«Строение атмосферы. Ионосфера и ее роль. Магнитосфера»

В данном реферате приведены основные понятия и факты, касающиеся атмосферы, ионосферы и магнитосферы, их роль в защите Земли и жизни от внешних воздействий, и влияние на внутренние жизненные процессы. Конечно, это только краткий обзор, потому что роль атмосферы, ионосферы и магнитосферы огромна и ей посвящены многие научные труды прошлого и современности. Кроме того, у исследования этих областей большое будущее, так как их влияние на человека очень велико.

• Пропускает тепловое излучение Солнца.

• Сохраняет тепло.

• Является средой распространения звука.

• Источник кислородного дыхания.

• Формирование влагооборота, связанного с образованием облаков и выпадением осадков.

• Формирующий фактор литосферы (выветривание).

Атмосфера делится на:

• Тропосферу (граница до 10-12 км)

• Стратосферу (граница до 55 км от тропосферы)

• Мезосферу (граница до 85-90 км от стратосферы)

• Термосферу (граница до 150 км от мезосферы)

• Экзосферу (граница до 800-2 000 км от термосферы)

С высотой изменяется не только давление, плотность и температура воздуха, но и электрическое состояние атмосферы, а на больших высотах - и ее состав. По характеру изменения температуры с высотой атмосферу делят на несколько сфер с различными физическими свойствами, а также выделяют несколько переходных слоев между сферами.

Тропосфера в умеренных и высоких широтах простирается от поверхности Земли до высоты 8-12 км, а в тропической и экваториальной зонах - до 16-17 км. Высота верхней границы тропосферы во внетропических широтах изменяется по сезонам: летом она несколько выше, чем зимой. Высота ее колеблется также и ежедневно (от 7-8 до 12-14 км) в зависимости от характера атмосферных процессов, и главным образом от изменения температуры.

Характерная особенность тропосферы - понижение температуры с высотой в среднем на 6o на каждый километр поднятия. Объясняется это тем, что для солнечных лучей тропосферный воздух почти прозрачен и нагревается и охлаждается он главным образом от поверхности Земли. Там, где приток солнечной радиации больше, температура воздуха выше. Поэтому в экваториальной и тропической зонах приземная температура в течение года колеблется около 26-28o, а в Центральной Арктике она равна -34-36o зимой и около 0o летом. В Антарктиде еще холоднее: в центре ее ледяного плато средняя температура воздуха зимой достигает -40o и ниже, а летом не выше -15-20o.

Ионосфера

Часть атмосферы с высотами более 50 и до высоты 800 км (это включает и мезосферу и термосферу) часто называют ионосферой. Ионосфера – сильно разрежённая часть атмосферы. В ней газы – кислород и азот – состоят не из молекул, как в нижних слоях атмосферы, а из атомов. Под воздействием излучения Солнца молекулы газов распадаются на атомы, в свою очередь, атомы превращаются в особые заряженные частицы – ионы, идёт процесс ионизации. Отсюда – ионосфера. В ионосфере возникают удивительные полярные сияния. Частички газов начинают светиться, образуя яркие сполохи на небе.

По данным искусственных спутников Земли, в верхней термосфере температура достигает почти 2000o и в течение суток значительно колеблется. Такая высокая температура объясняется большими скоростями движения молекул и атомов. В нижней, наиболее плотной среде атмосферы эти молекулы и атомы при движении непрерывно сталкиваются и мгновенно передают друг другу кинетическую энергию, поэтому в плотной среде кинетическая энергия в среднем одна и та же. В термосфере, где плотность среды очень мала, частицы сталкиваются реже.

О термосфере мы знаем еще очень мало. Известно лишь, что здесь происходят значительные суточные колебания температуры и что в верхних ее слоях они достигают 100o. На температуру в термосфере сильно влияет радиация Солнца. Наиболее интересная особенность термосферы - ионизация, за что ее иначе называют ионосферой. Газы находятся в ней большей частью в атомарном состоянии. Под действием ультрафиолетового и корпускулярного излучений Солнца, обладающих большой энергией, от нейтральных атомов и молекул воздуха отщепляются электроны. Атомы и молекулы, потерявшие один или несколько электронов, приобретают положительный заряд, а свободный электрон может снова присоединиться к нейтральному атому или молекуле и наделить их своим отрицательным зарядом.

Магнитосфера

Магнитосфера Земли - область околоземного пространства, включающая верхние слои атмосферы; в магнитосфере Земли геомагнитное поле преобладает над магнитным полем других источников и контролирует движение ионизированных частиц. Магнитосфера Земли имеет сложную форму и простирается на расстояние, в несколько раз большее радиуса твердой Земли [1].

Магнитосфера окружает Землю в форме "удлиненного пирожка" с "дырами" у северного и южного магнитных полюсов. Солнечный ветер оказывает давление на магнитное поле Земли, сжимая его на обращенной к Солнцу стороне и вытягивая в кометоподобный "хвост" на стороне, противоположной Солнцу.

Таким образом, магнитосфера искажается и приобретает форму кометы, голова которой указывает точно на солнечный ветер, а хвост направлен точно в противоположную сторону; магнитное поле Земли фактически отталкивается от Солнца. Заряженные частицы (ионы) захватываются магнитосферой, собираются в ней и выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля, идущих между северным и южным магнитными полюсами.

Магнитосфера Земли лежит выше нижней атмосферы и ионосферы, простираясь от высоты в 644 км до 161000 км. Ионосфера лежит несколько ближе к Земле, однако между обеими существует большое количество связей — электрических и магнитных.

Вся гелиосфера, включая ее центральное тело - Солнце, солнечный ветер, магнитосферу, ионосферу и атмосферу Земли и также других планет - может рассматриваться как единая физическая система, все процессы в которой взаимосвязаны. В частности, магнитные бури и полярные сияния вызываются прохождением мимо Земли магнитных облаков и плазменных сгустков, генерируемых на Солнце в ходе хромосферных вспышек. Кроме того, эти облака могут рассеивать потоки галактических космических лучей и тем самым менять скорость фотохимических процессов в атмосфере и, соответственно, химический состав атмосферных газов, в результате чего могут изменяться оптические свойства атмосферы (коэффициенты поглощения и рассеяния света в атмосфере) и, следовательно, поток солнечной радиации, проникающей в тропосферу, топография изобарических поверхностей и траектории движения циклонов, то есть погода.

Таким образом, атмосфера, ионосфера и магнитосфера очень важны для жизни на Земле, что и было показано в данной работе.