Вопросы для проверки знаний. Упражнения

1. В каких сферах и объектах планеты содержится вода?

2. Какую важную функцию выполняет круговорот воды в природе?

3. Какие процессы называют инфильтрацией и транспирацией?

4. Изменяется ли уровень Мирового океана в настоящее время?

5. Что называется абсолютной и относительной влажностью воздуха?

§ 8. Температурный режим атмосферы

От Солнца до поверхности Земли доходит часть ультрафиолетового и инфракрсного излучения, а также видимый свет, остальное излучение поглощается атмосферными газами.

Нагретая Солнцем поверхность Земли вызывает конвекционное перемещение теплых слоев воздуха. Однако по мере увеличения высоты атмосфера излучает энергии больше, чем поглощает. Температура в тропосфере постепенно понижается. Например, летом в европейской части России температура в нижних слоях атмосферы 20  25 ⁰С, а на высоте 20 км понижается до  60 ⁰С.

Выше 20 км разреженный воздух способен поглощать ультрафиолетовое излучение. Происходят фотохимические реакции распада молекул кислорода, образования озона и последующего его распада:

образование озона:

250 – 350 нм

О₂  2О,

О₂ + О  О₃; _r,

разрушение озона:

250 – 350 нм

О₃  О₂ + О.

Образование молекулярного кислорода и озона из атомарного кислорода сопровождается выделением энергии (экзотермический процесс):

2О  О₂; _r(О₂),

О₂ + О  О₃; _r(О₃).

Выделяющаяся энергия _r разогревает атмосферу, поэтому в стратосфере температура начинает расти от – 60 до 0 ⁰С.

Тропопауза, отделяющая тропосферу от стратосферы, выполняет роль энергетического барьера. Через тропопаузу не проходят конвекционные потоки (отсутствует градиент температур). Единственная возможность проникновения газов через тропопаузу – диффузия веществ.

Выше стратопаузы воздух становится настолько разреженным, что он пропускает даже жесткое УФ-излучение, поэтому нагревания воздуха солнечными лучами не происходит и температура понижается от 0 до –70 ⁰С.

Только в термосфере на высоте выше 80 км происходит взаимодействие газов с рентгеновским излучением и температура повышается от

– 70 ⁰С до высоких положительных значений. Повышение температуры происходит за счет тепла, выделяющегося в результате рекомбинации ионов О₂⁺, О⁺ и электронов.

Очевидно, в мезосфере и нижней термосфере над зимним полушарием существуют нисходящие движения, приводящие к адиабатическому нагреву при сжатии, а в летнем полушарии – восходящие движения, приводящие к адиабатическому охлаждению газа. Этим можно объяснить тот факт, что зимняя мезосфера (в районе мезопаузы) значительно теплее летней, в отличие от стратосферы, которая летом теплее, чем зимой.

Выше 200 км температура в летнем полушарии выше, чем в зимнем, что определяется в основном большой длительностью летнего дня, по сравнению с зимним. Перераспределение температур при этом сопровождается резкими перестройками циркуляции термосферных потоков, когда скорости ветра могут достигать величины 600 м/с на высотах более 120 км.

Вопросы для проверки знаний. Упражнения

1. Объясните причины понижения температуры воздуха в тропосфере.

2. Почему в стратосфере, в отличие от тропосферы, температура воздуха повышается с высотой?

3. Какой механизм обмена газами осуществляется между тропосферой и стратосферой?

4. Какие процессы вызывают понижение температуры в мезосфере?

5. Почему в термосфере и экзосфере температура неуклонно повышается?

6. Космические корабли движутся вокруг планеты Земля на разных высотах, в том числе и на высоте 400 км. На этой высоте температура достигает 800 – 1000 К. Существует ли угроза гибели космического корабля на такой высоте от перегрева?

7. Почему и на больших высотах ограничена скорость перемешивания веществ атмосферы?