Розділ «6.1.10 Основні характеристики атмосфери»

Розглядаючи атмосферу як складову частину біосфери, Володимир Іванович Вернадський виділив у ній дві частини: тропосферу (нижній шар атмосфери, який має потужність від 6-10 км на полюсах до 14-18 км у тропічних широтах) і нижній шар стратосфери (останнііі розташований над тропосферою на висотах від 16-18 до 40-50 км).

Основною складовою частиною атмосфери є повітря, яке складається з азоту N, (78%), кисню О, (21%), аргону Аг (1%). Середня молекулярна маса повітря 28,8 г/моль. Як і всі гази, повітря може сильно стискатися, питомий об'єм повітря прямо пропорційний абсолютній температурі і обернено пропорційний тиску.

Питома теплоємність повітря залежить від виду ізопроцесу неоднакова за постійного тиску й постійного об'єму.

Щільність повітря прямо пропорційна тиску іі обернено пропорційна абсолютній температурі. Тиск в ізотермічній атмосфері із збільшенням висоти зменшується за експоненційним законом (у середньому 10% на 1 кілометр). Тиск продовжує знижуватися зі збільшенням висоти, але ніколи не дорівнює нулю, таким чином, атмосфера поступово переходить у вакуум зовнішнього простору. На висоті 34 км тиск становить 1% приземного тиску.

Дотепер ми розглядали властивості сухого повітря, однак повітря містить водяну пару. Водяна пара значно змінює прозорість атмосфери для інфрачервоної радіації, а присутність хмар, крапель сконденсованої води змінює тепловий баланс Землі.

За даної температури й певного тиску водяна пара перебуває в рівновазі з рідкою водою або льодом. Повітря, перебуваючи в рівновазі з рідкою водою, є насиченим і має відносну вологість 100%. При 100 С тиск водяної пари дорівнює 1 атм; при кожному наступному зниженні температури на 10 С він зменшується вдвічі.

Наявність водяної пари в повітрі істотно впливає на підняття й опускання повітряних мас. Поблизу океану повітря буде майже насиченим водяною парою. Як тільки таке повітря починає підніматися, воно розширюється і, таким чином" охолоджується. Однак охолоджене повітря містить ту ж саму кількість водяної пари на одиницю мас и повітря, тому в результаті воно стає перенасиченим водяною парою. Перенасичення приводить до фазового перетворення водяної пари на краплі рідкої води. Одночасно фазове перетворення пари на рідину звільняє тепло випаровування, нагріваючи в такий спосіб повітря. Це нагрівання внаслідок конденсації буде протидіяти охолодженню, викликаному розширенням повітря, яке піднімається вгору. Цим пояснюється менше падіння температури з висотою, ніж цього можна було 6 очікувати при підніманні сухого повітря.

Водяна пара змінює також питомий об'єм повітря. Середня молекулярна маса повітря дорівнює 28,8, у той час як молекулярна маса води — тільки 18. Таким чином, вологе повітря при тих же самих значеннях тиску й температури буде мати трохи меншу щільність, оскільки більш легкі молекули води замінять молекули повітря. Тому при тих самих значеннях температури й тиску вологе повітря піднімається над сухим. Якби вологе повітря й сухе повітря піднімалися разом, то вологе повітря охолоджувалося б повільніше і його щільність була б меншою порівняно із сухим повітрям.

6.1.10.1 Озон та аерозолі

6.1.10.2 Роль вуглекислого газу

6.1.10.3 Вплив атмосфери на радіаційний баланс Землі

6.1.11 Гідросфера

6.1.12 Взаємодія океану та атмосфери

6.1.13 Вологообіг

6.1.14 Жива речовина

6.1.15 Кругообіг вуглецю