что такое тропосфера в географии
Тропосферой называют самый нижний слой земной атмосферы. Фактически, это тот воздух, которым мы с вами дышим. И глядя на небо, мы видим именно этот атмосферный слой. 
Свойства тропосферы и её состав
Строение тропосферы
А почему именно так? Как же определяют эту границу? На самом деле, всё просто. Мы уже знаем, что с ростом высоты, температура в этом слое атмосфере понижается. Так вот, ту отметку, где температура прекращает понижаться, как раз и называют границей тропосферы (в следующем слое, тропопаузе, температура стабильна). На полюсах воздух и так холодный, поэтому перестаёт охлаждаться раньше, ну а на экваторе воздух тёплый, даже горячий, поэтому граница находится так высоко.
Значение тропосферы
Раз в атмосферном слое находится почти весь воздух, то и большинство атмосферных явлений будут происходить именно в нём. Это заявление справедливо благодаря конвекции. Именно она является причиной многих явлений, поскольку способствует теплообмену. Благодаря конвекции, например, формируются облака, а значит выпадают осадки. Также в самом нижнем слое атмосферы формируются циклоны и антициклоны, а ещё атмосферные фронты. Даже зарождение ледников происходит именно в нём, а точнее, в определённой области, которую называют хионосферой.
Заключение
Стратосфера планеты
Стратосфера известна тем, что включает в себя озоновый слой Земли, защищающий нашу планету от радиоактивного излучения Солнца. Но и сама по себе Стратосфера является очень значимым слоем планеты.
Ионосфера планеты
Ионосфера находится внутри самого горячего слоя атмосферы, термосферы. Она обладает своими уникальными свойствами и за это её выделяют как отдельный слой, хоть и является она частью другого.
Атмосфера Земли. Что такое тропосфера, стратосфера и тропопауза
Автор: Маглипогода · Опубликовано 05.06.2020 · Обновлено 27.06.2021
Атмосфера Земли — это газовая оболочка, окружающая планету, одна из геосфер. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя переходит в околоземную часть космического пространства.
В а тмосфера делится на следующие основные слои: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера.
Сегодня мы поговорим о тропосфере, стратосфере и что такое тропопауза.
Чтобы разобраться, что такое тропопауза, давайте взглянем шире на атмосферу в целом. Начинается она на поверхности Земли, которая, нагреваясь солнечным теплом, обильно насыщает им атмосферу, заодно наполняя ее аэрозолями и водяным паром, которые поглощают и накапливают тепло. Поэтому приземная атмосфера полна тепловой энергии. Нагретый воздух имеет низкую плотность и всплывает вверх, влекомый архимедовой силой. Разнообразие характера земной поверхности, разность широт, непрерывно меняющееся освещение днем и отсутствие его ночью приводят к неравномерному распределению тепла в атмосфере.
Эта неравномерность в сочетании с высокой плотностью тепловой энергии делает атмосферу динамичной до неистовости. Мощные конвективные вертикальные потоки перемешивают воздушную массу, муссоны и пассаты создают длительные сезонные широтные потоки, циклоны и ураганы закручивают и перемещают огромные воздушные массы в горизонтальном и вертикальном направлении. Суточные бризы и хаотические предгрозовые шквалы и торнадо добавляют локальные бурления в грандиозную общую циркуляцию. Поэтому вечно меняющуюся нижнюю атмосферу назвали тропосферой, от древнегреческого τρόπος — «поворот, изменение», подобно поворачивающей, меняющей направление тропе. Высота тропосферы тоже изменчива и лежит в пределах 8–20 км.
Поднимаясь этой изменчивой вертикальной тропой, воздух расширяется и потому охлаждается. Температура воздуха с ростом высоты снижается, достигая на высоте 10 км морозных 56 градусов ниже нуля. Архимедова сила всплывающих потоков исчезает еще раньше из-за охлаждения и расходования полученного внизу тепла. Но за счет полученного вертикального движения воздушные потоки поднимаются всё выше, расходуя остатки кинетической энергии, в которую перешла часть энергии тепловой.
Над этой динамичной картиной раскинулось другое царство атмосферы. Оно разительно отличается от нижнего, уходит вверх в три раза дальше, до 50 км. В нем почти не бывает облаков и погодных явлений, практически не возникает вертикальных течений. Вертикальное перемещение воздуха происходит там лишь диффузионно, очень постепенно, порождаемые потоки всегда горизонтальны и не приводят к перемешиванию нижних и верхних слоев воздуха. Это царство слоев названо стратосферой, от латинского stratum — «слой». Стабильная стратосфера отличается от изменчивой тропосферы и поведением температуры: первые 15 километров стратосферы имеют постоянную температуру около минус 56,5°C.
Лишь изредка, локально, только в высокоширотных областях (за широтой 65–70°) в стратосфере все-таки возникают облака. Тропосферные потоки, обтекая хребты гор высоких широт (например, самая высокая точка острова Шпицберген, лежащего на 79°с.ш., — гора Ньютон — имеет высоту 1713 м), забрасываются вверх как по трамплину; одновременно в этой зоне стратосферы температура локально опускается до минус 80°C. Возникает сложная цепочка явлений, приводящая к появлению самых редких и, возможно, самых красивых облаков Земли — перламутровых, уникальных облаков стратосферы.
Во второй трети стратосферы, с высоты около 25 км, температура, как ни странно, начинает расти. И растет до самого верха, до 50 км, достигая нуля градусов по Цельсию. Температура атмосферы растет из-за поглощения молекулами озона ультрафиолетового излучения Солнца в диапазоне длин волн 240–280 нанометров. В верхних слоях стратосферы этот диапазон еще не ослаблен поглощением и присутствует полностью. Поэтому и поглощение там идет наиболее полно, и температура верхних слоев стратосферы самая высокая. В средние слои стратосферы проходят лишь остатки излучения этого диапазона, не поглощенные верхами, поэтому температура средних слоев ниже верха.
Такое строение стратосферы — одинаковый холод в нижней трети и постепенный прогрев верхней с ростом высоты — приводит к стабильности ее «устройства» и состояния. Внизу воздух холодный, вверху нагретый; соответственно, нет причин для вертикальной тепловой конвекции. Стратосфера устойчива, как пирамида. И своими холодными слоями она давит на тропосферу, покоясь на ней.
Между двумя столь разными царствами, разделяя их, лежит пограничная полоса — тропопауза. Она отделяет вертикальное буйство тропосферы от слоистой стратосферы. Вертикальные движения воздуха здесь затухают, а тропосферное снижение температуры резко, в три раза, уменьшается с высотой, наверху тропопаузы исчезая совсем. Охладившиеся вверху тропосферы и потерявшие архимедову силу вертикальные потоки добираются сюда по инерции, почти теряя перед этой границей и свой запас движения. Они выдыхаются на тропосфере и в тепловом, и в кинетическом смысле. И останавливаются на ней, уже не имея здесь движущего начала для внедрения в холодную слоистую стратосферу.
На этом фото видно образование «наковальни» при спокойном состоянии тропосферы. В тропосфере штиль и много облаков, затеняющих землю. Приток солнечного тепла в нижнюю тропосферу слабый. В результате крупное облако получает небольшой запас энергии и очень медленное вертикальное движение. Об этом говорят толстые округлые края «наковальни», медленно закручивающиеся вниз, и волнообразная структура верха, показывающая отсутствие быстрого радиального течения из центра «наковальни». Это признаки невысокой вертикальной скорости в облаке, медленного вертикального дрейфа тумана.
Границы тропопаузы неодинаковы и меняются в зависимости от широты, времени года и других факторов. Толщина составляет от нескольких сот метров до трех километров. Высота тропопаузы над полюсами Земли самая низкая, 8–10 км, в средних широтах поднимается до 12–13 км и достигает 16–18 км в зоне экватора. Это понятно, ведь тропопаузу вздымают вверх вертикальные потоки неистовой тропосферы, а неистовость ее зависит от уровня получаемого тепла, минимального на полюсах и максимального на экваторе. В средних широтах и ближе к полюсам сильнее сказываются холодные сезоны, уменьшая поступление солнечного тепла в эти зоны Земли. В эти периоды тропопауза опускается там на 1–2 км, а в теплые сезоны снова поднимается. При этом температура тропопаузы тоже меняется: чем выше, тем больше степень расширения воздуха и тем сильнее он охлаждается. Поэтому высокая экваториальная тропопауза всегда холоднее более теплой (но всё равно изрядно морозной) полярной, причем намного — на несколько десятков градусов.
Тропопауза над экватором — самая высокая на Земле. Плоскость тропопаузы лежит значительно выше горизонта, а значит, выше самолета, который летит на высоте 12 км. Если бы вершина наковален находилась на одной высоте с самолетом, она лежала бы точно на линии горизонта. По удалению «наковален» (порядка 30 км) от самолета можно определить, что они возвышаются над ним на несколько километров, то есть находятся на высоте 16–18 км.
Привязанная к локальным крупным атмосферным образованиям, возлежащая на плечах местных тропосферных атлантов, тропопауза опускается над низким давлением циклонов и слабыми плечами холодных воздушных масс и приподнимается повышенным давлением антициклонов и теплыми воздушными массами. Иногда на границе тропосферы возникают струйные течения, в южных широтах достигающие огромной силы и скорости, больше 100 м/сек. Такие течения могут разрушить, размыть тропопаузу, создать ее разрыв, который постепенно затягивается с прекращением струйного течения.
Но могут возникать еще более интересные ситуации. Когда большая холодная воздушная масса, с низкой тропопаузой на плечах, вторгается далеко на юг, она может подтолкнуть свою тропопаузу под более высокую и холодную тропическую тропопаузу. Тогда в зоне вторжения сосуществуют две тропопаузы одновременно, одна над другой, разделенные несколькими километрами высоты. Двойная конструкция с теплой нижней тропопаузой неустойчива, и вскоре верхняя тропопауза распадается, а нижняя поднимается с прогревом вторгшейся холодной массы.
Тропопауза прозрачна, но благодаря облакам-наковальням мы можем наблюдать ее положение. Инерция вертикального движения восходящего потока в большом облаке подкачивает облачный туман вплотную к тропопаузе. Медленно, практически с нулевой скоростью, туман расползается горизонтально вдоль тропопаузы, делая эту границу видимой и формируя на ее нижней поверхности наковальню из раздвигающегося в стороны облачного материала. Поэтому расположенные рядом наковальни всегда находятся на одной высоте — высоте местной тропопаузы.
Насколько же абсолютна хрустальная грань тропопаузы? Существуют ли облака, способные пробить эту неприступную небесную твердь? Да, вопрос только в количестве энергии. Для пробивания тропопаузы нужна очень высокая концентрация тепловой энергии в облаке, существенно превышающая плотность энергии в обычных погодных облаках. И такие облака существуют. Энергия в них накачивается не атмосферными процессами — это облака от мощных вулканических извержений, у которых плотность тепла может быть на порядки выше, чем у погодных облаков. Она возникает из-за огромной температуры (многие сотни градусов) газов и пепловых масс. При очень мощных извержениях плотность энергии пеплового облака позволит ему не только преодолеть тропопаузу, но и подняться в стратосферу, иногда очень высоко, до средней и верхней стратосферы.
Извержение вулкана острова Райкоке в северной части Курильских островов. Фото сделано астронавтами НАСА с борта МКС 22 июня 2019 года. Это пример неглубокого внедрения вулканического облака в стратосферу. По данным радиозондов, высота тропопаузы здесь около 11 км, в то время как плоская вершина облака достигает 13 км. Плотность энергии в пепловой туче оказалась достаточной для преодоления тропопаузы, но была мала для подъема высоко в стратосферу. Поэтому, преодолев тропопаузу и попав в самые нижние слои стратосферы, облако растекается там плоской вершиной. Охлаждаясь и слегка оседая, пепловая масса уносится в виде шлейфа горизонтальным течением. Фото с сайта nasa.gov
Облако от взрыва термоядерного устройства, проведенного США 1 ноября 1952 года на атолле Эниветок в Тихом океане (испытание Айви Майк). Мощность составила 10–12 мегатонн тротилового эквивалента. Облако поднялось до высоты 37 километров, поднявшись в верхнюю стратосферу. На этом снимке верхняя часть облака уже находится в стратосфере. По бурной турбулентности, выходящей на поверхность облака, видно, что плотность энергии ещё очень велика и далека от равновесного состояния со слоями стратосферы; запас энергии в облаке обеспечит дальнейший его подъем высоко в стратосферу. Фото с сайта ru.wikipedia.org.
Тропосфера — это слой, где происходит погода. Ст ратосфера — дом озона. Тропопауза — слой атмосферы, в котором происходит резкое снижение вертикального температурного градиента, переходный слой между тропосферой и стратосферой.
Следите за погодой и климатом вместе с нами!
Тропосфера, свойства, строение и структура
Тропосфера, свойства, строение и структура.
Тропосфера – нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе – 16-18 км, в котором происходят все процессы, определяющие погоду и климат планеты.
Тропосфера и ее свойства:
Тропосфера (др.-греч. τρόπος «поворот, изменение» + σφαῖρα «шар») – нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе – 16-18 км. Общая средняя высота тропосферы составляет 13 км.
Слово тропосфера происходит от греческих слов, что отражает тот факт, что вращательное турбулентное перемешивание играет важную роль в структуре и поведении тропосферы. Большинство явлений, связанных с повседневной погодой, происходят в тропосфере.
Помимо воздуха тропосфера содержит 99% от общей массы водяного пара и аэрозолей, содержащихся в атмосфере.
Тропосфера прозрачна для проходящей через нее коротковолновой солнечной радиации.
Тропосфера нагревается так как поглощает космическое излучение за счет водяного пара, углекислого газа и озона. Нагревание тропосферы является причиной вертикального перемещения потоков воздуха, конденсации водяного пара, образования облаков и выпадения осадков.
При подъёме в тропосфере температура понижается на 0,5-0,7 (в среднем на 0,65) градуса Цельсия через каждые 100 м. Атмосферное давление в тропосфере максимально на уровне моря и уменьшается с высотой.
Строение, структура, слои тропосферы:
Нижний слой тропосферы именуется планетарным пограничным слоем, пограничным слоем атмосферы, слоем трения. Планетарный пограничный слой подвержен суточным вариациям. При обычных условиях на Земле толщина планетарного пограничного слоя составляет примерно от нескольких сотен метров до 3 км. Толщина тропосферы зависит от рельефа местности и времени суток. Свойства и динамика планетарного пограничного слоя в значительной мере определяются его взаимодействием с твёрдой (или жидкой) поверхностью планеты (так называемой «подстилающей поверхностью »). Распределение температур в планетарном пограничном слое является причиной формирования климата и его осадков.
Часть тропосферы, в пределах которой на земной поверхности возможно зарождение ледников, называется хионосферой.
Тропосфера: характеристики, состав, функции, значение
Содержание:
В тропосфера Это ближайший к поверхности земли слой атмосферы, простирающийся от земли на высоту до 10 или 12 км. В нем климат создается в результате атмосферных явлений, таких как ветер, облачность, дождь и колебания температуры, а также здесь развивается жизнь.
Он характеризуется понижением температуры в зависимости от высоты, а атмосферное давление уменьшается с высотой, как это происходит во всей атмосфере.
Тропосфера представляет собой газовый слой, состоящий из 78,08% азота, 20,95% кислорода и 0,93% аргона. Он также имеет следы газов, таких как CO.2, неон и водород, а также переменная пропорция от 0% до 4% водяного пара, в зависимости от области тропосферы и времени года.
Характеристики тропосферы
Это нижний слой атмосферы, непосредственно контактирующий с земной поверхностью, который является наиболее динамичным. Следовательно, он образует систему, охватывающую всю планету, с как положительными, так и отрицательными эффектами.
Благодаря циркуляции газов, содержащихся в тропосфере, температура земли регулируется, а доступная влажность распределяется. Однако этот слой также распределяет загрязняющие вещества, которые люди вносят в него по всему миру.
Высота, давление и плотность
Около 80% газовой массы атмосферы находится в тропосфере и, в частности, 50% воздуха ниже 6000 метров над уровнем моря. В этом слое атмосфера достигает максимальной плотности и давления.
Температуры
Однако явления тепловой инверсии также имеют место в некоторых регионах тропосферы, в которых температура увеличивается с высотой. Это происходит за счет охлаждения нижних слоев воздуха, соприкасающихся с холодными зимними почвами, или из-за факторов, блокирующих вертикальную циркуляцию воздуха.
Холодные воздушные массы остаются внизу, а верхний слой остается при более высокой температуре. В любом случае явления, происходящие в тропосфере, позволяют поддерживать среднюю температуру 15ºC, идеальную для жизни.
Климат и погода
Именно в этом слое атмосферы происходят наибольшие возмущения, вызывающие погодные и климатические явления. В этом контексте именно в тропосфере происходят явления вертикального и горизонтального движения воздуха, которые мы называем ветрами.
Аналогичным образом, это место возникновения таких явлений, как осадки, будь то дождь, снег или град, а также колебания температуры. Последние происходят как между днем и ночью, так и между периодами года, а также от одного географического региона к другому.
Биосфера, геосфера и гидросфера
Тропосфера также характеризуется прямым контактом с другими сферами, составляющими планету Земля. Таким образом, он осуществляет газообмен с геосферой, гидросферой и бисферой, тем самым обеспечивая жизнь.
Состав тропосферы
Газы
Тропосфера является частью гомосферы, той части атмосферы, где концентрация большинства газов, составляющих ее, постоянна. Гомосфера простирается от поверхности земли до высоты около 80 км.
Содержание водяного пара и углекислого газа (CO2), имеют переменные концентрации в разных регионах тропосферы. В случае водяного пара это изменение составляет почти от 0% до 4%, а для CO2 колеблется от 0,02 до 0,04%.
Высокое содержание водяного пара в определенных областях связано с процессами эвапотранспирации. Учитывая контакт тропосферы с гидросферой, особенно с океанами, и транспирационную активность живых существ.
Точно так же морской планктон и фотосинтезирующие растения являются важным источником кислорода через фотосинтез. Точно так же все живые существа вносят CO2 дыханием.
Примеси и загрязнения
Однако самым большим источником загрязнения является промышленная деятельность и сжигание ископаемого топлива людьми. Таким образом, в тропосферу попадают такие газы, как CO.2, оксиды азота, оксиды серы, хлорфторуглероды, среди прочего, которые вызывают негативные эффекты, такие как кислотные дожди или глобальный перегрев.
Функция
Парниковый эффект и терморегуляция
Поскольку CO накапливается в тропосфере2 и водяной пар, именно здесь происходит явление, называемое парниковым эффектом. Это имеет функцию поддержания более или менее постоянного диапазона земного тепла, который в среднем составляет около уже упомянутых 15 ºC.
Это излучение излучается обратно к Земле, чтобы предотвратить утечку всего тепла в стратосферу. Таким образом, эти газы действуют как стеклянный покров в теплице, который сохраняет тепло, позволяя растениям нормально расти.
Климатические события
Энергия, протекающая в тропосфере, вызывает неравномерный нагрев воздушных масс, заставляет их двигаться. Таким образом, возникают ветры, которые представляют собой смещения воздушных масс за счет их дифференциального нагрева.
Таким образом, при нагревании воздушная масса расширяется и поднимается, а ее место занимают близлежащие воздушные массы. Этот процесс конвекции (передача тепла от одной воздушной массы к другой в процессе циркуляции ветров) регулирует планетарную температуру.
В то же время это связано с испарением воды из океанов, рек и озер, а также испарением живых существ. Когда водяной пар поднимается вместе с воздушными массами, они прекращают подъем в тропопаузе, образуя облака и дождь.
Поддержание биосферы
Эти процессы в тропосфере позволяют регулировать потоки температуры и влажности на планете, делая возможным существование известной жизни. В этом смысле биосфера или часть планеты, на которой обитает жизнь, имеет тропосферу как фундаментальный элемент.
Биогеохимические циклы
С другой стороны, набор климатических явлений и живых существ, которые возникают благодаря тропосфере, делают возможными биогеохимические циклы. Это процессы циркуляции основных элементов для поддержания жизненного баланса планеты, таких как круговорот воды, кислорода, азота, CO.2, сера, кальций и многие другие.
Важность
Для жизни
Фундаментальное значение тропосферы связано с тем, что это слой, в котором сосредоточено наибольшее количество кислорода и водяного пара. Это способствует развитию жизни, играя важную роль в регулировании температуры планеты.
Для метеорологии
Это слой атмосферы, имеющий важнейшее метеорологическое значение, поскольку здесь происходят явления, составляющие погоду и климат. Среди прочего, он регулирует разницу температур, ветров и осадков, делая возможными штормы, циклоны, ураганы и другие метеорологические явления.
Воздушная экосистема
Свойства тропосферы делают возможным существование воздушной экосистемы, позволяя летать птицам, многим насекомым и некоторым млекопитающим. Это в основном связано с более высокой плотностью воздуха, которая способствует аэродинамическим явлениям, которые делают подъемную силу возможной для полета.
Для транспорта
Плотность воздуха в тропосфере позволила развить воздушный транспорт. Точно так же, благодаря ветрам, которые генерируются в тропосфере, возникают поверхностные морские течения, которые сделали возможным парусный спорт.
Динамика океана
Тропосфера через ветры поставляет основную энергию, производимую системой океанических поверхностных течений. Это, в свою очередь, является основой морской экологии, распределения питательных веществ, регулирования температуры и солености морской среды.
Точно так же это путь циркуляции многих морских популяций. Точно так же эта океаническая циркуляция также влияет на распределение земного тепла и климатические условия в континентальных районах.
Ссылки
Страх обязательств: люди, которые боятся формальной любви
Арсенид галлия: структура, свойства, применение, риски