атмосфера землі

Всі типи світіння, що виникають у верхній атмосфері Землі (нічний світіння атмосфери), виключаючи теплове випромінювання, полярні сяйва, блискавки і яскраві сліди метеорів. Спектр нічного світіння лежить в діапазоні від 100 нм до 22,5 мкм. Основна частина світіння виникає в шарі товщиною від 30 до 40 км на типових висотах в 100 км і являє собою випромінювання на довжині хвилі кисню 558 нм. З космічного простору світіння неба виглядає як зелене світле кільце навколо Землі.

ТРОПОСФЕРА (від грец. Tropos - поворот і сфера), нижній, основний шар атмосфери до висоти 8-10 км в полярних, 10-12 км в помірних і 16-18 км в тропічних широтах. У тропосфері зосереджено понад 1 / 5Всі маси атмосферного повітря, сильно розвинені турбулентність і конвекція, зосереджена переважна частина водяної пари, виникають хмари, розвиваються циклони і антициклони - все що відбуваються тут процеси відіграють визначальну роль для формування погоди на планеті. Температура в тропосфері падає зі збільшенням висоти. Тропосфера зверху обмежена тропопаузою, яка відповідає переходу до більш стійким до умов лежить вище стратосфери.

ОЗОН (від грец. Ozon - пахне), О3, аллотропная модифікація кисню. Газ синього кольору з різким запахом, t кип - 112 ° С, сильний окислювач. При великих концентраціях розкладається з вибухом. Утворюється з О2 при електричному розряді (наприклад під час грози) і під дією ультрафіолетового випромінювання (в стратосфері під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця). Основна маса О3 в атмосфері розташована у вигляді шару - озоносфери - на висоті від 10 до 50 км з максимумом концентрації на висоті 20-25 км. Цей шар охороняє живі організми на Землі від шкідливого впливу короткохвильової ультрафіолетової радіації Сонця. Поглинає світло з довжиною хвилі від 240 до 270нм і сильно поглинає в інтервалі 200-320нм, в той час як кисень в основному поглинає до 170нм. Основна причина появи озону на Землі - блискавки. У промисловості О3 отримують дією на повітря електричного розряду. Використовують для знезараження води і повітря.

ПОЛЯРНЕ СЯЙВО-швидко змінюються різнокольорові картини світіння, що спостерігаються час від часу на нічному або вечірньому небі, зазвичай в високоширотних областях Землі (як на півночі, так і на півдні). Зелений і червоний кольори відповідають емісійним лініях атомів кисню і молекул азоту, які порушуються енергійними частинками, які надходили від Сонця. Полярні сяйва відбуваються на висотах близько 100 км.
Під час полярного сяйва в іоносфері протікають численні процеси, такі як обурення геомагнітного поля, електричні іоносферні струми і рентгенівське випромінювання. В невидимих ​​частинах спектра випромінюється набагато більше енергії, ніж у видимому діапазоні. Поява полярних сяйв пов'язане з сонячним циклом, обертанням Сонця, сезонними змінами і магнітною активністю.
Полярні сяйва приймають кілька основних форм. Спокійні дуги або смуги шириною в кілька десятків кілометрів простягаються зі сходу на захід на відстані до 1000 км. Смуги можуть згортатися, приймаючи спіральну або S-подібну форму. Можна побачити і промені, що йдуть уздовж магнітного поля. Плями полярних сяйв - це окремі світяться області неба без утворення будь-яких форм. Зрідка зустрічаються великі полярні сяйва в формі драпрі.

Мезосфері знаходиться приблизно до 80-85 км, над якою спостерігаються (зазвичай на висоті близько 85 км) сріблясті хмари. Тут температура з висотою зменшується, досягаючи -90 ° C біля верхньої межі (мезопаузи).

Світлі блакитні хмари в літньому сутінковому небі. Вони виникають у верхній атмосфері на висотах близько 80 км і по структурі досить різноманітні.
Сріблясті хмари дуже тонкі і розсіюють лише малу частину падаючого на них сонячного світла, так що з Землі днем ​​або на початку сутінків їх не можна помітити. Так як вони з'являються тільки в літній час, їх неможливо спостерігати в найвищих широтах, де небо ніколи не стає досить темним. У той же час сріблясті хмари - явище високоширотну, тому що діапазон широт, в яких вони практично спостерігаються, досить вузький (від 50 ° до 65 °). Хмари утворюються в присутність ядер конденсації, на яких вода перетворюється в лід. Точно не відомо, які ці ядра (іони, що виникають під дією сонячного ультрафіолету, або мікрометеорітние частки). Головна умова виникнення сріблястих хмар - досить низька температура, яка на висотах 80-90 км повинна бути близько 120 K (-150 ° C). Хмари виникають в результаті повітряних течій від одного полюса до іншого і не залежать від рівня сонячної радіації. Є спостереження, що дозволяють припустити, що протягом останніх десятиліть сріблясті хмари виникають частіше. Це пов'язано зі зростанням концентрації водяної пари у верхній атмосфері через збільшення кількості метану. Частота виникнення сріблястих хмар змінюється з циклом сонячної активності по зворотному закону.

Термосфери, шар атмосфери над мезосферою від висот 80-90 км, температура в якому росте до висот 200-300 км, де досягає значень близько 1500 К, після чого залишається майже незмінною до великих висот.

Екзосфери (від екзо. І сфера) (сфера розсіювання), зовнішній шар атмосфери, що починається з висоти близько 400-500 км, які межують з міжпланетної середовищем. У цих шарах щільність настільки низька, що між атомами відбувається дуже мало зіткнень і атоми, що рухаються з великою швидкістю, можуть вийти зі сфери гравітаційного тяжіння планети і відлітати (вислизати) в космічний простір.

Нарешті, на відстанях більше 1000 км шар холодної плазми високої щільності (плазмосфера). Плазмосфера простягається до відстаней в 3 - 7 земних радіусів. Її верхня межа (плазмопауза) відзначена різким падінням плазмової щільності. Більшість частинок в плазмосфере складають протони й електрони. газ настільки розріджене, що зіткнення між молекулами перестають відігравати суттєву роль, а атоми іонізовані більш ніж наполовину. На висоті близько 1,6 і 3,7 радіусів Землі перебувають перший і другий радіаційні пояси.

Гравітаційне поле Землі з високою точністю описується законом всесвітнього тяжіння Ньютона. Рух рідин, а також виникають у твердих об'єктах напруги, що викликаються циклічним зміною діючих на них гравітаційних сил. Так, океанські припливи на Землі, запізнюється щодня на 50 хвилин, виникають через зміни сумарного гравітаційної дії Сонця і Місяця, яке підтвердили добовим, місячним і річним варіацій, обумовленим обертанням Землі, рухом Місяця по орбіті навколо Землі і рухом Землі навколо Сонця. Деформація за рахунок приливних сил Землі досягає 30см, Місяця 40 см, водна поверхня піднімається до 1 метра, а в затоці Фапті (Атлантичний океан) до 18 метрів.

Прискорення вільного падіння над поверхнею Землі визначається як гравітаційної, так і відцентровою силою, зумовленої обертанням Землі. Залежність прискорення вільного падіння від широти наближено описується формулою g = 9,78031 (1 + 0,005302 sin2) m / c2, де m-маса тіла.

Магнітне поле над поверхнею Землі складається з постійної (або мінливої ​​досить повільно) «головною» і змінної частин; останню зазвичай відносять до варіацій магнітного поля. Наявність розплавленого металевого ядра приводить до появи магнітного поля і магнітосфери Землі. Магнітосфера Землі визначається магнітним полем і його взаємодією з потоками заряджених частинок космічного походження (з сонячним вітром). Магнітосфера Землі з денною боку тягнеться до 8-14 R, з нічної - витягнута, утворюючи магнітний хвіст Землі в кілька сотень R; в магнітосфері знаходяться радіаційні пояси. Вимірювання з супутників показали, що Земля є інтенсивним джерелом радіохвиль в кілометровому діапазоні, хоча такі хвилі генеруються високо і на рівні земної поверхні не виявлені. Магнітний дипольний момент Землі, рівний 7,98 · 1025 одиниць СГСМ, спрямований приблизно протилежно механічному, хоча в даний час магнітні полюси роком дещо зміщено по відношенню до географічних. Їхнє становище, втім, змінюється з часом, і хоча ці зміни досить повільні, за геологічні проміжки часу, по палеомагнітним даними, виявляються навіть магнітні інверсії, тобто звернення полярності. Нинішню полярність Земля придбала 12 тисяч років (за іншими джерелами 750 тис.р.) назад, а в середньому кожні 250 тис.р. (500 тис.р. за іншими джерелами) змінюється полярність, а іноді в 2-4 рази швидше. Деякі вчені стверджують, що можливо скоро полярність зміниться.

У першому наближенні магнітне поле Землі подібно полю намагніченого стрижня (диполя), який зміщений щодо центру Землі до Тихого океану і нахилений до земної осі. В даний час це зміщення становить 451 км, а нахил дорівнює 11 °. Сила і форма геомагнітного поля поступово змінюються, причому масштаб часу цих змін становить роки. Інтенсивність геомагнітного поля позначається векторною величиною F або B, а одиницями виміру є гаус (Гс), тесла (Т) або гамма (γ) (1 тесла = 10000 гаус; 1 гамма = 1 нанотесла = 10-5 гаус.) Напрямок поля в будь-якій точці земної поверхні може бути описано двома кутами: 1) нахилом I. тобто кутом між горизонтальною площиною і вектором поля (кут вважається позитивним, коли поле направлено вниз); 2) відміною D, тобто азимутом - кутом, вимірюваним від напрямку на північ на схід або захід на горизонтальній площині.

Положення магнітних полюсів Землі на 1985р:

Північний магнітний полюс - 77о36 'с.ш .; 102о48 'з.д.

Південний магнітний полюс - 65о06 'пд.ш. .; 139о00 'східної довготи

Положення геомагнітних полюсів на 1985р:

Північний геомагнітний полюс - 78о48 'с.ш .; 70о54 'з.д.

Південний геомагнітний полюс - 78о48 'пд.ш. .; 109о06 'східної довготи

Напруженості магнітного поля на північному і південному магнітних полюсах рівні відповідно 0,58 і 0,68 Е, а на геомагнитном екваторі -близько 0,4 Е.

РАДІАЦІЙНІ ПОЯСА - внутрішні області планетних магнітосфер, в яких власне магнітне поле планети утримує заряджені частинки (протони, електрони), що володіють велику кінетичну енергію. У радіаційних поясах частинки під дією магнітного поля рухаються по складних траєкторіях з Північної півкулі в Південне і назад. У Землі зазвичай виділяють внутрішній і зовнішній радіаційні пояси. Внутрішній радіаційний пояс Землі має максимальну щільність частинок (переважно протонів) над екватором на висоті 3-4 тис. Км, зовнішній електронний радіаційний пояс - на висоті бл. 22 тис. Км. Радіаційний пояс - джерело радіаційної небезпеки при космічних польотах. Потужними радіаційними поясами володіють Юпітер і Сатурн.

Електричне поле над поверхнею Землі в середньому має напруженість близько 100 В / м і направлено вертикально вниз це так зване «поле ясної погоди», але це поле зазнає значних (як періодичні, так і нерегулярні) варіації.

геомагнітна буря - істотне зменшення горизонтальної компоненти магнітного поля Землі, яке триває зазвичай кілька годин. Причина - попадання в навколоземний простір електрично заряджених частинок, як правило, що викидаються з Сонця при сонячних спалахах. Під час таких бур спостерігаються полярні сяйва і відбувається порушення радіозв'язку