A 0 °C - 1.0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0.7159·10 3 J/(kg·K) (a 0 °C). Solubilità dell'aria in acqua (in massa) a 0 °C - 0,0036%, a 25 °C - 0,0023%.

Oltre ai gas indicati in tabella, l'atmosfera contiene Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, idrocarburi, HCl, HBr, vapori, I 2, Br 2, oltre a molti altri gas in quantità minori. La troposfera contiene costantemente una grande quantità di particelle solide e liquide sospese (aerosol). Il gas più raro nell'atmosfera terrestre è il radon (Rn).

La struttura dell'atmosfera

Strato limite atmosferico

Lo strato inferiore dell'atmosfera adiacente alla superficie terrestre (spessore 1-2 km) in cui l'influenza di questa superficie ne influenza direttamente la dinamica.

Troposfera

Il suo limite superiore è ad un'altitudine di 8-10 km alle latitudini polari, 10-12 km alle latitudini temperate e 16-18 km alle latitudini tropicali; più basso in inverno che in estate. Lo strato inferiore e principale dell'atmosfera contiene più dell'80% della massa totale dell'aria atmosferica e circa il 90% del vapore acqueo totale presente nell'atmosfera. Nella troposfera la turbolenza e la convezione sono molto sviluppate, si formano le nuvole e si sviluppano cicloni e anticicloni. La temperatura diminuisce con l'aumentare della quota con un dislivello verticale medio di 0,65°/100 m

Tropopausa

Lo strato di transizione dalla troposfera alla stratosfera, uno strato dell'atmosfera in cui si arresta la diminuzione della temperatura con l'altezza.

Stratosfera

Uno strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Caratterizzato da un leggero cambiamento di temperatura nello strato di 11-25 km (strato inferiore della stratosfera) e un aumento di temperatura nello strato di 25-40 km da −56,5 a 0,8 ° (strato superiore della stratosfera o regione di inversione). Avendo raggiunto un valore di circa 273 K (quasi 0 °C) ad una quota di circa 40 km, la temperatura rimane costante fino a una quota di circa 55 km. Questa regione a temperatura costante è chiamata stratopausa ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera.

Stratopausa

Lo strato limite dell'atmosfera tra la stratosfera e la mesosfera. Nella distribuzione verticale della temperatura c'è un massimo (circa 0 °C).

Mesosfera

La mesosfera inizia ad un'altitudine di 50 km e si estende fino a 80-90 km. La temperatura diminuisce con l'altezza con un gradiente verticale medio di (0,25-0,3)°/100 m. Il principale processo energetico è il trasferimento di calore radiante. Complessi processi fotochimici che coinvolgono radicali liberi, molecole eccitate vibrazionalmente, ecc. causano il bagliore dell'atmosfera.

Mesopausa

Strato di transizione tra mesosfera e termosfera. C'è un minimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa -90 °C).

Linea Karman

L'altezza sopra il livello del mare, che è convenzionalmente accettata come confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio. Secondo la definizione FAI la linea Karman si trova ad una quota di 100 km sul livello del mare.

Termosfera

Il limite superiore è di circa 800 km. La temperatura sale fino a quote di 200-300 km, dove raggiunge valori dell'ordine di 1226,85 C, dopodiché si mantiene pressoché costante fino a quote elevate. Sotto l'influenza della radiazione solare e della radiazione cosmica, avviene la ionizzazione dell'aria ("aurore"): le principali regioni della ionosfera si trovano all'interno della termosfera. Ad altitudini superiori a 300 km predomina l'ossigeno atomico. Il limite superiore della termosfera è in gran parte determinato dall'attuale attività del Sole. Durante i periodi di bassa attività, ad esempio nel 2008-2009, si osserva una notevole diminuzione delle dimensioni di questo strato.

Termopausa

La regione dell'atmosfera adiacente sopra la termosfera. In questa regione l'assorbimento della radiazione solare è trascurabile e la temperatura infatti non cambia con l'altitudine.

Esosfera (sfera di diffusione)

Fino ad un'altitudine di 100 km l'atmosfera è una miscela di gas omogenea e ben miscelata. Negli strati più alti, la distribuzione dei gas in altezza dipende dai loro pesi molecolari; la concentrazione dei gas più pesanti diminuisce più velocemente con la distanza dalla superficie terrestre. A causa della diminuzione della densità del gas, la temperatura scende da 0 °C nella stratosfera a -110 °C nella mesosfera. Tuttavia, l’energia cinetica delle singole particelle ad altitudini di 200-250 km corrisponde ad una temperatura di ~150 °C. Al di sopra dei 200 km si osservano fluttuazioni significative della temperatura e della densità del gas nel tempo e nello spazio.

Ad un'altitudine di circa 2000-3500 km l'esosfera si trasforma gradualmente nella cosiddetta vicino al vuoto spaziale, che è pieno di particelle altamente rarefatte di gas interplanetario, principalmente atomi di idrogeno. Ma questo gas rappresenta solo una parte della materia interplanetaria. L'altra parte è costituita da particelle di polvere di origine cometaria e meteorica. In questo spazio penetrano, oltre alle particelle di polvere estremamente rarefatte, anche radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari di origine solare e galattica.

Revisione

La troposfera rappresenta circa l'80% della massa dell'atmosfera, la stratosfera circa il 20%; la massa della mesosfera non è superiore allo 0,3%, la termosfera è inferiore allo 0,05% della massa totale dell'atmosfera.

In base alle proprietà elettriche nell'atmosfera, distinguono neutrosfera E ionosfera .

A seconda della composizione del gas nell'atmosfera, emettono omosfera E eterosfera. Eterosfera- Questa è l'area in cui la gravità influisce sulla separazione dei gas, poiché la loro miscelazione a tale altitudine è trascurabile. Ciò implica una composizione variabile dell'eterosfera. Al di sotto di essa si trova una parte ben miscelata e omogenea dell'atmosfera, chiamata omosfera. Il confine tra questi strati è chiamato turbopausa e si trova ad un'altitudine di circa 120 km.

Altre proprietà dell'atmosfera ed effetti sul corpo umano

Già ad un'altitudine di 5 km sul livello del mare, una persona non allenata inizia a sperimentare la carenza di ossigeno e senza adattamento, le prestazioni di una persona diminuiscono significativamente. La zona fisiologica dell'atmosfera finisce qui. A 9 km di altitudine la respirazione umana diventa impossibile, anche se fino a circa 115 km l'atmosfera contiene ossigeno.

L'atmosfera ci fornisce l'ossigeno necessario per respirare. Tuttavia, a causa della diminuzione della pressione totale dell'atmosfera man mano che si sale in quota, la pressione parziale dell'ossigeno diminuisce di conseguenza.

Negli strati d’aria rarefatti la propagazione del suono è impossibile. Fino ad altitudini di 60-90 km è ancora possibile sfruttare la resistenza dell'aria e la portanza per il volo aerodinamico controllato. Ma a partire da altitudini di 100-130 km, i concetti familiari a ogni pilota del numero M e della barriera del suono perdono il loro significato: passa la linea convenzionale di Karman, oltre la quale inizia la regione del volo puramente balistico, che può solo essere controllati utilizzando forze reattive.

Ad altitudini superiori a 100 km, l'atmosfera è priva di un'altra proprietà notevole: la capacità di assorbire, condurre e trasmettere energia termica per convezione (cioè mescolando l'aria). Ciò significa che vari elementi dell'attrezzatura sulla stazione spaziale orbitale non potranno essere raffreddati dall'esterno come avviene solitamente su un aereo, con l'aiuto di getti d'aria e radiatori d'aria. A questa quota, come in generale nello spazio, l’unico modo per trasferire calore è la radiazione termica.

Storia della formazione atmosferica

Secondo la teoria più diffusa, l'atmosfera terrestre ha avuto tre diverse composizioni nel corso della sua storia. Inizialmente consisteva di gas leggeri (idrogeno ed elio) catturati dallo spazio interplanetario. Questo è il cosiddetto atmosfera primaria. Nella fase successiva, l'attività vulcanica attiva ha portato alla saturazione dell'atmosfera con gas diversi dall'idrogeno (anidride carbonica, ammoniaca, vapore acqueo). Ecco come si è formato atmosfera secondaria. Questa atmosfera è stata rigenerante. Inoltre, il processo di formazione dell'atmosfera è stato determinato dai seguenti fattori:

• perdita di gas leggeri (idrogeno ed elio) nello spazio interplanetario;
• reazioni chimiche che si verificano nell'atmosfera sotto l'influenza di radiazioni ultraviolette, scariche di fulmini e alcuni altri fattori.

A poco a poco questi fattori portarono alla formazione atmosfera terziaria, caratterizzato da un contenuto molto inferiore di idrogeno e un contenuto molto più elevato di azoto e anidride carbonica(formato a seguito di reazioni chimiche da ammoniaca e idrocarburi).

Azoto

Istruzione grande quantità l'azoto N 2 è dovuto all'ossidazione dell'atmosfera di ammoniaca-idrogeno da parte dell'ossigeno molecolare O 2, che iniziò a fuoriuscire dalla superficie del pianeta a seguito della fotosintesi, a partire da 3 miliardi di anni fa. L'azoto N2 viene rilasciato nell'atmosfera anche a seguito della denitrificazione dei nitrati e di altri composti contenenti azoto. L'azoto viene ossidato dall'ozono in NO nell'alta atmosfera.

L'azoto N 2 reagisce solo in condizioni specifiche (ad esempio durante la scarica di un fulmine). L'ossidazione dell'azoto molecolare da parte dell'ozono durante le scariche elettriche viene utilizzata in piccole quantità nella produzione industriale di fertilizzanti azotati. Cianobatteri (alghe blu-verdi) e batteri noduli che formano una simbiosi rizobica con piante leguminose, che possono essere efficaci concimi verdi - piante che non impoveriscono, ma arricchiscono il terreno con fertilizzanti naturali, possono ossidarlo con un basso consumo energetico e convertirlo in una forma biologicamente attiva.

Ossigeno

La composizione dell'atmosfera iniziò a cambiare radicalmente con la comparsa degli organismi viventi sulla Terra, a seguito della fotosintesi, accompagnata dal rilascio di ossigeno e dall'assorbimento di anidride carbonica. Inizialmente, l'ossigeno veniva speso per l'ossidazione dei composti ridotti: ammoniaca, idrocarburi, forma ferrosa del ferro contenuta negli oceani, ecc. Alla fine di questa fase, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera iniziò ad aumentare. A poco a poco si formò un'atmosfera moderna con proprietà ossidanti. Poiché ciò causò cambiamenti gravi e improvvisi in molti processi che si verificavano nell’atmosfera, nella litosfera e nella biosfera, questo evento fu chiamato Catastrofe dell’Ossigeno.

Gas nobili

Inquinamento atmosferico

IN ultimamente L'uomo cominciò a influenzare l'evoluzione dell'atmosfera. Il risultato dell'attività umana è stato un costante aumento del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera dovuto alla combustione di idrocarburi combustibili accumulati in ere geologiche precedenti. Enormi quantità di CO 2 vengono consumate durante la fotosintesi e assorbite dagli oceani del mondo. Questo gas entra nell'atmosfera a causa della decomposizione del carbonato rocce E materia organica di origine vegetale e animale, nonché dovuti al vulcanismo e all'attività industriale umana. Negli ultimi 100 anni, il contenuto di CO 2 nell'atmosfera è aumentato del 10%, la maggior parte (360 miliardi di tonnellate) proviene dalla combustione di carburante. Se il tasso di crescita della combustione dei combustibili continua, nei prossimi 200-300 anni la quantità di CO 2 nell'atmosfera raddoppierà e potrebbe portare a un cambiamento climatico globale.

La combustione dei combustibili è la principale fonte di gas inquinanti (CO, SO2). L'anidride solforosa viene ossidata dall'ossigeno atmosferico in SO 3 e dall'ossido di azoto in NO 2 negli strati superiori dell'atmosfera, che a loro volta interagiscono con il vapore acqueo, e l'acido solforico risultante H 2 SO 4 e l'acido nitrico HNO 3 cadono nel superficie della Terra nella forma cosiddetta pioggia acida. L'utilizzo di motori a combustione interna comporta un notevole inquinamento atmosferico da ossidi di azoto, idrocarburi e composti di piombo (piombo tetraetile Pb(CH 3 CH 2) 4).

L’inquinamento da aerosol dell’atmosfera è dovuto sia a cause naturali (eruzioni vulcaniche, tempeste di polvere, trascinamento di goccioline acqua di mare e polline delle piante, ecc.), e attività economica esseri umani (estrazione di minerali e materiali da costruzione, combustione di carburante, produzione di cemento, ecc.). Il rilascio intenso e su larga scala di particolato nell’atmosfera è una delle possibili cause del cambiamento climatico sul pianeta.

Vedi anche

• Jacchia (modello atmosferico)

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Note

1. M. I. Budyko, K. Ya Atmosfera della Terra // Grande Enciclopedia Sovietica. 3a ed. /Cap. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Enciclopedia sovietica, 1970. - T. 2. Angola-Barzas. - pp. 380-384.
2. - articolo dall'Enciclopedia geologica
4. Gribbin, John. Scienza. Una storia (1543-2001). - L.: Penguin Books, 2003. - 648 p. - ISBN 978-0-140-29741-6.
5. Si abbronza, Pieter. Dati medi annuali della superficie marina media globale. NOAA/ESRL. Estratto il 19 febbraio 2014.(Inglese) (dal 2013)
6. IPCC (inglese) (dal 1998).
7. S.P. Khromov Umidità dell'aria // Grande Enciclopedia Sovietica. 3a ed. /Cap. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Enciclopedia sovietica, 1971. - T. 5. Veshin - Gazli. - Pag. 149.
8. (Inglese) SpaceDaily, 16/07/2010

Letteratura

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov“Biologia e medicina spaziale” (2a edizione, rivista e ampliata), M.: “Prosveshcheniye”, 1975, 223 pp.
2. N. V. Gusakova"Chimica ambiente", Rostov sul Don: Phoenix, 2004, 192 con ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V.A. Geochimica dei gas naturali, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Chimica dell'atmosfera, M., 1978;
5. Wark K., Warner S. Inquinamento atmosferico. Fonti e controllo, trad. dall'inglese, M.. 1980;
6. Monitoraggio dell'inquinamento di fondo degli ambienti naturali. V. 1, L., 1982.

Collegamenti

• // 17 dicembre 2013, Centro FOBOS

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Estratto che caratterizza l'atmosfera terrestre

Quando Pierre si avvicinò a loro, notò che Vera era in un compiaciuto rapimento di conversazione, il principe Andrei (cosa che gli accadeva raramente) sembrava imbarazzato.
- Cosa ne pensi? – disse Vera con un sorriso sottile. "Tu, principe, sei così perspicace e capisci così immediatamente il carattere delle persone." Cosa ne pensi di Natalie, può essere costante nei suoi affetti, può, come altre donne (Vera intendeva se stessa), amare una persona una volta e rimanergli fedele per sempre? Questo è quello che penso vero amore. Che ne pensi, principe?
“Conosco tua sorella troppo poco”, rispose il principe Andrei con un sorriso beffardo, sotto il quale voleva nascondere il suo imbarazzo, “per risolvere una questione così delicata; e poi ho notato che meno mi piace una donna, più lei è costante", aggiunse e guardò Pierre, che in quel momento si avvicinò a loro.
- Sì, è vero, principe; ai nostri tempi", ha continuato Vera (citando il nostro tempo, come generalmente amano menzionare le persone di mentalità ristretta, credendo di aver trovato e apprezzato le caratteristiche del nostro tempo e che le proprietà delle persone cambiano nel tempo), ai nostri tempi una ragazza ha così tanta libertà che le plaisir d'etre courtisee [il piacere di avere ammiratori] spesso soffoca il vero sentimento che c'è in lei. Et Nathalie, il faut l'avouer, y est tres sensable. [E Natalya, devo ammetterlo, è molto sensibile a questo.] Il ritorno da Natalie fece di nuovo accigliare il principe Andrei in modo spiacevole; avrebbe voluto alzarsi, ma Vera continuò con un sorriso ancora più raffinato.
"Penso che nessuno fosse cortigiano [oggetto del corteggiamento] come lei", ha detto Vera; - ma mai, fino a poco tempo fa, le piaceva seriamente qualcuno. «Sai, conte», si rivolse a Pierre, «anche il nostro caro cugino Boris, che era, entre nous [tra noi], molto, molto dans le pays du tendre... [nel paese della tenerezza...]
Il principe Andrei aggrottò la fronte e rimase in silenzio.
– Sei amico di Boris, vero? – gli disse Vera.
- Sì, lo conosco...
– Ti ha raccontato correttamente del suo amore infantile per Natasha?
– C’era amore infantile? - chiese all'improvviso il principe Andrei, arrossendo inaspettatamente.
- SÌ. Vous savez entre cugino et cugina cette intimo mene quelquefois a l'amour: le cugina est un Dangereux voisinage, N'est ce pas? [Sai, tra cugino e sorella, questa vicinanza a volte porta all'amore. Tale parentela è un quartiere pericoloso. Non è vero?]
"Oh, senza dubbio", disse il principe Andrei, e all'improvviso, animato in modo innaturale, iniziò a scherzare con Pierre su come avrebbe dovuto stare attento nel trattare i suoi cugini moscoviti cinquantenni, e nel mezzo della conversazione scherzosa si alzò e, prendendo Pierre sotto il braccio, lo prese da parte.
- BENE? - disse Pierre, guardando con sorpresa la strana animazione del suo amico e notando lo sguardo che lanciò a Natasha alzandosi.
"Ho bisogno, ho bisogno di parlarti", disse il principe Andrei. – Conoscete i nostri guanti da donna (si riferiva a quei guanti massonici che venivano regalati ad un fratello neoeletto per regalarli alla sua amata donna). "Io... Ma no, ti parleremo più tardi..." E con uno strano scintillio negli occhi e un'ansia nei movimenti, il principe Andrej si avvicinò a Natasha e si sedette accanto a lei. Pierre vide il principe Andrej chiederle qualcosa, lei arrossì e gli rispose.
Ma in quel momento Berg si avvicinò a Pierre, chiedendogli urgentemente di prendere parte alla disputa tra il generale e il colonnello sugli affari spagnoli.
Berg era contento e felice. Il sorriso di gioia non lasciò il suo viso. La serata è stata molto bella ed esattamente come le altre serate che aveva visto. Tutto era simile. E le signore, conversazioni delicate, e carte, e un generale che gioca a carte, alzando la voce, e un samovar e biscotti; ma gli mancava ancora una cosa, qualcosa che vedeva sempre la sera e che voleva imitare.
Mancavano conversazioni ad alta voce tra uomini e discussioni su qualcosa di importante e intelligente. Il generale iniziò questa conversazione e Berg attirò a sé Pierre.

Il giorno successivo, il principe Andrei andò a cena dai Rostov, come lo chiamava il conte Ilya Andreich, e trascorse con loro l'intera giornata.
Tutti in casa sentivano per chi stava viaggiando il principe Andrei e lui, senza nascondersi, cercava di stare con Natasha tutto il giorno. Non solo nell'anima spaventata, ma felice ed entusiasta di Natasha, ma in tutta la casa c'era un senso di paura per qualcosa di importante che stava per accadere. La contessa guardò il principe Andrej con occhi tristi e seriamente severi quando parlò con Natascia, e timidamente e fintamente iniziò una conversazione insignificante non appena la guardò. Sonya aveva paura di lasciare Natasha e aveva paura di essere un ostacolo quando era con loro. Natasha impallidì per la paura dell'attesa quando rimase sola con lui per alcuni minuti. Il principe Andrei la stupì con la sua timidezza. Sentiva che aveva bisogno di dirle qualcosa, ma che non riusciva a farlo.
Quando il principe Andrej se ne andò la sera, la contessa si avvicinò a Natasha e disse in un sussurro:
- BENE?
"Mamma, per l'amor di Dio, non chiedermi niente adesso." "Non puoi dirlo", ha detto Natasha.
Ma nonostante ciò, quella sera Natascia, a volte eccitata, a volte spaventata, con gli occhi fissi, rimase a lungo nel letto di sua madre. O le ha raccontato come l'ha elogiata, poi come ha detto che sarebbe andato all'estero, poi come le ha chiesto dove avrebbero vissuto quest'estate, poi come le ha chiesto di Boris.
- Ma questo, questo... non mi è mai successo! - ha detto. “Solo che davanti a lui ho paura, davanti a lui ho sempre paura, cosa vuol dire?” Ciò significa che è reale, giusto? Mamma, stai dormendo?
"No, anima mia, anch'io ho paura", rispose la madre. - Andare.
- Non dormirò comunque. Che sciocchezza è dormire? Mamma, mamma, non mi è mai successo! - disse con sorpresa e timore per la sensazione che riconobbe in se stessa. – E potremmo pensare!...
A Natasha sembrava che anche quando vide per la prima volta il principe Andrey a Otradnoye, si fosse innamorata di lui. Sembrava spaventata da quella felicità strana, inaspettata, che colui che aveva scelto allora (ne era fermamente sicura), che lo stesso l'avesse incontrata di nuovo, e, a quanto pare, non le era indifferente . “E doveva venire apposta a San Pietroburgo ora che siamo qui. E dovevamo incontrarci a questo ballo. È tutto destino. È chiaro che questo è il destino, che tutto ciò portava a questo. Anche allora, appena l’ho visto, ho sentito qualcosa di speciale”.
- Cos'altro ti ha detto? Che versi sono questi? Leggi... - disse pensierosa la madre, chiedendo delle poesie che il principe Andrei ha scritto nell'album di Natasha.
"Mamma, non è un peccato che sia vedovo?"
- Basta, Natascia. Prega Dio. Les Marieiages se font dans les cieux. [I matrimoni si fanno in paradiso.]
- Tesoro, mamma, quanto ti amo, quanto mi fa sentire bene! – gridò Natasha, piangendo lacrime di felicità ed eccitazione e abbracciando sua madre.
Allo stesso tempo, il principe Andrei era seduto con Pierre e gli raccontava del suo amore per Natasha e della sua ferma intenzione di sposarla.

In questo giorno, la contessa Elena Vasilyevna ebbe un ricevimento, c'era un inviato francese, c'era un principe, che recentemente era diventato un assiduo visitatore della casa della contessa, e molte donne e uomini brillanti. Pierre scese le scale, attraversò i corridoi e stupì tutti gli ospiti con il suo aspetto concentrato, distratto e cupo.
Fin dal momento del ballo, Pierre aveva sentito gli attacchi dell'ipocondria avvicinarsi e con uno sforzo disperato cercava di combatterli. Dopo il riavvicinamento del principe con sua moglie, a Pierre fu inaspettatamente concesso un ciambellano, e da quel momento iniziò a provare pesantezza e vergogna nella grande società, e più spesso nel primo pensieri oscuri sulla futilità di tutto ciò che è umano. Allo stesso tempo, il sentimento che notò tra Natasha, che proteggeva, e il principe Andrei, il contrasto tra la sua posizione e quella del suo amico, intensificò ulteriormente questo umore cupo. Cercò ugualmente di evitare pensieri su sua moglie, Natasha e il principe Andrei. Ancora una volta tutto gli sembrava insignificante in confronto all’eternità, ancora una volta si presentava la domanda: “perché?” E si costrinse giorno e notte a lavorare su opere massoniche, sperando di scongiurare l'avvicinarsi dello spirito maligno. Pierre, alle 12, uscito dalle stanze della contessa, era seduto al piano di sopra in una stanza bassa e fumosa, in una vestaglia logora davanti al tavolo, copiando autentici atti scozzesi, quando qualcuno entrò nella sua stanza. Era il principe Andrej.
"Oh, sei tu", disse Pierre con uno sguardo distratto e insoddisfatto. «E sto lavorando», ha detto, indicando un quaderno con quello sguardo di salvezza dalle fatiche della vita con cui le persone infelici guardano al proprio lavoro.
Il principe Andrei, con un viso radioso, entusiasta e una vita rinnovata, si fermò davanti a Pierre e, senza notare la sua faccia triste, gli sorrise con l'egoismo della felicità.
“Ebbene, anima mia”, disse, “ieri volevo dirtelo e oggi sono venuto da te per questo”. Non ho mai sperimentato niente del genere. Sono innamorato, amico mio.
Pierre all'improvviso sospirò pesantemente e crollò con il suo corpo pesante sul divano, accanto al principe Andrei.
- A Natasha Rostova, vero? - ha detto.
- Sì, sì, chi? Non ci crederei mai, ma questa sensazione è più forte di me. Ieri ho sofferto, ho sofferto, ma non rinuncerei a questo tormento per nulla al mondo. Non ho vissuto prima. Adesso vivo solo io, ma non posso vivere senza di lei. Ma può amarmi?... Sono troppo vecchio per lei... Cosa non dici?...
- IO? IO? "Che cosa ti avevo detto?" disse all'improvviso Pierre, alzandosi e iniziando a camminare per la stanza. – Ho sempre pensato che... Questa ragazza è un vero tesoro, così... Questo ragazza rara... Caro amico, ti chiedo, non fare il furbo, non dubitare, sposati, sposati e sposati... E sono sicuro che non ci sarà persona più felice di te.
- Ma lei!
- Lei ti ama.
"Non dire sciocchezze..." disse il principe Andrej, sorridendo e guardando Pierre negli occhi.
"Mi ama, lo so", gridò con rabbia Pierre.
"No, ascolta", disse il principe Andrei, fermandolo per mano. – Sai in che situazione mi trovo? Ho bisogno di raccontare tutto a qualcuno.
"Bene, bene, dimmi, sono molto contento", disse Pierre, e in effetti il ​​suo viso cambiò, le rughe si appianarono e ascoltò con gioia il principe Andrei. Il principe Andrei sembrava ed era una persona completamente diversa e nuova. Dov'era finita la sua malinconia, il suo disprezzo per la vita, la sua delusione? Pierre lo era l'unica persona, al quale ha osato parlare; ma gli espresse tutto ciò che era nella sua anima. O faceva facilmente e coraggiosamente progetti per un lungo futuro, parlava di come non avrebbe potuto sacrificare la sua felicità per il capriccio di suo padre, di come avrebbe costretto suo padre ad accettare questo matrimonio e ad amarla o a fare senza il suo consenso, poi lui Si stupì di come ci fosse qualcosa di strano, estraneo, indipendente da lui, influenzato dal sentimento che lo possedeva.
"Non crederei a nessuno che mi dicesse che avrei potuto amare così", ha detto il principe Andrei. "Questa non è affatto la sensazione che avevo prima." Il mondo intero è diviso per me in due metà: una - lei e lì c'è tutta la felicità della speranza, della luce; l'altra metà è tutto dove lei non c'è, lì c'è tutto sconforto e oscurità...
"Oscurità e oscurità", ripeté Pierre, "sì, sì, lo capisco."
– Non posso fare a meno di amare il mondo, non è colpa mia. E sono molto felice. Mi capisci? So che sei felice per me.
"Sì, sì", confermò Pierre, guardando il suo amico con occhi teneri e tristi. Quanto più luminoso gli sembrava il destino del principe Andrei, tanto più oscuro gli sembrava il suo.

Per sposarsi era necessario il consenso del padre e per questo, il giorno successivo, il principe Andrei andò da suo padre.
Il padre, con calma esteriore ma rabbia interiore, accettò il messaggio di suo figlio. Non riusciva a capire che qualcuno volesse cambiare vita, introdurvi qualcosa di nuovo, quando per lui la vita stava già finendo. "Se solo mi lasciassero vivere come voglio, e poi faremmo quello che vogliamo", si disse il vecchio. Con il figlio, invece, usò la diplomazia che usava nelle occasioni importanti. Assumendo un tono calmo, discusse l'intera questione.
In primo luogo, il matrimonio non fu brillante in termini di parentela, ricchezza e nobiltà. In secondo luogo, il principe Andrei non era nella sua prima giovinezza ed era in cattive condizioni di salute (il vecchio era particolarmente attento a questo), ed era molto giovane. In terzo luogo, c'era un figlio che era un peccato dare alla ragazza. In quarto luogo, infine," disse il padre guardando il figlio con aria beffarda, "ti prego, rimanda la cosa di un anno, vai all'estero, fatti curare, trova, se vuoi, un tedesco per il principe Nikolai, e poi, se è amore, passione, testardaggine, qualunque cosa tu voglia, fantastico, poi sposati.
"E questa è la mia ultima parola, sai, la mia ultima..." concluse il principe con un tono che dimostrava che nulla lo avrebbe costretto a cambiare la sua decisione.
Il principe Andrei vide chiaramente che il vecchio sperava che i sentimenti suoi o della sua futura sposa non avrebbero resistito alla prova dell'anno, o che lui stesso, il vecchio principe, sarebbe morto a quest'ora, e decise di adempiere alla volontà di suo padre: proporre e rinviare il matrimonio di un anno.
Tre settimane dopo la sua ultima serata con i Rostov, il principe Andrej tornò a San Pietroburgo.

Il giorno successivo, dopo la spiegazione con sua madre, Natasha ha aspettato Bolkonsky tutto il giorno, ma lui non è venuto. Il terzo giorno successivo accadde la stessa cosa. Anche Pierre non venne e Natasha, non sapendo che il principe Andrei era andato da suo padre, non riuscì a spiegare la sua assenza.
Passarono tre settimane così. Natasha non voleva andare da nessuna parte e, come un'ombra, pigra e triste, camminava di stanza in stanza, la sera piangeva di nascosto da tutti e la sera non appariva a sua madre. Era costantemente arrossita e irritata. Le sembrava che tutti sapessero della sua delusione, ridessero e fossero dispiaciuti per lei. Con tutta la forza del suo dolore interiore, questo vano dolore intensificò la sua sventura.
Un giorno andò dalla contessa, volle dirle qualcosa e all'improvviso cominciò a piangere. Le sue lacrime erano le lacrime di un bambino offeso che non sa perché viene punito.
La contessa cominciò a calmare Natasha. Nataša, che prima aveva ascoltato le parole di sua madre, la interruppe improvvisamente:
- Smettila, mamma, non penso e non voglio pensare! Così ho viaggiato, mi sono fermato, mi sono fermato...
La sua voce tremava, quasi piangeva, ma si riprese e continuò con calma: "E non voglio sposarmi affatto". E ho paura di lui; Adesso mi sono completamente, completamente calmato...
Il giorno successivo a questa conversazione, Natasha indossò quel vecchio vestito, che era particolarmente famosa per l'allegria che portava al mattino, e al mattino iniziò il suo vecchio modo di vivere, dal quale era rimasta indietro dopo il ballo. Dopo aver bevuto il tè, andò nella sala, che amava particolarmente per la sua forte risonanza, e cominciò a cantare i suoi solfegi (esercizi di canto). Terminata la prima lezione, si fermò al centro della sala e ripeté una frase musicale che le piaceva particolarmente. Ascoltò con gioia il fascino (come se inaspettato per lei) con cui questi suoni scintillanti riempirono l'intero vuoto della sala e lentamente si congelarono, e all'improvviso si sentì allegra. "È bello pensarci così tanto", si disse e cominciò a camminare avanti e indietro per il corridoio, non camminando a passi semplici sul parquet che squillava, ma spostandosi ad ogni passo dai talloni (indossava il suo nuovo , scarpe preferite) alla punta dei piedi, e con la stessa gioia con cui ascolti i suoni della tua voce, ascolti questo rumore misurato di un tacco e lo scricchiolio di un calzino. Passando davanti allo specchio, si guardò dentro. - "Eccomi qui!" come se l'espressione del suo viso quando si vedeva parlasse. - “Bene, va bene. E non ho bisogno di nessuno."
Il cameriere voleva entrare per pulire qualcosa nell'ingresso, ma lei non lo lasciò entrare, richiuse di nuovo la porta dietro di sé, e continuò a camminare. Questa mattina è tornata di nuovo al suo stato preferito di amor proprio e ammirazione per se stessa. - "Che fascino è questa Natasha!" si disse ancora con le parole di una terza persona maschile collettiva. "È brava, ha voce, è giovane e non dà fastidio a nessuno, lasciala in pace." Ma per quanto la lasciassero sola, non riusciva più a calmarsi e lo sentì subito.
La porta d'ingresso si aprì nel corridoio e qualcuno chiese: "Sei in casa?" e si udirono i passi di qualcuno. Natasha si guardò allo specchio, ma non si vide. Ascoltò i suoni nel corridoio. Quando si vide, il suo viso era pallido. Era lui. Lo sapeva per certo, anche se sentiva a malapena il suono della sua voce dalle porte chiuse.
Natasha, pallida e spaventata, corse in soggiorno.
- Mamma, è arrivato Bolkonsky! - ha detto. - Mamma, è terribile, è insopportabile! – Non voglio... soffrire! Cosa dovrei fare?...
Prima ancora che la contessa avesse il tempo di risponderle, il principe Andrej entrò nel soggiorno con un'espressione preoccupata e seria. Non appena vide Natasha, il suo viso si illuminò. Baciò la mano della contessa e di Natascia e si sedette vicino al divano.
"È da molto tempo che non abbiamo il piacere..." iniziò la contessa, ma il principe Andrej la interruppe, rispondendo alla sua domanda e ovviamente aveva fretta di dire ciò di cui aveva bisogno.
“Non sono stato con te tutto questo tempo perché ero con mio padre: avevo bisogno di parlargli di una questione molto importante”. "Sono appena tornato ieri sera", disse guardando Natasha. "Ho bisogno di parlarvi, Contessa", aggiunse dopo un momento di silenzio.
La Contessa, sospirando pesantemente, abbassò gli occhi.
"Sono al tuo servizio", disse.
Natasha sapeva che doveva andarsene, ma non poteva farlo: qualcosa le stringeva la gola e guardò scortesemente, direttamente, con gli occhi aperti, il principe Andrei.
"Ora? In questo momento!... No, non può essere! pensò.
La guardò di nuovo e questo sguardo la convinse che non si era sbagliata. "Sì, ora, in questo preciso istante, il suo destino veniva deciso."
"Vieni, Natasha, ti chiamo", disse la contessa in un sussurro.
Natasha guardò il principe Andrei e sua madre con occhi spaventati e imploranti e se ne andò.
"Sono venuto, contessa, a chiedere la mano di vostra figlia in matrimonio", disse il principe Andrei. La contessa arrossì, ma non disse nulla.
“La vostra proposta...” cominciò con calma la contessa. “Lui rimase in silenzio, guardandola negli occhi. – La tua offerta... (era imbarazzata) siamo contenti, e... accetto la tua offerta, sono contenta. E mio marito... spero... ma dipenderà da lei...
“Glielo dirò quando avrò il tuo consenso... me lo dai?” - disse il principe Andrei.
"Sì", disse la contessa, gli tese la mano e, con un sentimento misto di distacco e tenerezza, gli premette le labbra sulla fronte mentre lui si chinava sulla sua mano. Voleva amarlo come un figlio; ma sentiva che per lei era un estraneo e una persona terribile. "Sono sicura che mio marito sarà d'accordo," disse la contessa, "ma tuo padre...
“Mio padre, al quale ho comunicato i miei progetti, ha posto come condizione indispensabile il consenso che il matrimonio non si svolgesse prima di un anno. E questo è quello che volevo dirti", ha detto il principe Andrei.
– È vero che Natasha è ancora giovane, ma per così tanto tempo.
"Non potrebbe essere altrimenti", disse il principe Andrei con un sospiro.
"Te lo manderò", disse la contessa e lasciò la stanza.
“Signore, abbi pietà di noi”, ripeteva cercando sua figlia. Sonya ha detto che Natasha è in camera da letto. Natasha si sedette sul suo letto, pallida, con gli occhi asciutti, guardando le icone e, facendosi rapidamente il segno della croce, sussurrò qualcosa. Vedendo sua madre, balzò in piedi e corse da lei.
- Che cosa? Mamma?... Cosa?
- Vai, vai da lui. "Ti chiede la mano", disse freddamente la contessa, come sembrò a Natasha... "Vieni... vieni", disse la madre con tristezza e rimprovero dopo la figlia che correva, e sospirò pesantemente.
Natasha non ricordava come fosse entrata nel soggiorno. Entrando dalla porta e vedendolo, si fermò. "Questo sconosciuto è davvero diventato tutto per me adesso?" si chiese e subito rispose: “Sì, proprio così: solo lui mi è ormai più caro di ogni altra cosa al mondo”. Il principe Andrei le si avvicinò, abbassando gli occhi.
"Ti ho amato dal momento in cui ti ho visto." Posso sperare?
La guardò e la seria passione nella sua espressione lo colpì. Il suo viso diceva: “Perché chiedere? Perché dubitare di qualcosa che non puoi fare a meno di sapere? Perché parlare quando non puoi esprimere a parole quello che provi?
Lei si avvicinò a lui e si fermò. Le prese la mano e la baciò.
- Mi ami?
"Sì, sì", disse Natasha come se fosse irritata, sospirò forte e un'altra volta, sempre più spesso, e cominciò a singhiozzare.
- Riguardo a cosa? Cos'hai che non va?
"Oh, sono così felice", rispose, sorrise tra le lacrime, si avvicinò a lui, pensò per un secondo, come se si chiedesse se fosse possibile, e lo baciò.
Il principe Andrei le teneva le mani, la guardò negli occhi e non trovò nella sua anima lo stesso amore per lei. Qualcosa cambiò improvvisamente nella sua anima: non c'era il precedente fascino poetico e misterioso del desiderio, ma c'era pietà per la sua debolezza femminile e infantile, c'era paura della sua devozione e creduloneria, una consapevolezza pesante e allo stesso tempo gioiosa del dovere che lo legò per sempre a lei. Il sentimento reale, sebbene non fosse leggero e poetico come il precedente, era più serio e forte.

L'esatta dimensione dell'atmosfera non è nota, poiché il suo confine superiore non è chiaramente visibile. Tuttavia, la struttura dell'atmosfera è stata studiata abbastanza perché tutti possano farsi un'idea di come è strutturato l'involucro gassoso del nostro pianeta.

Gli scienziati che studiano la fisica dell'atmosfera la definiscono come la regione attorno alla Terra che ruota con il pianeta. Il FAI fornisce quanto segue definizione:

• Il confine tra spazio e atmosfera corre lungo la linea Karman. Questa linea, secondo la definizione della stessa organizzazione, è un'altitudine sul livello del mare situata ad un'altitudine di 100 km.

Tutto ciò che è al di sopra di questa linea è spazio esterno. L'atmosfera si sposta gradualmente nello spazio interplanetario, motivo per cui esistono idee diverse sulle sue dimensioni.

Con il confine inferiore dell'atmosfera, tutto è molto più semplice: passa lungo la superficie della crosta terrestre e la superficie dell'acqua della Terra - l'idrosfera. In questo caso, il confine, si potrebbe dire, si fonde con la terra e le superfici dell'acqua, poiché le particelle sono anche particelle d'aria disciolte.

Quali strati dell'atmosfera sono inclusi nelle dimensioni della Terra?

Fatto interessante: in inverno è più basso, in estate è più alto.

È in questo strato che si formano turbolenze, anticicloni e cicloni e si formano le nuvole. È questa sfera che è responsabile della formazione del tempo; in essa si trova circa l'80% di tutte le masse d'aria.

La tropopausa è uno strato in cui la temperatura non diminuisce con l'altezza. Sopra la tropopausa, ad un'altitudine superiore a 11 e fino a 50 km si trova. Nella stratosfera c'è uno strato di ozono, noto per proteggere il pianeta dai raggi ultravioletti. L'aria in questo strato è rarefatta, il che spiega la caratteristica tonalità viola del cielo. La velocità dei flussi d'aria qui può raggiungere i 300 km/h. Tra la stratosfera e la mesosfera c'è la stratopausa, una sfera di confine in cui si verifica la temperatura massima.

Lo strato successivo è . Si estende ad altezze di 85-90 chilometri. Il colore del cielo nella mesosfera è nero, quindi le stelle possono essere osservate anche al mattino e al pomeriggio. Qui hanno luogo i processi fotochimici più complessi, durante i quali si verifica il bagliore atmosferico.

Tra la mesosfera e lo strato successivo c'è la mesopausa. È definito come uno strato di transizione in cui si osserva una temperatura minima. Più in alto, a un'altitudine di 100 chilometri sul livello del mare, si trova la linea Karman. Al di sopra di questa linea si trovano la termosfera (limite di altitudine 800 km) e l'esosfera, chiamata anche “zona di dispersione”. Ad un'altitudine di circa 2-3 mila chilometri passa nel vuoto quasi spaziale.

Considerando che lo strato superiore dell'atmosfera non è chiaramente visibile, è impossibile calcolarne l'esatta dimensione. Inoltre, in diversi paesi ci sono organizzazioni che hanno opinioni diverse su questo argomento. Va notato che Linea Karmann può essere considerato il confine dell’atmosfera terrestre solo in modo condizionato, poiché fonti diverse utilizzare diversi contrassegni di confine. Pertanto, in alcune fonti è possibile trovare informazioni che il limite superiore passa ad un'altitudine di 2500-3000 km.

La NASA utilizza il limite dei 122 chilometri per i calcoli. Non molto tempo fa sono stati effettuati esperimenti che hanno chiarito che il confine si trova a circa 118 km.

STRUTTURA DELL'ATMOSFERA

Atmosfera(dal greco antico ἀτμός - vapore e σφαῖρα - palla) - il guscio di gas (geosfera) che circonda il pianeta Terra. La sua superficie interna copre l'idrosfera e in parte la crosta terrestre, mentre la sua superficie esterna confina con la parte vicina alla Terra dello spazio esterno.

Proprietà fisiche

Lo spessore dell'atmosfera è di circa 120 km dalla superficie terrestre. La massa totale dell'aria nell'atmosfera è (5.1-5.3) 10 18 kg. Di questi, la massa dell'aria secca è (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, la massa totale del vapore acqueo è in media 1,27 10 16 kg.

La massa molare dell'aria secca e pulita è 28,966 g/mol e la densità dell'aria sulla superficie del mare è di circa 1,2 kg/m3. La pressione a 0 °C al livello del mare è 101.325 kPa; temperatura critica - −140,7 ° C; pressione critica - 3,7 MPa; C p a 0 °C - 1,0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0,7159·10 3 J/(kg·K) (a 0 °C). Solubilità dell'aria in acqua (in massa) a 0 °C - 0,0036%, a 25 °C - 0,0023%.

Sono accettate come “condizioni normali” sulla superficie terrestre: densità 1,2 kg/m3, pressione barometrica 101,35 kPa, temperatura più 20 °C e umidità relativa 50%. Questi indicatori condizionali hanno un significato puramente ingegneristico.

La struttura dell'atmosfera

L'atmosfera ha una struttura a strati. Gli strati dell'atmosfera differiscono tra loro per la temperatura dell'aria, la sua densità, la quantità di vapore acqueo nell'aria e altre proprietà.

Troposfera(Greco antico τρόπος - "giro", "cambiamento" e σφαῖρα - "palla") - lo strato inferiore e più studiato dell'atmosfera, alto 8-10 km nelle regioni polari, fino a 10-12 km nelle latitudini temperate, all'equatore - 16-18 km.

Salendo nella troposfera la temperatura diminuisce in media di 0,65 K ogni 100 me raggiunge i 180-220 K nella parte alta. Questo strato superiore della troposfera, in cui si arresta la diminuzione della temperatura con l'altezza, è chiamato tropopausa. Lo strato successivo dell'atmosfera, situato sopra la troposfera, è chiamato stratosfera.

Più dell'80% della massa totale dell'aria atmosferica è concentrata nella troposfera, turbolenza e convezione sono molto sviluppate, si concentra la parte predominante del vapore acqueo, si formano le nubi, si formano fronti atmosferici, si sviluppano cicloni e anticicloni e altri processi che determinano il tempo e il clima. I processi che si verificano nella troposfera sono causati principalmente dalla convezione.

La parte della troposfera all'interno della quale è possibile la formazione dei ghiacciai sulla superficie terrestre è chiamata chionosfera.

Tropopausa(dal greco τροπος - girare, cambiare e παῦσις - fermarsi, terminare) - uno strato dell'atmosfera in cui si ferma la diminuzione della temperatura con l'altezza; strato di transizione dalla troposfera alla stratosfera. Nell'atmosfera terrestre, la tropopausa si trova ad altitudini comprese tra 8-12 km (sopra il livello del mare) nelle regioni polari e fino a 16-18 km sopra l'equatore. L'altezza della tropopausa dipende anche dal periodo dell'anno (in estate la tropopausa si trova più in alto che in inverno) e dall'attività ciclonica (nei cicloni è inferiore e negli anticicloni è maggiore)

Lo spessore della tropopausa varia da diverse centinaia di metri a 2-3 chilometri. Nelle regioni subtropicali si osservano rotture della tropopausa dovute a potenti correnti a getto. La tropopausa su alcune aree viene spesso distrutta e riformata.

Stratosfera(dal latino strato - pavimentazione, strato) - uno strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Caratterizzato da un leggero cambiamento di temperatura nello strato di 11-25 km (strato inferiore della stratosfera) e da un aumento di temperatura nello strato di 25-40 km da −56,5 a 0,8 ° C (strato superiore della stratosfera o regione di inversione) . Avendo raggiunto un valore di circa 273 K (quasi 0 °C) ad una quota di circa 40 km, la temperatura rimane costante fino a una quota di circa 55 km. Questa regione a temperatura costante è chiamata stratopausa ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera. La densità dell'aria nella stratosfera è decine e centinaia di volte inferiore a quella al livello del mare.

È nella stratosfera che si trova lo strato di ozono (“strato di ozono”) (ad un'altitudine compresa tra 15-20 e 55-60 km), che determina il limite superiore della vita nella biosfera. L'ozono (O 3) si forma più intensamente in seguito a reazioni fotochimiche ad un'altitudine di ~30 km. La massa totale di O 3 ammonterebbe a uno strato spesso 1,7-4,0 mm a pressione normale, ma questo è sufficiente per assorbire la radiazione ultravioletta distruttiva del Sole. La distruzione dell'O 3 avviene quando interagisce con i radicali liberi, l'NO e i composti contenenti alogeni (compresi i “freon”).

Nella stratosfera, la maggior parte della parte a onde corte della radiazione ultravioletta (180-200 nm) viene trattenuta e l'energia delle onde corte viene trasformata. Sotto l'influenza di questi raggi cambiano campi magnetici, le molecole si disintegrano, avviene la ionizzazione e si verifica la nuova formazione di gas e altri composti chimici. Questi processi possono essere osservati sotto forma di aurora boreale, fulmini e altri bagliori.

Nella stratosfera e negli strati più alti, sotto l'influenza della radiazione solare, le molecole di gas si dissociano in atomi (sopra gli 80 km CO 2 e H 2 si dissociano, sopra i 150 km - O 2, sopra i 300 km - N 2). Ad un'altitudine di 200-500 km, la ionizzazione dei gas avviene anche nella ionosfera, ad un'altitudine di 320 km, la concentrazione di particelle cariche (O + 2, O − 2, N + 2) è ~ 1/300; concentrazione di particelle neutre. Negli strati superiori dell'atmosfera ci sono radicali liberi: OH, HO 2, ecc.

Nella stratosfera non c’è quasi vapore acqueo.

I voli nella stratosfera iniziarono negli anni '30. È ampiamente noto il volo del primo pallone stratosferico (FNRS-1), effettuato da Auguste Picard e Paul Kipfer il 27 maggio 1931 ad un'altitudine di 16,2 km. I moderni aerei commerciali da combattimento e supersonici volano nella stratosfera ad altitudini generalmente fino a 20 km (sebbene il tetto dinamico possa essere molto più alto). I palloni meteorologici ad alta quota salgono fino a 40 km; il record per un pallone senza pilota è di 51,8 km.

Recentemente, negli ambienti militari statunitensi, è stata prestata molta attenzione allo sviluppo degli strati della stratosfera superiori a 20 km, spesso chiamati “pre-spaziali”. « vicino allo spazio» ). Si presume che i dirigibili senza pilota e gli aerei a energia solare (come il Pathfinder della NASA) saranno in grado di a lungo trovarsi ad un'altitudine di circa 30 km e fornire sorveglianza e comunicazioni ad aree molto vaste, pur rimanendo poco vulnerabili ai sistemi di difesa aerea; Tali dispositivi saranno molte volte più economici dei satelliti.

Stratopausa- uno strato dell'atmosfera che costituisce il confine tra due strati, la stratosfera e la mesosfera. Nella stratosfera, la temperatura aumenta con l'aumentare dell'altitudine e la stratopausa è lo strato in cui la temperatura raggiunge il suo massimo. La temperatura della stratopausa è di circa 0 °C.

Questo fenomeno si osserva non solo sulla Terra, ma anche su altri pianeti dotati di atmosfera.

Sulla Terra la stratopausa si trova ad un'altitudine di 50 - 55 km sopra il livello del mare. La pressione atmosferica è circa 1/1000 di quella del livello del mare.

Mesosfera(dal greco μεσο- - "mezzo" e σφαῖρα - "palla", "sfera") - uno strato dell'atmosfera ad altitudini comprese tra 40-50 e 80-90 km. Caratterizzato da un aumento della temperatura con l'altitudine; la temperatura massima (circa +50°C) si trova ad un'altitudine di circa 60 km, dopodiché la temperatura comincia a diminuire fino a −70° o −80°C. Questa diminuzione della temperatura è associata al vigoroso assorbimento della radiazione solare (radiazione) da parte dell'ozono. Il termine è stato adottato dall'Unione geografica e geofisica nel 1951.

La composizione gassosa della mesosfera, come quella degli strati atmosferici sottostanti, è costante e contiene circa l'80% di azoto e il 20% di ossigeno.

La mesosfera è separata dalla stratosfera sottostante dalla stratopausa e dalla termosfera sovrastante dalla mesopausa. La mesopausa coincide sostanzialmente con la turbopausa.

Le meteore iniziano a brillare e, di regola, bruciano completamente nella mesosfera.

Nella mesosfera possono apparire nubi nottilucenti.

Per i voli, la mesosfera è una sorta di "zona morta": l'aria qui è troppo rarefatta per supportare aeroplani o mongolfiere (ad un'altitudine di 50 km la densità dell'aria è 1000 volte inferiore a quella al livello del mare), e allo stesso tempo troppo denso per i satelliti per voli artificiali in un'orbita così bassa. Gli studi diretti della mesosfera vengono effettuati principalmente utilizzando razzi meteorologici suborbitali; In generale, la mesosfera è stata studiata meno bene di altri strati dell’atmosfera, motivo per cui gli scienziati l’hanno soprannominata “ignorosfera”.

Mesopausa

Mesopausa- uno strato dell'atmosfera che separa la mesosfera e la termosfera. Sulla Terra si trova ad un'altitudine di 80-90 km sul livello del mare. Alla mesopausa si ha una temperatura minima che è di circa -100°C. In basso (a partire da una quota di circa 50 km) la temperatura scende con la quota, in alto (fino a una quota di circa 400 km) aumenta nuovamente. La mesopausa coincide con il limite inferiore della regione di assorbimento attivo dei raggi X e della radiazione ultravioletta a onde corte provenienti dal Sole. A questa quota si osservano nubi nottilucenti.

La mesopausa si verifica non solo sulla Terra, ma anche su altri pianeti dotati di atmosfera.

Linea Karman- altitudine sul livello del mare, che è convenzionalmente accettata come confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio.

Secondo la definizione della Fédération Aéronautique Internationale (FAI), la linea Karman si trova ad un'altitudine di 100 km sul livello del mare.

L'altezza prende il nome da Theodore von Karman, uno scienziato americano di origine ungherese. Fu il primo a determinare che approssimativamente a questa altitudine l'atmosfera diventa così rarefatta che l'aeronautica diventa impossibile, poiché la velocità dell'aereo richiesta per creare una portanza sufficiente diventa maggiore della prima velocità cosmica, e quindi, per raggiungere altitudini maggiori è necessario usare l'astronautica.

L'atmosfera terrestre continua oltre la linea di Karman. La parte esterna dell'atmosfera terrestre, l'esosfera, si estende fino ad un'altitudine di 10mila km o più. A questa altitudine l'atmosfera è costituita principalmente da atomi di idrogeno che sono in grado di lasciare l'atmosfera;

Il raggiungimento della Linea Karman è stata la prima condizione per ricevere il Premio Ansari X, poiché questa è la base per riconoscere il volo come volo spaziale.

L'atmosfera cominciò a formarsi insieme alla formazione della Terra. Durante l'evoluzione del pianeta e con l'avvicinarsi dei suoi parametri significati moderni cambiamenti fondamentalmente qualitativi si sono verificati nella sua composizione chimica e nelle proprietà fisiche. Secondo il modello evolutivo, in una fase iniziale la Terra era allo stato fuso e circa 4,5 miliardi di anni fa si formò come un corpo solido. Questa pietra miliare è considerata l'inizio della cronologia geologica. Da quel momento iniziò la lenta evoluzione dell'atmosfera. Alcuni processi geologici (ad esempio, fuoriuscite di lava durante le eruzioni vulcaniche) sono stati accompagnati dal rilascio di gas dalle viscere della Terra. Includevano azoto, ammoniaca, metano, vapore acqueo, ossido di CO e anidride carbonica CO 2. Sotto l'influenza della radiazione solare ultravioletta, il vapore acqueo si decompone in idrogeno e ossigeno, ma l'ossigeno rilasciato reagisce con il monossido di carbonio per formare anidride carbonica. L'ammoniaca si decompone in azoto e idrogeno. Durante il processo di diffusione, l'idrogeno si è alzato verso l'alto e ha lasciato l'atmosfera, e l'azoto più pesante non ha potuto evaporare e si è gradualmente accumulato, diventando il componente principale, sebbene una parte di esso sia stata legata in molecole a seguito di reazioni chimiche ( cm. CHIMICA DELL'ATMOSFERA). Sotto l'influenza dei raggi ultravioletti e delle scariche elettriche, una miscela di gas presente nell'atmosfera originaria della Terra è entrata in reazioni chimiche che hanno portato alla formazione di sostanze organiche, in particolare amminoacidi. Con l'avvento delle piante primitive iniziò il processo di fotosintesi, accompagnato dal rilascio di ossigeno. Questo gas, soprattutto dopo la diffusione negli strati superiori dell'atmosfera, ha iniziato a proteggere i suoi strati inferiori e la superficie della Terra dalle radiazioni ultraviolette e dai raggi X potenzialmente letali. Secondo stime teoriche il contenuto di ossigeno, 25.000 volte inferiore a quello attuale, potrebbe già portare alla formazione di uno strato di ozono con una concentrazione pari solo alla metà di quella attuale. Tuttavia, questo è già sufficiente per garantire una protezione molto significativa degli organismi dagli effetti distruttivi dei raggi ultravioletti.

È probabile che l'atmosfera primaria contenesse molta anidride carbonica. È stato consumato durante la fotosintesi e la sua concentrazione deve essere diminuita con l'evoluzione del mondo vegetale e anche a causa dell'assorbimento durante alcuni processi geologici. Da effetto serra associato alla presenza di anidride carbonica nell'atmosfera, le fluttuazioni nella sua concentrazione sono uno dei motivi importanti cambiamenti climatici su larga scala nella storia della Terra come ere glaciali.

L'elio presente nell'atmosfera moderna è principalmente un prodotto del decadimento radioattivo di uranio, torio e radio. Questi elementi radioattivi emettono particelle, che sono i nuclei degli atomi di elio. Poiché durante il decadimento radioattivo non si forma né si distrugge una carica elettrica, con la formazione di ciascuna particella a compaiono due elettroni che, ricombinandosi con le particelle a, formano atomi neutri di elio. Gli elementi radioattivi sono contenuti nei minerali dispersi nelle rocce, quindi una parte significativa dell'elio formatosi a seguito del decadimento radioattivo viene trattenuta in esse, fuggendo molto lentamente nell'atmosfera. Una certa quantità di elio sale verso l'alto nell'esosfera a causa della diffusione, ma a causa del costante afflusso dalla superficie terrestre, il volume di questo gas nell'atmosfera rimane quasi invariato. Sulla base dell'analisi spettrale della luce stellare e dello studio dei meteoriti, è possibile stimare l'abbondanza relativa di vari meteoriti elementi chimici nell'Universo. La concentrazione di neon nello spazio è circa dieci miliardi di volte superiore a quella della Terra, di krypton - dieci milioni di volte e di xeno - un milione di volte. Ne consegue che la concentrazione di questi gas inerti, apparentemente inizialmente presenti nell’atmosfera terrestre e non reintegrati durante le reazioni chimiche, diminuì notevolmente, probabilmente anche nella fase di perdita dell’atmosfera primaria da parte della Terra. Un'eccezione è il gas inerte argon, poiché sotto forma di isotopo 40 Ar si forma ancora durante il decadimento radioattivo dell'isotopo di potassio.

Distribuzione della pressione barometrica.

Il peso totale dei gas atmosferici è di circa 4,5 10 15 tonnellate. Pertanto, il “peso” dell’atmosfera per unità di area, o pressione atmosferica, al livello del mare è di circa 11 t/m 2 = 1,1 kg/cm 2. Pressione pari a P 0 = 1033,23 g/cm 2 = 1013,250 mbar = 760 mm Hg. Arte. = 1 atm, considerata come pressione atmosferica media standard. Per l'atmosfera in stato di equilibrio idrostatico abbiamo: d P= –rgd H, ciò significa che nell'intervallo di altezza da H A H+ d H ha luogo uguaglianza tra la variazione della pressione atmosferica d P e il peso dell'elemento corrispondente dell'atmosfera con area unitaria, densità r e spessore d H. Come rapporto tra pressione R e temperatura T Viene utilizzata l’equazione di stato di un gas ideale con densità r, che è del tutto applicabile all’atmosfera terrestre: P= rR T/m, dove m- peso molecolare, e R = 8,3 J/(K mol) è la costante universale dei gas. Quindi dlog P= – (m g/RT)D H= – bd H= – d H/H, dove il gradiente di pressione è su scala logaritmica. Il suo valore inverso H è chiamato scala dell'altitudine atmosferica.

Quando si integra questa equazione per un'atmosfera isotermica ( T= cost) o da parte sua dove tale approssimazione è consentita, si ottiene la legge barometrica della distribuzione della pressione con l'altezza: P = P 0 esp(– H/H 0), dove il riferimento dell'altezza H prodotto dal livello dell'oceano, dove si trova la pressione media standard P 0 . Espressione H 0 = R T/ mg, è chiamata scala dell'altitudine, che caratterizza l'estensione dell'atmosfera, a condizione che la temperatura in essa sia la stessa ovunque (atmosfera isotermica). Se l'atmosfera non è isotermica, l'integrazione deve tenere conto della variazione di temperatura con l'altezza e del parametro N– alcune caratteristiche locali degli strati atmosferici, dipendenti dalla loro temperatura e dalle proprietà dell'ambiente.

Atmosfera standard.

Modello (tabella dei valori dei principali parametri) corrispondente alla pressione standard alla base dell'atmosfera R 0 e la composizione chimica è chiamata atmosfera standard. Più precisamente, si tratta di un modello condizionale dell'atmosfera, per il quale vengono specificati i valori medi di temperatura, pressione, densità, viscosità e altre caratteristiche dell'aria ad altitudini comprese tra 2 km sotto il livello del mare e il confine esterno dell'atmosfera terrestre per latitudine 45° 32ў 33І. I parametri della media atmosfera a tutte le altitudini sono stati calcolati utilizzando l'equazione di stato di un gas ideale e la legge barometrica supponendo che al livello del mare la pressione sia di 1013,25 hPa (760 mm Hg) e la temperatura sia di 288,15 K (15,0 °C). Secondo la natura della distribuzione verticale della temperatura, l'atmosfera media è costituita da diversi strati, in ciascuno dei quali la temperatura è approssimata da una funzione lineare dell'altezza. Nello strato più basso - la troposfera (h Ј 11 km) la temperatura scende di 6,5 ° C ad ogni chilometro di aumento. Ad alta quota il valore e il segno del gradiente termico verticale cambiano da strato a strato. Al di sopra dei 790 km la temperatura è di circa 1000 K e praticamente non cambia con la quota.

L'atmosfera standard è uno standard legalizzato periodicamente aggiornato emesso sotto forma di tabelle.

Tabella 1. Modello standard dell'atmosfera terrestre

Tabella 1. MODELLO STANDARD DELL'ATMOSFERA TERRESTRE. La tabella mostra: H– altezza dal livello del mare, R- pressione, T– temperatura, r – densità, N– numero di molecole o atomi per unità di volume, H– scala di altezza, l– lunghezza del percorso libero. La pressione e la temperatura ad un'altitudine di 80–250 km, ottenute dai dati missilistici, hanno valori più bassi. I valori per altitudini superiori a 250 km ottenuti per estrapolazione non sono molto accurati.
H(km)	P(mbar)	T(°C)	R (g/cm3)	N(cm –3)	H(km)	l(cm)
0	1013	288	1.22 10 –3	2,55 10 19	8,4	7.4·10 –6
1	899	281	1.11·10 –3	2.31 10 19		8.1·10 –6
2	795	275	1.01·10 –3	2.10 10 19		8.9·10 –6
3	701	268	9.1·10 –4	1,89 10 19		9.9·10 –6
4	616	262	8.2·10 –4	1,70 10 19		1.1·10 –5
5	540	255	7.4·10 –4	1,53 10 19	7,7	1.2·10 –5
6	472	249	6.6·10 –4	1,37 10 19		1.4·10 –5
8	356	236	5.2·10 -4	1.09 10 19		1,7·10 –5
10	264	223	4.1·10 –4	8,6 10 18	6,6	2.2·10 –5
15	121	214	1.93·10 –4	4.0 10 18		4.6·10 –5
20	56	214	8.9·10 –5	1,85 10 18	6,3	1.0·10 –4
30	12	225	1.9·10 –5	3,9 10 17	6,7	4.8·10 –4
40	2,9	268	3.9·10 –6	7,6 10 16	7,9	2.4·10 –3
50	0,97	276	1.15·10 –6	2.41016	8,1	8.5·10 –3
60	0,28	260	3.9·10 –7	7,7 10 15	7,6	0,025
70	0,08	219	1.1·10 –7	2,5 10 15	6,5	0,09
80	0,014	205	2.7·10 –8	5.0 10 14	6,1	0,41
90	2.8·10 –3	210	5.0·10 –9	9·10 13	6,5	2,1
100	5.8·10 –4	230	8.8·10 –10	1,8 10 13	7,4	9
110	1.7·10 –4	260	2.1·10 –10	5.41012	8,5	40
120	6·10 –5	300	5.6·10 –11	1,8 10 12	10,0	130
150	5·10 –6	450	3.2·10 –12	9 10 10	15	1,8 10 3
200	5·10 –7	700	1.6·10 –13	5 10 9	25	3 10 4
250	9·10 –8	800	3·10 –14	8108	40	3·10 5
300	4·10 –8	900	8·10 –15	3 10 8	50
400	8·10 –9	1000	1·10 –15	5 10 7	60
500	2·10 –9	1000	2·10 –16	1·10 7	70
700	2·10 –10	1000	2·10 –17	1 10 6	80
1000	1·10 –11	1000	1·10 –18	1 10 5	80

Troposfera.

Lo strato più basso e più denso dell'atmosfera, in cui la temperatura diminuisce rapidamente con l'altezza, è chiamato troposfera. Contiene fino all'80% della massa totale dell'atmosfera e si estende alle latitudini polari e medie fino ad altitudini di 8-10 km e ai tropici fino a 16-18 km. Qui si sviluppano quasi tutti i processi di formazione del clima, si verifica uno scambio di calore e umidità tra la Terra e la sua atmosfera, si formano nuvole e altro ancora fenomeni meteorologici, si verificano nebbia e precipitazioni. Questi strati dell'atmosfera terrestre sono in equilibrio convettivo e, grazie alla miscelazione attiva, hanno un aspetto omogeneo composizione chimica, principalmente da azoto molecolare (78%) e ossigeno (21%). La stragrande maggioranza degli aerosol e dei gas inquinanti naturali e artificiali sono concentrati nella troposfera. La dinamica della parte inferiore della troposfera, spessa fino a 2 km, dipende fortemente dalle proprietà della sottostante superficie terrestre, che determina i movimenti orizzontali e verticali dell'aria (venti) causati dal trasferimento di calore dalle terre più calde attraverso la radiazione infrarossa della superficie terrestre, che viene assorbita nella troposfera, principalmente dai vapori d'acqua e dall'anidride carbonica (effetto serra). La distribuzione della temperatura con l'altezza è stabilita come risultato della miscelazione turbolenta e convettiva. In media corrisponde ad un calo di temperatura in altezza di circa 6,5 ​​K/km.

La velocità del vento nello strato limite superficiale inizialmente aumenta rapidamente con l'altezza, e al di sopra continua ad aumentare di 2–3 km/s per chilometro. A volte nella troposfera compaiono flussi planetari stretti (con una velocità superiore a 30 km/s), a ovest alle medie latitudini e a est vicino all'equatore. Si chiamano correnti a getto.

Tropopausa.

Al limite superiore della troposfera (tropopausa), la temperatura raggiunge il suo valore minimo per l'atmosfera inferiore. Questo è lo strato di transizione tra la troposfera e la stratosfera situata sopra di essa. Lo spessore della tropopausa varia da centinaia di metri a 1,5–2 km, e la temperatura e l'altitudine, rispettivamente, vanno da 190 a 220 K e da 8 a 18 km, a seconda della latitudine e della stagione. Alle latitudini temperate e alte in inverno è 1–2 km più bassa che in estate e 8–15 K più calda. Ai tropici i cambiamenti stagionali sono molto minori (altitudine 16–18 km, temperatura 180–200 K). Sopra correnti a getto sono possibili interruzioni della tropopausa.

Acqua nell'atmosfera terrestre.

La caratteristica più importante dell'atmosfera terrestre è la presenza di quantità significative di vapore acqueo e acqua sotto forma di goccioline, che è più facilmente osservabile sotto forma di nuvole e strutture nuvolose. Il grado di copertura nuvolosa del cielo (in un determinato momento o in media in un determinato periodo di tempo), espresso su una scala di 10 o in percentuale, si chiama nuvolosità. La forma delle nuvole è determinata da classificazione internazionale. In media, le nuvole coprono circa la metà del globo. Nuvolosità – fattore importante che caratterizzano il tempo e il clima. In inverno e di notte la nuvolosità impedisce l'abbassamento della temperatura della superficie terrestre e dello strato d'aria terrestre, in estate e durante il giorno indebolisce il riscaldamento della superficie terrestre da parte dei raggi solari, addolcendo il clima all'interno dei continenti; .

Nuvole.

Le nuvole sono accumuli di goccioline d'acqua sospese nell'atmosfera (nuvole d'acqua), cristalli di ghiaccio (nuvole di ghiaccio) o entrambi insieme (nuvole miste). Man mano che goccioline e cristalli diventano più grandi, cadono dalle nuvole sotto forma di precipitazione. Le nuvole si formano principalmente nella troposfera. Derivano dalla condensazione del vapore acqueo contenuto nell'aria. Il diametro delle gocce di nube è dell'ordine di diversi micron. Il contenuto di acqua liquida nelle nuvole varia da frazioni a diversi grammi per m3. Le nuvole si distinguono per l'altezza: secondo la classificazione internazionale, ci sono 10 tipi di nuvole: cirri, cirrocumuli, cirrostrati, altocumuli, altostrati, nimbostrati, strati, stratocumuli, cumulonembi, cumuli.

Nuvole perlescenti si osservano anche nella stratosfera e nubi nottilucenti nella mesosfera.

I cirri sono nuvole trasparenti sotto forma di sottili fili bianchi o veli dalla lucentezza setosa che non creano ombre. I cirri sono composti da cristalli di ghiaccio e si formano nell'alta troposfera a temperature molto basse. Alcuni tipi di cirri fungono da presagi di cambiamenti meteorologici.

I cirrocumuli sono creste o strati di sottili nuvole bianche nella troposfera superiore. I cirrocumuli sono costituiti da piccoli elementi che assomigliano a scaglie, increspature, palline senza ombre e sono costituiti principalmente da cristalli di ghiaccio.

I cirrostrati sono un velo biancastro traslucido nell'alta troposfera, solitamente fibroso, talvolta sfocato, costituito da piccoli cristalli di ghiaccio aghiformi o colonnari.

Gli altocumuli sono nuvole bianche, grigie o bianco-grigie negli strati inferiori e medi della troposfera. Gli altocumuli hanno l'aspetto di strati e creste, come se fossero costruiti da piastre, masse arrotondate, alberi, scaglie adagiate l'una sull'altra. Gli altocumuli si formano durante un'intensa attività convettiva e solitamente sono costituiti da goccioline d'acqua superraffreddate.

Le nubi altostrato sono nubi grigiastre o bluastre con struttura fibrosa o uniforme. Nella troposfera media si osservano nubi di Altostrato, che si estendono per diversi chilometri in altezza e talvolta per migliaia di chilometri in direzione orizzontale. Tipicamente, le nubi altostrato fanno parte di sistemi nuvolosi frontali associati ai movimenti ascensionali delle masse d'aria.

Le nubi Nimbostratus sono uno strato amorfo basso (da 2 km e oltre) di nuvole di colore grigio uniforme, che dà luogo a pioggia o neve continue. Le nubi Nimbostratus sono altamente sviluppate verticalmente (fino a diversi km) e orizzontalmente (diverse migliaia di km), sono costituite da goccioline d'acqua superraffreddate mescolate a fiocchi di neve, solitamente associate ai fronti atmosferici.

Le nuvole stratificate sono nuvole del livello inferiore sotto forma di uno strato omogeneo senza contorni definiti, di colore grigio. L'altezza degli strati nuvolosi sopra la superficie terrestre è di 0,5–2 km. Di tanto in tanto cade una pioggerellina dalle nubi stratificate.

I cumuli sono nubi dense, di colore bianco brillante durante il giorno, con notevole sviluppo verticale (fino a 5 km o più). Parti superiori nubi cumuliformi Sembrano cupole o torri dai contorni arrotondati. Tipicamente, i cumuli si formano come nubi convettive nelle masse d'aria fredda.

Gli stratocumuli sono nubi basse (sotto i 2 km) sotto forma di strati non fibrosi grigi o bianchi o creste di grandi blocchi rotondi. Lo spessore verticale degli stratocumuli è piccolo. Occasionalmente, gli stratocumuli producono leggere precipitazioni.

I cumulonembi sono nubi potenti e dense, con forte sviluppo verticale (fino ad un'altezza di 14 km), che producono forti piogge con temporali, grandine e burrasche. I cumulonembi si sviluppano da potenti cumuli, differiscono da essi nella parte superiore costituita da cristalli di ghiaccio.

Stratosfera.

Attraverso la tropopausa, in media ad altitudini comprese tra 12 e 50 km, la troposfera passa nella stratosfera. Nella parte bassa, per circa 10 km, cioè fino a quote di circa 20 km è isotermico (temperatura circa 220 K). Poi aumenta con l'altitudine, raggiungendo un massimo di circa 270 K a una quota di 50–55 km. Qui c'è il confine tra la stratosfera e la mesosfera sovrastante, chiamato stratopausa. .

Nella stratosfera c’è molto meno vapore acqueo. Tuttavia, a volte si osservano sottili nubi perlescenti traslucide, che appaiono occasionalmente nella stratosfera a un'altitudine di 20-30 km. Le nuvole perlescenti sono visibili nel cielo scuro dopo il tramonto e prima dell'alba. Nella forma, le nuvole madreperlacee ricordano i cirri e i cirrocumuli.

Atmosfera media (mesosfera).

Ad un'altitudine di circa 50 km, la mesosfera inizia dal picco dell'ampio massimo di temperatura . Il motivo dell'aumento della temperatura nella regione di questo massimo è una reazione fotochimica esotermica (cioè accompagnata da rilascio di calore) della decomposizione dell'ozono: O 3 + hv® O 2 + O. L'ozono si forma a seguito della decomposizione fotochimica dell'ossigeno molecolare O 2

O2+ hv® O + O e la successiva reazione di una tripla collisione di un atomo e una molecola di ossigeno con una terza molecola M.

O+O2+M®O3+M

L'ozono assorbe voracemente la radiazione ultravioletta nella regione da 2000 a 3000 Å e questa radiazione riscalda l'atmosfera. L'ozono, situato nell'atmosfera superiore, funge da sorta di scudo che ci protegge dagli effetti delle radiazioni ultraviolette del sole. Senza questo scudo difficilmente sarebbe stato possibile lo sviluppo della vita sulla Terra nelle sue forme moderne.

In generale, in tutta la mesosfera, la temperatura atmosferica diminuisce fino al valore minimo di circa 180 K al limite superiore della mesosfera (chiamato mesopausa, altitudine circa 80 km). In prossimità della mesopausa, ad altitudini di 70-90 km, può apparire un sottilissimo strato di cristalli di ghiaccio e particelle di polvere vulcanica e meteoritica, osservato sotto forma di un bellissimo spettacolo di nubi nottilucenti. poco dopo il tramonto.

Nella mesosfera, le piccole particelle solide di meteoriti che cadono sulla Terra, provocando il fenomeno delle meteore, per lo più bruciano.

Meteore, meteoriti e palle di fuoco.

I brillamenti e altri fenomeni nell'atmosfera superiore della Terra causati dall'intrusione di particelle o corpi cosmici solidi al suo interno ad una velocità di 11 km/s o superiore sono chiamati meteoroidi. Appare una scia meteorologica luminosa osservabile; vengono chiamati i fenomeni più potenti, spesso accompagnati dalla caduta di meteoriti palle di fuoco; la comparsa delle meteore è associata agli sciami meteorici.

Pioggia di meteoriti:

1) il fenomeno delle cadute multiple di meteore nell'arco di diverse ore o giorni da un radiante.

2) uno sciame di meteoroidi che si muovono sulla stessa orbita attorno al Sole.

La comparsa sistematica di meteore in una determinata area del cielo e in determinati giorni dell'anno, causata dall'intersezione dell'orbita terrestre con l'orbita comune di molti corpi meteoritici che si muovono approssimativamente alla stessa e identica velocità, a causa di cui i loro percorsi nel cielo sembrano emergere da un punto comune (raggiante). Prendono il nome dalla costellazione in cui si trova il radiante.

Gli sciami meteorici impressionano profondamente con i loro effetti luminosi, ma le singole meteore sono raramente visibili. Molto più numerose sono le meteore invisibili, troppo piccole per essere visibili quando vengono assorbite nell'atmosfera. Alcune delle meteore più piccole probabilmente non si riscaldano affatto, ma vengono solo catturate dall'atmosfera. Queste piccole particelle con dimensioni che vanno da pochi millimetri fino a dieci millesimi di millimetro sono chiamate micrometeoriti. La quantità di materiale meteorico che entra ogni giorno nell'atmosfera varia da 100 a 10.000 tonnellate, la maggior parte di questo materiale proviene da micrometeoriti.

Poiché la materia meteorica brucia parzialmente nell'atmosfera, la sua composizione gassosa viene reintegrata con tracce di vari elementi chimici. Ad esempio, le meteore rocciose introducono il litio nell’atmosfera. La combustione delle meteore metalliche porta alla formazione di minuscole goccioline sferiche di ferro, ferro-nichel e altre goccioline che attraversano l'atmosfera e si depositano sulla superficie terrestre. Si trovano in Groenlandia e in Antartide, dove le calotte glaciali rimangono pressoché invariate per anni. Gli oceanologi li trovano nei sedimenti del fondo dell'oceano.

La maggior parte delle particelle meteoriche che entrano nell'atmosfera si depositano entro circa 30 giorni. Alcuni scienziati ritengono che questa polvere cosmica svolga un ruolo importante nella sua formazione fenomeni atmosferici, come la pioggia, perché servono come nuclei di condensazione del vapore acqueo. Pertanto, si presume che le precipitazioni siano statisticamente correlate ai grandi sciami meteorici. Tuttavia, alcuni esperti ritengono che, poiché la fornitura totale di materiale meteorico è molte decine di volte superiore a quella anche del più grande sciame meteorico, la variazione nella quantità totale di questo materiale risultante da una di queste piogge può essere trascurata.

Tuttavia, non c'è dubbio che i micrometeoriti più grandi e i meteoriti visibili lasciano lunghe tracce di ionizzazione negli strati alti dell'atmosfera, principalmente nella ionosfera. Tali tracce possono essere utilizzate per le comunicazioni radio a lunga distanza, poiché riflettono le onde radio ad alta frequenza.

L'energia delle meteore che entrano nell'atmosfera viene spesa principalmente, e forse completamente, per riscaldarla. Questa è una delle componenti minori dell'equilibrio termico dell'atmosfera.

Un meteorite è un corpo solido naturale caduto sulla superficie della Terra dallo spazio. Di solito viene fatta una distinzione tra meteoriti pietrosi, ferro-pietrosi e ferrosi. Questi ultimi sono costituiti principalmente da ferro e nichel. Tra i meteoriti rinvenuti, la maggior parte pesa da pochi grammi a diversi chilogrammi. Il più grande di quelli ritrovati, il meteorite ferroso di Goba, pesa circa 60 tonnellate e si trova ancora nello stesso luogo in cui è stato scoperto, in Sud Africa. La maggior parte dei meteoriti sono frammenti di asteroidi, ma alcuni meteoriti potrebbero essere arrivati ​​sulla Terra dalla Luna e persino da Marte.

Un bolide è una meteora molto luminosa, talvolta visibile anche di giorno, spesso lasciando dietro di sé una scia fumosa ed accompagnata da fenomeni sonori; spesso termina con la caduta di meteoriti.

Termosfera.

Al di sopra della temperatura minima della mesopausa inizia la termosfera, in cui la temperatura, prima lentamente e poi velocemente, ricomincia a salire. Il motivo è l'assorbimento della radiazione ultravioletta proveniente dal Sole ad altitudini di 150–300 km, dovuto alla ionizzazione dell'ossigeno atomico: O + hv®O++ e.

Nella termosfera la temperatura aumenta continuamente fino ad un'altitudine di circa 400 km, dove raggiunge i 1800 K durante il giorno durante l'epoca di massima attività solare. Durante l'epoca di minima attività solare, questa temperatura limite può essere inferiore a 1000 K. Al di sopra dei 400 km l'atmosfera si trasforma in un'esosfera isotermica. Il livello critico (la base dell'esosfera) si trova ad un'altitudine di circa 500 km.

Luci polari e molte orbite di satelliti artificiali, nonché nuvole nottilucenti: tutti questi fenomeni si verificano nella mesosfera e nella termosfera.

Luci polari.

Alle alte latitudini si osservano aurore durante i disturbi del campo magnetico. Possono durare pochi minuti, ma spesso sono visibili per diverse ore. Le aurore variano notevolmente in forma, colore e intensità, i quali a volte cambiano molto rapidamente nel tempo. Lo spettro delle aurore è costituito da righe e bande di emissione. Alcune delle emissioni del cielo notturno sono potenziate nello spettro dell'aurora, principalmente le linee verde e rossa l 5577 Å e l 6300 Å dell'ossigeno. Succede che una di queste linee è molte volte più intensa dell'altra, e questo determina colore visibile aurora: verde o rossa. I disturbi del campo magnetico sono accompagnati anche da interruzioni delle comunicazioni radio nelle regioni polari. La causa del disturbo sono i cambiamenti nella ionosfera, il che significa che durante le tempeste magnetiche c'è una potente fonte di ionizzazione. È stato stabilito che è forte tempeste magnetiche si verificano quando ci si avvicina al centro del disco solare grandi gruppi macchie Le osservazioni hanno dimostrato che le tempeste non sono associate alle macchie solari stesse, ma ai brillamenti solari che compaiono durante lo sviluppo di un gruppo di macchie solari.

Le aurore sono una gamma di luce di varia intensità con movimenti rapidi osservati nelle regioni ad alta latitudine della Terra. L'aurora visiva contiene linee di emissione di ossigeno atomico verdi (5577Å) e rosse (6300/6364Å) e bande molecolari di N2, che vengono eccitate da particelle energetiche di origine solare e magnetosferica. Queste emissioni di solito compaiono ad altitudini di circa 100 km e oltre. Il termine aurora ottica è usato per riferirsi alle aurore visive e al loro spettro di emissione dalla regione dell'infrarosso all'ultravioletto. L'energia della radiazione nella parte infrarossa dello spettro supera significativamente l'energia nella regione visibile. Quando apparvero le aurore, furono osservate emissioni nella gamma ULF (

Le forme attuali delle aurore sono difficili da classificare; I termini più comunemente usati sono:

1. Archi o strisce calmi e uniformi. L'arco si estende tipicamente per circa 1000 km nella direzione del parallelo geomagnetico (verso il Sole nelle regioni polari) e ha una larghezza da una a diverse decine di chilometri. Una striscia è una generalizzazione del concetto di arco; di solito non ha una forma ad arco regolare, ma si piega sotto forma di lettera S o sotto forma di spirali. Archi e strisce si trovano ad altitudini di 100-150 km.

2. Raggi dell'aurora . Questo termine si riferisce ad una struttura aurorale allungata lungo le linee del campo magnetico, con un'estensione verticale da diverse decine a diverse centinaia di chilometri. L'estensione orizzontale dei raggi è piccola, da diverse decine di metri a diversi chilometri. I raggi vengono solitamente osservati in archi o come strutture separate.

3. Macchie o superfici . Si tratta di aree luminose isolate che non hanno una forma specifica. I singoli spot possono essere collegati tra loro.

4. Velo. Una forma insolita di aurora, ovvero un bagliore uniforme che copre vaste aree del cielo.

Secondo la loro struttura, le aurore si dividono in omogenee, cave e radiose. Vengono utilizzati vari termini; arco pulsante, superficie pulsante, superficie diffusa, striscia radiante, drappeggio, ecc. Esiste una classificazione delle aurore in base al loro colore. Secondo questa classificazione, aurore del tipo UN. La parte superiore o l'intera parte è rossa (6300–6364 Å). Di solito compaiono ad altitudini di 300–400 km con un'elevata attività geomagnetica.

Tipo Aurora IN colorato di rosso nella parte inferiore e associato al bagliore delle bande del primo sistema positivo N 2 e del primo sistema negativo O 2. Tali forme di aurore compaiono durante le fasi più attive delle aurore.

Zone luci polari – Queste sono le zone di massima frequenza delle aurore notturne, secondo gli osservatori in un punto fisso sulla superficie terrestre. Le zone si trovano a 67° di latitudine nord e sud e la loro larghezza è di circa 6°. Massima occorrenza di aurore corrispondenti a in questo momento l'ora locale geomagnetica, si verifica in cinture di forma ovale (aurore ovali), che si trovano asimmetricamente attorno ai poli geomagnetici nord e sud. L’ovale dell’aurora è fissato in coordinate latitudine-tempo, e la zona dell’aurora è il luogo geometrico dei punti della regione di mezzanotte dell’ovale in coordinate latitudine-longitudine. La fascia ovale si trova a circa 23° dal polo geomagnetico nel settore notturno e a 15° in quello diurno.

Aurora ovale e zone aurora. La posizione dell'ovale dell'aurora dipende dall'attività geomagnetica. L'ovale diventa più ampio con un'elevata attività geomagnetica. Le zone aurorali o i confini ovali aurorali sono rappresentati meglio da L 6.4 che dalle coordinate del dipolo. Le linee del campo geomagnetico al confine del settore diurno dell'ovale dell'aurora coincidono magnetopausa. Si osserva un cambiamento nella posizione dell'ovale dell'aurora a seconda dell'angolo tra l'asse geomagnetico e la direzione Terra-Sole. L'ovale aurorale viene determinato anche sulla base dei dati sulla precipitazione di particelle (elettroni e protoni) di determinate energie. La sua posizione può essere determinata indipendentemente dai dati Kaspakh sul lato diurno e nella coda della magnetosfera.

La variazione giornaliera nella frequenza di occorrenza delle aurore nella zona dell'aurora ha un massimo a mezzanotte geomagnetica e un minimo a mezzogiorno geomagnetico. Sul lato quasi equatoriale dell'ovale, la frequenza delle aurore diminuisce drasticamente, ma la forma delle variazioni giornaliere viene preservata. Sul lato polare dell'ovale, la frequenza delle aurore diminuisce gradualmente ed è caratterizzata da complessi cambiamenti diurni.

Intensità delle aurore.

Intensità dell'aurora determinata misurando la luminosità apparente della superficie. Superficie luminosa IO l'aurora in una certa direzione è determinata dall'emissione totale di 4p IO fotone/(cm 2 s). Poiché questo valore non è la vera luminosità superficiale, ma rappresenta l'emissione dalla colonna, quando si studiano le aurore viene solitamente utilizzata l'unità fotone/(cm 2 colonna s). L'unità usuale per misurare l'emissione totale è Rayleigh (Rl) pari a 10 6 fotoni/(cm 2 colonna s). Unità più pratiche di intensità aurorale sono determinate dalle emissioni di una singola linea o banda. Ad esempio, l’intensità delle aurore è determinata dai coefficienti internazionali di luminosità (IBR) secondo l'intensità della linea verde (5577 Å); 1 kRl = I MKY, 10 kRl = II MKY, 100 kRl = III MKY, 1000 kRl = IV MKY (intensità massima dell'aurora). Questa classificazione non può essere utilizzata per le aurore rosse. Una delle scoperte dell'epoca (1957-1958) fu l'istituzione della distribuzione spaziotemporale delle aurore sotto forma di un ovale, spostato rispetto al polo magnetico. Da semplici idee sulla forma circolare della distribuzione delle aurore rispetto al polo magnetico c'era La transizione alla fisica moderna della magnetosfera è stata completata. L'onore della scoperta appartiene a O. Khorosheva e l'intenso sviluppo delle idee per l'ovale dell'aurora è stato condotto da G. Starkov, Y. Feldstein, S. I. Akasofu e numerosi altri ricercatori. L'ovale aurorale è la regione di più intensa influenza del vento solare sull'atmosfera superiore della Terra. L'intensità dell'aurora è maggiore nell'ovale e la sua dinamica viene continuamente monitorata tramite i satelliti.

Archi rossi aurorali stabili.

Arco rosso aurorale stabile, altrimenti chiamato arco rosso di media latitudine O M-arco, è un ampio arco subvisivo (al di sotto del limite della sensibilità dell'occhio), che si estende da est a ovest per migliaia di chilometri e forse circonda l'intera Terra. La lunghezza latitudinale dell'arco è di 600 km. L'emissione dell'arco rosso aurorale stabile è quasi monocromatica nelle linee rosse l 6300 Å e l 6364 Å. Recentemente sono state segnalate anche deboli righe di emissione l 5577 Å (OI) e l 4278 Å (N+2). Gli archi rossi sostenuti sono classificati come aurore, ma appaiono ad altitudini molto più elevate. Il limite inferiore si trova ad un'altitudine di 300 km, il limite superiore è di circa 700 km. L'intensità del silenzioso arco rosso aurorale nell'emissione l 6300 Å varia da 1 a 10 kRl (valore tipico 6 kRl). La soglia di sensibilità dell'occhio a questa lunghezza d'onda è di circa 10 kRl, quindi gli archi vengono raramente osservati visivamente. Tuttavia, le osservazioni hanno dimostrato che la loro luminosità è >50 kRL nel 10% delle notti. La durata abituale degli archi è di circa un giorno e raramente compaiono nei giorni successivi. Le onde radio provenienti dai satelliti o dalle sorgenti radio che attraversano gli archi rossi aurorali persistenti sono soggette a scintillazione, indicando l'esistenza di disomogeneità di densità elettronica. La spiegazione teorica degli archi rossi è che gli elettroni riscaldati della regione F La ionosfera provoca un aumento degli atomi di ossigeno. Le osservazioni satellitari mostrano un aumento della temperatura degli elettroni lungo le linee del campo geomagnetico che intersecano gli archi rossi aurorali persistenti. L'intensità di questi archi è correlata positivamente con attività geomagnetica(tempeste) e la frequenza con cui si verificano gli archi dipende dall'attività delle macchie solari.

Cambiare l'aurora.

Alcune forme di aurore sperimentano variazioni temporali quasi periodiche e coerenti di intensità. Queste aurore con geometria approssimativamente stazionaria e rapide variazioni periodiche che si verificano in fase sono chiamate aurore mutevoli. Sono classificate come aurore forme R secondo l'Atlante Internazionale delle Aurore Una suddivisione più dettagliata delle aurore mutevoli:

R 1 (aurora pulsante) è un bagliore con variazioni di fase uniformi di luminosità in tutta la forma dell'aurora. Per definizione, in un'aurora pulsante ideale, le parti spaziale e temporale della pulsazione possono essere separate, cioè luminosità IO(r,t)= Io s(R)· ESSO(T). In una tipica aurora R 1 pulsazioni si verificano con una frequenza compresa tra 0,01 e 10 Hz di bassa intensità (1–2 kRl). La maggior parte delle aurore R 1 – si tratta di punti o archi che pulsano con un periodo di diversi secondi.

R 2 (aurora infuocata). Il termine è solitamente usato per riferirsi a movimenti come fiamme che riempiono il cielo, piuttosto che per descrivere una forma distinta. Le aurore hanno la forma di archi e solitamente si muovono verso l'alto da un'altezza di 100 km. Queste aurore sono relativamente rare e si verificano più spesso al di fuori dell'aurora.

R 3 (aurora scintillante). Si tratta di aurore con variazioni di luminosità rapide, irregolari o regolari, che danno l'impressione di fiamme tremolanti nel cielo. Appaiono poco prima che l'aurora si disintegri. Frequenza di variazione tipicamente osservata R 3 è uguale a 10 ± 3 Hz.

Il termine aurora in streaming, usato per un'altra classe di aurore pulsanti, si riferisce a variazioni irregolari di luminosità che si muovono rapidamente orizzontalmente in archi e strisce aurorali.

L'aurora mutevole è uno dei fenomeni solare-terrestri che accompagnano le pulsazioni del campo geomagnetico e la radiazione aurorale di raggi X causata dalla precipitazione di particelle di origine solare e magnetosferica.

Il bagliore della calotta polare è caratterizzato dall'elevata intensità della banda del primo sistema negativo N+2 (l 3914 Å). Tipicamente, queste bande N + 2 sono cinque volte più intense della linea verde OI l 5577 Å, l'intensità assoluta del bagliore della calotta polare varia da 0,1 a 10 kRl (solitamente 1–3 kRl); Durante queste aurore, che compaiono durante i periodi PCA, un bagliore uniforme copre l'intera calotta polare fino ad una latitudine geomagnetica di 60° ad altitudini comprese tra 30 e 80 km. È generato prevalentemente da protoni solari e particelle D con energie di 10–100 MeV, creando una ionizzazione massima a queste altitudini. Esiste un altro tipo di bagliore nelle zone dell'aurora, chiamato aurora del mantello. Per questo tipo di bagliore aurorale, l'intensità massima giornaliera, che si verifica nelle ore del mattino, è di 1-10 kRL e l'intensità minima è cinque volte più debole. Le osservazioni delle aurore del mantello sono poche e lontane tra loro; la loro intensità dipende dall'attività geomagnetica e solare;

Bagliore atmosfericoè definita come la radiazione prodotta ed emessa dall'atmosfera di un pianeta. Si tratta della radiazione non termica dell'atmosfera, ad eccezione dell'emissione di aurore, delle scariche di fulmini e dell'emissione di scie meteoriche. Questo termine è usato in relazione all'atmosfera terrestre (bagliore notturno, crepuscolare e diurno). Il bagliore atmosferico costituisce solo una parte della luce disponibile nell'atmosfera. Altre fonti includono la luce stellare, la luce zodiacale e la luce diffusa diurna dal Sole. A volte, la luminosità atmosferica può arrivare fino al 40% numero totale Sveta. Il bagliore atmosferico si verifica in strati atmosferici di varia altezza e spessore. Lo spettro del bagliore atmosferico copre lunghezze d'onda da 1000 Å a 22,5 micron. La principale riga di emissione nel bagliore atmosferico è l 5577 Å, che appare ad un'altitudine di 90–100 km in uno strato spesso 30–40 km. La comparsa della luminescenza è dovuta al meccanismo Chapman, basato sulla ricombinazione degli atomi di ossigeno. Altre righe di emissione sono l 6300 Å, che compaiono nel caso di ricombinazione dissociativa di O + 2 e emissione NI l 5198/5201 Å e NI l 5890/5896 Å.

L'intensità della luce d'aria viene misurata in Rayleigh. La luminosità (in Rayleigh) è pari a 4 rv, dove b è la luminosità angolare della superficie dello strato emittente in unità di 10 6 fotoni/(cm 2 ster·s). L'intensità del bagliore dipende dalla latitudine (diversa per le diverse emissioni), e varia anche nel corso della giornata con un massimo intorno alla mezzanotte. Una correlazione positiva è stata notata per il bagliore nell'emissione di 5577 Å con il numero di macchie solari e il flusso di radiazione solare ad una lunghezza d'onda di 10,7 cm. Durante gli esperimenti sui satelliti è stato osservato un bagliore d'aria. Dallo spazio appare come un anello di luce attorno alla Terra e ha un colore verdastro.

Ozonosfera.

Ad altitudini di 20–25 km viene raggiunta la concentrazione massima di una quantità insignificante di ozono O 3 (fino a 2×10 –7 del contenuto di ossigeno!), che si forma sotto l'influenza della radiazione solare ultravioletta ad altitudini di circa 10 a 50 km, proteggendo il pianeta dalle radiazioni solari ionizzanti. Nonostante il numero estremamente ridotto di molecole di ozono, proteggono tutta la vita sulla Terra dagli effetti dannosi delle radiazioni a onde corte (ultravioletti e raggi X) provenienti dal Sole. Se depositi tutte le molecole alla base dell'atmosfera, otterrai uno strato spesso non più di 3–4 mm! Ad altitudini superiori ai 100 km aumenta la percentuale di gas leggeri, ad altitudini molto elevate predominano l'elio e l'idrogeno; molte molecole si dissociano in singoli atomi che, ionizzati sotto l'influenza della forte radiazione solare, formano la ionosfera. La pressione e la densità dell'aria nell'atmosfera terrestre diminuiscono con l'altitudine. A seconda della distribuzione della temperatura, l'atmosfera terrestre è divisa in troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera ed esosfera. .

Ad un'altitudine di 20–25 km c'è strato di ozono. L'ozono si forma a causa della rottura delle molecole di ossigeno quando si assorbe la radiazione ultravioletta dal Sole con lunghezze d'onda inferiori a 0,1–0,2 micron. L'ossigeno libero si combina con le molecole di O 2 e forma l'ozono O 3, che assorbe avidamente tutta la radiazione ultravioletta inferiore a 0,29 micron. Le molecole di ozono O3 vengono facilmente distrutte dalle radiazioni a onde corte. Pertanto, nonostante la sua rarefazione, lo strato di ozono assorbe efficacemente la radiazione ultravioletta del Sole che è passata attraverso strati atmosferici più alti e trasparenti. Grazie a ciò, gli organismi viventi sulla Terra sono protetti dagli effetti dannosi della luce ultravioletta del sole.

Ionosfera.

La radiazione solare ionizza gli atomi e le molecole dell'atmosfera. Il grado di ionizzazione diventa significativo già ad un'altitudine di 60 chilometri e aumenta costantemente con la distanza dalla Terra. A diverse altitudini nell'atmosfera, i processi di dissociazione avvengono in sequenza varie molecole e successiva ionizzazione di vari atomi e ioni. Queste sono principalmente molecole di ossigeno O 2, azoto N 2 e loro atomi. A seconda dell'intensità di questi processi, i vari strati dell'atmosfera che si trovano al di sopra dei 60 chilometri vengono chiamati strati ionosferici , e la loro totalità è la ionosfera . Lo strato inferiore, la cui ionizzazione è insignificante, è chiamato neutrosfera.

La massima concentrazione di particelle cariche nella ionosfera si raggiunge ad altitudini di 300–400 km.

Storia dello studio della ionosfera.

L'ipotesi sull'esistenza di uno strato conduttore nell'alta atmosfera fu avanzata nel 1878 dallo scienziato inglese Stuart per spiegare le caratteristiche del campo geomagnetico. Poi nel 1902, indipendentemente l'uno dall'altro, Kennedy negli USA e Heaviside in Inghilterra sottolinearono che per spiegare la propagazione delle onde radio su lunghe distanze era necessario presupporre l'esistenza di regioni ad alta conduttività negli alti strati dell'atmosfera. Nel 1923, l'accademico M.V. Shuleikin, considerando le caratteristiche della propagazione delle onde radio di varie frequenze, giunse alla conclusione che nella ionosfera ci sono almeno due strati riflettenti. Poi, nel 1925, i ricercatori inglesi Appleton e Barnett, così come Breit e Tuve, dimostrarono per la prima volta sperimentalmente l'esistenza di regioni che riflettono le onde radio e gettarono le basi per il loro studio sistematico. Da allora è stato condotto uno studio sistematico sulle proprietà di questi strati, generalmente chiamati ionosfera, che svolgono un ruolo significativo in una serie di fenomeni geofisici che determinano la riflessione e l'assorbimento delle onde radio, il che è molto importante per la pratica scopi, in particolare per garantire comunicazioni radio affidabili.

Negli anni '30 iniziarono le osservazioni sistematiche dello stato della ionosfera. Nel nostro paese, su iniziativa di M.A. Bonch-Bruevich, sono state create installazioni per il rilevamento del polso. Molti sono stati studiati proprietà generali ionosfera, altezze e concentrazione di elettroni dei suoi strati principali.

Ad altitudini di 60–70 km si osserva lo strato D, ad altitudini di 100–120 km lo strato E, ad altitudini, ad altitudini di 180–300 km doppio strato F 1 e F 2. I parametri principali di questi strati sono riportati nella Tabella 4.

Tabella 4.

Tabella 4.
Regione ionosferica	Altezza massima, km	Ti , K	Giorno		Notte n e , cm –3	a΄, ρm 3 s – 1
			min n e , cm –3	Massimo n e , cm –3
D	70	20	100	200	10	10 –6
E	110	270	1,5 10 5	3·10 5	3000	10 –7
F 1	180	800–1500	3·10 5	5 10 5	–	3·10 –8
F 2 (inverno)	220–280	1000–2000	6105	25105	~10 5	2·10 –10
F 2 (estate)	250–320	1000–2000	2·10 5	8 10 5	~3·10 5	10 –10
n e– concentrazione di elettroni, e – carica dell’elettrone, Ti– temperatura degli ioni, a΄ – coefficiente di ricombinazione (che determina il valore n e e il suo cambiamento nel tempo)

I valori medi sono forniti al variare del valore diverse latitudini, a seconda dell'ora del giorno e delle stagioni. Tali dati sono necessari per garantire le comunicazioni radio a lunga distanza. Vengono utilizzati per selezionare le frequenze operative per vari collegamenti radio a onde corte. La conoscenza dei loro cambiamenti a seconda dello stato della ionosfera nelle diverse ore del giorno e nelle diverse stagioni è estremamente importante per garantire l'affidabilità delle comunicazioni radio. La ionosfera è un insieme di strati ionizzati dell'atmosfera terrestre, che partono da altitudini di circa 60 km e si estendono fino ad altitudini di decine di migliaia di km. La principale fonte di ionizzazione dell'atmosfera terrestre sono le radiazioni ultraviolette e i raggi X provenienti dal Sole, che si verificano principalmente nella cromosfera solare e nella corona. Inoltre, il grado di ionizzazione dell'alta atmosfera è influenzato dai flussi corpuscolari solari che si verificano durante i brillamenti solari, così come dai flussi corpuscolari solari che si verificano durante i brillamenti solari. raggi cosmici e particelle meteoriche.

Strati ionosferici

- si tratta di zone dell'atmosfera in cui si raggiungono le massime concentrazioni di elettroni liberi (cioè il loro numero per unità di volume). Gli elettroni liberi caricati elettricamente e (in misura minore, gli ioni meno mobili) risultanti dalla ionizzazione degli atomi dei gas atmosferici, interagendo con le onde radio (cioè oscillazioni elettromagnetiche), possono cambiare la loro direzione, riflettendoli o rifrangendoli e assorbendo la loro energia . Di conseguenza, quando si ricevono stazioni radio distanti, possono verificarsi vari effetti, ad esempio, attenuazione delle comunicazioni radio, aumento dell'udibilità delle stazioni remote, blackout ecc. fenomeni.

Metodi di ricerca.

I metodi classici per studiare la ionosfera dalla Terra si riducono al sondaggio degli impulsi: invio di impulsi radio e osservazione dei loro riflessi da vari strati della ionosfera, misurazione del tempo di ritardo e studio dell'intensità e della forma dei segnali riflessi. Misurando le altezze di riflessione degli impulsi radio a varie frequenze, determinando le frequenze critiche di varie aree (la frequenza critica è la frequenza portante di un impulso radio, per la quale una data regione della ionosfera diventa trasparente), è possibile determinare il valore della concentrazione di elettroni negli strati e le altezze effettive per determinate frequenze, e selezionare le frequenze ottimali per determinati percorsi radio. Con lo sviluppo della tecnologia missilistica e l'avvento dell'era spaziale dei satelliti artificiali terrestri (AES) e di altri veicoli spaziali, è diventato possibile misurare direttamente i parametri del plasma spaziale vicino alla Terra, la cui parte inferiore è la ionosfera.

Le misurazioni della concentrazione di elettroni, effettuate a bordo di razzi lanciati appositamente e lungo le traiettorie di volo dei satelliti, hanno confermato e chiarito i dati precedentemente ottenuti con metodi a terra sulla struttura della ionosfera, la distribuzione della concentrazione di elettroni con l'altezza sopra varie regioni della Terra e ha permesso di ottenere valori di concentrazione di elettroni superiori al massimo principale: lo strato F. In precedenza, ciò era impossibile da realizzare utilizzando metodi di sondaggio basati sull'osservazione di impulsi radio a onde corte riflessi. È stato scoperto che in alcune aree del globo ci sono aree abbastanza stabili con una ridotta concentrazione di elettroni, “venti ionosferici” regolari, nella ionosfera sorgono peculiari processi ondulatori che trasportano disturbi ionosferici locali a migliaia di chilometri dal luogo della loro eccitazione, e molto altro ancora. La creazione di dispositivi di ricezione particolarmente sensibili ha permesso di ricevere segnali di impulsi parzialmente riflessi dalle regioni più basse della ionosfera (stazioni di riflessione parziale) nelle stazioni di rilevamento degli impulsi ionosferici. L'uso di potenti installazioni pulsate nelle gamme di lunghezze d'onda del metro e del decimetro con l'uso di antenne che consentono un'elevata concentrazione dell'energia emessa ha reso possibile l'osservazione dei segnali diffusi dalla ionosfera a varie altitudini. Lo studio delle caratteristiche degli spettri di questi segnali, dispersi incoerentemente da elettroni e ioni del plasma ionosferico (per questo sono state utilizzate stazioni di diffusione incoerente di onde radio) ha permesso di determinare la concentrazione di elettroni e ioni, il loro equivalente temperatura a varie altitudini fino ad altitudini di diverse migliaia di chilometri. Si è scoperto che la ionosfera è abbastanza trasparente per le frequenze utilizzate.

La concentrazione di cariche elettriche (la concentrazione di elettroni è uguale alla concentrazione di ioni) nella ionosfera terrestre ad un'altitudine di 300 km è di circa 10 6 cm –3 durante il giorno. Il plasma di tale densità riflette le onde radio con una lunghezza superiore a 20 me trasmette quelle più brevi.

Tipica distribuzione verticale della concentrazione di elettroni nella ionosfera per condizioni diurne e notturne.

Propagazione delle onde radio nella ionosfera.

La ricezione stabile delle emittenti a lunga distanza dipende dalle frequenze utilizzate, dall'ora del giorno, dalla stagione e inoltre dall'attività solare. L'attività solare influenza in modo significativo lo stato della ionosfera. Le onde radio emesse da una stazione terrestre viaggiano in linea retta, come tutti i tipi di onde elettromagnetiche. Tuttavia, va tenuto presente che sia la superficie della Terra che gli strati ionizzati della sua atmosfera fungono da piastre di un enorme condensatore, agendo su di essi come l'effetto degli specchi sulla luce. Riflettendo da loro, le onde radio possono viaggiare per molte migliaia di chilometri, andando in giro globo con enormi balzi di centinaia e migliaia di chilometri, riflettendosi alternativamente da uno strato di gas ionizzato e dalla superficie della Terra o dell'acqua.

Negli anni '20 del secolo scorso si credeva che le onde radio inferiori a 200 m generalmente non fossero adatte per le comunicazioni a lunga distanza a causa del forte assorbimento. I primi esperimenti sulla ricezione a lunga distanza di onde corte attraverso l'Atlantico tra Europa e America furono condotti dal fisico inglese Oliver Heaviside e dall'ingegnere elettrico americano Arthur Kennelly. Indipendentemente l'uno dall'altro, hanno suggerito che da qualche parte intorno alla Terra esiste uno strato ionizzato dell'atmosfera in grado di riflettere le onde radio. Si chiamava strato Heaviside-Kennelly e poi ionosfera.

Secondo i concetti moderni, la ionosfera è costituita da elettroni liberi caricati negativamente e ioni caricati positivamente, principalmente ossigeno molecolare O + e ossido nitrico NO +. Ioni ed elettroni si formano a seguito della dissociazione delle molecole e della ionizzazione degli atomi di gas neutri da parte dei raggi X solari e delle radiazioni ultraviolette. Per ionizzare un atomo, è necessario impartirgli energia di ionizzazione, la cui fonte principale per la ionosfera sono i raggi ultravioletti, i raggi X e la radiazione corpuscolare del Sole.

Mentre il guscio gassoso della Terra è illuminato dal Sole, in esso si formano continuamente sempre più elettroni, ma allo stesso tempo alcuni elettroni, scontrandosi con gli ioni, si ricombinano, formando nuovamente particelle neutre. Dopo il tramonto, la formazione di nuovi elettroni quasi si ferma e il numero di elettroni liberi inizia a diminuire. Quanti più elettroni liberi ci sono nella ionosfera, tanto meglio vengono riflesse le onde ad alta frequenza. Con una diminuzione della concentrazione di elettroni, il passaggio delle onde radio è possibile solo nelle gamme di bassa frequenza. Ecco perché di notte, di regola, è possibile ricevere stazioni distanti solo nelle gamme di 75, 49, 41 e 31 m. Gli elettroni sono distribuiti in modo non uniforme nella ionosfera. Ad altitudini comprese tra 50 e 400 km ci sono diversi strati o regioni con maggiore concentrazione di elettroni. Queste aree si intersecano dolcemente l'una nell'altra e hanno effetti diversi sulla propagazione delle onde radio HF. Lo strato superiore della ionosfera è indicato dalla lettera F. Qui il più alto grado di ionizzazione (la frazione di particelle cariche è di circa 10 –4). Si trova ad un'altitudine di oltre 150 km sopra la superficie terrestre e svolge il principale ruolo di riflessione nella propagazione a lunga distanza delle onde radio HF ad alta frequenza. Nei mesi estivi, la regione F si divide in due strati: F 1 e F 2. Lo strato F1 può occupare altezze da 200 a 250 km e lo strato F 2 sembra “fluttuare” nell’intervallo di altitudine di 300–400 km. Di solito a strati F 2 viene ionizzato molto più forte dello strato F 1. Strato notturno F 1 scompare e il livello F 2 rimane, perdendo lentamente fino al 60% del suo grado di ionizzazione. Sotto lo strato F ad altitudini comprese tra 90 e 150 km c'è uno strato E la cui ionizzazione avviene sotto l'influenza della radiazione morbida dei raggi X proveniente dal sole. Il grado di ionizzazione dello strato E è inferiore a quello dello strato E F, durante il giorno, la ricezione delle stazioni nelle gamme HF a bassa frequenza di 31 e 25 m avviene quando i segnali vengono riflessi dallo strato E. Tipicamente si tratta di stazioni situate ad una distanza di 1000–1500 km. Di notte nello strato E La ionizzazione diminuisce drasticamente, ma anche in questo momento continua a svolgere un ruolo significativo nella ricezione dei segnali dalle stazioni nelle gamme di 41, 49 e 75 m.

Di grande interesse per la ricezione dei segnali delle gamme HF ad alta frequenza di 16, 13 e 11 m sono quelli che si verificano nell'area E strati (nuvole) di ionizzazione altamente aumentata. L'area di queste nuvole può variare da pochi a centinaia di chilometri quadrati. Questo strato di maggiore ionizzazione è chiamato strato sporadico E ed è designato Es. Le nuvole Es possono muoversi nella ionosfera sotto l'influenza del vento e raggiungere velocità fino a 250 km/h. In estate, alle medie latitudini, durante il giorno, l'origine delle onde radio dovute alle nubi Es avviene per 15-20 giorni al mese. Vicino all'equatore è quasi sempre presente, e alle alte latitudini appare solitamente di notte. A volte, durante anni di bassa attività solare, quando non c'è trasmissione sulle bande HF ad alta frequenza, appaiono improvvisamente stazioni lontane sulle bande 16, 13 e 11 m con un buon volume, i cui segnali vengono riflessi molte volte da Es.

La regione più bassa della ionosfera è la regione D situati ad altitudini comprese tra 50 e 90 km. Ci sono relativamente pochi elettroni liberi qui. Dalla zona D Le onde lunghe e medie sono ben riflesse e i segnali delle stazioni HF a bassa frequenza vengono fortemente assorbiti. Dopo il tramonto, la ionizzazione scompare molto rapidamente e diventa possibile ricevere stazioni distanti nelle gamme di 41, 49 e 75 m, i cui segnali vengono riflessi dagli strati F 2 e E. I singoli strati della ionosfera svolgono un ruolo importante nella propagazione dei segnali radio HF. L'effetto sulle onde radio è dovuto principalmente alla presenza di elettroni liberi nella ionosfera, sebbene il meccanismo di propagazione delle onde radio sia associato alla presenza di grandi ioni. Questi ultimi sono interessanti anche durante lo studio proprietà chimiche atmosfera, poiché sono più attivi degli atomi e delle molecole neutre. Le reazioni chimiche che si verificano nella ionosfera svolgono un ruolo importante nel suo equilibrio energetico ed elettrico.

Ionosfera normale. Le osservazioni effettuate utilizzando razzi e satelliti geofisici hanno prodotto numerosi risultati nuove informazioni, indicando che la ionizzazione dell'atmosfera avviene sotto l'influenza della radiazione solare ad ampio spettro. La sua parte principale (oltre il 90%) è concentrata nella parte visibile dello spettro. La radiazione ultravioletta, che ha una lunghezza d'onda più corta e un'energia maggiore rispetto ai raggi di luce viola, viene emessa dall'idrogeno nell'atmosfera interna del Sole (la cromosfera), mentre i raggi X, che hanno un'energia ancora più elevata, vengono emessi dai gas nel guscio esterno del Sole. (la corona).

Lo stato normale (medio) della ionosfera è dovuto a una radiazione potente e costante. Cambiamenti regolari si verificano nella ionosfera normale a causa della rotazione quotidiana della Terra e delle differenze stagionali nell'angolo di incidenza dei raggi solari a mezzogiorno, ma si verificano anche cambiamenti imprevedibili e bruschi nello stato della ionosfera.

Disturbi nella ionosfera.

Come è noto, sul Sole si verificano potenti manifestazioni di attività che si ripetono ciclicamente, che raggiungono il massimo ogni 11 anni. Le osservazioni nell'ambito del programma dell'Anno Geofisico Internazionale (IGY) hanno coinciso con il periodo di massima attività solare per l'intero periodo di sistematica osservazioni meteorologiche, cioè. dall'inizio del XVIII secolo. Durante i periodi di elevata attività, la luminosità di alcune aree del Sole aumenta più volte e la potenza della radiazione ultravioletta e dei raggi X aumenta notevolmente. Tali fenomeni sono chiamati brillamenti solari. Durano da alcuni minuti a una o due ore. Durante un brillamento, viene eruttato plasma solare (principalmente protoni ed elettroni) e particelle elementari correre nello spazio. La radiazione elettromagnetica e corpuscolare proveniente dal Sole durante tali brillamenti ha forte impatto all'atmosfera terrestre.

La reazione iniziale si osserva 8 minuti dopo il brillamento, quando un'intensa radiazione ultravioletta e di raggi X raggiunge la Terra. Di conseguenza, la ionizzazione aumenta notevolmente; I raggi X penetrano nell'atmosfera fino al limite inferiore della ionosfera; il numero di elettroni in questi strati aumenta così tanto che i segnali radio vengono quasi completamente assorbiti (“spenti”). L'ulteriore assorbimento delle radiazioni provoca il riscaldamento del gas, il che contribuisce allo sviluppo dei venti. Il gas ionizzato lo è conduttore elettrico, e quando si muove nel campo magnetico terrestre, si verifica un effetto dinamo e viene generata una corrente elettrica. Tali correnti possono a loro volta causare notevoli disturbi nel campo magnetico e manifestarsi sotto forma di tempeste magnetiche.

La struttura e la dinamica dell'alta atmosfera sono determinate in modo significativo da processi di non equilibrio in senso termodinamico associati alla ionizzazione e alla dissociazione radiazione solare, processi chimici, eccitazione di molecole e atomi, loro disattivazione, collisione e altri processi elementari. In questo caso, il grado di non equilibrio aumenta con l'altezza al diminuire della densità. Fino ad altitudini di 500-1000 km, e spesso anche oltre, il grado di non equilibrio per molte caratteristiche dell'alta atmosfera è piuttosto piccolo, il che rende possibile utilizzare l'idrodinamica classica e idromagnetica, tenendo conto delle reazioni chimiche, per descriverlo.

L'esosfera è lo strato esterno dell'atmosfera terrestre, che inizia ad altitudini di diverse centinaia di chilometri, da cui gli atomi di idrogeno leggeri e in rapido movimento possono fuggire nello spazio.

Edoardo Kononovich

Letteratura:

Pudovkin M.I. Fondamenti di fisica solare. San Pietroburgo, 2001
Eris Chaisson, Steve McMillan L'astronomia oggi. Prentice-Hall, Inc. Fiume Saddle Superiore, 2002
Materiali su Internet: http://ciencia.nasa.gov/



L'involucro gassoso che circonda il nostro pianeta Terra, noto come atmosfera, è costituito da cinque strati principali. Questi strati hanno origine sulla superficie del pianeta, dal livello del mare (a volte al di sotto) e salgono verso lo spazio nella seguente sequenza:

• Troposfera;
• Stratosfera;
• Mesosfera;
• Termosfera;
• Esosfera.

Schema dei principali strati dell'atmosfera terrestre

Tra ciascuno di questi cinque strati principali ci sono zone di transizione chiamate "pause" dove si verificano cambiamenti nella temperatura, nella composizione e nella densità dell'aria. Insieme alle pause, l'atmosfera terrestre comprende un totale di 9 strati.

Troposfera: dove si verifica il tempo

Di tutti gli strati dell'atmosfera, la troposfera è quello con cui abbiamo più familiarità (che tu te ne accorga o no), poiché viviamo sul suo fondo, la superficie del pianeta. Avvolge la superficie della Terra e si estende verso l'alto per diversi chilometri. La parola troposfera significa "cambiamento del globo". Un nome molto appropriato, poiché questo strato è dove si verifica il nostro clima quotidiano.

Partendo dalla superficie del pianeta, la troposfera raggiunge un'altezza compresa tra 6 e 20 km. Il terzo inferiore dello strato, più vicino a noi, contiene il 50% di tutti i gas atmosferici. Questa è l'unica parte dell'intera atmosfera che respira. A causa del fatto che l'aria viene riscaldata dal basso dalla superficie terrestre, che assorbe l'energia termica del Sole, la temperatura e la pressione della troposfera diminuiscono con l'aumentare dell'altitudine.

Nella parte superiore c'è uno strato sottile chiamato tropopausa, che è semplicemente un cuscinetto tra la troposfera e la stratosfera.

Stratosfera: casa dell'ozono

La stratosfera è lo strato successivo dell'atmosfera. Si estende da 6-20 km a 50 km sopra la superficie terrestre. Questo è lo strato in cui vola la maggior parte degli aerei di linea commerciali e viaggiano le mongolfiere.

Qui l'aria non scorre su e giù, ma si muove parallelamente alla superficie in correnti d'aria molto veloci. Man mano che si sale, la temperatura aumenta, grazie all'abbondanza di ozono naturale (O3), un sottoprodotto della radiazione solare e dell'ossigeno, che ha la capacità di assorbire i dannosi raggi ultravioletti del sole (qualsiasi aumento di temperatura con l'altitudine è noto in meteorologia come "inversione").

Poiché la stratosfera ha temperature più calde nella parte inferiore e temperature più fresche nella parte superiore, la convezione (movimento verticale delle masse d'aria) è rara in questa parte dell'atmosfera. In effetti, è possibile osservare una tempesta che infuria nella troposfera dalla stratosfera perché lo strato agisce come una calotta convettiva che impedisce alle nuvole temporalesche di penetrare.

Dopo la stratosfera c'è di nuovo uno strato cuscinetto, questa volta chiamato stratopausa.

Mesosfera: atmosfera media

La mesosfera si trova a circa 50-80 km dalla superficie terrestre. La mesosfera superiore è il luogo naturale più freddo della Terra, dove le temperature possono scendere sotto i -143°C.

Termosfera: atmosfera superiore

Dopo la mesosfera e la mesopausa arriva la termosfera, situata tra 80 e 700 km sopra la superficie del pianeta, e contiene meno dello 0,01% dell'aria totale nell'involucro atmosferico. Qui le temperature raggiungono i +2000° C, ma a causa della forte rarefazione dell'aria e della mancanza di molecole di gas per trasferire il calore, queste alte temperature sono percepiti come molto freddi.

Esosfera: il confine tra l'atmosfera e lo spazio

Ad un'altitudine di circa 700-10.000 km sopra la superficie terrestre si trova l'esosfera, il bordo esterno dell'atmosfera, al confine con lo spazio. Qui i satelliti meteorologici orbitano attorno alla Terra.

E la ionosfera?

La ionosfera non è uno strato separato, ma in realtà il termine è usato per riferirsi all'atmosfera tra 60 e 1000 km di altitudine. Comprende le parti più alte della mesosfera, l'intera termosfera e parte dell'esosfera. La ionosfera prende il nome perché in questa parte dell'atmosfera la radiazione del Sole viene ionizzata quando attraversa i campi magnetici della Terra a e. Questo fenomeno si osserva da terra come l'aurora boreale.