بخش های اصلی جو. لایه های جو به ترتیب از سطح زمین

پوشش گازی که سیاره ما زمین را احاطه کرده است، به نام جو شناخته می شود، از پنج لایه اصلی تشکیل شده است. این لایه‌ها در سطح سیاره، از سطح دریا (گاهی در پایین‌تر) سرچشمه می‌گیرند و به ترتیب زیر به فضای بیرون می‌آیند:

• تروپوسفر؛
• استراتوسفر؛
• مزوسفر؛
• ترموسفر؛
• اگزوسفر.

نمودار لایه های اصلی جو زمین

در بین هر یک از این پنج لایه اصلی، مناطق انتقالی به نام "مکث" وجود دارد که در آن تغییرات دما، ترکیب و چگالی هوا رخ می دهد. همراه با مکث ها، جو زمین در مجموع شامل 9 لایه است.

تروپوسفر: جایی که آب و هوا اتفاق می افتد

از بین تمام لایه های جو، تروپوسفر لایه ای است که ما با آن بیشتر آشنا هستیم (چه متوجه شوید یا نه)، زیرا ما در پایین آن - سطح سیاره زندگی می کنیم. سطح زمین را می پوشاند و چندین کیلومتر به سمت بالا امتداد می یابد. کلمه تروپوسفر به معنای "تغییر توپ" است. یک نام بسیار مناسب، زیرا این لایه جایی است که آب و هوای روزانه ما اتفاق می افتد.

با شروع از سطح سیاره، تروپوسفر تا ارتفاع 6 تا 20 کیلومتری بالا می رود. یک سوم پایینی لایه نزدیک به ما حاوی 50 درصد از کل گازهای جوی است. این تنها بخشی از کل ترکیب جو است که نفس می کشد. با توجه به اینکه هوا از پایین توسط سطح زمین گرم می شود، جذب می کند انرژی حرارتیخورشید، با افزایش ارتفاع، دما و فشار تروپوسفر کاهش می یابد.

در بالا یک لایه نازک به نام tropopause وجود دارد که فقط یک بافر بین تروپوسفر و استراتوسفر است.

استراتوسفر: خانه ازن

استراتوسفر لایه بعدی جو است. از 6 تا 20 کیلومتر تا 50 کیلومتر از سطح زمین گسترش می یابد. این لایه ای است که اکثر هواپیماهای تجاری تجاری در آن پرواز می کنند و بالن ها در آن حرکت می کنند.

در اینجا، هوا بالا و پایین نمی رود، بلکه در جریان های بسیار سریع هوا به موازات سطح حرکت می کند. با بالارفتن شما دماها افزایش می یابد، به لطف فراوانی ازن طبیعی (O3)، محصول جانبی تشعشعات خورشیدی و اکسیژن که توانایی جذب اشعه های مضر ماوراء بنفش خورشید را دارد (هر گونه افزایش دما با ارتفاع از سطح دریا شناخته شده است. هواشناسی به عنوان یک "وارونگی").

از آنجایی که استراتوسفر دارای دماهای گرمتر در پایین و دمای سردتر در بالا است، جابجایی (حرکت عمودی توده های هوا) در این قسمت از جو نادر است. در واقع، شما می توانید طوفانی را که در تروپوسفر در حال وقوع است از استراتوسفر مشاهده کنید، زیرا این لایه به عنوان یک "کلاه" برای همرفت عمل می کند، که از طریق آن ابرهای طوفانی نفوذ نمی کنند.

استراتوسفر دوباره توسط یک لایه بافر دنبال می شود که این بار استراتوپوز نامیده می شود.

مزوسفر: جو میانی

مزوسفر تقریباً در فاصله 50 تا 80 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. منطقه بالامزوسفر سردترین مکان طبیعی روی زمین است که دمای آن به زیر 143 درجه سانتی گراد می رسد.

ترموسفر: جو فوقانی

پس از مزوسفر و مزوپوز، ترموسفر قرار دارد که بین 80 تا 700 کیلومتر بالاتر از سطح سیاره قرار دارد و کمتر از 0.01 درصد از کل هوای پوسته اتمسفر را در خود جای داده است. دما در اینجا تا + 2000 درجه سانتیگراد می رسد، اما به دلیل کمیاب شدن شدید هوا و عدم وجود مولکول های گاز برای انتقال حرارت، این دمای بالابسیار سرد تلقی می شود

اگزوسفر: مرز جو و فضا

در ارتفاع حدود 700-10000 کیلومتری از سطح زمین، اگزوسفر - لبه بیرونی جو، هم مرز با فضا قرار دارد. در اینجا ماهواره های هواشناسی به دور زمین می چرخند.

یونوسفر چطور؟

یونوسفر یک لایه جدا نیست و در واقع این اصطلاح برای اشاره به جو در ارتفاع 60 تا 1000 کیلومتری به کار می رود. این شامل بالاترین بخش های مزوسفر، کل ترموسفر و بخشی از اگزوسفر است. یونوسفر نام خود را به این دلیل گرفته است که در این قسمت از جو است که تابش خورشید هنگام عبور از آن یونیزه می شود. میدانهای مغناطیسیزمین بر و . این پدیده از روی زمین به صورت شفق شمالی مشاهده می شود.

فضا پر از انرژی است. انرژی فضا را به طور ناهموار پر می کند. محل های غلظت و تخلیه آن وجود دارد. به این ترتیب می توانید چگالی را تخمین بزنید. سیاره یک منظومه منظم با حداکثر چگالی ماده در مرکز و با کاهش تدریجی غلظت به سمت پیرامون است. نیروهای متقابل وضعیت ماده، شکلی که در آن وجود دارد را تعیین می کنند. فیزیک حالت تجمع مواد را توصیف می کند: جامد، مایع، گاز و غیره.

جو محیط گازی است که سیاره را احاطه کرده است. جو زمین اجازه حرکت آزاد را می دهد و به نور اجازه عبور می دهد و فضایی را ایجاد می کند که در آن حیات رشد می کند.

مساحتی از سطح زمین تا ارتفاع تقریباً 16 کیلومتری (کمتر از استوا تا قطب ها، بستگی به فصل نیز دارد) تروپوسفر نامیده می شود. تروپوسفر لایه ای است که حدود 80 درصد هوای جو و تقریباً تمام بخار آب را در خود دارد. در اینجا است که فرآیندهایی که آب و هوا را شکل می دهند اتفاق می افتد. فشار و دما با ارتفاع کاهش می یابد. دلیل کاهش دمای هوا یک فرآیند آدیاباتیک است، هنگامی که گاز منبسط می شود، سرد می شود. در مرز بالایی تروپوسفر، مقادیر می تواند به -50، -60 درجه سانتیگراد برسد.

بعد استراتوسفر می آید. تا 50 کیلومتر گسترش می یابد. در این لایه از اتمسفر، دما با ارتفاع افزایش می‌یابد و در نقطه بالایی حدود صفر درجه سانتی‌گراد به دست می‌آید. افزایش دما در اثر فرآیند جذب پرتوهای فرابنفش توسط لایه ازن ایجاد می‌شود. تابش باعث یک واکنش شیمیایی می شود. مولکول‌های اکسیژن به اتم‌های منفرد تجزیه می‌شوند که می‌توانند با مولکول‌های معمولی اکسیژن ترکیب شوند و ازن را تشکیل دهند.

تابش خورشید با طول موج بین 10 تا 400 نانومتر به عنوان ماوراء بنفش طبقه بندی می شود. هر چه طول موج اشعه ماوراء بنفش کمتر باشد، خطر بیشتری برای موجودات زنده ایجاد می کند. فقط بخش کوچکی از تابش به سطح زمین می رسد، علاوه بر این، بخش کمتر فعال طیف آن. این ویژگی طبیعت به فرد این امکان را می دهد که برنزه آفتابی سالمی داشته باشد.

لایه بعدیجو را مزوسفر می نامند. از حدود 50 کیلومتر تا 85 کیلومتر محدود می شود. در مزوسفر، غلظت ازن، که می تواند انرژی UV را به دام بیندازد، کم است، بنابراین دما دوباره با ارتفاع شروع به کاهش می کند. در نقطه اوج، دما به -90 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، برخی منابع مقدار -130 درجه سانتیگراد را نشان می دهند. بیشتر شهاب سنگ ها در این لایه از جو می سوزند.

لایه ای از جو که از ارتفاع 85 کیلومتری تا فاصله 600 کیلومتری از زمین امتداد دارد، ترموسفر نامیده می شود. ترموسفر اولین جایی است که با تشعشعات خورشیدی از جمله به اصطلاح فرابنفش خلاء مواجه می شود.

UV خلاء توسط هوا به تأخیر می افتد و در نتیجه این لایه اتمسفر را تا دمای بسیار زیاد گرم می کند. با این حال، از آنجایی که فشار در اینجا بسیار کم است، این گاز به ظاهر رشته‌ای مانند شرایطی که در سطح زمین دارد، بر روی اجسام تأثیری ندارد. برعکس، اشیایی که در چنین محیطی قرار می گیرند خنک می شوند.

در ارتفاع 100 کیلومتری خط مشروط «خط کارمان» می گذرد که ابتدای فضا محسوب می شود.

شفق های قطبی در ترموسفر رخ می دهند. در این لایه از جو، باد خورشیدی با میدان مغناطیسی سیاره در تعامل است.

آخرین لایه جو اگزوسفر است، یک پوسته بیرونی که هزاران کیلومتر امتداد دارد. اگزوسفر عملا یک مکان خالی است، با این حال، تعداد اتم های سرگردان در اینجا یک مرتبه بزرگتر از فضای بین سیاره ای است.

فرد هوا را تنفس می کند. فشار معمولی- 760 میلی متر ستون جیوه. در ارتفاع 10000 متری فشار حدود 200 میلی متر است. rt. هنر در این ارتفاع، فرد احتمالا می تواند نفس بکشد، حداقل نه برای مدت طولانی، اما این نیاز به آمادگی دارد. بدیهی است که دولت غیر قابل اجرا خواهد بود.

ترکیب گاز اتمسفر: 78 درصد نیتروژن، 21 درصد اکسیژن، حدود یک درصد آرگون، هر چیز دیگر مخلوطی از گازها است که کوچکترین کسر کل را نشان می دهد.

10.045×10 3 J/(kg*K) (در محدوده دمایی 0-100°C)، C v 8.3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500°C). حلالیت هوا در آب در دمای 0 درجه سانتیگراد 0.036٪، در دمای 25 درجه سانتیگراد - 0.22٪ است.

ترکیب اتمسفر

تاریخچه شکل گیری جو

تاریخ اولیه

در حال حاضر علم نمی تواند تمام مراحل شکل گیری زمین را با دقت 100 درصد ردیابی کند. بر اساس رایج ترین نظریه، جو زمین در طول زمان در چهار ترکیب مختلف بوده است. در ابتدا شامل گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) بود که از فضای بین سیاره ای گرفته می شد. این به اصطلاح جو اولیه. در مرحله بعد، فعالیت فعال آتشفشانی منجر به اشباع شدن جو با گازهایی غیر از هیدروژن (هیدروکربن، آمونیاک، بخار آب) شد. اینگونه است جو ثانویه. این فضا ترمیم کننده بود. علاوه بر این، روند تشکیل جو توسط عوامل زیر تعیین شد:

• نشت مداوم هیدروژن به فضای بین سیاره ای؛
• واکنش های شیمیایی که در جو تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، تخلیه رعد و برق و برخی عوامل دیگر رخ می دهد.

کم کم این عوامل منجر به شکل گیری شد جو سومبا محتوای بسیار کمتر هیدروژن و محتوای بسیار بیشتر نیتروژن و دی اکسید کربن مشخص می شود (تشکیل شده در نتیجه واکنش های شیمیاییاز آمونیاک و هیدروکربن).

پیدایش حیات و اکسیژن

با ظهور موجودات زنده بر روی زمین در نتیجه فتوسنتز، همراه با آزاد شدن اکسیژن و جذب دی اکسید کربن، ترکیب جو شروع به تغییر کرد. با این حال، داده هایی وجود دارد (تجزیه و تحلیل ترکیب ایزوتوپی اکسیژن اتمسفر و آن چیزی که در طول فتوسنتز آزاد می شود) که به نفع منشاء زمین شناسی اکسیژن اتمسفر است.

در ابتدا، اکسیژن برای اکسیداسیون ترکیبات احیا شده - هیدروکربن ها، شکل آهنی آهن موجود در اقیانوس ها و غیره صرف شد. در پایان این مرحله، محتوای اکسیژن در جو شروع به رشد کرد.

در دهه 1990، آزمایش‌هایی برای ایجاد یک سیستم اکولوژیکی بسته ("Biosphere 2") انجام شد که طی آن امکان ایجاد یک سیستم پایدار با یک ترکیب هوا وجود نداشت. تأثیر میکروارگانیسم ها منجر به کاهش سطح اکسیژن و افزایش میزان دی اکسید کربن شد.

نیتروژن

تحصیلات تعداد زیادی N 2 به دلیل اکسیداسیون اتمسفر آمونیاک-هیدروژن اولیه توسط مولکولی O 2 است که همانطور که انتظار می رفت از سطح سیاره در نتیجه فتوسنتز حدود 3 میلیارد سال پیش شروع به بیرون آمدن کرد (طبق نسخه دیگری ، جوی اکسیژن منشا زمین شناسی دارد). نیتروژن در اتمسفر فوقانی به NO اکسید می شود، در صنعت استفاده می شود و توسط باکتری های تثبیت کننده نیتروژن متصل می شود، در حالی که N 2 در نتیجه نیترات زدایی نیترات ها و سایر ترکیبات حاوی نیتروژن به اتمسفر آزاد می شود.

نیتروژن N 2 یک گاز بی اثر است و فقط در شرایط خاص (مثلاً در هنگام تخلیه رعد و برق) واکنش نشان می دهد. می‌تواند توسط سیانوباکتری‌ها، برخی باکتری‌ها (به عنوان مثال، باکتری‌های گره‌ای که همزیستی ریزوبیایی با حبوبات ایجاد می‌کنند) اکسید شده و به شکل بیولوژیکی تبدیل شود.

اکسیداسیون نیتروژن مولکولی توسط تخلیه الکتریکی در تولید صنعتی کودهای نیتروژن استفاده می شود و همچنین منجر به تشکیل رسوبات منحصر به فرد نمک نمک در صحرای آتاکامای شیلی شد.

گازهای نجیب

احتراق سوخت منبع اصلی گازهای آلاینده (CO، NO، SO2) است. دی اکسید گوگرد توسط هوا O 2 به SO 3 در لایه های بالایی جو اکسید می شود که با بخارات H 2 O و NH 3 برهم کنش می کند و H 2 SO 4 و (NH 4 ) 2 SO 4 به سطح زمین باز می گردند. همراه با ته نشینی. استفاده از موتورهای احتراق داخلی منجر به آلودگی هوا با اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن ها و ترکیبات سرب می شود.

آلودگی آئروسل اتمسفر به هر دو علت طبیعی (فوران های آتشفشانی، طوفان های گرد و غبار، آب دریاو ذرات گرده گیاهان و غیره) و فعالیت اقتصادیانسان (استخراج سنگ معدن و مصالح ساختمانی، احتراق سوخت، تولید سیمان و غیره). حذف فشرده در مقیاس بزرگ ذرات معلق در جو یکی از این موارد است علل احتمالیتغییرات آب و هوایی سیاره ای

ساختار جو و ویژگی های پوسته های فردی

وضعیت فیزیکی جو توسط آب و هوا و آب و هوا تعیین می شود. پارامترهای اصلی جو: چگالی هوا، فشار، دما و ترکیب. با افزایش ارتفاع، چگالی هوا و فشار اتمسفر کاهش می یابد. دما نیز با تغییر ارتفاع تغییر می کند. ساختار عمودیاتمسفر با خواص مختلف دما و الکتریکی، شرایط مختلف هوا مشخص می شود. بسته به درجه حرارت در جو، لایه های اصلی زیر متمایز می شوند: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر، اگزوسفر (کره پراکنده). نواحی انتقالی جو بین پوسته های مجاور به ترتیب تروپاپوز، استراتوپوز و غیره نامیده می شوند.

تروپوسفر

استراتوسفر

قسمت اعظم طول موج کوتاه پرتو فرابنفش (180-200 نانومتر) در استراتوسفر باقی می ماند و انرژی امواج کوتاه تبدیل می شود. تحت تأثیر این پرتوها، میدان های مغناطیسی تغییر می کند، مولکول ها تجزیه می شوند، یونیزاسیون، تشکیل جدید گازها و سایر ترکیبات شیمیایی رخ می دهد. این فرآیندها را می توان به صورت نورهای شمالی، رعد و برق و سایر درخشش ها مشاهده کرد.

در استراتوسفر و لایه های بالاتر، تحت تأثیر تابش خورشیدی، مولکول های گاز به اتم ها تجزیه می شوند (بالای 80 کیلومتر، CO 2 و H 2 تجزیه می شوند، بالای 150 کیلومتر - O 2، بالای 300 کیلومتر - H 2). در ارتفاع 100-400 کیلومتری، یونیزاسیون گازها در یونوسفر نیز رخ می دهد؛ در ارتفاع 320 کیلومتری، غلظت ذرات باردار (O + 2، O - 2، N + 2) ~ 1/300 از غلظت ذرات خنثی در لایه های بالایی جو رادیکال های آزاد وجود دارد - OH، HO 2 و غیره.

تقریباً هیچ بخار آب در استراتوسفر وجود ندارد.

مزوسفر

تا ارتفاع 100 کیلومتری، جو مخلوطی همگن و مخلوط از گازها است. در لایه های بالاتر، توزیع گازها در ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد، غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گاز، دما از 0 درجه سانتیگراد در استراتوسفر به -110 درجه سانتیگراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200 تا 250 کیلومتری با دمای ~1500 درجه سانتیگراد مطابقت دارد. در بالای 200 کیلومتر، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گاز در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع حدود 2000-3000 کیلومتری، اگزوسفر به تدریج وارد خلاء فضایی نزدیک می شود که با ذرات بسیار کمیاب گاز بین سیاره ای، عمدتاً اتم های هیدروژن، پر می شود. اما این گاز تنها بخشی از ماده بین سیاره ای است. بخش دیگر از ذرات غبار مانند با منشا دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر این ذرات بسیار کمیاب، تابش الکترومغناطیسی و جسمی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

تروپوسفر حدود 80 درصد از جرم جو و استراتوسفر حدود 20 درصد را تشکیل می دهد. جرم مزوسفر بیش از 0.3٪ نیست، ترموسفر کمتر از 0.05٪ از کل جرم جو است. بر اساس خواص الکتریکی موجود در جو، نوتروسفر و یونوسفر متمایز می شوند. در حال حاضر اعتقاد بر این است که جو تا ارتفاع 2000-3000 کیلومتری گسترش می یابد.

بسته به ترکیب گاز موجود در جو، آنها منتشر می کنند هموسفرو هتروسفر. هتروسفر- این منطقه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر می گذارد، زیرا اختلاط آنها در چنین ارتفاعی ناچیز است. از این رو ترکیب متغیر هتروسفر را دنبال می کند. در زیر آن یک بخش کاملاً مخلوط و همگن از جو قرار دارد که هموسفر نامیده می شود. مرز بین این لایه ها توربوپاز نامیده می شود، در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.

خواص جوی

در حال حاضر در ارتفاع 5 کیلومتری از سطح دریا، یک فرد آموزش ندیده دچار گرسنگی اکسیژن می شود و بدون سازگاری، عملکرد فرد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این جایی است که منطقه فیزیولوژیکی جو به پایان می رسد. تنفس انسان در ارتفاع 15 کیلومتری غیرممکن می شود، اگرچه تا 115 کیلومتری جو حاوی اکسیژن است.

جو اکسیژن مورد نیاز برای تنفس را در اختیار ما قرار می دهد. با این حال، به دلیل افت فشار کل اتمسفر، با بالا رفتن از ارتفاع، به ترتیب کاهش و فشار جزئیاکسیژن.

ریه های انسان دائماً حاوی حدود 3 لیتر هوای آلوئولی هستند. فشار جزئی اکسیژن در هوای آلوئولی در فشار معمولی اتمسفر 110 میلی متر جیوه است. هنر، فشار دی اکسید کربن - 40 میلی متر جیوه. هنر، و بخار آب -47 میلی متر جیوه. هنر با افزایش ارتفاع، فشار اکسیژن کاهش می یابد و فشار کل بخار آب و دی اکسید کربن در ریه ها تقریباً ثابت می ماند - حدود 87 میلی متر جیوه. هنر هنگامی که فشار هوای اطراف به این مقدار برسد، جریان اکسیژن به داخل ریه ها به طور کامل متوقف می شود.

در ارتفاع حدود 19-20 کیلومتری، فشار اتمسفر به 47 میلی متر جیوه کاهش می یابد. هنر بنابراین در این ارتفاع آب و مایع بینابینی در بدن انسان شروع به جوشیدن می کنند. در خارج از کابین تحت فشار در این ارتفاعات، مرگ تقریباً بلافاصله اتفاق می افتد. بنابراین، از نقطه نظر فیزیولوژی انسان، "فضا" در ارتفاع 15-19 کیلومتری شروع می شود.

لایه های متراکم هوا - تروپوسفر و استراتوسفر - ما را از اثرات مخرب تشعشع محافظت می کند. با کمیاب شدن کافی هوا، در ارتفاعات بیش از 36 کیلومتر، پرتوهای یونیزان تأثیر شدیدی بر بدن دارد - اولیه اشعه های کیهانی; در ارتفاعات بیش از 40 کیلومتر، قسمت فرابنفش طیف خورشیدی که برای انسان خطرناک است، عمل می کند.

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 5

✪ زمین سفینه فضایی(قسمت 14) - جو

✪ چرا جو به خلاء فضا کشیده نشد؟

✪ ورود فضاپیمای "سایوز TMA-8" به جو زمین

✪ ساختار جو، معنا، مطالعه

✪ O. S. Ugolnikov "اتمسفر فوقانی. ملاقات زمین و فضا"

زیرنویس

مرز اتمسفر

اتمسفر به ناحیه ای در اطراف زمین در نظر گرفته می شود که در آن محیط گازی همراه با زمین به عنوان یک کل می چرخد. اتمسفر به تدریج، در اگزوسفر، از ارتفاع 500-1000 کیلومتری از سطح زمین به فضای بین سیاره ای می رود.

طبق تعریف پیشنهادی فدراسیون بین المللی هوانوردی، مرز بین جو و فضا در امتداد خط کارمانا واقع در ارتفاع حدود 100 کیلومتری ترسیم می شود که پروازهای هوایی در بالای آن کاملا غیرممکن می شود. ناسا از علامت 122 کیلومتری (400000 فوت) به عنوان مرز جو استفاده می کند، جایی که شاتل ها از مانور پیشرانه به مانور آیرودینامیک تغییر می کنند.

مشخصات فیزیکی

علاوه بر گازهای ذکر شده در جدول، جو شامل Cl 2 (\displaystyle (\ce (Cl2))) , SO 2 (\displaystyle (\ce (SO2))) , NH 3 (\displaystyle (\ce (NH3))) , CO (\displaystyle ((\ce (CO)))) , O 3 (\displaystyle ((\ce (O3)))) , NO 2 (\displaystyle (\ce (NO2)))، هیدروکربن ها HCl (\displaystyle (\ce (HCl))) , HF (\displaystyle (\ce (HF))) , HBr (\displaystyle (\ce (HBr))) , HI (\displaystyle ((\ce (HI))))، زوج ها جیوه (\displaystyle (\ce (Hg))) , I 2 (\displaystyle (\ce (I2))) , Br 2 (\displaystyle (\ce (Br2)))و همچنین بسیاری از گازهای دیگر در مقادیر کم. در تروپوسفر به طور مداوم مقدار زیادی ذرات جامد و مایع معلق (آئروسل) وجود دارد. کمیاب ترین گاز در اتمسفر زمیناست Rn (\displaystyle (\ce (Rn))) .

ساختار جو

لایه مرزی جو

لایه زیرین تروپوسفر (1-2 کیلومتر ضخامت)، که در آن وضعیت و ویژگی های سطح زمین به طور مستقیم بر پویایی جو تأثیر می گذارد.

تروپوسفر

حد بالایی آن در ارتفاع 8-10 کیلومتری در قطبی، 10-12 کیلومتری در معتدل و 16-18 کیلومتری در عرض های جغرافیایی استوایی است. در زمستان کمتر از تابستان است.
لایه زیرین و اصلی جو شامل بیش از 80 درصد از کل جرم هوای جو و حدود 90 درصد از کل بخار آب موجود در جو است. تلاطم و همرفت به شدت در تروپوسفر توسعه یافته است، ابرها ظاهر می شوند، طوفان ها و پادسیکلون ها توسعه می یابند. دما با ارتفاع با میانگین شیب عمودی 0.65 درجه در 100 متر کاهش می یابد.

تروپوپوز

لایه انتقالی از تروپوسفر به استراتوسفر، لایه ای از جو که در آن کاهش دما با ارتفاع متوقف می شود.

استراتوسفر

لایه ای از جو در ارتفاع 11 تا 50 کیلومتری قرار دارد. تغییر جزئی دما در لایه 25-11 کیلومتری (لایه پایینی استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 40-25 کیلومتری از منفی 56.5 به مثبت 0.8 درجه سانتیگراد (استراتوسفر فوقانی یا منطقه وارونگی) معمول است. با رسیدن به مقدار حدود 273 کلوین (تقریبا 0 درجه سانتیگراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری، دما تا ارتفاع حدود 55 کیلومتری ثابت می ماند. این ناحیه با دمای ثابت استراتوپوز نامیده می شود و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است.

استراتوپوز

لایه مرزی جو بین استراتوسفر و مزوسفر. حداکثر در توزیع دمای عمودی (حدود 0 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

مزوسفر

ترموسفر

حد بالایی حدود 800 کیلومتر است. درجه حرارت تا ارتفاعات 200-300 کیلومتر افزایش می یابد، جایی که به مقادیری در حد 1500 کلوین می رسد و پس از آن تا ارتفاعات تقریباً ثابت می ماند. تحت تأثیر تابش خورشیدی و تابش کیهانی، هوا یونیزه می شود ("چراغ های قطبی") - مناطق اصلی یونوسفر در داخل ترموسفر قرار دارند. در ارتفاعات بالای 300 کیلومتر، اکسیژن اتمی غالب است. حد بالایی ترموسفر تا حد زیادی توسط فعالیت فعلی خورشید تعیین می شود. در دوره های فعالیت کم - به عنوان مثال، در سال 2008-2009 - کاهش قابل توجهی در اندازه این لایه وجود دارد.

ترموپوز

ناحیه اتمسفر بالای ترموسفر. در این منطقه، جذب تابش خورشیدی ناچیز است و دما در واقع با ارتفاع تغییر نمی کند.

اگزوسفر (کره پراکنده)

تا ارتفاع 100 کیلومتری، جو مخلوطی همگن و مخلوط از گازها است. در لایه های بالاتر، توزیع گازها در ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد، غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گاز، دما از 0 درجه سانتیگراد در استراتوسفر به منفی 110 درجه سانتیگراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200-250 کیلومتری با دمای ~ 150 درجه سانتیگراد مطابقت دارد. در بالای 200 کیلومتر، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گاز در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع حدود 2000-3500 کیلومتری، اگزوسفر به تدریج به اصطلاح عبور می کند. نزدیک خلاء فضاییکه با ذرات نادر گاز بین سیاره ای، عمدتاً اتم های هیدروژن پر شده است. اما این گاز تنها بخشی از ماده بین سیاره ای است. بخش دیگر از ذرات غبار مانند با منشا دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر ذرات غبار مانند بسیار کمیاب، تابش الکترومغناطیسی و جسمی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

مرور

تروپوسفر حدود 80 درصد از جرم جو را تشکیل می دهد، استراتوسفر حدود 20 درصد را تشکیل می دهد. جرم مزوسفر بیش از 0.3٪ نیست، ترموسفر کمتر از 0.05٪ از کل جرم جو است.

بر اساس خواص الکتریکی موجود در جو، آنها ساطع می کنند نوتروسفرو یون کره .

بسته به ترکیب گاز موجود در جو، آنها منتشر می کنند هموسفرو هتروسفر. هتروسفر- این منطقه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر می گذارد، زیرا اختلاط آنها در چنین ارتفاعی ناچیز است. از این رو ترکیب متغیر هتروسفر را دنبال می کند. در زیر آن یک بخش کاملاً مخلوط و همگن از جو قرار دارد که هموسفر نامیده می شود. مرز بین این لایه ها توربوپاز نامیده می شود، در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.

سایر خواص جو و اثرات آن بر بدن انسان

در حال حاضر در ارتفاع 5 کیلومتری از سطح دریا، یک فرد آموزش ندیده دچار گرسنگی اکسیژن می شود و بدون سازگاری، عملکرد فرد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این جایی است که منطقه فیزیولوژیکی جو به پایان می رسد. تنفس انسان در ارتفاع 9 کیلومتری غیرممکن می شود، اگرچه تا حدود 115 کیلومتری جو حاوی اکسیژن است.

جو اکسیژن مورد نیاز برای تنفس را در اختیار ما قرار می دهد. با این حال، به دلیل افت فشار کل اتمسفر با افزایش ارتفاع، فشار جزئی اکسیژن نیز به همین ترتیب کاهش می یابد.

تاریخچه شکل گیری جو

بر اساس رایج ترین نظریه، جو زمین در طول تاریخ خود در سه ترکیب مختلف بوده است. در ابتدا شامل گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) بود که از فضای بین سیاره ای گرفته می شد. این به اصطلاح جو اولیه. در مرحله بعد، فعالیت فعال آتشفشانی منجر به اشباع شدن جو با گازهایی غیر از هیدروژن (دی اکسید کربن، آمونیاک، بخار آب) شد. اینگونه است جو ثانویه. این فضا ترمیم کننده بود. علاوه بر این، روند تشکیل جو توسط عوامل زیر تعیین شد:

• نشت گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) به فضای بین سیاره ای؛
• واکنش های شیمیایی که در جو تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، تخلیه رعد و برق و برخی عوامل دیگر رخ می دهد.

کم کم این عوامل منجر به شکل گیری شد جو سومبا محتوای بسیار کمتر هیدروژن و محتوای بسیار بیشتر نیتروژن و دی اکسید کربن (که در نتیجه واکنش های شیمیایی از آمونیاک و هیدروکربن ها ایجاد می شود) مشخص می شود.

نیتروژن

تشکیل مقدار زیادی نیتروژن به دلیل اکسیداسیون جو آمونیاک-هیدروژن توسط اکسیژن مولکولی است. O 2 (\displaystyle (\ce (O2)))، که از 3 میلیارد سال پیش در نتیجه فتوسنتز از سطح سیاره شروع به بیرون آمدن کرد. همچنین نیتروژن N 2 (\displaystyle (\ce (N2)))در نتیجه نیترات زدایی نیترات ها و سایر ترکیبات حاوی نیتروژن در جو آزاد می شود. نیتروژن توسط ازن اکسید می شود NO (\displaystyle ((\ce (NO))))در لایه های بالایی جو

نیتروژن N 2 (\displaystyle (\ce (N2)))فقط تحت شرایط خاص (مثلاً در هنگام تخلیه رعد و برق) وارد واکنش می شود. اکسیداسیون نیتروژن مولکولی توسط ازن در هنگام تخلیه الکتریکی به مقدار کم در تولید صنعتی کودهای نیتروژنی استفاده می شود. می تواند با مصرف کم انرژی اکسید شده و توسط سیانوباکتری ها (جلبک های سبز آبی) و باکتری های گره ای که همزیستی ریزوبیایی با حبوبات ایجاد می کنند به شکل فعال بیولوژیکی تبدیل شود، که می تواند گیاهان کود سبز موثری باشند که تخلیه نمی شوند، اما خاک را غنی می کنند. کودهای طبیعی

اکسیژن

ترکیب اتمسفر با ظهور موجودات زنده روی زمین، در نتیجه فتوسنتز، همراه با آزاد شدن اکسیژن و جذب دی اکسید کربن، شروع به تغییر اساسی کرد. در ابتدا، اکسیژن برای اکسیداسیون ترکیبات کاهش یافته - آمونیاک، هیدروکربن ها، شکل آهنی آهن موجود در اقیانوس ها و غیره صرف شد. در پایان این مرحله، محتوای اکسیژن در جو شروع به رشد کرد. به تدریج فضایی مدرن با خواص اکسید کننده شکل گرفت. از آنجایی که این امر باعث تغییرات جدی و ناگهانی در بسیاری از فرآیندهای رخ داده در جو، لیتوسفر و بیوسفر شد، این رویداد را فاجعه اکسیژن نامیدند.

گازهای نجیب

آلودگی هوا

اخیراً انسان شروع به تأثیرگذاری بر تکامل جو کرده است. نتیجه فعالیت انسان افزایش مداوم محتوای دی اکسید کربن در جو به دلیل احتراق سوخت های هیدروکربنی انباشته شده در دوره های زمین شناسی قبلی بوده است. مقادیر زیادی در فتوسنتز مصرف می شود و توسط اقیانوس های جهان جذب می شود. این گاز به دلیل تجزیه سنگ های کربناته و مواد آلی با منشاء گیاهی و حیوانی و همچنین در اثر فعالیت های آتشفشانی و تولید انسان وارد جو می شود. محتوای 100 سال گذشته CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2)))در جو 10 درصد افزایش یافت که بخش اصلی آن (360 میلیارد تن) ناشی از احتراق سوخت است. اگر نرخ رشد احتراق سوخت ادامه یابد، در 200-300 سال آینده میزان CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2)))در جو دو برابر می شود و می تواند منجر شود

جو زمین یک پوسته هوا است.

وجود یک توپ مخصوص در بالای سطح زمین توسط یونانیان باستان ثابت شد که جو را توپ بخار یا گاز می نامیدند.

این یکی از ژئوسفرهای کره زمین است که بدون آن وجود همه حیات ممکن نخواهد بود.

جو کجاست

جو سیارات را با یک لایه هوای متراکم احاطه کرده است که از آن شروع می شود سطح زمین. با هیدروسفر تماس پیدا می کند، لیتوسفر را می پوشاند و به فضای بیرونی می رود.

فضا از چه چیزی ساخته شده است؟

لایه هوای زمین عمدتاً از هوا تشکیل شده است که جرم کل آن به 5.3 * 1018 کیلوگرم می رسد. از این میان، قسمت بیمار هوای خشک و بخار آب بسیار کمتر است.

بر فراز دریا، چگالی جو 1.2 کیلوگرم بر متر مکعب است. دمای جو می تواند به -140.7 درجه برسد، هوا در دمای صفر در آب حل می شود.

جو از چندین لایه تشکیل شده است:

• تروپوسفر؛
• tropopause;
• استراتوسفر و استراتوپوز؛
• مزوسفر و مزوپوز؛
• خط ویژه ای از سطح دریا که خط کارمان نامیده می شود.
• ترموسفر و ترموپوز؛
• منطقه پراکندگی یا اگزوسفر.

هر لایه ویژگی های خاص خود را دارد، آنها به هم متصل هستند و عملکرد پوسته هوای سیاره را تضمین می کنند.

مرزهای جو

پایین ترین لبه جو از طریق هیدروسفر و لایه های بالایی لیتوسفر می گذرد. مرز بالایی از اگزوسفر شروع می شود که در 700 کیلومتری سطح سیاره قرار دارد و به 1.3 هزار کیلومتر خواهد رسید.

بر اساس برخی گزارش ها، جو به 10 هزار کیلومتر می رسد. دانشمندان توافق کردند که مرز بالایی لایه هوا باید خط کارمان باشد، زیرا هوانوردی دیگر در اینجا امکان پذیر نیست.

به لطف تحقیقات مداوم در این منطقه، دانشمندان دریافته اند که جو در ارتفاع 118 کیلومتری با یونوسفر در تماس است.

ترکیب شیمیایی

این لایه از زمین متشکل از گازها و ناخالصی های گازی است که شامل بقایای احتراق، نمک دریا، یخ، آب، گرد و غبار است. ترکیب و جرم گازهایی که در جو یافت می شوند تقریباً هرگز تغییر نمی کنند، فقط غلظت آب و دی اکسید کربن تغییر می کند.

ترکیب آب بسته به عرض جغرافیایی می تواند از 0.2 درصد تا 2.5 درصد متغیر باشد. عناصر اضافی عبارتند از: کلر، نیتروژن، گوگرد، آمونیاک، کربن، ازن، هیدروکربن ها، اسید هیدروکلریک، هیدروژن فلوراید، هیدروژن برومید، هیدروژن یدید.

یک قسمت جداگانه توسط جیوه، ید، برم، اکسید نیتریک اشغال شده است. علاوه بر این، ذرات مایع و جامد که آئروسل نامیده می شوند، در تروپوسفر یافت می شوند. یکی از نادرترین گازهای این سیاره، رادون، در جو یافت می شود.

از نظر ترکیب شیمیایی، نیتروژن بیش از 78٪ از جو را اشغال می کند، اکسیژن - تقریبا 21٪، دی اکسید کربن - 0.03٪، آرگون - تقریبا 1٪، مقدار کل ماده کمتر از 0.01٪ است. چنین ترکیبی از هوا زمانی تشکیل شد که این سیاره تنها پدید آمد و شروع به توسعه کرد.

با ظهور مردی که به تدریج به سمت تولید حرکت کرد، ترکیب شیمیاییتغییر کرده. به طور خاص، مقدار دی اکسید کربن به طور مداوم در حال افزایش است.

توابع جو

گازهای موجود در لایه هوا وظایف مختلفی را انجام می دهند. ابتدا اشعه ها را جذب می کنند و انرژی تابشی. ثانیاً، آنها بر تشکیل دما در جو و روی زمین تأثیر می گذارند. ثالثاً، حیات و مسیر آن را در زمین فراهم می کند.

علاوه بر این، این لایه تنظیم حرارتی را فراهم می کند که آب و هوا و آب و هوا، نحوه توزیع گرما و فشار جو. تروپوسفر به تنظیم جریان توده های هوا، تعیین حرکت آب و فرآیندهای تبادل حرارت کمک می کند.

جو به طور مداوم با لیتوسفر، هیدروسفر در تعامل است و فرآیندهای زمین شناسی را فراهم می کند. مهمترین عملکرد این است که محافظت در برابر گرد و غبار منشأ شهاب سنگ، در برابر نفوذ فضا و خورشید وجود دارد.

داده ها

• اکسیژن باعث تجزیه روی زمین می شود مواد آلیسنگ جامد که برای انتشار، تجزیه سنگ ها، اکسیداسیون موجودات بسیار مهم است.
• دی اکسید کربن به این واقعیت کمک می کند که فتوسنتز اتفاق می افتد، و همچنین به انتقال امواج کوتاه تابش خورشیدی، جذب امواج بلند حرارتی کمک می کند. اگر این اتفاق نیفتد، به اصطلاح اثر گلخانه ای مشاهده می شود.
• یکی از مشکلات اصلی مرتبط با جو آلودگی است که به دلیل کار شرکت ها و انتشار گازهای گلخانه ای وسایل نقلیه رخ می دهد. بنابراین، در بسیاری از کشورها ویژه کنترل محیطیو در سطح بین المللی، مکانیسم های خاصی برای کنترل انتشار گازهای گلخانه ای و اثر گلخانه ای در حال انجام است.