Атмосфера состоит из целого ряда сфер, выделяющихся на основании изменения температуры. Тропосфера – это нижний слой атмосферы до 10 км высотой с постоянным падением температуры примерно на 0,6 градусов на 10 0 м высоты. На верхней границе тропосферы выделяется слой постоянных температур – тропопауза (1-2 км). На верхней границе тропопаузы и выше, на уровне 20 км, располагается озоновый слой или «щит», состоящий из О3, который предохраняет все живое от губительного коротковолнового (длина волны менее 100 км) ультрафиолетового солнечного излучения.
Выше, до 50-55 км, располагается стратосфера, в которой наблюдается рост температур до верхней ее границы – стратопаузы, где температура почти такая же, как у поверхности Земли, что связано с поглощением солнечного излучения озоном. Водяной пар содержится в стратосфере в ничтожных количествах, но на высоте около 25 км присутствуют переохлажденные капельки воды, образующие тонкие перламутровые облака.
Над стратопаузой до высоты 80 км находится мезосфера, в которой температура снова понижается до -100 градусов, и затем слой с давлением воздуха в 100 раз меньшим, чем у поверхности Земли, - мезопауза. В этих трех слоях заключено 99,5% всей массы атмосферы, а на высоте 80 км давление уже в 100 тыс. раз меньше приземного.
Выше мезопаузы располагается термосфера, в которой температура снова повышается до 1200-1500 градусов на высоте 250 км, а верхняя граница термосферы находится на уровне 800-1000 км, выше которого выделяется экзосфера, или сфера ускользания газов. Космические исследования показали, что еще до высот 20 тыс. км простирается так называемая земная корона, в которой на 1 кубический см приходится около 1000 частиц газа.
На высоте около 100 км начинается разделение газов и более легкие стремятся вверх, а более тяжелые вниз, например для аргона будет уже не 1%, а менее 0,001%. Здесь же происходит разделение молекул на составляющие их атомы.
Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.
В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).
Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).
Азот – 78%, Кислород – 21%, Аргон – 0,9%, неон, углекислый газ, гелий, метан, криптон, водород, ксенон, закись азота.
Содержание воды в атмосфере (в виде водяных паров) колеблется от 0,2 % до 2,5 % по объёму, и зависит в основном от широты.
Так же в атмосфере содержатся SO2, NH3, СО, озон, углеводороды, HCl, HF, пары Hg, I2, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).
История образования атмосферы
Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в трёх различных составах. Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера (около четырёх миллиардов лет назад, катархей). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера (около трех миллиардов лет до наших дней). Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:
-утечка легких газов (водорода и гелия) в межпланетное пространство;
-химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.
Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим — азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов)
