서는 여압 객실 외부에서 사망이 거의 즉시 발생합니다. 따라서 인간 생리학의 관점에서 볼 때 "우주"는 이미 15-19km의 고도에서 시작됩니다.

대류권과 성층권 등 밀도가 높은 공기층은 방사선의 유해한 영향으로부터 우리를 보호합니다. 36km 이상의 고도에서 공기가 충분히 희박해지면 이온화제는 신체에 강렬한 영향을 미칩니다. 방사능- 1차 우주선; 40km 이상의 고도에서는 태양 스펙트럼의 자외선 부분이 인간에게 위험합니다.

우리가 지구 표면 위로 점점 더 높이 올라갈 때, 대기의 하층부에서 소리의 전파, 공기 역학의 출현과 같은 친숙한 현상이 관찰됩니다. 승강기저항, 열전달 전달등등

희박한 공기층에서 분포 소리불가능한 것으로 밝혀졌습니다. 60~90km의 고도까지 제어된 공기 역학적 비행을 위해 공기 저항과 양력을 사용하는 것이 여전히 가능합니다. 그러나 100-130km의 고도에서 시작하면 모든 조종사에게 친숙한 개념입니다. 숫자 M그리고 음속 장벽의미를 잃으면 조건이 있습니다 카르만 라인그 너머에는 반력을 통해서만 제어할 수 있는 순수한 탄도 비행 영역이 시작됩니다.

100km 이상의 고도에서 대기에는 대류(즉, 공기 혼합)를 통해 열 에너지를 흡수, 전도 및 전달하는 능력이라는 또 다른 놀라운 특성이 없습니다. 이는 궤도 우주 정거장에 있는 장비의 다양한 요소가 비행기에서 일반적으로 수행되는 것과 같은 방식으로 공기 제트기 및 공기 라디에이터의 도움으로 외부에서 냉각될 수 없음을 의미합니다. 일반적으로 우주에서와 같이 이러한 높이에서는 열을 전달하는 유일한 방법은 다음과 같습니다. 열복사.

대기 조성

건조한 공기의 구성

지구의 대기는 주로 가스와 다양한 불순물(먼지, 물방울, 얼음 결정, 바다 소금, 연소 생성물)로 구성됩니다.

대기를 구성하는 가스의 농도는 물(H 2 O)과 이산화탄소(CO 2)를 제외하고 거의 일정합니다.

표에 표시된 가스 외에도 대기에는 SO 2, NH 3, CO, 오존, 탄화수소, HCl, HF, 커플 HG, I 2 그리고 또한 아니요그리고 소량의 다른 많은 가스. 대류권에는 끊임없이 많은 수의 부유 고체 및 액체 입자가 포함되어 있습니다 ( 에어로졸).

대기 형성의 역사

가장 일반적인 이론에 따르면, 지구 대기는 시간이 지남에 따라 네 가지 다른 구성을 가지고 있습니다. 처음에는 가벼운 가스로 구성되었습니다 ( 수소그리고 헬륨), 행성 간 공간에서 캡처되었습니다. 이것이 소위 1차 대기(약 40억년 전). 다음 단계에서는 활발한 화산 활동으로 인해 대기가 수소 이외의 가스(이산화탄소, 암모니아, 수증기). 이렇게 형성됐어요 2차 대기(현재로부터 약 30억년 전). 이 분위기는 회복적이었습니다. 또한 대기 형성 과정은 다음 요소에 의해 결정됩니다.

가벼운 가스(수소 및 헬륨)가 누출되는 경우 행성간 공간;

자외선, 번개 방전 및 기타 요인의 영향으로 대기에서 발생하는 화학 반응.

점차적으로 이러한 요인들이 형성을 가져 왔습니다. 3차 대기, 훨씬 낮은 수소 함량과 훨씬 높은 질소 및 이산화탄소 함량(암모니아와 탄화수소의 화학 반응의 결과로 형성됨)이 특징입니다.

질소

다량의 N2가 형성되는 것은 30억년 전부터 광합성의 결과로 지구 표면에서 나오기 시작한 분자 O2에 의한 암모니아-수소 대기의 산화 때문입니다. N2는 또한 질산염 및 기타 질소 함유 화합물의 탈질화 결과로 대기 중으로 방출됩니다. 질소는 상부 대기에서 오존에 의해 NO로 산화됩니다.

질소 N 2는 특정 조건(예: 번개 방전 중)에서만 반응합니다. 전기 방전 중 오존에 의한 분자 질소의 산화는 질소 비료의 산업 생산에 사용됩니다. 낮은 에너지 소비로 산화하여 생물학적 활성 형태로 전환할 수 있습니다. 시아노박테리아(청녹색 조류)그리고 rhizobial을 형성하는 결절 박테리아 공생와 함께 콩과 식물식물, 소위 녹비.

산소

대기의 구성은 지구에 출현하면서 급격하게 변하기 시작했습니다. 살아있는 유기체, 결과적으로 광합성산소 방출과 이산화탄소 흡수가 동반됩니다. 처음에는 암모니아, 탄화수소, 아질산 형태와 같은 환원된 화합물의 산화에 산소가 소비되었습니다. 선바다 등에 포함되어 있습니다. 이 단계가 끝나면 대기 중 산소 함량이 증가하기 시작했습니다. 점차적으로 산화성을 지닌 현대적인 분위기가 형성되었습니다. 이로 인해 발생하는 많은 프로세스에 심각하고 급격한 변화가 발생했기 때문에 대기, 암석권그리고 생물권, 이 이벤트의 이름은 산소 재해.

동안 현생대대기의 구성과 산소 함량이 변화했습니다. 그들은 주로 유기 퇴적물의 퇴적 속도와 상관관계가 있었습니다. 따라서 석탄이 축적되는 기간 동안 대기 중 산소 함량은 분명히 현대 수준을 크게 초과했습니다.

이산화탄소

대기 중 CO 2의 함량은 화산 활동과 지구 껍질의 화학적 과정에 따라 다르지만 무엇보다도 유기물의 생합성 및 분해 강도에 따라 달라집니다. 생물권 지구. 현재 지구의 거의 전체 바이오매스(약 2.4×1012톤) )은 대기 중에 포함된 이산화탄소, 질소 및 수증기로 인해 형성됩니다. 묻혀있다 대양, V 늪그리고 숲유기물이 변한다 석탄, 기름그리고 천연 가스. (센티미터. 지구화학적 탄소 순환)

희가스

불활성 가스 공급원 - 아르곤, 헬륨그리고 크립톤- 화산 폭발과 방사성 원소의 붕괴. 일반적으로 지구와 특히 대기는 우주에 비해 불활성 가스가 고갈되어 있습니다. 그 이유는 행성 간 공간으로 가스가 지속적으로 누출되기 때문인 것으로 믿어집니다.

대기 오염

최근에는 대기의 진화가 다음과 같은 영향을 받기 시작했습니다. 인간. 그의 활동의 결과는 이전 지질 시대에 축적된 탄화수소 연료의 연소로 인해 대기 중 이산화탄소 함량이 지속적으로 크게 증가한 것입니다. 광합성 과정에서 엄청난 양의 CO 2 가 소비되고 세계 해양에 흡수됩니다. 이 가스는 탄산염 암석과 식물 및 동물 기원 유기 물질의 분해, 화산 활동 및 인간 산업 활동으로 인해 대기로 유입됩니다. 지난 100년 동안 대기 중 CO 2 함량은 10% 증가했으며 그 중 대부분(3,600억 톤)은 연료 연소에서 발생합니다. 연료 연소 증가율이 계속된다면 향후 50~60년 안에 대기 중 CO 2 양이 두 배로 증가하여 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다. 글로벌 기후 변화.

연료 연소는 오염 가스의 주요 원인입니다( 콜로라도, 아니요, 그래서 2 ). 이산화황은 대기 산소에 의해 산화되어 그래서 3 대기의 상층부에서 물과 암모니아 증기와 상호 작용하여 결과적으로 황산(H 2 그래서 4 ) 그리고 황산암모늄((NH 4 ) 2 그래서 4 ) 소위 형태로 지구 표면으로 돌아갑니다. 산성비. 용법 내연기관질소 산화물, 탄화수소 및 납 화합물로 인해 심각한 대기 오염이 발생합니다( 테트라에틸납 Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

대기의 에어로졸 오염은 자연적 원인(화산 폭발, 먼지 폭풍, 해수 방울 및 식물 꽃가루 동반 등)과 인간의 경제 활동(광석 및 건축 자재 채굴, 연료 연소, 시멘트 제조 등)에 의해 발생합니다. ). 대기 중으로 미립자 물질이 집중적으로 대규모로 방출되는 것은 지구상의 기후 변화를 일으킬 수 있는 원인 중 하나입니다.

대기는 지구와 함께 회전하는 우리 행성의 가스 껍질입니다. 대기 중의 기체를 공기라고 합니다. 대기는 수권과 접촉하고 암석권을 부분적으로 덮습니다. 그러나 상한선을 결정하기는 어렵습니다. 일반적으로 대기는 위쪽으로 약 3,000km까지 확장되어 있다고 알려져 있습니다. 그곳에서 공기가 없는 공간으로 원활하게 흘러갑니다.

지구 대기의 화학적 조성

대기의 화학적 조성의 형성은 약 40억년 전에 시작되었습니다. 처음에 대기는 헬륨과 수소와 같은 가벼운 가스로만 구성되었습니다. 과학자들에 따르면 지구 주위에 가스 껍질을 생성하기 위한 초기 전제 조건은 화산 폭발이었는데, 화산 폭발은 용암과 함께 엄청난 양의 가스를 방출했습니다. 그 후, 수역, 살아있는 유기체 및 활동의 산물과 함께 가스 교환이 시작되었습니다. 공기의 구성은 점차 변화하여 수백만 년 전에 현대적인 형태로 고정되었습니다.

대기의 주요 성분은 질소(약 79%)와 산소(20%)입니다. 나머지 비율(1%)은 아르곤, 네온, 헬륨, 메탄, 이산화탄소, 수소, 크립톤, 크세논, 오존, 암모니아, 황 및 이산화질소, 아산화질소 및 일산화탄소 등의 가스로 구성됩니다. 이 1퍼센트 안에.

또한 공기에는 수증기와 미립자 물질(꽃가루, 먼지, 소금 결정, 에어로졸 불순물)이 포함되어 있습니다.

최근 과학자들은 일부 공기 성분의 질적인 변화가 아니라 양적인 변화에 주목했습니다. 그 이유는 인간과 그의 활동 때문입니다. 지난 100년 동안에만 이산화탄소 수준이 크게 증가했습니다! 이는 많은 문제로 가득 차 있으며, 그 중 가장 세계적인 문제는 기후 변화입니다.

날씨와 기후의 형성

대기는 지구의 기후와 날씨를 형성하는 데 중요한 역할을 합니다. 햇빛의 양, 기본 표면의 특성 및 대기 순환에 따라 많은 것이 달라집니다.

요인을 순서대로 살펴보자.

1. 대기는 태양 광선의 열을 전달하고 유해한 방사선을 흡수합니다. 고대 그리스인들은 태양 광선이 지구의 다른 부분에 다른 각도로 떨어진다는 것을 알고 있었습니다. 고대 그리스어에서 번역된 "기후"라는 단어 자체는 "기울기"를 의미합니다. 따라서 적도에서는 태양 광선이 거의 수직으로 떨어지기 때문에 이곳은 매우 덥습니다. 극에 가까울수록 경사각이 커집니다. 그리고 온도가 떨어집니다.

2. 지구의 고르지 않은 가열로 인해 대기에 기류가 형성됩니다. 크기에 따라 분류됩니다. 가장 작은 것(수십 미터, 수백 미터)은 지역풍입니다. 그 다음에는 몬순과 무역풍, 저기압과 고기압, 그리고 행성 전선 지역이 뒤따릅니다.

이 모든 기단은 끊임없이 움직이고 있습니다. 그들 중 일부는 매우 정적입니다. 예를 들어, 아열대 지방에서 적도 방향으로 부는 무역풍입니다. 다른 사람의 움직임은 대기압에 크게 좌우됩니다.

3. 대기압은 기후 형성에 영향을 미치는 또 다른 요소입니다. 이것은 지구 표면의 기압입니다. 알려진 바와 같이, 기단은 대기압이 높은 지역에서 이 압력이 낮은 지역으로 이동합니다.

총 7개 구역이 할당됩니다. 적도는 저기압 지역입니다. 또한 적도 양쪽에서 위도 30도까지 고기압 지역이 있습니다. 30°에서 60°로 - 다시 낮은 압력. 그리고 60°에서 극까지는 고압 구역입니다. 이 구역 사이에 기단이 순환합니다. 바다에서 육지로 오는 바람은 비와 악천후를 가져오고, 대륙에서 불어오는 바람은 맑고 건조한 날씨를 가져옵니다. 기류가 충돌하는 곳에서는 강수량과 악천후, 바람이 많이 부는 날씨가 특징인 대기 전선 구역이 형성됩니다.

과학자들은 사람의 안녕도 대기압에 달려 있음을 입증했습니다. 국제 표준에 따르면 정상 대기압은 760mmHg입니다. 0°C 온도의 컬럼. 이 지표는 해수면과 거의 같은 토지 영역에 대해 계산됩니다. 고도가 높아질수록 압력은 감소합니다. 따라서 예를 들어 상트페테르부르크의 경우 760mmHg입니다. - 이것이 표준입니다. 그러나 더 높은 곳에 위치한 모스크바의 경우 정상 압력은 748mmHg입니다.

압력은 수직뿐만 아니라 수평으로도 변합니다. 이것은 사이클론이 통과하는 동안 특히 느껴집니다.

대기의 구조

분위기는 레이어 케이크를 연상시킵니다. 그리고 각 레이어에는 고유한 특성이 있습니다.

. 대류권- 지구에 가장 가까운 층. 이 층의 "두께"는 적도로부터의 거리에 따라 변합니다. 적도 위의 층은 위쪽으로 16-18km, 온대 지역에서는 10-12km, 극 지역에서는 8-10km 확장됩니다.

여기에는 전체 공기 질량의 80%와 수증기의 90%가 포함되어 있습니다. 여기에 구름이 형성되고 저기압과 고기압이 발생합니다. 기온은 해당 지역의 고도에 따라 다릅니다. 평균적으로 100m마다 0.65°C씩 감소합니다.

. 대류권계면- 대기의 전이층. 높이는 수백 미터에서 1-2km까지 다양합니다. 여름의 기온은 겨울보다 높습니다. 예를 들어, 겨울에 극지방 위는 -65°C입니다. 그리고 적도 위는 연중 언제든지 -70°C입니다.

. 천장- 상한 경계가 고도 50-55km에 있는 층입니다. 여기의 난기류는 낮고 공기 중 수증기 함량은 무시할 수 있습니다. 그러나 오존이 많이 존재합니다. 최대 농도는 고도 20-25km입니다. 성층권에서는 기온이 상승하기 시작하여 +0.8°C에 도달합니다. 이는 오존층이 자외선과 상호 작용하기 때문입니다.

. 성층권- 성층권과 그 뒤를 따르는 중간권 사이의 낮은 중간층.

. 중간권- 이 층의 상부 경계는 80-85km입니다. 여기에서는 자유 라디칼과 관련된 복잡한 광화학 과정이 발생합니다. 그들은 우주에서 볼 수 있는 우리 행성의 부드러운 푸른 빛을 제공하는 사람들입니다.

대부분의 혜성과 운석은 중간권에서 연소됩니다.

. 폐경- 다음 중간층의 공기 온도는 최소 -90°입니다.

. 열권- 하부 경계는 고도 80~90km에서 시작하고, 층의 상부 경계는 약 800km에서 이어집니다. 기온이 상승하고 있습니다. +500° C에서 +1000° C까지 다양합니다. 낮 동안의 온도 변동은 수백도에 이릅니다! 그러나 이곳의 공기는 너무 희박하여 우리가 생각하는 "온도"라는 용어를 이해하는 것은 여기서는 적절하지 않습니다.

. 전리층- 중간권, 중간권 및 열권을 결합합니다. 여기의 공기는 주로 산소와 질소 분자뿐만 아니라 준중성 플라즈마로 구성됩니다. 전리층으로 들어오는 태양 광선은 공기 분자를 강하게 이온화합니다. 하층(최대 90km)에서는 이온화 정도가 낮습니다. 높을수록 이온화가 커집니다. 따라서 고도 100-110km에 전자가 집중됩니다. 이는 단거리 및 중간 전파를 반사하는 데 도움이 됩니다.

전리층의 가장 중요한 층은 고도 150-400km에 위치한 상부 층입니다. 그 특징은 전파를 반사한다는 점이며, 이로 인해 상당한 거리에 걸쳐 무선 신호 전송이 용이해집니다.

오로라와 같은 현상이 발생하는 것은 전리층에 있습니다.

. 외기권-산소, 헬륨 및 수소 원자로 구성됩니다. 이 층의 가스는 매우 희박하며 수소 원자는 종종 우주 공간으로 탈출합니다. 따라서 이 층을 "분산 구역"이라고 합니다.

대기에 무게가 있다고 주장한 최초의 과학자는 이탈리아의 E. Torricelli였습니다. 예를 들어 Ostap Bender는 그의 소설 "황금 송아지"에서 모든 사람이 14kg의 공기 기둥에 눌려 있다고 한탄했습니다! 그러나 위대한 계획가는 약간 착각했습니다. 성인은 13~15톤의 압력을 경험합니다! 그러나 대기압은 사람의 내부 압력과 균형을 이루기 때문에 이러한 무거움을 느끼지 않습니다. 우리 대기의 무게는 5,300,000,000,000,000톤입니다. 그 수치는 우리 행성 무게의 백만분의 일에 불과하지만 거대합니다.

비행기를 타본 사람이라면 누구나 다음과 같은 메시지에 익숙합니다. "우리 비행은 고도 10,000m에서 이루어지며 외부 온도는 50°C입니다." 특별할 것 없는 것 같습니다. 태양에 의해 가열된 지구 표면에서 멀어질수록 더 추워집니다. 많은 사람들은 고도가 높아짐에 따라 온도가 지속적으로 감소하고, 온도가 점차 감소하여 우주 온도에 가까워진다고 생각합니다. 그런데 과학자들은 19세기 말까지 그렇게 생각했습니다.

지구 전체의 기온 분포를 자세히 살펴 보겠습니다. 대기는 주로 온도 변화의 특성을 반영하는 여러 층으로 나뉩니다.

대기의 하층을 대기층이라고 한다. 대류권, 이는 "회전 영역"을 의미합니다. 날씨와 기후의 모든 변화는 정확하게 이 층에서 발생하는 물리적 과정의 결과입니다. 이 층의 상부 경계는 높이에 따른 온도 감소가 증가로 대체되는 곳에 위치합니다. 적도 위 15-16km, 극 위 7-8km의 고도 지구 자체와 마찬가지로 지구의 자전의 영향을받는 대기도 극 위에서 다소 평평해지고 적도 위에서 부풀어 오른다. 그러나 이 효과는 지구의 단단한 껍질보다 대기에서 훨씬 더 강하게 표현됩니다. 지구 표면에서 대류권 상부 경계에서는 기온이 감소합니다. 적도 이상에서는 최저 기온이 약 -62 ° C이고 극 위 - 약 -45 ° C입니다. 중간 위도에서는 대기 질량의 75% 이상이 대류권에 있습니다. 열대 지방에서는 약 90%가 대류권 질량 내에 있습니다. 분위기.

1899년에는 특정 고도에서 수직 온도 분포에서 최소값이 발견된 후 온도가 약간 증가했습니다. 이 증가의 시작은 대기의 다음 층으로의 전환을 의미합니다. 천장, 이는 "층 구"를 의미합니다. 성층권이라는 용어는 대류권 위에 있는 층의 고유성에 대한 이전 아이디어를 의미하고 반영합니다. 성층권은 지구 표면 위 약 50km 고도까지 확장됩니다. 그 특이성은 특히 기온의 급격한 상승은 오존 형성 반응이 대기에서 일어나는 주요 화학반응 중 하나라고 설명한다.

오존의 대부분은 고도 약 25km에 집중되어 있지만 일반적으로 오존층은 성층권 전체를 덮고 있는 고도로 확장된 껍질입니다. 산소와 자외선의 상호 작용은 지구상의 생명체 유지에 기여하는 지구 대기의 유익한 과정 중 하나입니다. 오존이 이 에너지를 흡수하면 지구 표면으로의 과도한 흐름이 방지되며, 그곳에서 정확히 육상 생명체의 존재에 적합한 수준의 에너지가 생성됩니다. 오존권은 대기를 통과하는 복사 에너지의 일부를 흡수합니다. 결과적으로, 오존권에는 약 100m당 0.62°C의 수직 기온 변화도가 형성됩니다. 즉, 온도는 성층권의 상한선인 성층권(50km)까지 고도에 따라 증가하며 다음과 같이 나타납니다. 일부 데이터, 0°C.

고도 50~80km에는 대기층이 있습니다. 중간권. "중간권"이라는 단어는 "중간 구체"를 의미하며, 공기 온도는 높이에 따라 계속해서 감소합니다. 중간권 위의 층에서 열권, 온도는 약 1000°C까지 고도에서 다시 상승한 다음 -96°C까지 매우 빠르게 떨어집니다. 그러나 온도가 무한정 떨어지지는 않고 다시 온도가 올라갑니다.

열권첫 번째 레이어입니다 전리층. 앞서 언급한 층과 달리 전리층은 온도에 따라 구별되지 않습니다. 전리층은 다양한 유형의 무선 통신을 가능하게 하는 전기적 특성의 영역입니다. 전리층은 문자 D, E, F1 및 F2로 지정된 여러 층으로 나누어져 있으며, 이러한 층에도 특별한 이름이 있습니다. 층으로의 분리는 여러 가지 이유에 의해 발생하며, 그 중 가장 중요한 것은 전파 통과에 대한 층의 불평등한 영향입니다. 가장 낮은 층인 D는 주로 전파를 흡수하여 더 이상의 전파를 방지합니다. 가장 잘 연구된 층 E는 지구 표면 위 약 100km 고도에 위치해 있습니다. 동시에 독립적으로 발견한 미국과 영국 과학자들의 이름을 따서 Kennelly-Heaviside 층이라고도 합니다. 거대한 거울처럼 E층은 전파를 반사합니다. 이 층 덕분에 긴 전파는 E층에서 반사되지 않고 직선으로만 전파할 때 예상되는 것보다 더 먼 거리를 전달합니다. F층도 비슷한 특성을 갖고 있으며 애플턴층이라고도 합니다. Kennelly-Heaviside 레이어와 함께 전파를 지상파 라디오 방송국에 반사합니다. 이러한 반사는 다양한 각도에서 발생할 수 있습니다. Appleton 층은 고도 약 240km에 위치해 있습니다.

대기의 가장 바깥쪽 영역인 전리층의 두 번째 층은 종종 전리층이라고 불립니다. 외기권. 이 용어는 지구 근처에 우주 외곽의 존재를 의미합니다. 고도가 높아짐에 따라 대기 가스의 밀도가 점차 감소하고 대기 자체가 점차 개별 분자만 발견되는 거의 진공 상태로 변하기 때문에 대기가 끝나고 공간이 시작되는 위치를 정확히 결정하는 것은 어렵습니다. 이미 약 320km의 고도에서는 대기의 밀도가 너무 낮아 분자가 서로 충돌하지 않고 1km 이상 이동할 수 있습니다. 대기의 가장 바깥쪽 부분은 상층 경계 역할을 하며 고도 480~960km에 위치합니다.

대기 과정에 대한 자세한 내용은 "지구 기후" 웹사이트에서 확인할 수 있습니다.

공간은 에너지로 가득 차 있습니다. 에너지는 공간을 고르지 않게 채웁니다. 집중되고 배출되는 곳이 있습니다. 이렇게 하면 밀도를 추정할 수 있습니다. 행성은 중심에 물질 밀도가 최대이고 주변으로 갈수록 농도가 점진적으로 감소하는 질서 있는 시스템입니다. 상호 작용력은 물질의 상태, 존재하는 형태를 결정합니다. 물리학은 고체, 액체, 기체 등 물질의 집합적 상태를 설명합니다.

대기는 행성을 둘러싼 가스 환경입니다. 지구의 대기는 자유로운 움직임을 허용하고 빛이 통과하여 생명체가 번성할 수 있는 공간을 만듭니다.

지구 표면에서 고도 약 16km(적도에서 극까지 값이 더 작으며 계절에 따라 다름)까지의 영역을 대류권이라고 합니다. 대류권은 전체 대기의 약 80%와 거의 모든 수증기가 집중되어 있는 층입니다. 이곳은 날씨를 형성하는 과정이 일어나는 곳입니다. 고도에 따라 압력과 온도가 떨어집니다. 공기 온도가 감소하는 이유는 단열 과정이며, 팽창하는 동안 가스는 냉각됩니다. 대류권의 상부 경계에서 값은 섭씨 -50도, -60도에 도달할 수 있습니다.

다음은 성층권입니다. 최대 50km까지 확장됩니다. 이 대기층에서는 온도가 높이에 따라 증가하여 최고점에서 약 0C의 값을 얻습니다. 온도의 증가는 오존층에 의한 자외선 흡수 과정으로 인해 발생합니다. 방사선은 화학반응을 일으킵니다. 산소 분자는 단일 원자로 분해되어 일반 산소 분자와 결합하여 오존을 형성할 수 있습니다.

10~400나노미터 사이의 파장을 갖는 태양 복사선은 자외선으로 분류됩니다. UV 방사선의 파장이 짧을수록 살아있는 유기체에 미치는 위험이 커집니다. 방사선의 작은 부분만이 지구 표면에 도달하고 스펙트럼의 덜 활동적인 부분에 도달합니다. 이러한 자연의 특징을 통해 사람은 건강한 선탠을 할 수 있습니다.

대기의 다음 층을 중간권(Mesosphere)이라고 합니다. 약 50km에서 85km까지 제한됩니다. 중간권에서는 자외선 에너지를 가둘 수 있는 오존 농도가 낮아 높이가 높아지면서 온도가 다시 떨어지기 시작합니다. 최고점에서 온도는 -90C로 떨어지고 일부 출처는 -130C의 값을 나타냅니다. 대부분의 유성체는 이 대기층에서 연소됩니다.

지구로부터 85km 높이에서 600km 떨어진 곳에 위치한 대기층을 열권(Thermosphere)이라고 합니다. 열권은 소위 진공 자외선을 포함하여 태양 복사를 처음으로 접하는 곳입니다.

진공 UV는 공기에 의해 유지되어 이 대기층을 엄청난 온도로 가열합니다. 그러나 이곳의 압력은 극도로 낮기 때문에 겉으로 보기에는 뜨겁게 보이는 이 가스는 지구 표면의 조건과 마찬가지로 물체에 동일한 영향을 미치지 않습니다. 반대로, 그러한 환경에 놓인 물체는 냉각됩니다.

고도 100km 상공에는 우주의 시작점으로 여겨지는 재래선인 '카르만선'이 지나간다.

오로라는 열권에서 발생합니다. 이 대기층에서는 태양풍이 행성의 자기장과 상호 작용합니다.

대기의 마지막 층은 수천 킬로미터에 걸쳐 뻗어 있는 외부 껍질인 외기권(Exosphere)입니다. 외기권은 사실상 빈 곳이지만 여기를 떠도는 원자의 수는 행성 간 공간보다 훨씬 더 많습니다.

남자는 공기를 마신다. 정상 압력은 수은주 760mm입니다. 고도 10,000m에서의 압력은 약 200mm입니다. rt. 미술. 그러한 높이에서는 사람이 적어도 짧은 시간 동안 숨을 쉴 수 있지만 이를 위해서는 준비가 필요합니다. 국가는 분명히 작동 불가능할 것입니다.

대기의 가스 구성: 질소 78%, 산소 21%, 아르곤 약 1%, 나머지는 전체에서 가장 작은 부분을 나타내는 가스 혼합물입니다.