1.2 Земная атмосфера и ее свойства [5]
Газовая оболочка, окружающая землю называется земной атмосферой. Воздушная оболочка простирается до 2-3 тыс. км. Теоретическая граница над полюсами составляет 28 тыс. км, над экватором - 42 км. Масса земной атмосферы оценивается в 5, 27 ∙ 10 18 кг.
В нижних слоях до высоты 5,5 тыс. км сосредоточено 50 % всей массы газовой оболочки, а в слое до 20 тыс. километров сосредоточено 94% массы газовой оболочки.
В зависимости от физико-метеорологических свойств атмосферу принято делить на несколько слоев (см. рис. 2.1.).
Гомосфера это однородный слой достигает 80-100 км. Она имеет постоянный состав в виде азота - 78, 09 %, кислорода - 20, 95 %. и до 0,93 % газы. Это аргон, углекислый газ, неон, гелий, криптон, ксенон, водород, озон.
Углекислый газ поглощает тепловое излучение от поверхности Земли и создает «парниковый эффект». Присутствующие пары воды осуществляют круговорот воды в природе.
Озон-аллотропное изменение кислорода, задерживает ультрафиолетовую часть излучения солнца и обеспечивает существование всего живого на Земле. Под действием озона обесцвечиваются краски и разрушаются резиновые изделия.
В зависимости от характера изменения температуры воздуха с высотой атмосферу земли принято делить на пять основных слоев: мезосферу, термосферу, экзосферу (см. рис. 2.1).
Тропосфера - высота этой границы составляет (10-12) км над средними широтами и (16-17) км - над тропиками, температура в этом слое падает примерно 1º градус на 1 км.
Стратосфера простирается до высот 50-55 км. Начиная с 30-33 км. вертикальный градиент температуры близок к нулю. Стратосфера характеризуется горизонтальными течениями воздуха, большими скоростями ветра (50-100) м/с, вертикальные перемещения воздуха практически отсутствуют. Облака здесь образуются редко, так как мала влажность.
Мезосфера начинается с высот 50-55 км. Температура воздуха в мезосфере понижается на (3-4)°С с подъемом на 1 км и достигает минимума -68°С. Мезосфера ограничена на высоте 80 км мезопаузой.
Термосфера от 80 до 800 км над поверхностью земли. Воздух в термосфере тонизирован, а т.к. процесс ионизации под действием солнечного изменения сопровождается выделением тела, то с поднятием на высоту наблюдается рост температуры на (3-8)°С на 1 км. В термосфере происходит изменение состава воздуха.
Экзосфера - слой свыше 800 км является переходным слоем к межпланетному пространству. Температура в экзосфере продолжает расти и достигает 2000°С. В этом слое, из-за сильного разрежения воздуха, коэффициент теплоотдачи практически равен нулю, поэтому осложнений для полетов летательных аппаратов не вызывает.
На рисунке 2.1 приведено графическое изображение состояния земной атмосферы в координатах «высота - географическая широта».
Рисунок 2.1 Состояние земной атмосферы.
Ниже приводятся параметры атмосферы в зависимости от высоты полета:
