地球の大気の組成をパーセンテージで表したもの。大気の構造

私たちの惑星地球を取り囲む大気として知られるガスのエンベロープは、5 つの主要な層で構成されています。これらの層は、海面 (場合によってはそれより低い) から惑星の表面で始まり、次の順序で宇宙に上昇します。

対流圏。
成層圏;
中間圏;
熱圏;
外気圏。

地球の大気の主要な層の図

これらの主要な 5 つの層のそれぞれの間には、空気の温度、組成、密度の変化が生じる「ポーズ」と呼ばれる移行ゾーンがあります。地球の大気は休止を含めて合計 9 つの層で構成されています。

対流圏: 天気が起こる場所

大気のすべての層の中で、私たちが最もよく知っているのは対流圏です。なぜなら、私たちはその底、つまり地球の表面に住んでいるからです。それは地球の表面を包み込み、上向きに数キロメートルにわたって伸びています。対流圏という言葉は「地球の変化」を意味します。この層は日常の天気が発生する場所であるため、非常に適切な名前です。

対流圏は地球の表面から始まり、高さ 6 ～ 20 km まで上昇します。私たちに最も近い層の下 3 分の 1 には、大気中のガスの 50% が含まれています。これは、大気全体の中で呼吸している唯一の部分です。空気は太陽の熱エネルギーを吸収する地表によって下から加熱されるため、対流圏の温度と圧力は高度が上がるにつれて低下します。

上部には対流圏界面と呼ばれる薄い層があり、これは対流圏と成層圏の間の単なる緩衝材です。

成層圏: オゾンの本拠地

成層圏は大気の次の層です。それは地表から6〜20キロメートルから50キロメートルまで広がっています。これは、ほとんどの民間旅客機が飛行し、熱気球が飛行する層です。

ここでは、空気は上下に流れるのではなく、非常に速い気流で地表と平行に移動します。上昇すると、太陽放射と酸素の副産物である自然に発生するオゾン (O3) が豊富に存在するため、気温は上昇します。オゾンには太陽の有害な紫外線を吸収する能力があります (気象学では高度に応じて気温が上昇することが知られています) 「反転」として）。

成層圏では底部の温度が高く、上部の温度が低いため、大気のこの部分では対流（気団の垂直方向の動き）はほとんど発生しません。実際、この層は嵐の雲の侵入を防ぐ対流のキャップとして機能するため、対流圏で猛威を振るう嵐を成層圏から見ることができます。

成層圏の後には再び緩衝層があり、今回は成層界面と呼ばれます。

中間圏：中大気圏

中間圏は、地球の表面から約 50 ～ 80 km の距離にあります。上部中間圏は地球上で最も寒い自然の場所であり、気温は-143℃を下回ることもあります。

熱圏: 高層大気

中間圏と中間圏界面の後には熱圏があり、地表から 80 ～ 700 km 上空に位置し、大気エンベロープ内の全空気の 0.01% 未満しか含まれていません。ここの温度は最高+2000℃に達しますが、空気が極度に薄く、熱を伝える気体分子が不足しているため、これらの高温は非常に寒く感じられます。

外気圏：大気と宇宙の境界

地球の表面から約 700 ～ 10,000 km の高度に、宇宙と接する大気の外側の端である外気圏があります。ここでは気象衛星が地球の周りを回っています。

電離層はどうでしょうか？

電離層は別個の層ではありませんが、実際には、この用語は高度 60 km から 1000 km の間の大気を指すのに使用されます。これには、中間圏の最上部、熱圏全体、および外圏の一部が含まれます。電離層という名前は、大気のこの部分で太陽からの放射線が地球の磁場を通過するときにイオン化されることに由来しています。この現象はオーロラとして地上から観察されます。

地球の大気

雰囲気（から。古ギリシャ語ἀτμός - 蒸気と σφαῖρα - ボール) - ガスシェル（地球圏)、地球を取り囲む地球。その内面はカバーされています水圏そして部分的に吠える、外側のものは宇宙空間の地球に近い部分に接しています。

大気を研究する物理学と化学の一連の分野は、通常、次のように呼ばれます。大気物理学。雰囲気が決める天気地球の表面で天気を研究する気象学、長期変動気候 - 気候学.

大気の構造

大気の構造

対流圏

その上限は、極地では高度 8 ～ 10 km、温帯では 10 ～ 12 km、熱帯では 16 ～ 18 km です。冬は夏よりも低くなります。大気の下層、主要な層。大気の総質量の 80% 以上と、大気中に存在するすべての水蒸気の約 90% が含まれています。対流圏では高度に発達している乱気流そして対流、起きます雲、開発中ですサイクロンそして高気圧。平均標高が高くなるほど気温は低下します勾配 0.65°/100m

地表では、密度 1.2 kg/m3、気圧 101.35 kPa、温度プラス 20 °C、相対湿度 50% が「通常の状態」として受け入れられています。これらの条件付きインジケーターは純粋に工学的な重要性を持っています。

成層圏

高度11～50kmに位置する大気の層。 11〜25km層（成層圏の下層）の温度のわずかな変化と、25〜40km層の-56.5°から0.8°への上昇が特徴です。と(成層圏または領域の上層) 反転）。高度約 40 km で約 273 K (ほぼ 0 °C) の値に達すると、温度は高度約 55 km まで一定のままです。この一定温度の領域はと呼ばれます成層圏成層圏との境界です中間圏.

成層圏

成層圏と中間圏の間の大気の境界層。垂直方向の温度分布には最大値 (約 0 °C) があります。

中間圏

地球の大気

中間圏高度50kmから始まり、80〜90kmまで広がります。温度は高さとともに低下し、平均垂直勾配は (0.25 ～ 0.3)°/100 m です。主なエネルギープロセスは放射熱伝達です。複雑な光化学プロセスフリーラジカル、振動励起された分子などが大気の輝きを引き起こします。

メソポーズ

中間圏と熱圏の間の移行層。垂直方向の温度分布には最小値 (約 -90 °C) があります。

カルマンライン

地球の大気と宇宙との境界として従来認められている海抜の高さ。

熱圏

主な記事: 熱圏

上限は約800kmです。温度は高度200〜300 kmまで上昇し、1500 K程度の値に達しますが、その後は高地までほぼ一定のままです。紫外線、X 線、太陽放射、宇宙放射線の影響下で、空気のイオン化が発生します (「オーロラ") - 主要エリア電離層熱圏の中にあります。高度 300 km を超えると、原子状酸素が優勢になります。

高度120kmまでの大気層

Exosphere（散乱球）

外気圏- 分散ゾーン、熱圏の外側部分、700 km 以上に位置します。外気圏のガスは非常に希薄になっており、ここからその粒子が惑星間空間に漏れ出ます（散逸).

高度 100 km までの大気は、均質でよく混合されたガスの混合物です。より高い層では、高さによるガスの分布はその分子量に依存し、より重いガスの濃度は地表から離れるにつれてより速く減少します。ガス密度の減少により、温度は成層圏の 0 °C から中間圏の -110 °C まで低下します。ただし、高度 200 ～ 250 km での個々の粒子の運動エネルギーは、約 1500 °C の温度に相当します。 200 km を超えると、時間と空間における温度とガス密度の大きな変動が観察されます。

高度約 2000 ～ 3000 km では、外気圏は徐々にいわゆる外気圏に変わります。 真空に近い宇宙空間、主に水素原子である惑星間ガスの高度に希薄化された粒子で満たされています。しかし、このガスは惑星間物質の一部にすぎません。他の部分は彗星や隕石由来の塵粒子で構成されています。極度に希薄化した塵粒子に加えて、太陽および銀河由来の電磁放射線および粒子放射線がこの空間に侵入します。

対流圏は大気の質量の約80％を占め、成層圏は約20％を占めます。中間圏の質量は大気の総質量の 0.3% 未満であり、熱圏は大気の総質量の 0.05% 未満です。大気中の電気的性質に基づいて、中性子圏と電離層が区別されます。現在、大気は高度 2000 ～ 3000 km まで広がっていると考えられています。

大気中のガスの組成に応じて、放出されます。 均質圏そして 異星圏. ヘテロスフィア - このような高度ではガスの混合は無視できるため、これは重力がガスの分離に影響を与える領域です。これは、異星圏の組成が可変であることを意味します。その下には、大気のよく混合された均質な部分があり、均質圏。これらの層間の境界はと呼ばれますターボ一時停止、標高約120kmにあります。

物理的性質

大気の厚さは地表から約 2000 ～ 3000 km です。総質量空気- (5.1-5.3)×10 18kg。モル質量きれいな乾燥空気は 28.966 です。プレッシャー 0℃、海抜101.325 kPa; 臨界温度?140.7℃。臨界圧力3.7MPa。 C p 1.0048×10 3 J/(kg・K) (0℃にて)、 C v 0.7159×10 3 J/(kg K) (0 °C で)。空気の水への溶解度は、0 °C では 0.036%、25 °C では 0.22% です。

大気の生理学的特性およびその他の特性

すでに海抜5kmの高度で、訓練を受けていない人が発症します酸素欠乏そして適応がなければ、人のパフォーマンスは大幅に低下します。大気の生理学的ゾーンはここで終わります。高度 15 km で人間の呼吸は不可能になりますが、約 115 km までは大気中に酸素が含まれています。

大気は私たちに呼吸に必要な酸素を供給します。しかし、高度が上がると大気の全圧が低下するため、それに応じて酸素分圧も低下します。

人間の肺には常に約 3 リットルの肺胞空気が含まれています。分圧通常の大気圧における肺胞空気中の酸素は 110 mm Hg です。技術、二酸化炭素圧力 - 40 mm Hg。 Art.、および水蒸気 - 47 mm Hg。美術。高度が上がると酸素圧は低下しますが、肺内の水と二酸化炭素の総蒸気圧はほぼ一定で、約 87 mm Hg になります。美術。周囲の気圧がこの値と等しくなると、肺への酸素の供給は完全に停止します。

高度約 19 ～ 20 km では、大気圧は 47 mm Hg まで低下します。美術。したがって、この高度では、人体の中で水と間質液が沸騰し始めます。これらの高度で与圧された客室の外では、ほぼ瞬時に死亡します。したがって、人間の生理学の観点からは、「宇宙」はすでに高度15〜19 kmで始まります。

対流圏と成層圏という高密度の空気の層は、放射線の有害な影響から私たちを守ってくれます。空気が十分に希薄化している高度 36 km 以上では、イオン化剤が身体に強い影響を与えます。放射線- 一次宇宙線; 高度 40 km 以上では、太陽スペクトルの紫外線部分が人間にとって危険です。

私たちが地表からさらに高度に上昇すると、音の伝播や空気力学の出現など、大気の下層で観察されるおなじみの現象が起こります。リフト抵抗、熱伝達対流等

希薄な空気層での分布音不可能であることがわかります。高度 60 ～ 90 km までは、空気抵抗と揚力を利用して空気力学的に制御された飛行が可能です。しかし、高度 100 ～ 130 km からのスタートは、すべてのパイロットにとって馴染みのある概念です。数字Mそして防音壁意味が失われる、条件付きカルマンラインそれを超えると、反力を使用してのみ制御できる純粋な弾道飛行の領域が始まります。

高度 100 km を超えると、大気は対流 (つまり、空気の混合) によって熱エネルギーを吸収、伝導、伝達する能力という、もう 1 つの注目すべき特性を失います。これは、軌道上の宇宙ステーションにある機器のさまざまな要素を、飛行機で通常行われているのと同じ方法、つまりエアジェットやエアラジエーターの助けを借りて外部から冷却することができないことを意味します。このような高さでは、宇宙空間と同様に、熱を伝達する唯一の方法は次のとおりです。熱放射.

大気の組成

乾燥空気の組成

地球の大気は主にガスとさまざまな不純物（塵、水滴、氷の結晶、海塩、燃焼生成物）で構成されています。

大気を構成するガスの濃度は、水 (H 2 O) と二酸化炭素 (CO 2) を除いて、ほぼ一定です。

乾燥空気の組成

窒素
酸素
アルゴン
水
二酸化炭素
ネオン
ヘリウム
メタン
クリプトン
水素
キセノン
亜酸化窒素

表に示されているガスに加えて、雰囲気には SO 2、NH 3、CO、オゾン, 炭化水素, 塩酸, HF、カップル水銀、I 2 、またいいえおよび他の多くのガスが少量含まれます。対流圏には常に大量の浮遊固体粒子と液体粒子が含まれています（エアロゾル).

大気形成の歴史

最も一般的な理論によると、地球の大気は時間の経過とともに 4 つの異なる組成を持ちました。当初は軽質ガス ( 水素そしてヘリウム）、惑星間空間から撮影されました。これはいわゆる 一次大気（約40億年前）。次の段階では、活発な火山活動により、大気は水素以外のガス（二酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア, 水蒸気）。こうして形成されたのです 二次大気（現代から約30億年前）。この雰囲気は元気を与えてくれました。さらに、大気形成のプロセスは次の要因によって決定されます。

軽ガス（水素とヘリウム）の漏洩惑星間空間;

紫外線、雷放電、その他の要因の影響下で大気中で起こる化学反応。

徐々にこれらの要因が形成につながりました 三次大気、水素含有量がはるかに低く、窒素と二酸化炭素（アンモニアと炭化水素からの化学反応の結果として形成される）含有量がはるかに高いことが特徴です。

窒素

大量の N 2 の形成は、30 億年前に光合成の結果として地球の表面から生じ始めた分子 O 2 によるアンモニア水素大気の酸化によるものです。 N2 は、硝酸塩やその他の窒素含有化合物の脱窒の結果として大気中に放出されます。窒素は上層大気中でオゾンによって酸化されて NO になります。

窒素 N 2 は、特定の条件下 (たとえば、雷放電中) でのみ反応します。放電中のオゾンによる窒素分子の酸化は、窒素肥料の工業生産に使用されます。低エネルギー消費で酸化し、生物学的に活性な形態に変換できます。シアノバクテリア (藍藻類)根粒菌を形成する結節細菌共生とマメ科植物植物、いわゆる緑肥。

酸素

地球の出現とともに大気の組成が根本的に変わり始めた生きた生物、結果として光合成酸素の放出と二酸化炭素の吸収を伴います。当初、酸素は還元された化合物（アンモニア、炭化水素、亜硝酸塩）の酸化に費やされました。腺この段階の終わりには、大気中の酸素含有量が増加し始めます。徐々に、酸化性のある現代的な雰囲気が形成されました。これにより、多くのプロセスで深刻かつ突然の変化が発生したため、雰囲気, リソスフェアそして生物圏、このイベントはと呼ばれました酸素災害.

のために顕生代大気の組成と酸素含有量が変化しました。それらは主に有機堆積物の堆積速度と相関していました。したがって、石炭が蓄積していた時代には、大気中の酸素含有量は明らかに現代のレベルを大幅に超えていました。

二酸化炭素

大気中のCO 2 の含有量は、火山活動と地球の殻の化学プロセスに依存しますが、最も重要なのは、体内の有機物の生合成と分解の強度に依存します。生物圏地球。現在の地球のバイオマスのほぼ全体（約 2.4 × 10 12 トン））は、大気中に含まれる二酸化炭素、窒素、水蒸気によって生成されます。埋められた海、V 沼地そしてで森林有機物はこうなる石炭, 油そして天然ガス。（cm。地球化学的炭素循環)

希ガス

不活性ガスの供給源 - アルゴン, ヘリウムそしてクリプトン- 火山の噴火と放射性元素の崩壊。一般に地球、特に大気は宇宙と比べて不活性ガスが枯渇しています。その理由は、惑星間空間への継続的なガス漏れにあると考えられています。

大気汚染

最近、大気の進化は次のような影響を受け始めています。人間。彼の活動の結果、以前の地質時代に蓄積された炭化水素燃料の燃焼により、大気中の二酸化炭素含有量が継続的に大幅に増加しました。光合成中に大量の CO 2 が消費され、世界中の海洋に吸収されます。このガスは、火山活動や人間の産業活動だけでなく、炭酸塩岩や動植物由来の有機物質の分解によって大気中に侵入します。過去 100 年間で、大気中の CO 2 含有量は 10% 増加し、その大部分 (3,600 億トン) は燃料の燃焼によるものです。燃料燃焼の増加率が続けば、今後 50 ～ 60 年で大気中の CO2 量は 2 倍になり、地球規模の気候変動.

燃料の燃焼は汚染ガスの主な発生源です ( CO, いいえ, それで 2 ）。二酸化硫黄は大気中の酸素によって酸化されて、それで 3 大気の上層では、水やアンモニア蒸気と相互作用し、その結果、硫酸(H 2 それで 4 ) そして硫酸アンモニウム ((NH 4 ) 2 それで 4 ) いわゆる形で地球の表面に戻ります。酸性雨。使用法内燃機関窒素酸化物、炭化水素、鉛化合物による重大な大気汚染を引き起こします（四エチル鉛 Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

大気のエアロゾル汚染は、自然原因（火山の噴火、砂嵐、海水滴や植物花粉の混入など）と人間の経済活動（鉱石や建材の採掘、燃料の燃焼、セメント製造など）の両方によって引き起こされます。）。大気中への粒子状物質の集中的かつ大規模な放出は、地球上の気候変動の考えられる原因の 1 つです。

大気は天体の外殻です。惑星が異なれば、組成、化学的、物理的特性が異なります。地球の大気の主な性質は何ですか? それは何で構成されていますか? それはいつ、どのようにして生じたのでしょうか? これについてさらに詳しく見てみましょう。

大気の形成

大気は惑星を外側から包み込み、重力によって所定の位置に保持されているガスの混合物です。形成当時、私たちの惑星にはまだガス状の殻がありませんでした。それは少し後に形成され、何度か変更されました。当時の大気の基本的な性質が何であったのかは完全にはわかっていません。

科学者らは、最初の大気は太陽系星雲から採取されたもので、ヘリウムと水素から構成されていたと示唆しています。惑星の高温と太陽風の影響により、この殻はすぐに破壊されました。

次の大気は火山のおかげで形成され、そこから放出されたガスは薄く、温室効果ガス (メタン、二酸化炭素、アンモニア)、水蒸気、酸で構成されていました。

20億年前、大気の状態は現在の状態に変わり始めました。地球上の外部プロセス（風化、太陽活動）と最初のバクテリアと藻類が、酸素の放出によりこれに関与しました。

大気の組成と性質

私たちの惑星のガス殻には明確な端がありません。その外側の輪郭はぼやけ、徐々に宇宙空間へと移行し、均一な塊と一体化します。殻の内縁は地殻と地球の水圏に接しています。

大気の基本的な性質は主にその組成によって決まります。そのほとんどはガスによって表されます。主な割合は窒素 (75.5%) と酸素 (23.1%) です。大気中にはこれらの他に、アルゴン、二酸化炭素、水素、メタン、ヘリウム、キセノンなどが含まれます。

物質の濃度はほとんど変化しません。変数値は水の場合に一般的であり、植生の量によって決まります。水は水蒸気の形で含まれています。その量は地理的な緯度によって異なり、最大 2.5% になります。大気中には、燃焼生成物、海塩、塵の不純物、小さな結晶の形の氷も含まれています。

大気の物理的性質

大気の主な特性は、圧力、湿度、温度、密度です。大気の各層では、それらの値は異なります。地球の殻の空気は、さまざまな物質の多数の分子で構成されています。重力によってそれらは惑星内に保持され、表面に近づけられます。

底部にはより多くの分子があるため、そこでの密度と圧力はより大きくなります。それらは高さとともに減少し、宇宙空間ではほとんど見えなくなります。大気の下層では圧力が 1 mmHg 低下します。美術。 10メートルごとに。

惑星の表面とは異なり、大気は太陽によって加熱されません。したがって、地球に近づくほど温度は高くなります。 100 メートルごとに約 0.6 度減少します。対流圏の上部ではマイナス56度に達します。

空気のパラメータは、その中の水分、つまり湿度に大きく影響されます。惑星の総空気質量は (5.1-5.3) 10 18 kg で、水蒸気の割合は 1.27 10 16 kg です。大気の性質は地域によって異なるため、地表の「通常の状態」として受け入れられる標準値が導出されています。

地球のガス殻の構造

ガス殻の性質は高度によって変化します。大気の基本特性に応じて、大気はいくつかの層に分けられます。

対流圏。
成層圏;
中間圏。
熱圏;
外気圏。

差別化の主なパラメータは温度です。層の間にはポーズと呼ばれる境界領域があり、そこには一定の温度が記録されます。

対流圏は最下層です。国境は緯度に応じて標高 8 ～ 18 キロメートルのところにあります。赤道線上で最も高くなります。大気質量の約 80% は対流圏にあります。

大気の外層は外気圏によって表されます。その下限と厚さは太陽の活動によって異なります。地球では、外気圏は高度 500 ～ 1,000 キロメートルから始まり、10 万キロメートルに達します。底部は酸素と窒素で飽和し、上部は水素や他の軽ガスで飽和します。

雰囲気の役割

大気とは私たちが吸う空気のことです。それがなければ、人は5分も生きることができません。植物や動物のすべての細胞を飽和させ、身体と外部環境の間のエネルギー交換を促進します。

大気は地球のフィルターです。それを通過すると、太陽放射が散乱されます。これにより、その強度と、濃縮された形で引き起こされる可能性のある害が軽減されます。殻は地球の盾の役割を果たしており、その上層では多くの隕石や彗星が地表に到達する前に燃え尽きます。

大気の温度、密度、湿度、圧力が気候と気象条件を形成します。大気は地球上の熱の分布に関与しています。これがなければ、温度は 200 度以内で変動します。

地球の殻は物質の循環に参加し、いくつかの生物の生息地であり、音の伝達に貢献しています。それが存在しなければ、地球上に生命が存在することは不可能になります。

ブループラネット…

このトピックは、サイトに最初に表示されるトピックの 1 つであるはずです。結局のところ、ヘリコプターは大気圏内の航空機です。 地球の大気– いわば彼らの生息地:-)。あ 空気の物理的性質これがまさにこの生息地の質を決定するものです:-)。つまり、これが基本の一つです。そして彼らはいつも最初に基礎について書きます。でも、今になってやっと気づきました。ただし、ご存じのとおり、遅刻しないよりはマシです...雑草や不必要な複雑な問題には触れずに、この問題について触れましょう :-)。

それで… 地球の大気。これは私たちの青い惑星のガス状の殻です。誰もがこの名前を知っています。なぜ青いのでしょうか？単純に、太陽光（スペクトル）の「青」（および青と紫）成分が大気中で最もよく散乱され、その結果、青みがかった青みがかった色、時には紫の色合いを帯びた色になるからです（もちろん、晴れた日には：-）））。

地球の大気の組成。

大気の組成は非常に幅広いです。本文ではすべての成分を列挙しませんが、これについては、二酸化炭素 (CO 2 ) を除いて、すべてのガスの組成がほぼ一定です。さらに、大気中には蒸気、浮遊液滴、または氷晶の形で必然的に水が含まれます。水の量は一定ではなく、温度と、程度は低いですが気圧によって異なります。さらに、地球の大気 (特に現在の大気) には、「あらゆる種類の厄介なもの」がある程度含まれています :-)。これらはSO 2 、NH 3 、CO、HCl、NOであり、さらに水銀蒸気Hgもあります。確かに、これはすべて少量ですが、神に感謝します:-)。

地球の大気地表からの高さでいくつかの連続するゾーンに分割するのが通例です。

1 つ目は地球に最も近い対流圏です。これは、さまざまな種類の生命活動の最下層であり、いわば主要な層です。そこには、全大気の質量の 80% (体積では大気全体の約 1% にすぎません) と全大気の約 90% の水分が含まれています。風、雲、雨、雪の大部分はそこから来ています。対流圏は、熱帯緯度では高度約 18 km、極緯度では最大 10 km まで広がっています。高度が上がると、その中の気温は 100 メートルごとに約 0.65 度低下します。

大気ゾーン。

ゾーン 2 - 成層圏。対流圏と成層圏の間には、別の狭いゾーン、対流圏界面があると言わなければなりません。高度による温度の低下を防ぎます。対流圏界面の厚さは平均 1.5 ～ 2 km ですが、その境界は不明瞭で、対流圏は成層圏と重なることがよくあります。

したがって、成層圏の平均高さは12 kmから50 kmです。その中の温度は25 km（約-57°С）まで変化せず、40 kmまでのどこかで約0°Сに上昇し、50 kmまで変化しません。成層圏は地球の大気の中でも比較的穏やかな部分です。悪天候はほとんどありません。有名なオゾン層が高度15〜20 kmから55〜60 kmに位置するのは成層圏です。

これに小さな境界層である成層界面が続き、温度は約 0℃ に留まり、次のゾーンは中間圏です。高度80〜90kmまで広がり、その中での気温は約80℃まで下がります。中間圏では通常、小さな流星が目に見え、その中で輝き始め、そこで燃え尽きます。

次の狭い間隔は中間圏界面であり、その先には熱圏帯があります。その高さは最大700〜800 kmです。ここで気温は再び上昇し始め、高度約300kmでは1200℃程度の値に達することがあります。その後、それは一定のままになります。熱圏の内部、高度約 400 km までは電離層です。ここでは、空気は太陽放射への曝露により高度にイオン化されており、高い電気伝導率を持っています。

次の、そして一般に最後のゾーンは外気圏です。これはいわゆる散乱ゾーンです。ここには、主に非常に希薄な水素とヘリウムが存在します（水素が優勢です）。高度約 3000 km で、外気圏は宇宙に近い真空状態に入ります。

このようなもの。なぜおおよそでしょうか？なぜなら、これらの層は非常に従来のものだからです。高度、ガスの組成、水、温度、イオン化などのさまざまな変化が可能です。さらに、地球の大気の構造と状態を定義する用語は他にもたくさんあります。

たとえば、均質圏と異質圏です。 1 つ目では、大気ガスはよく混合されており、その組成は非常に均一です。 2 番目は最初のものの上に位置しており、そこではそのような混合は実質的にありません。その中のガスは重力によって分離されます。これらの層の境界は高度 120 km にあり、ターボポーズと呼ばれます。

用語についてはこれで終わりにしますが、大気の境界は海抜 100 km の高度にあることが従来から受け入れられているということを付け加えておきます。この境界線はカルマン線と呼ばれます。

大気の構造を説明するために、さらに 2 枚の写真を追加します。ただし、最初のものはドイツ語ですが、完全で非常に理解しやすいです :-)。拡大してはっきりと見ることができます。 2 番目の図は、高度に応じた大気温度の変化を示しています。

地球の大気の構造。

気温は高度によって変化します。

現代の有人軌道宇宙船は高度約 300 ～ 400 km を飛行します。ただし、これはもはや航空分野ではありませんが、もちろん、この分野はある意味で密接に関連しており、それについては後で必ず説明します :-)。

航空ゾーンは対流圏です。現代の大気圏内を飛行する航空機は、成層圏の下層でも飛行できます。たとえば、MIG-25RB の実用的な天井は 23,000 m です。

成層圏での飛行。

そしてまさに 空気の物理的性質対流圏は、飛行がどのようなものであるか、航空機の制御システムがどの程度効果的であるか、大気中の乱気流が航空機にどのような影響を与えるか、エンジンがどのように動作するかを決定します。

最初の主なプロパティは気温。気体力学では、摂氏スケールまたはケルビンスケールで決定できます。

温度 t1所定の高さで N摂氏スケールでは次のように決定されます。

t 1 = t - 6.5N、どこ t– 地面付近の気温。

ケルビンスケールでの温度は次のように呼ばれます。絶対温度, このスケール上のゼロは絶対ゼロです。絶対零度では分子の熱運動は止まります。ケルビンスケールの絶対零度は、摂氏スケールの -273 度に対応します。

したがって、気温は T上に Nケルビンスケールは次のように決定されます。

T = 273K + t - 6.5H

空気圧。大気圧は、大気 (atm.) の古い測定システムではパスカル (N/m2) で測定されます。気圧というものもあります。これは、水銀気圧計を使用して測定された圧力 (水銀柱ミリメートル単位) です。気圧 (海面での圧力) は 760 mmHg に相当します。美術。いわゆるスタンダード。物理学では1気圧。正確に 760 mm Hg に等しくなります。

空気密度。空気力学で最もよく使用される概念は、空気の質量密度です。これは体積1m3中の空気の質量です。空気の密度は高度とともに変化し、空気はより希薄になります。

湿度。空気中の水分量を表します。というコンセプトがあります」相対湿度」これは、特定の温度で可能な最大値に対する水蒸気の質量の比率です。 0%、つまり空気が完全に乾燥しているという概念は、一般に実験室でのみ存在します。一方、湿度 100% も十分にあり得ます。これは、空気が吸収できるすべての水を吸収したことを意味します。まさに「フルスポンジ」のようなもの。相対湿度が高いと空気密度が減少し、相対湿度が低いと空気密度が増加します。

航空機の飛行は異なる大気条件下で行われるため、同じ飛行モードでも飛行パラメータと空力パラメータは異なる場合があります。したがって、これらのパラメータを正確に推定するために、次のように導入しました。国際標準大気 (ISA)。高度の上昇に伴う空気の状態の変化を示します。

湿度ゼロにおける空気条件の基本パラメータは次のように取得されます。

圧力 P = 760 mm Hg。美術。 (101.3kPa);

温度 t = +15°C (288 K);

質量密度 ρ = 1.225 kg/m 3 ;

ISA では、対流圏の気温は高度 100 メートルごとに 0.65 度低下することが認められています (上で述べたように :-))。

標準大気（例：10,000mまで）。

MSA テーブルは、計器の校正だけでなく、航法および工学計算にも使用されます。

空気の物理的性質慣性、粘性、圧縮率などの概念も含まれます。

慣性は、空気の静止状態または等速直線運動の変化に抵抗する能力を特徴付ける空気の特性です。 . 慣性の尺度は空気の質量密度です。値が高いほど、航空機が媒体内を移動するときの媒体の慣性と抵抗力が大きくなります。

粘度航空機が移動するときの空気摩擦抵抗を決定します。

圧縮率は、圧力の変化に伴う空気密度の変化を決定します。航空機の低速時 (最大 450 km/h) では、空気流が航空機の周囲を流れるときに圧力に変化はありませんが、高速になると圧縮性の影響が現れ始めます。その影響は特に超音速で顕著になります。これは空気力学の別の分野であり、別の記事のトピックです :-)。

さて、今のところはこれですべてのようです...この少し退屈な列挙を終了する時が来ましたが、これは避けられません :-)。 地球の大気、そのパラメータ、 空気の物理的性質航空機にとっては、デバイス自体のパラメータと同じくらい重要であり、無視することはできません。

さようなら、次のミーティングともっと興味深い話題まで :) ...

追伸

デザートとして、成層圏への飛行中に MIG-25PU 双機のコックピットから撮影されたビデオを見ることをお勧めします。どうやら、そのような航空券を買うお金を持っている観光客によって撮影されたようです:-)。ほとんどすべてがフロントガラス越しに撮影されました。空の色に注目してください…

「アトモスフィア」という名前自体はギリシャ語に由来する2つの単語から形成されており、ロシア語に翻訳すると「蒸気」と「ボール」を意味します。そして、正確な定義を見ると、次のように読むことができます。「大気は地球の空気の殻であり、地球と一緒に宇宙空間を駆け巡ります。」それは、地球上で起こった地質学的および地球化学的プロセスと並行して発展しました。そして今日、生物の中で起こるすべてのプロセスはそれに依存しています。大気がなければ、地球は月のように生物のいない砂漠になってしまうでしょう。

それは何で構成されていますか?

雰囲気とは何なのか、そこにどのような要素が含まれているのかという問題は、長い間人々の関心を集めてきました。この砲弾の主な構成要素は 1774 年にすでに知られていました。これらは Antoine Lavoisier によって設置されました。彼は、大気の組成が主に窒素と酸素で構成されていることを発見しました。時間が経つにつれて、そのコンポーネントは洗練されました。そして現在では、水や塵だけでなく、他の多くのガスが含まれていることが知られています。

地球の表面近くの大気を構成しているものを詳しく見てみましょう。最も一般的なガスは窒素です。 78パーセントをわずかに超える量が含まれています。しかし、これほど大量にあるにもかかわらず、窒素は空気中ではほとんど不活性です。

次に量が多く、非常に重要な要素は酸素です。このガスは約 21% 含まれており、非常に高い活性を示します。その具体的な機能は、死んだ有機物を酸化することであり、この反応の結果として有機物が分解されます。

少量だが重要なガス

大気の一部である 3 番目のガスはアルゴンです。 1パーセント弱ですね。次に、二酸化炭素とネオン、ヘリウムとメタン、クリプトンと水素、キセノン、オゾン、さらにはアンモニアが続きます。しかし、その数は非常に少ないため、そのような構成要素の割合は 100 分の 1、1000 分の 1、100 万分の 1 に相当します。このうち二酸化炭素だけが重要な役割を果たします。二酸化炭素は植物の光合成に必要な建築材料であるためです。もう 1 つの重要な機能は、放射線を遮断し、太陽の熱の一部を吸収することです。

もう 1 つの小さいながらも重要なガスであるオゾンは、太陽からの紫外線を捕らえるために存在します。この特性のおかげで、地球上のすべての生命は確実に保護されています。一方、オゾンは成層圏の温度に影響を与えます。この放射線を吸収するという事実により、空気は加熱されます。

大気の定量的組成の一定性は、ノンストップの混合によって維持されます。そのレイヤーは水平方向と垂直方向の両方に移動します。したがって、地球上のどこにでも、十分な酸素が存在し、過剰な二酸化炭素は存在しません。

空中には他に何があるでしょうか？

空域には蒸気や粉塵が存在する可能性があることに注意してください。後者は花粉と土壌粒子で構成されますが、都市ではこれらに排気ガスからの固体排出物の不純物が加わります。

しかし、大気中には大量の水が存在します。特定の条件下では、結露して雲や霧が発生します。本質的に、これらは同じもので、最初のものだけが地表の上空に現れ、最後のものは地表に沿って広がります。雲にはさまざまな形があります。このプロセスは地球上の高さに依存します。

それらが陸地から2km上に形成された場合、それらは層状と呼ばれます。雨が地面に降り注いだり、雪が降ったりするのは彼らからです。それらの上には積雲が高さ8kmまで形成されます。彼らは常に最も美しく、絵のように美しいです。彼らはそれを見て、それがどのように見えるか疑問に思う人たちです。このような地層が次の 10 km 以内に現れた場合、非常に明るく風通しの良いものになるでしょう。彼らの名前は羽のようなものです。

大気は何層に分かれているのでしょうか？

それらは互いに非常に異なる温度を持っていますが、一方の層がどの特定の高さで始まり、もう一方の層がどの高さで終わるかを判断することは非常に困難です。この分割は非常に条件付きであり、近似的です。しかし、大気の層は依然として存在し、その機能を果たしています。

空気の殻の最下部は対流圏と呼ばれます。その厚さは、極から赤道まで 8 km から 18 km に移動するにつれて増加します。この部分は大気の中で空気が地表によって加熱されるため、最も暖かい部分です。水蒸気の大部分は対流圏に集中しているため、雲が形成され、降水量が減り、雷雨が鳴り響き、風が吹きます。

次の層は厚さ約 40 km で、成層圏と呼ばれます。観察者が空気のこの部分に移動すると、空が紫色に変わっていることがわかります。これは、実質的に太陽光線を散乱しない物質の密度の低さによって説明されます。ジェット機が飛行するのはこの層です。雲がほとんどないため、すべてのオープンスペースが彼らのために開かれています。成層圏の内部には、大量のオゾンからなる層があります。

その次には成層圏界面と中間圏が続きます。後者の厚さは約30kmです。空気密度と温度が急激に低下するのが特徴です。観察者には空が黒く見えます。ここでは日中でも星空を眺めることができます。

空気がほとんど存在しない層

大気の構造は熱圏と呼ばれる層に続き、他の層の中で最も長く、その厚さは 400 km に達します。この層は、1700 °C に達することもある非常に高い温度によって特徴付けられます。

最後の 2 つの球体は、多くの場合 1 つに結合され、電離層と呼ばれます。これは、イオンの放出に伴う反応がそれらの中で起こるという事実によるものです。これらの層によって、オーロラなどの自然現象を観察することが可能になります。

地球から次の 50 km は外気圏に割り当てられます。これが大気の外殻です。空気の粒子を空間に分散させます。通常、気象衛星はこの層内を移動します。

地球の大気は磁気圏で終わります。地球上の人工衛星のほとんどを保護したのは彼女です。

ここまで述べてきましたが、雰囲気がどのようなものであるかについては疑問の余地はありません。その必要性について疑問がある場合は、簡単に払拭できます。

雰囲気の意味

大気の主な機能は、日中の過熱と夜間の過度の冷却から惑星の表面を保護することです。この殻の次の重要な目的は、誰も異論のないことですが、すべての生き物に酸素を供給することです。これがなければ窒息してしまうでしょう。

ほとんどの隕石は上層で燃え尽きて、地表に到達することはありません。そして人々は、流れ星と間違えて、飛んでいく光に感嘆することがあります。大気がなければ、地球全体にはクレーターが点在するでしょう。そして、太陽放射からの保護についてはすでに上で説明しました。

人は雰囲気にどのような影響を与えるのでしょうか？

とてもネガティブです。これは人々の活動が活発化しているためです。すべてのマイナス面の主な割合は産業と運輸にあります。ちなみに、大気中に浸透する汚染物質のほぼ60％は自動車から排出されています。残りの 40 はエネルギーと産業、および廃棄物処理産業に分かれています。

毎日空気中に補充される有害物質のリストは非常に長いです。大気中の輸送により、窒素、硫黄、炭素、青色、すす、さらには皮膚がんを引き起こす強力な発がん物質であるベンゾピレンが発生します。

業界では、二酸化硫黄、炭化水素と硫化水素、アンモニアとフェノール、塩素とフッ素といった化学元素が考慮されています。このプロセスが続けば、すぐに次のような質問に対する答えが得られます。それは何で構成されていますか? 全く違うものになります。

地球の大気の組成をパーセンテージで表したもの。 大気の構造