वायुमण्डल की वह परत जहाँ वायु का अधिकांश भाग संकेंद्रित होता है। पृथ्वी का वातावरण और वायु के भौतिक गुण

नीला ग्रह...

यह विषय साइट पर सबसे पहले प्रदर्शित होने वाला था। आखिर हेलीकॉप्टर वायुमंडलीय विमान हैं। पृथ्वी का वातावरण- उनका, इसलिए बोलने के लिए, निवास स्थान :-)। ए वायु के भौतिक गुणबस इस आवास की गुणवत्ता निर्धारित करें :-)। तो यह मूलभूत बातों में से एक है। और आधार हमेशा पहले लिखा जाता है। लेकिन यह बात मुझे अभी-अभी समझ में आई है। हालाँकि, यह बेहतर है, जैसा कि आप जानते हैं, देर से कभी नहीं ... आइए इस मुद्दे पर स्पर्श करें, लेकिन जंगली और अनावश्यक कठिनाइयों में शामिल हुए बिना :-)।

इसलिए… पृथ्वी का वातावरण. यह हमारे नीले ग्रह का गैसीय खोल है। यह नाम सभी जानते हैं। नीला क्यों? केवल इसलिए कि सूर्य के प्रकाश (स्पेक्ट्रम) का "नीला" (साथ ही नीला और बैंगनी) घटक वातावरण में सबसे अच्छी तरह से बिखरा हुआ है, इस प्रकार इसे नीले-नीले रंग में रंगता है, कभी-कभी बैंगनी रंग के संकेत के साथ (एक धूप के दिन, निश्चित रूप से) :-)) .

पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना।

वायुमण्डल का संघटन काफी विस्तृत है। मैं पाठ में सभी घटकों को सूचीबद्ध नहीं करूंगा, इसके लिए एक अच्छा उदाहरण है। कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) के अपवाद के साथ इन सभी गैसों की संरचना लगभग स्थिर है। इसके अलावा, वायुमंडल में आवश्यक रूप से वाष्प, निलंबित बूंदों या बर्फ के क्रिस्टल के रूप में पानी होता है। पानी की मात्रा स्थिर नहीं होती है और यह तापमान पर और कुछ हद तक हवा के दबाव पर निर्भर करती है। इसके अलावा, पृथ्वी के वायुमंडल (विशेष रूप से वर्तमान) में भी एक निश्चित मात्रा होती है, मैं कहूंगा "सभी प्रकार की गंदगी" :-)। ये SO 2, NH 3, CO, HCl, NO हैं, इसके अलावा पारा वाष्प Hg हैं। सच है, यह सब थोड़ी मात्रा में है, भगवान का शुक्र है :-)।

पृथ्वी का वातावरणयह सतह के ऊपर ऊंचाई में एक दूसरे के बाद कई क्षेत्रों में विभाजित करने की प्रथा है।

पहला, पृथ्वी के सबसे निकट, क्षोभमंडल है। यह सबसे कम है और इसलिए बोलने के लिए, विभिन्न प्रकार के जीवन के लिए मुख्य परत है। इसमें सभी वायुमंडलीय हवा के द्रव्यमान का 80% हिस्सा होता है (हालांकि मात्रा के हिसाब से यह पूरे वातावरण का लगभग 1% ही बनाता है) और सभी वायुमंडलीय पानी का लगभग 90% हिस्सा होता है। सभी हवाएं, बादल, बारिश और हिमपात 🙂 वहीं से आते हैं। क्षोभमंडल उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में लगभग 18 किमी और ध्रुवीय अक्षांशों में 10 किमी तक की ऊँचाई तक फैला हुआ है। इसमें हवा का तापमान प्रत्येक 100 मीटर के लिए लगभग 0.65º की वृद्धि के साथ गिरता है।

वायुमंडलीय क्षेत्र।

दूसरा क्षेत्र समताप मंडल है। मुझे कहना होगा कि क्षोभमंडल और समताप मंडल के बीच एक और संकीर्ण क्षेत्र है - ट्रोपोपॉज़। यह ऊंचाई के साथ तापमान में गिरावट को रोकता है। क्षोभमंडल की औसत मोटाई 1.5-2 किमी है, लेकिन इसकी सीमाएं अस्पष्ट हैं और क्षोभमंडल अक्सर समताप मंडल को ओवरलैप करता है।

अतः समताप मंडल की औसत ऊँचाई 12 किमी से 50 किमी तक होती है। इसमें 25 किमी तक का तापमान अपरिवर्तित रहता है (लगभग -57ºС), फिर कहीं 40 किमी तक यह लगभग 0ºС तक बढ़ जाता है और आगे 50 किमी तक यह अपरिवर्तित रहता है। समताप मंडल पृथ्वी के वायुमंडल का एक अपेक्षाकृत शांत हिस्सा है। इसमें व्यावहारिक रूप से कोई प्रतिकूल मौसम की स्थिति नहीं है। यह समताप मंडल में है कि प्रसिद्ध ओजोन परत 15-20 किमी से 55-60 किमी की ऊंचाई पर स्थित है।

इसके बाद एक छोटी सीमा परत स्ट्रैटोपॉज़ आती है, जिसमें तापमान लगभग 0ºС रहता है, और फिर अगला क्षेत्र मेसोस्फीयर है। यह 80-90 किमी की ऊँचाई तक फैला हुआ है, और इसमें तापमान लगभग 80ºС तक गिर जाता है। मेसोस्फीयर में आमतौर पर छोटे उल्कापिंड दिखाई देते हैं, जो इसमें चमकने लगते हैं और वहीं जल जाते हैं।

अगला संकरा गैप मेसोपॉज है और इसके बाहर थर्मोस्फीयर जोन है। इसकी ऊंचाई 700-800 किमी तक होती है। यहाँ तापमान फिर से बढ़ना शुरू हो जाता है और लगभग 300 किमी की ऊँचाई पर यह 1200ºС के क्रम के मूल्यों तक पहुँच सकता है। इसके बाद यह स्थिर रहता है। आयनमंडल थर्मोस्फीयर के अंदर लगभग 400 किमी की ऊंचाई तक स्थित है। यहां, सौर विकिरण के संपर्क में आने के कारण हवा दृढ़ता से आयनित होती है और इसमें उच्च विद्युत चालकता होती है।

अगला और, सामान्य तौर पर, अंतिम क्षेत्र एक्सोस्फीयर है। यह तथाकथित बिखराव क्षेत्र है। यहाँ, मुख्य रूप से बहुत दुर्लभ हाइड्रोजन और हीलियम (हाइड्रोजन की प्रबलता के साथ) मौजूद हैं। लगभग 3000 किमी की ऊँचाई पर, एक्सोस्फीयर निकट अंतरिक्ष निर्वात में गुजरता है।

ऐसा कहीं है। के बारे में क्यों? क्योंकि ये परतें बल्कि सशर्त हैं। ऊंचाई, गैसों की संरचना, पानी, तापमान, आयनीकरण आदि में विभिन्न परिवर्तन संभव हैं। इसके अलावा और भी कई शब्द हैं जो पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना और स्थिति को परिभाषित करते हैं।

उदाहरण के लिए होमोस्फीयर और हेटरोस्फीयर। पहले में, वायुमंडलीय गैसें अच्छी तरह से मिश्रित होती हैं और उनकी संरचना काफी सजातीय होती है। दूसरा पहले के ऊपर स्थित है और व्यावहारिक रूप से ऐसा कोई मिश्रण नहीं है। गुरुत्वाकर्षण द्वारा गैसों को अलग किया जाता है। इन परतों के बीच की सीमा 120 किमी की ऊँचाई पर स्थित है, और इसे टर्बोपॉज़ कहा जाता है।

चलो शर्तों के साथ समाप्त करते हैं, लेकिन मैं निश्चित रूप से जोड़ूंगा कि यह परंपरागत रूप से स्वीकार किया जाता है कि वायुमंडल की सीमा समुद्र तल से 100 किमी की ऊंचाई पर स्थित है। इस सीमा को कर्मण रेखा कहा जाता है।

मैं वातावरण की संरचना को दर्शाने के लिए दो और तस्वीरें जोड़ूंगा। हालाँकि, पहला जर्मन में है, लेकिन यह पूर्ण और समझने में काफी आसान है :-)। इसे बढ़ाया और अच्छी तरह से माना जा सकता है। दूसरा वायुमंडलीय तापमान में ऊंचाई के साथ परिवर्तन दिखाता है।

पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना।

ऊंचाई के साथ हवा के तापमान में बदलाव।

आधुनिक मानवयुक्त कक्षीय अंतरिक्ष यान लगभग 300-400 किमी की ऊँचाई पर उड़ते हैं। हालाँकि, यह अब विमानन नहीं है, हालाँकि क्षेत्र, निश्चित रूप से, एक निश्चित अर्थ में निकटता से संबंधित है, और हम निश्चित रूप से इसके बारे में फिर से बात करेंगे :-)।

उड्डयन क्षेत्र क्षोभमंडल है। आधुनिक वायुमंडलीय विमान समताप मंडल की निचली परतों में भी उड़ सकते हैं। उदाहरण के लिए, MIG-25RB की व्यावहारिक सीमा 23000 मीटर है।

समताप मंडल में उड़ान।

और बिल्कुल वायु के भौतिक गुणट्रोपोस्फीयर यह निर्धारित करते हैं कि उड़ान कैसी होगी, विमान नियंत्रण प्रणाली कितनी प्रभावी होगी, वातावरण में अशांति इसे कैसे प्रभावित करेगी, इंजन कैसे काम करेंगे।

पहली मुख्य संपत्ति है हवा का तापमान. गैस गतिकी में, इसे सेल्सियस पैमाने पर या केल्विन पैमाने पर निर्धारित किया जा सकता है।

तापमान टी 1दी गई ऊंचाई पर एचसेल्सियस पैमाने पर निर्धारित किया जाता है:

टी 1 \u003d टी - 6.5 एन, कहाँ टीजमीन पर हवा का तापमान है।

केल्विन पैमाने पर ताप कहलाता है निरपेक्ष तापमानइस पैमाने पर शून्य परम शून्य होता है। परम शून्य पर अणुओं की ऊष्मीय गति रुक ​​जाती है। केल्विन पैमाने पर पूर्ण शून्य सेल्सियस पैमाने पर -273º से मेल खाता है।

तदनुसार, तापमान टीस्वर्ग में एचकेल्विन पैमाने पर निर्धारित किया जाता है:

टी \u003d 273 के + टी - 6.5 एच

हवा का दबाव. वायुमंडलीय दबाव को पास्कल (एन / एम 2) में मापा जाता है, वायुमंडल (एटीएम) में माप की पुरानी प्रणाली में। बैरोमीटर का दबाव जैसी कोई चीज भी होती है। यह पारा बैरोमीटर का उपयोग करके पारे के मिलीमीटर में मापा जाने वाला दबाव है। बैरोमीटर का दबाव (समुद्र तल पर दबाव) 760 मिमी एचजी के बराबर। कला। मानक कहा जाता है। भौतिकी में, 1 एटीएम। 760 मिमी एचजी के बराबर।

वायु घनत्व. वायुगतिकी में, सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली अवधारणा वायु का द्रव्यमान घनत्व है। यह 1 m3 आयतन में वायु का द्रव्यमान है। ऊंचाई के साथ हवा का घनत्व बदलता है, हवा अधिक विरल हो जाती है।

हवा मैं नमी. हवा में पानी की मात्रा दिखाता है। एक अवधारणा है " सापेक्षिक आर्द्रता"। यह किसी दिए गए तापमान पर जल वाष्प के द्रव्यमान का अधिकतम संभव अनुपात है। 0% की अवधारणा, यानी जब हवा पूरी तरह से शुष्क होती है, सामान्य रूप से केवल प्रयोगशाला में ही मौजूद हो सकती है। दूसरी ओर, 100% आर्द्रता काफी वास्तविक है। इसका मतलब यह है कि हवा ने जितना पानी वह सोख सकती थी, उसे सोख लिया है। बिल्कुल "पूर्ण स्पंज" जैसा कुछ। उच्च सापेक्ष आर्द्रता वायु घनत्व को कम करती है, जबकि निम्न सापेक्षिक आर्द्रता तदनुसार इसे बढ़ा देती है।

इस तथ्य के कारण कि विमान की उड़ानें विभिन्न वायुमंडलीय परिस्थितियों में होती हैं, एक उड़ान मोड में उनकी उड़ान और वायुगतिकीय पैरामीटर भिन्न हो सकते हैं। इसलिए, इन मापदंडों के सही मूल्यांकन के लिए, हमने परिचय दिया अंतर्राष्ट्रीय मानक वातावरण (आईएसए). यह ऊंचाई में वृद्धि के साथ हवा की स्थिति में बदलाव को दर्शाता है।

शून्य आर्द्रता पर हवा की स्थिति के मुख्य मापदंडों को इस प्रकार लिया जाता है:

दबाव पी = 760 मिमी एचजी। कला। (101.3 केपीए);

तापमान t = +15°C (288 K);

द्रव्यमान घनत्व ρ \u003d 1.225 किग्रा / मी 3;

ISA के लिए, यह माना जाता है (जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है :-)) कि क्षोभमंडल में तापमान प्रत्येक 100 मीटर की ऊंचाई के लिए 0.65º तक गिर जाता है।

मानक वातावरण (10000 मीटर तक का उदाहरण)।

ISA तालिकाओं का उपयोग कैलिब्रेटिंग उपकरणों के साथ-साथ नेविगेशनल और इंजीनियरिंग गणनाओं के लिए किया जाता है।

वायु के भौतिक गुणइसमें जड़ता, श्यानता और संपीड्यता जैसी अवधारणाएँ भी शामिल हैं।

जड़ता हवा की एक संपत्ति है जो आराम की स्थिति या एकसमान आयताकार गति में परिवर्तन का विरोध करने की क्षमता को दर्शाती है। . जड़त्व का माप वायु का द्रव्यमान घनत्व है। यह जितना अधिक होता है, वायुयान के इसमें चलने पर माध्यम का जड़त्व और कर्षण बल उतना ही अधिक होता है।

श्यानता। विमान के चलने पर हवा के खिलाफ घर्षण प्रतिरोध को निर्धारित करता है।

दबाव परिवर्तन के रूप में संपीड्यता वायु घनत्व में परिवर्तन को मापती है। वायुयान की कम गति (450 किमी/घंटा तक) पर, इसके चारों ओर वायु प्रवाह प्रवाहित होने पर दबाव में कोई परिवर्तन नहीं होता है, लेकिन उच्च गति पर, संपीड्यता का प्रभाव दिखाई देने लगता है। सुपरसोनिक पर इसका प्रभाव विशेष रूप से स्पष्ट है। यह वायुगतिकी का एक अलग क्षेत्र है और एक अलग लेख :-) के लिए एक विषय है।

खैर, ऐसा लगता है कि अभी के लिए इतना ही ... यह थोड़ा थकाऊ गणना समाप्त करने का समय है, जो कि, हालांकि, :-) के बिना नहीं किया जा सकता है। पृथ्वी का वातावरण, इसके पैरामीटर, वायु के भौतिक गुणविमान के लिए उतने ही महत्वपूर्ण हैं जितने कि तंत्र के पैरामीटर, और उनका उल्लेख करना असंभव नहीं था।

अभी के लिए, अगली मीटिंग तक और अधिक दिलचस्प विषय 🙂 ...

पी.एस. मिठाई के लिए, मैं सुझाव देता हूं कि समताप मंडल में अपनी उड़ान के दौरान MIG-25PU जुड़वां के कॉकपिट से फिल्माए गए वीडियो को देखें। जाहिरा तौर पर, एक पर्यटक द्वारा फिल्माया गया, जिसके पास ऐसी उड़ानों के लिए पैसा है :-)। ज्यादातर विंडशील्ड के माध्यम से फिल्माया गया। आसमान के रंग पर ध्यान दें...

वायुमंडल (ग्रीक ατμός से - "भाप" और σφαῖρα - "गोला") - एक खगोलीय पिंड का गैसीय खोल, गुरुत्वाकर्षण द्वारा इसके चारों ओर आयोजित किया जाता है। वायुमंडल - ग्रह का गैसीय खोल, जिसमें विभिन्न गैसों, जल वाष्प और धूल का मिश्रण होता है। पृथ्वी और ब्रह्मांड के बीच पदार्थ का आदान-प्रदान वायुमंडल के माध्यम से होता है। पृथ्वी ब्रह्मांडीय धूल और उल्कापिंड सामग्री प्राप्त करती है, सबसे हल्की गैसों को खो देती है: हाइड्रोजन और हीलियम। पृथ्वी का वातावरण सूर्य के शक्तिशाली विकिरण द्वारा और उसके माध्यम से प्रवेश किया जाता है, जो ग्रह की सतह के तापीय शासन को निर्धारित करता है, जिससे वायुमंडलीय गैस के अणुओं का पृथक्करण और परमाणुओं का आयनीकरण होता है।

पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन है, जिसका उपयोग अधिकांश जीवित जीवों द्वारा श्वसन के लिए किया जाता है, और कार्बन डाइऑक्साइड, जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों, शैवाल और साइनोबैक्टीरिया द्वारा खपत होती है। वायुमंडल भी ग्रह पर एक सुरक्षात्मक परत है, जो अपने निवासियों को सौर पराबैंगनी विकिरण से बचाता है।

सभी विशाल पिंडों में एक वातावरण होता है - स्थलीय ग्रह, गैस दिग्गज।

वातावरण की रचना

वायुमंडल नाइट्रोजन (78.08%), ऑक्सीजन (20.95%), कार्बन डाइऑक्साइड (0.03%), आर्गन (0.93%), हीलियम, नियॉन, क्सीनन, क्रिप्टन (0.01%) की एक छोटी मात्रा से युक्त गैसों का मिश्रण है। 0.038% कार्बन डाइऑक्साइड, और थोड़ी मात्रा में हाइड्रोजन, हीलियम, अन्य महान गैसें और प्रदूषक।

पृथ्वी की हवा की आधुनिक संरचना एक सौ मिलियन साल पहले स्थापित की गई थी, लेकिन फिर भी तेजी से बढ़ी मानव उत्पादन गतिविधि ने इसके परिवर्तन का नेतृत्व किया। वर्तमान में, CO 2 की मात्रा में लगभग 10-12% की वृद्धि हुई है। वायुमंडल को बनाने वाली गैसें विभिन्न कार्यात्मक भूमिकाएँ निभाती हैं। हालांकि, इन गैसों का मुख्य महत्व मुख्य रूप से इस तथ्य से निर्धारित होता है कि वे उज्ज्वल ऊर्जा को बहुत दृढ़ता से अवशोषित करते हैं और इस प्रकार पृथ्वी की सतह और वायुमंडल के तापमान शासन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं।

किसी ग्रह के वायुमंडल की प्रारंभिक संरचना आमतौर पर ग्रहों के निर्माण के दौरान सूर्य के रासायनिक और तापीय गुणों पर और बाद में बाहरी गैसों के निकलने पर निर्भर करती है। फिर गैस लिफाफे की संरचना विभिन्न कारकों के प्रभाव में विकसित होती है।

शुक्र और मंगल के वायुमंडल ज्यादातर नाइट्रोजन, आर्गन, ऑक्सीजन और अन्य गैसों के छोटे परिवर्धन के साथ कार्बन डाइऑक्साइड हैं। पृथ्वी का वातावरण काफी हद तक इसमें रहने वाले जीवों का एक उत्पाद है। कम तापमान वाले गैस दिग्गज - बृहस्पति, शनि, यूरेनस और नेपच्यून - ज्यादातर कम आणविक भार गैसों - हाइड्रोजन और हीलियम को धारण कर सकते हैं। उच्च तापमान वाले गैस दिग्गज, जैसे ओसिरिस या 51 पेगासी बी, इसके विपरीत, इसे धारण नहीं कर सकते हैं और उनके वातावरण के अणु अंतरिक्ष में बिखरे हुए हैं। यह प्रक्रिया धीमी और निरंतर होती है।

नाइट्रोजन,वातावरण में सबसे आम गैस, रासायनिक रूप से कम सक्रिय।

ऑक्सीजन, नाइट्रोजन के विपरीत, रासायनिक रूप से बहुत सक्रिय तत्व है। ऑक्सीजन का विशिष्ट कार्य ज्वालामुखियों द्वारा वातावरण में उत्सर्जित हेटरोट्रॉफ़िक जीवों, चट्टानों और अंडर-ऑक्सीडित गैसों के कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण है। ऑक्सीजन के बिना, मृत कार्बनिक पदार्थों का अपघटन नहीं होगा।

वायुमंडलीय संरचना

वायुमंडल की संरचना में दो भाग होते हैं: भीतरी - क्षोभमंडल, समतापमंडल, मेसोस्फीयर और थर्मोस्फीयर, या आयनमंडल, और बाहरी - मैग्नेटोस्फीयर (एक्सोस्फीयर)।

1) क्षोभमंडल- यह वायुमण्डल का निचला भाग है, जिसका 3/4 भाग सघन है अर्थात् ~ संपूर्ण पृथ्वी के वायुमंडल का 80%। इसकी ऊँचाई पृथ्वी की सतह और महासागर के ताप के कारण होने वाली ऊर्ध्वाधर (आरोही या अवरोही) वायु धाराओं की तीव्रता से निर्धारित होती है, इसलिए भूमध्य रेखा पर क्षोभमंडल की मोटाई 16-18 किमी, समशीतोष्ण अक्षांशों पर 10-11 किमी है। , और ध्रुवों पर - 8 किमी तक। ऊंचाई पर क्षोभमंडल में हवा का तापमान प्रत्येक 100 मीटर के लिए 0.6ºС से घटता है और +40 से -50ºС तक होता है।

2) समताप मंडलक्षोभमंडल के ऊपर स्थित है और ग्रह की सतह से 50 किमी तक की ऊँचाई है। 30 किमी तक की ऊंचाई पर तापमान स्थिर -50ºС है। फिर यह बढ़ना शुरू होता है और 50 किमी की ऊँचाई पर +10ºС तक पहुँच जाता है।

जीवमंडल की ऊपरी सीमा ओजोन स्क्रीन है।

ओजोन स्क्रीन समताप मंडल के भीतर वायुमंडल की एक परत है, जो पृथ्वी की सतह से अलग-अलग ऊंचाई पर स्थित है और 20-26 किमी की ऊंचाई पर अधिकतम ओजोन घनत्व है।

ध्रुवों पर ओजोन परत की ऊंचाई 7-8 किमी, भूमध्य रेखा पर 17-18 किमी और ओजोन की उपस्थिति की अधिकतम ऊंचाई 45-50 किमी अनुमानित है। ओजोन स्क्रीन के ऊपर सूर्य की कठोर पराबैंगनी विकिरण के कारण जीवन असंभव है। यदि आप सभी ओजोन अणुओं को संकुचित करते हैं, तो आपको ग्रह के चारों ओर ~ 3 मिमी की एक परत मिलती है।

3) मेसोस्फीयर– इस परत की ऊपरी सीमा 80 किमी की ऊँचाई तक स्थित है। इसकी मुख्य विशेषता इसकी ऊपरी सीमा पर -90ºС तापमान में तेज गिरावट है। बर्फ के क्रिस्टल से बने चांदी के बादल यहां स्थिर होते हैं।

4) आयनमंडल (थर्मोस्फीयर) - 800 किमी की ऊँचाई तक स्थित है और यह तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि की विशेषता है:

150km तापमान +240ºС,

200km तापमान + 500ºС,

600किमी तापमान +1500ºС।

सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में, गैसें आयनित अवस्था में होती हैं। आयोनाइजेशन गैसों की चमक और अरोराओं की घटना से जुड़ा है।

आयनमंडल में बार-बार रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित करने की क्षमता होती है, जो ग्रह पर लंबी दूरी की रेडियो संचार प्रदान करती है।

5) एक्सोस्फीयर- 800 किमी से ऊपर स्थित है और 3000 किमी तक फैला हुआ है। यहाँ तापमान >2000ºС है। गैस गति की गति महत्वपूर्ण ~ 11.2 किमी/सेकंड तक पहुंचती है। हाइड्रोजन और हीलियम परमाणु हावी हैं, जो पृथ्वी के चारों ओर एक चमकदार कोरोना बनाते हैं, जो 20,000 किमी की ऊँचाई तक फैला हुआ है।

वातावरण कार्य करता है

1) थर्मोरेग्युलेटिंग - पृथ्वी पर मौसम और जलवायु गर्मी, दबाव के वितरण पर निर्भर करता है।

2) जीवनदायी।

3) क्षोभमंडल में, वायु द्रव्यमान का एक वैश्विक लंबवत और क्षैतिज आंदोलन होता है, जो जल चक्र, गर्मी हस्तांतरण को निर्धारित करता है।

4) लगभग सभी सतही भूगर्भीय प्रक्रियाएं वायुमंडल, स्थलमंडल और जलमंडल की परस्पर क्रिया के कारण होती हैं।

5) सुरक्षात्मक - वातावरण पृथ्वी को अंतरिक्ष, सौर विकिरण और उल्कापिंड की धूल से बचाता है।

वातावरण कार्य करता है. वायुमंडल के बिना, पृथ्वी पर जीवन असंभव होगा। एक व्यक्ति रोजाना 12-15 किलो की खपत करता है। हवा, हर मिनट 5 से 100 लीटर तक साँस लेना, जो भोजन और पानी की औसत दैनिक आवश्यकता से काफी अधिक है। इसके अलावा, वातावरण मज़बूती से किसी व्यक्ति को उन खतरों से बचाता है जो उसे बाहरी अंतरिक्ष से धमकी देते हैं: यह उल्कापिंडों और ब्रह्मांडीय विकिरण को पारित नहीं होने देता है। एक व्यक्ति भोजन के बिना पांच सप्ताह, पानी के बिना पांच दिन और हवा के बिना पांच मिनट जीवित रह सकता है। लोगों के सामान्य जीवन के लिए न केवल वायु की आवश्यकता होती है, बल्कि इसकी एक निश्चित शुद्धता की भी आवश्यकता होती है। लोगों का स्वास्थ्य, वनस्पतियों और जीवों की स्थिति, इमारतों और संरचनाओं की संरचनाओं की ताकत और स्थायित्व वायु की गुणवत्ता पर निर्भर करती है। प्रदूषित हवा जल, भूमि, समुद्र, मिट्टी के लिए हानिकारक है। वातावरण प्रकाश को निर्धारित करता है और पृथ्वी के तापीय शासनों को नियंत्रित करता है, विश्व पर गर्मी के पुनर्वितरण में योगदान देता है। गैस का आवरण पृथ्वी को अत्यधिक शीतलन और ताप से बचाता है। यदि हमारा ग्रह एक हवा के गोले से घिरा नहीं होता, तो एक दिन के भीतर तापमान में उतार-चढ़ाव का आयाम 200 सी तक पहुंच जाता। वातावरण पृथ्वी पर रहने वाली हर चीज को विनाशकारी पराबैंगनी, एक्स-रे और ब्रह्मांडीय किरणों से बचाता है। प्रकाश के वितरण में वायुमण्डल का बहुत महत्व है। इसकी हवा सूर्य की किरणों को लाखों छोटी-छोटी किरणों में तोड़ती है, उन्हें बिखेरती है और एक समान रोशनी पैदा करती है। वातावरण ध्वनियों के संवाहक के रूप में कार्य करता है।

पृथ्वी का वातावरण एक वायु खोल है।

पृथ्वी की सतह के ऊपर एक विशेष गेंद की उपस्थिति प्राचीन यूनानियों द्वारा सिद्ध की गई थी, जिन्होंने वातावरण को भाप या गैस का गोला कहा था।

यह ग्रह के भौगोलिक क्षेत्रों में से एक है, जिसके बिना सभी जीवन का अस्तित्व संभव नहीं होगा।

कहां का माहौल है

वायुमंडल ग्रहों को पृथ्वी की सतह से शुरू करते हुए वायु की घनी परत से घेरता है। यह जलमंडल के संपर्क में आता है, स्थलमंडल को कवर करता है, बाहरी अंतरिक्ष में दूर जा रहा है।

वातावरण किससे बना है?

पृथ्वी की वायु परत में मुख्य रूप से वायु होती है, जिसका कुल द्रव्यमान 5.3 * 1018 किलोग्राम तक पहुँच जाता है। इनमें से रोगग्रस्त हिस्सा शुष्क हवा और बहुत कम जल वाष्प है।

समुद्र के ऊपर वायुमण्डल का घनत्व 1.2 किलोग्राम प्रति घन मीटर है। वातावरण में तापमान -140.7 डिग्री तक पहुंच सकता है, शून्य तापमान पर हवा पानी में घुल जाती है।

वायुमंडल में कई परतें होती हैं:

• क्षोभ मंडल;
• ट्रोपोपॉज़;
• समताप मंडल और समताप मंडल;
• मेसोस्फीयर और मेसोपॉज़;
• समुद्र तल से ऊपर एक विशेष रेखा, जिसे कर्मण रेखा कहते हैं;
• थर्मोस्फीयर और थर्मोपॉज़;
• फैलाव क्षेत्र या बहिर्मंडल।

प्रत्येक परत की अपनी विशेषताएं होती हैं, वे आपस में जुड़ी होती हैं और ग्रह के वायु खोल के कामकाज को सुनिश्चित करती हैं।

वायुमंडल की सीमाएँ

वायुमंडल का सबसे निचला किनारा जलमंडल और स्थलमंडल की ऊपरी परतों से होकर गुजरता है। ऊपरी सीमा एक्सोस्फीयर में शुरू होती है, जो ग्रह की सतह से 700 किलोमीटर की दूरी पर स्थित है और 1.3 हजार किलोमीटर तक पहुंच जाएगी।

कुछ रिपोर्टों के अनुसार, वायुमंडल 10 हजार किलोमीटर तक पहुँच जाता है। वैज्ञानिकों ने सहमति व्यक्त की कि वायु परत की ऊपरी सीमा कर्मन रेखा होनी चाहिए, क्योंकि यहां वैमानिकी अब संभव नहीं है।

इस क्षेत्र में निरंतर शोध के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिकों ने पाया है कि वायुमंडल 118 किलोमीटर की ऊंचाई पर आयनमंडल के संपर्क में है।

रासायनिक संरचना

पृथ्वी की इस परत में गैस और गैस की अशुद्धियाँ होती हैं, जिसमें दहन के अवशेष, समुद्री नमक, बर्फ, पानी, धूल शामिल हैं। वायुमंडल में पाई जाने वाली गैसों की संरचना और द्रव्यमान लगभग कभी नहीं बदलते हैं, केवल पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता बदलती है।

अक्षांश के आधार पर पानी की संरचना 0.2 प्रतिशत से 2.5 प्रतिशत तक भिन्न हो सकती है। अतिरिक्त तत्व क्लोरीन, नाइट्रोजन, सल्फर, अमोनिया, कार्बन, ओजोन, हाइड्रोकार्बन, हाइड्रोक्लोरिक एसिड, हाइड्रोजन फ्लोराइड, हाइड्रोजन ब्रोमाइड, हाइड्रोजन आयोडाइड हैं।

एक अलग हिस्से पर पारा, आयोडीन, ब्रोमीन, नाइट्रिक ऑक्साइड का कब्जा है। इसके अलावा, क्षोभमंडल में तरल और ठोस कण, जिन्हें एरोसोल कहा जाता है, पाए जाते हैं। ग्रह पर सबसे दुर्लभ गैसों में से एक, रेडॉन, वातावरण में पाई जाती है।

रासायनिक संरचना के संदर्भ में, नाइट्रोजन वायुमंडल के 78% से अधिक, ऑक्सीजन - लगभग 21%, कार्बन डाइऑक्साइड - 0.03%, आर्गन - लगभग 1%, पदार्थ की कुल मात्रा 0.01% से कम है। वायु की ऐसी रचना तब बनी जब ग्रह का उदय हुआ और विकसित होना शुरू हुआ।

मनुष्य के आगमन के साथ, जो धीरे-धीरे उत्पादन में बदल गया, रासायनिक संरचना बदल गई। खासकर कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा लगातार बढ़ रही है।

वातावरण कार्य करता है

वायु परत में गैसें कई प्रकार के कार्य करती हैं। सबसे पहले, वे किरणों और उज्ज्वल ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। दूसरे, वे वातावरण और पृथ्वी पर तापमान के गठन को प्रभावित करते हैं। तीसरा, यह पृथ्वी पर जीवन और इसकी गति प्रदान करता है।

इसके अलावा, यह परत थर्मोरेग्यूलेशन प्रदान करती है, जो मौसम और जलवायु, गर्मी के वितरण के तरीके और वायुमंडलीय दबाव को निर्धारित करती है। क्षोभमंडल वायु द्रव्यमान के प्रवाह को विनियमित करने में मदद करता है, पानी की गति को निर्धारित करता है, और ताप विनिमय प्रक्रियाओं को निर्धारित करता है।

भूगर्भीय प्रक्रियाओं को प्रदान करते हुए, वायुमंडल लगातार लिथोस्फीयर, जलमंडल के साथ संपर्क करता है। सबसे महत्वपूर्ण कार्य यह है कि अंतरिक्ष और सूर्य के प्रभाव से, उल्कापिंड की उत्पत्ति की धूल से सुरक्षा होती है।

आंकड़े

• ऑक्सीजन पृथ्वी पर ठोस चट्टान के कार्बनिक पदार्थ का अपघटन प्रदान करती है, जो उत्सर्जन, चट्टानों के अपघटन और जीवों के ऑक्सीकरण के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
• कार्बन डाइऑक्साइड इस तथ्य में योगदान देता है कि प्रकाश संश्लेषण होता है, और सौर विकिरण की छोटी तरंगों के संचरण में भी योगदान देता है, थर्मल लंबी तरंगों का अवशोषण। यदि ऐसा नहीं होता है, तो तथाकथित ग्रीनहाउस प्रभाव देखा जाता है।
• वातावरण से जुड़ी मुख्य समस्याओं में से एक प्रदूषण है, जो उद्यमों के काम और वाहन उत्सर्जन के कारण होता है। इसलिए, कई देशों में विशेष पर्यावरण नियंत्रण शुरू किया गया है, और उत्सर्जन और ग्रीनहाउस प्रभाव को विनियमित करने के लिए विशेष तंत्र अंतरराष्ट्रीय स्तर पर किए जा रहे हैं।

पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना और संरचना, यह कहा जाना चाहिए, हमारे ग्रह के विकास की एक या दूसरी अवधि में हमेशा स्थिर मूल्य नहीं थे। आज, इस तत्व की ऊर्ध्वाधर संरचना, जिसकी कुल "मोटाई" 1.5-2.0 हजार किमी है, को कई मुख्य परतों द्वारा दर्शाया गया है, जिनमें शामिल हैं:

1. क्षोभ मंडल।
2. क्षोभसीमा।
3. समताप मंडल।
4. स्ट्रैटोपॉज़।
5. मेसोस्फीयर और मेसोपॉज़।
6. बाह्य वायुमंडल।
7. बहिर्मंडल।

वायुमंडल के मूल तत्व

क्षोभमंडल एक परत है जिसमें मजबूत ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज गति देखी जाती है, यह यहाँ है कि मौसम, वर्षा और जलवायु परिस्थितियों का निर्माण होता है। यह ध्रुवीय क्षेत्रों (वहाँ - 15 किमी तक) को छोड़कर लगभग हर जगह ग्रह की सतह से 7-8 किलोमीटर तक फैला हुआ है। क्षोभमंडल में, तापमान में धीरे-धीरे कमी होती है, लगभग 6.4 ° C प्रत्येक किलोमीटर की ऊँचाई के साथ। यह आंकड़ा विभिन्न अक्षांशों और मौसमों के लिए भिन्न हो सकता है।

इस भाग में पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना को निम्नलिखित तत्वों और उनके प्रतिशत द्वारा दर्शाया गया है:

नाइट्रोजन - लगभग 78 प्रतिशत;

ऑक्सीजन - लगभग 21 प्रतिशत;

आर्गन - लगभग एक प्रतिशत;

कार्बन डाइऑक्साइड - 0.05% से कम।

90 किलोमीटर की ऊँचाई तक एकल रचना

इसके अलावा, धूल, पानी की बूंदों, जल वाष्प, दहन उत्पादों, बर्फ के क्रिस्टल, समुद्री लवण, कई एयरोसोल कण आदि यहां पाए जा सकते हैं।पृथ्वी के वायुमंडल की यह संरचना लगभग नब्बे किलोमीटर ऊंचाई तक देखी जाती है, इसलिए हवा न केवल क्षोभमंडल में, बल्कि ऊपरी परतों में भी रासायनिक संरचना में लगभग समान है। लेकिन वहाँ के वातावरण में मौलिक रूप से भिन्न भौतिक गुण हैं। जिस परत की एक सामान्य रासायनिक संरचना होती है, उसे होमोस्फीयर कहा जाता है।

पृथ्वी के वायुमंडल में और कौन से तत्व हैं? प्रतिशत के रूप में (मात्रा द्वारा, शुष्क हवा में), क्रिप्टन (लगभग 1.14 x 10 -4), क्सीनन (8.7 x 10 -7), हाइड्रोजन (5.0 x 10 -5), मीथेन (लगभग 1.7 x 10 -) जैसी गैसें 4), नाइट्रस ऑक्साइड (5.0 x 10 -5), आदि। सूचीबद्ध घटकों के द्रव्यमान प्रतिशत के संदर्भ में, नाइट्रस ऑक्साइड और हाइड्रोजन सबसे अधिक हैं, इसके बाद हीलियम, क्रिप्टन, आदि हैं।

विभिन्न वायुमंडलीय परतों के भौतिक गुण

क्षोभमंडल के भौतिक गुणों का ग्रह की सतह से जुड़ाव से गहरा संबंध है। यहाँ से, अवरक्त किरणों के रूप में परावर्तित सौर ऊष्मा को ऊष्मीय चालन और संवहन की प्रक्रियाओं सहित वापस ऊपर भेजा जाता है। यही कारण है कि पृथ्वी की सतह से दूरी के साथ तापमान गिरता जाता है। यह घटना समताप मंडल (11-17 किलोमीटर) की ऊंचाई तक देखी जाती है, फिर तापमान व्यावहारिक रूप से 34-35 किमी के स्तर तक अपरिवर्तित हो जाता है, और फिर 50 किलोमीटर की ऊंचाई तक तापमान में फिर से वृद्धि होती है ( समताप मंडल की ऊपरी सीमा)। समताप मंडल और क्षोभमंडल के बीच ट्रोपोपॉज़ (1-2 किमी तक) की एक पतली मध्यवर्ती परत होती है, जहाँ भूमध्य रेखा के ऊपर लगातार तापमान देखा जाता है - लगभग शून्य से 70 ° C और नीचे। ध्रुवों के ऊपर, ट्रोपोपॉज़ गर्मियों में माइनस 45 डिग्री सेल्सियस तक "गर्म हो जाता है", सर्दियों में तापमान -65 डिग्री सेल्सियस के आसपास उतार-चढ़ाव करता है।

पृथ्वी के वायुमंडल की गैस संरचना में ओजोन जैसे महत्वपूर्ण तत्व शामिल हैं। सतह के पास इसकी मात्रा अपेक्षाकृत कम है (दस से घटाकर एक प्रतिशत की छठी शक्ति), क्योंकि वायुमंडल के ऊपरी हिस्सों में परमाणु ऑक्सीजन से सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में गैस बनती है। विशेष रूप से, अधिकांश ओजोन लगभग 25 किमी की ऊंचाई पर है, और संपूर्ण "ओजोन स्क्रीन" ध्रुवों के क्षेत्र में 7-8 किमी से लेकर भूमध्य रेखा पर 18 किमी और पचास किलोमीटर तक के क्षेत्रों में स्थित है। सामान्य तौर पर ग्रह की सतह के ऊपर।

वातावरण सौर विकिरण से बचाता है

पृथ्वी के वायुमंडल की हवा की संरचना जीवन के संरक्षण में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, क्योंकि व्यक्तिगत रासायनिक तत्व और रचनाएं पृथ्वी की सतह और उस पर रहने वाले लोगों, जानवरों और पौधों तक सौर विकिरण की पहुंच को सफलतापूर्वक सीमित कर देती हैं। उदाहरण के लिए, जल वाष्प के अणु 8 से 13 माइक्रोन की सीमा में लंबाई को छोड़कर, अवरक्त विकिरण की लगभग सभी श्रेणियों को प्रभावी ढंग से अवशोषित करते हैं। दूसरी ओर, ओजोन 3100 ए की तरंग दैर्ध्य तक पराबैंगनी को अवशोषित करता है। इसकी पतली परत के बिना (औसत 3 मिमी यदि ग्रह की सतह पर रखा जाता है), केवल 10 मीटर से अधिक की गहराई पर पानी और भूमिगत गुफाएं, जहां सौर विकिरण नहीं पहुंच पाता, वहां बसा जा सकता है।

स्ट्रैटोपॉज़ पर शून्य सेल्सियस

वायुमंडल के अगले दो स्तरों, समताप मंडल और मेसोस्फीयर के बीच, एक उल्लेखनीय परत है - समताप। यह लगभग ओजोन मैक्सिमा की ऊंचाई से मेल खाता है और यहां मनुष्यों के लिए अपेक्षाकृत आरामदायक तापमान देखा जाता है - लगभग 0°C। स्ट्रैटोपॉज़ के ऊपर, मेसोस्फीयर में (50 किमी की ऊँचाई पर कहीं शुरू होता है और 80-90 किमी की ऊँचाई पर समाप्त होता है), पृथ्वी की सतह से बढ़ती दूरी के साथ तापमान में फिर से गिरावट होती है (शून्य से 70-80 ° तक) सी)। मेसोस्फीयर में, उल्काएं आमतौर पर पूरी तरह से जल जाती हैं।

थर्मोस्फीयर में - प्लस 2000 के!

थर्मोस्फीयर में पृथ्वी के वायुमंडल की रासायनिक संरचना (लगभग 85-90 से 800 किमी की ऊँचाई से मेसोपॉज़ के बाद शुरू होती है) इस तरह की घटना की संभावना को सौर के प्रभाव में बहुत दुर्लभ "वायु" की परतों के क्रमिक ताप के रूप में निर्धारित करती है। विकिरण। ग्रह के "वायु कंबल" के इस हिस्से में, 200 से 2000 K तक तापमान होता है, जो ऑक्सीजन के आयनीकरण (300 किमी से ऊपर परमाणु ऑक्सीजन) के साथ-साथ अणुओं में ऑक्सीजन परमाणुओं के पुनर्संयोजन के संबंध में प्राप्त होता है। , बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ। थर्मोस्फीयर वह जगह है जहां अरोरा की उत्पत्ति होती है।

थर्मोस्फीयर के ऊपर एक्सोस्फीयर है - वायुमंडल की बाहरी परत, जिससे प्रकाश और तेजी से चलने वाले हाइड्रोजन परमाणु बाहरी अंतरिक्ष में जा सकते हैं। यहां पृथ्वी के वायुमंडल की रासायनिक संरचना निचली परतों में अलग-अलग ऑक्सीजन परमाणुओं, मध्य में हीलियम परमाणुओं और ऊपरी में लगभग अनन्य रूप से हाइड्रोजन परमाणुओं द्वारा अधिक प्रतिनिधित्व करती है। उच्च तापमान यहाँ प्रचलित है - लगभग 3000 K और कोई वायुमंडलीय दबाव नहीं है।

पृथ्वी का वातावरण कैसे बना?

लेकिन, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, ग्रह में हमेशा वातावरण की ऐसी रचना नहीं होती थी। कुल मिलाकर, इस तत्व की उत्पत्ति की तीन अवधारणाएँ हैं। पहली परिकल्पना यह मानती है कि वायुमंडल एक प्रोटोप्लेनेटरी क्लाउड से अभिवृद्धि की प्रक्रिया में लिया गया था। हालाँकि, आज यह सिद्धांत महत्वपूर्ण आलोचना का विषय है, क्योंकि इस तरह के प्राथमिक वातावरण को हमारे ग्रह मंडल में एक तारे से सौर "हवा" द्वारा नष्ट कर दिया गया होगा। इसके अलावा, यह माना जाता है कि वाष्पशील तत्व बहुत अधिक तापमान के कारण स्थलीय समूह जैसे ग्रहों के गठन के क्षेत्र में नहीं रह सकते।

पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण की संरचना, जैसा कि दूसरी परिकल्पना द्वारा सुझाया गया है, विकास के प्रारंभिक चरण में सौर मंडल के आसपास से आने वाले क्षुद्रग्रहों और धूमकेतुओं द्वारा सतह पर सक्रिय बमबारी के कारण बन सकता है। इस अवधारणा की पुष्टि या खंडन करना काफी कठिन है।

आईडीजी आरएएस पर प्रयोग

सबसे प्रशंसनीय तीसरी परिकल्पना है, जो मानती है कि लगभग 4 अरब साल पहले पृथ्वी की पपड़ी के आवरण से गैसों के निकलने के परिणामस्वरूप वातावरण उत्पन्न हुआ था। इस अवधारणा का परीक्षण रूसी विज्ञान अकादमी के भूविज्ञान और भू-रसायन विज्ञान संस्थान में "त्सरेव 2" नामक एक प्रयोग के दौरान किया गया था, जब एक निर्वात में एक उल्कापिंड पदार्थ का एक नमूना गरम किया गया था। तब एच 2, सीएच 4, सीओ, एच 2 ओ, एन 2, आदि जैसी गैसों की रिहाई दर्ज की गई थी। इसलिए, वैज्ञानिकों ने ठीक ही माना कि पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण की रासायनिक संरचना में पानी और कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन फ्लोराइड वाष्प शामिल हैं। (HF), कार्बन मोनोऑक्साइड गैस (CO), हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S), नाइट्रोजन यौगिक, हाइड्रोजन, मीथेन (CH4), अमोनिया वाष्प (NH3), आर्गन, आदि। प्राथमिक वातावरण से जल वाष्प ने इसमें भाग लिया। जलमंडल का निर्माण, कार्बन डाइऑक्साइड कार्बनिक पदार्थों और चट्टानों में एक बाध्य अवस्था में अधिक निकला, नाइट्रोजन आधुनिक हवा की संरचना में, साथ ही फिर से तलछटी चट्टानों और कार्बनिक पदार्थों में पारित हो गया।

पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण की संरचना आधुनिक लोगों को बिना श्वास उपकरण के इसमें रहने की अनुमति नहीं देगी, क्योंकि तब आवश्यक मात्रा में ऑक्सीजन नहीं थी। यह तत्व डेढ़ अरब साल पहले महत्वपूर्ण मात्रा में प्रकट हुआ था, जैसा कि माना जाता है, नीले-हरे और अन्य शैवाल में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के विकास के संबंध में, जो हमारे ग्रह के सबसे पुराने निवासी हैं।

ऑक्सीजन न्यूनतम

तथ्य यह है कि पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना शुरू में लगभग अनॉक्सी थी, इस तथ्य से संकेत मिलता है कि ग्रेफाइट आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है, लेकिन ग्रेफाइट (कार्बन) का ऑक्सीकरण नहीं होता है, यह सबसे प्राचीन (कटारचेन) चट्टानों में पाया जाता है। इसके बाद, तथाकथित बैंडेड लौह अयस्क दिखाई दिए, जिसमें समृद्ध लौह आक्साइड के इंटरलेयर शामिल थे, जिसका अर्थ आणविक रूप में ऑक्सीजन के एक शक्तिशाली स्रोत के ग्रह पर उपस्थिति है। लेकिन ये तत्व केवल समय-समय पर सामने आए (शायद वही शैवाल या अन्य ऑक्सीजन उत्पादक एक अनॉक्सी रेगिस्तान में छोटे द्वीपों के रूप में दिखाई दिए), जबकि बाकी दुनिया अवायवीय थी। उत्तरार्द्ध इस तथ्य से समर्थित है कि रासायनिक प्रतिक्रियाओं के निशान के बिना प्रवाह द्वारा संसाधित कंकड़ के रूप में आसानी से ऑक्सीकरण योग्य पाइराइट पाया गया था। चूंकि बहते पानी में खराब वातायन नहीं हो सकता है, इसलिए यह विचार विकसित हुआ है कि पूर्व-कैम्ब्रियन वातावरण में आज की संरचना का एक प्रतिशत से भी कम ऑक्सीजन था।

वायु संघटन में क्रांतिकारी परिवर्तन

लगभग प्रोटेरोज़ोइक (1.8 बिलियन वर्ष पूर्व) के मध्य में, "ऑक्सीजन क्रांति" हुई, जब दुनिया ने एरोबिक श्वसन पर स्विच किया, जिसके दौरान एक पोषक अणु (ग्लूकोज) से 38 प्राप्त किया जा सकता है, और दो नहीं (जैसा कि अवायवीय श्वसन) ऊर्जा की इकाइयाँ। पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना, ऑक्सीजन के संदर्भ में, आधुनिक के एक प्रतिशत से अधिक होने लगी, और एक ओजोन परत दिखाई देने लगी, जो जीवों को विकिरण से बचाती है। यह उससे था कि मोटे गोले के नीचे "छिपा हुआ", उदाहरण के लिए, त्रिलोबाइट्स जैसे प्राचीन जानवर। तब से लेकर हमारे समय तक, मुख्य "श्वसन" तत्व की सामग्री धीरे-धीरे और धीरे-धीरे बढ़ी है, जिससे ग्रह पर जीवन रूपों के विकास में विविधता आई है।

वायुमंडल कई सौ किलोमीटर तक ऊपर की ओर फैला हुआ है। इसकी ऊपरी सीमा लगभग 2000-3000 की ऊँचाई पर है किमी,कुछ हद तक सशर्त, क्योंकि इसे बनाने वाली गैसें, धीरे-धीरे विरल हो जाती हैं, विश्व अंतरिक्ष में चली जाती हैं। वातावरण की रासायनिक संरचना, दबाव, घनत्व, तापमान और इसके अन्य भौतिक गुण ऊंचाई के साथ बदलते हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, हवा की रासायनिक संरचना 100 की ऊंचाई तक किमीमहत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलता है। थोड़ा ऊपर, वायुमंडल में मुख्य रूप से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन भी होते हैं। लेकिन 100-110 की ऊंचाई पर किमी,सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में, ऑक्सीजन के अणु परमाणुओं में विभाजित हो जाते हैं और परमाणु ऑक्सीजन प्रकट होता है। 110-120 से ऊपर किमीलगभग सभी ऑक्सीजन परमाणु बन जाते हैं। यह माना जाता है कि 400-500 से ऊपर किमीवायुमंडल को बनाने वाली गैसें भी परमाणु अवस्था में होती हैं।

ऊंचाई के साथ वायु दाब और घनत्व तेजी से घटता है। हालाँकि वायुमंडल सैकड़ों किलोमीटर तक ऊपर की ओर फैला हुआ है, लेकिन इसका अधिकांश भाग पृथ्वी की सतह से सटे एक पतली परत में इसके सबसे निचले हिस्सों में स्थित है। तो, समुद्र तल और ऊंचाई 5-6 के बीच की परत में किमीवायुमंडल का आधा द्रव्यमान परत 0-16 में केंद्रित है किमी-90%, और परत 0-30 में किमी- 99%। वायु द्रव्यमान में वही तेजी से कमी 30 से ऊपर होती है किमी।अगर वजन 1 एम 3पृथ्वी की सतह पर हवा 1033 ग्राम है, फिर 20 की ऊंचाई पर किमीयह 43 ग्राम के बराबर है, और 40 की ऊंचाई पर है किमीकेवल 4 साल

300-400 की ऊंचाई पर किमीऔर ऊपर, हवा इतनी विरल है कि दिन के दौरान इसका घनत्व कई बार बदलता है। अध्ययनों से पता चला है कि घनत्व में यह परिवर्तन सूर्य की स्थिति से संबंधित है। उच्चतम वायु घनत्व दोपहर के आसपास है, सबसे कम रात में। यह आंशिक रूप से इस तथ्य से समझाया गया है कि वायुमंडल की ऊपरी परत सूर्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करती है।

ऊंचाई के साथ हवा के तापमान में बदलाव भी असमान है। ऊंचाई के साथ तापमान में परिवर्तन की प्रकृति के अनुसार, वातावरण को कई क्षेत्रों में विभाजित किया जाता है, जिसके बीच में संक्रमणकालीन परतें होती हैं, तथाकथित ठहराव, जहां तापमान ऊंचाई के साथ थोड़ा बदलता है।

यहाँ गोले और संक्रमण परतों के नाम और मुख्य विशेषताएँ हैं।

आइए हम इन क्षेत्रों के भौतिक गुणों पर मूल डेटा प्रस्तुत करें।

क्षोभ मंडल। क्षोभमंडल के भौतिक गुण काफी हद तक पृथ्वी की सतह के प्रभाव से निर्धारित होते हैं, जो इसकी निचली सीमा है। क्षोभमंडल की उच्चतम ऊंचाई भूमध्यरेखीय और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में देखी जाती है। यहां यह 16-18 तक पहुंच जाता है किमीऔर अपेक्षाकृत कम दैनिक और मौसमी परिवर्तनों के अधीन। ध्रुवीय और निकटवर्ती क्षेत्रों के ऊपर, क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा औसतन 8-10 के स्तर पर स्थित है किमी।मध्य अक्षांशों में, यह 6-8 से 14-16 तक होता है किमी।

क्षोभमंडल की ऊर्ध्वाधर शक्ति वायुमंडलीय प्रक्रियाओं की प्रकृति पर काफी हद तक निर्भर करती है। अक्सर दिन के दौरान, किसी दिए गए बिंदु या क्षेत्र पर क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा कई किलोमीटर तक गिरती या बढ़ती है। यह मुख्य रूप से हवा के तापमान में बदलाव के कारण है।

पृथ्वी के वायुमंडल के द्रव्यमान का 4/5 से अधिक और इसमें निहित लगभग सभी जल वाष्प क्षोभमंडल में केंद्रित हैं। इसके अलावा, पृथ्वी की सतह से क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा तक, तापमान प्रत्येक 100 मीटर के लिए औसतन 0.6° या 1 के लिए 6° तक गिर जाता है। किमीउत्थान . यह इस तथ्य के कारण है कि क्षोभमंडल में हवा मुख्य रूप से पृथ्वी की सतह से गर्म और ठंडी होती है।

सौर ऊर्जा के प्रवाह के अनुसार भूमध्य रेखा से ध्रुवों तक तापमान घटता जाता है। इस प्रकार, भूमध्य रेखा पर पृथ्वी की सतह के पास हवा का औसत तापमान +26°, ध्रुवीय क्षेत्रों में -34°, सर्दियों में -36° और गर्मियों में लगभग 0° तक पहुँच जाता है। इस प्रकार, भूमध्य रेखा और ध्रुव के बीच तापमान का अंतर सर्दियों में 60° और गर्मियों में केवल 26° होता है। सच है, सर्दियों में आर्कटिक में इतना कम तापमान बर्फ के विस्तार पर हवा के ठंडा होने के कारण पृथ्वी की सतह के पास ही देखा जाता है।

सर्दियों में, मध्य अंटार्कटिका में, बर्फ की चादर की सतह पर हवा का तापमान और भी कम हो जाता है। अगस्त 1960 में वोस्तोक स्टेशन पर, दुनिया में सबसे कम तापमान -88.3° दर्ज किया गया था, और अक्सर मध्य अंटार्कटिका में यह -45°, -50° दर्ज किया गया था।

ऊंचाई से भूमध्य रेखा और ध्रुव के बीच तापमान का अंतर कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, ऊंचाई 5 पर किमीभूमध्य रेखा पर तापमान -2°, -4°, और मध्य आर्कटिक में समान ऊंचाई पर -37°, सर्दियों में -39° और गर्मियों में -19°, -20° तक पहुँच जाता है; इसलिए, सर्दियों में तापमान का अंतर 35-36° और गर्मियों में 16-17° होता है। दक्षिणी गोलार्ध में, ये अंतर कुछ अधिक हैं।

वायुमंडलीय परिसंचरण की ऊर्जा भूमध्य रेखा-ध्रुव तापमान अनुबंधों द्वारा निर्धारित की जा सकती है। चूँकि सर्दियों में तापमान की विषमताएँ अधिक होती हैं, वायुमंडलीय प्रक्रियाएँ गर्मियों की तुलना में अधिक तीव्र होती हैं। यह इस तथ्य की भी व्याख्या करता है कि सर्दियों में क्षोभमंडल में प्रचलित पश्चिमी हवाओं की गति गर्मियों की तुलना में अधिक होती है। इस मामले में, हवा की गति, एक नियम के रूप में, ऊंचाई के साथ बढ़ती है, क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा पर अधिकतम तक पहुंचती है। क्षैतिज परिवहन ऊर्ध्वाधर वायु आंदोलनों और अशांत (अव्यवस्थित) आंदोलन के साथ होता है। बड़ी मात्रा में हवा के उठने और गिरने के कारण बादल बनते और बिखरते हैं, वर्षण होता है और रुक जाता है। क्षोभमंडल और अतिव्यापी क्षेत्र के बीच संक्रमण परत है क्षोभसीमा।इसके ऊपर समताप मंडल स्थित है।

स्ट्रैटोस्फियर ऊंचाई 8-17 से 50-55 तक फैली हुई है किमी।यह हमारी सदी की शुरुआत में खोला गया था। भौतिक गुणों के संदर्भ में, समताप मंडल क्षोभमंडल से तेजी से भिन्न होता है, क्योंकि यहाँ हवा का तापमान, एक नियम के रूप में, औसतन 1-2 ° प्रति किलोमीटर की ऊँचाई पर और ऊपरी सीमा पर, 50-55 की ऊँचाई पर बढ़ता है। किमी,यहां तक ​​कि सकारात्मक हो जाता है। इस क्षेत्र में तापमान में वृद्धि यहाँ ओजोन (O3) की उपस्थिति के कारण होती है, जो सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में बनती है। ओजोन परत लगभग पूरे समताप मंडल को कवर करती है। जल वाष्प में समताप मंडल बहुत खराब है। बादल बनने की कोई हिंसक प्रक्रिया नहीं होती है और वर्षा नहीं होती है।

हाल ही में, यह माना गया कि समताप मंडल अपेक्षाकृत शांत वातावरण है, जहां वायु मिश्रण नहीं होता है, जैसा कि क्षोभमंडल में होता है। इसलिए, यह माना जाता था कि समताप मंडल में गैसों को उनके विशिष्ट गुरुत्व के अनुसार परतों में विभाजित किया जाता है। इसलिए समताप मंडल का नाम ("स्ट्रेटस" - स्तरित)। यह भी माना जाता था कि समताप मंडल में तापमान विकिरण संतुलन के प्रभाव में बनता है, यानी जब अवशोषित और परावर्तित सौर विकिरण बराबर होते हैं।

रेडियोसॉन्डेस और मौसम संबंधी रॉकेटों द्वारा प्राप्त नए आंकड़ों से पता चला है कि समताप मंडल में, जैसा कि ऊपरी क्षोभमंडल में होता है, तापमान और हवा में बड़े बदलाव के साथ हवा का तीव्र संचलन होता है। यहाँ, क्षोभमंडल की तरह, हवा महत्वपूर्ण ऊर्ध्वाधर आंदोलनों, मजबूत क्षैतिज वायु धाराओं के साथ अशांत आंदोलनों का अनुभव करती है। यह सब असमान तापमान वितरण का परिणाम है।

समताप मंडल और ऊपरी क्षेत्र के बीच संक्रमण परत है stratopause.हालाँकि, वायुमंडल की उच्च परतों की विशेषताओं पर आगे बढ़ने से पहले, आइए तथाकथित ओज़ोनोस्फीयर से परिचित हों, जिसकी सीमाएँ लगभग समताप मंडल की सीमाओं के अनुरूप हों।

वायुमंडल में ओजोन। समताप मंडल में तापमान शासन और वायु धाराओं को बनाने में ओजोन महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ओज़ोन (O 3) एक झंझावात के बाद हमारे द्वारा महसूस किया जाता है जब हम एक सुखद स्वाद के साथ स्वच्छ हवा में सांस लेते हैं। हालांकि, यहां हम आंधी के बाद बनी इस ओजोन की बात नहीं करेंगे, बल्कि 10-60 परत में समाहित ओजोन की बात करेंगे। किमीअधिकतम 22-25 की ऊंचाई के साथ किमी।ओजोन सूर्य की पराबैंगनी किरणों की क्रिया द्वारा निर्मित होता है और हालांकि इसकी कुल मात्रा नगण्य है, यह वातावरण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ओजोन में सूर्य के पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करने की क्षमता होती है और इस प्रकार यह पशु और पौधों की दुनिया को इसके हानिकारक प्रभावों से बचाता है। यहाँ तक कि पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली पराबैंगनी किरणों का वह छोटा अंश भी शरीर को बुरी तरह से जला देता है जब कोई व्यक्ति धूप सेंकने का अत्यधिक शौकीन होता है।

ओजोन की मात्रा पृथ्वी के विभिन्न भागों में समान नहीं है। उच्च अक्षांशों में ओजोन अधिक है, मध्य और निम्न अक्षांशों में कम है, और यह राशि वर्ष के मौसम के परिवर्तन के आधार पर बदलती है। वसंत में अधिक ओजोन, शरद ऋतु में कम। इसके अलावा, इसके गैर-आवधिक उतार-चढ़ाव वायुमंडल के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर संचलन के आधार पर होते हैं। कई वायुमंडलीय प्रक्रियाएं ओजोन सामग्री से निकटता से संबंधित हैं, क्योंकि इसका तापमान क्षेत्र पर सीधा प्रभाव पड़ता है।

सर्दियों में, ध्रुवीय रात के दौरान, उच्च अक्षांशों पर, ओजोन परत उत्सर्जित होती है और हवा को ठंडा करती है। नतीजतन, उच्च अक्षांशों (आर्कटिक और अंटार्कटिक में) के समताप मंडल में सर्दियों में एक ठंडा क्षेत्र बनता है, बड़े क्षैतिज तापमान और दबाव प्रवणताओं के साथ एक समतापमंडलीय चक्रवाती भंवर, जो विश्व के मध्य अक्षांशों पर पश्चिमी हवाओं का कारण बनता है।

गर्मियों में, एक ध्रुवीय दिन की स्थिति में, उच्च अक्षांशों पर, ओजोन परत सौर ताप को अवशोषित करती है और हवा को गर्म करती है। उच्च अक्षांशों के समताप मंडल में तापमान में वृद्धि के परिणामस्वरूप, एक ऊष्मा क्षेत्र और एक समतापमंडलीय एंटीसाइक्लोनिक भंवर बनता है। इसलिए, 20 से ऊपर ग्लोब के औसत अक्षांशों पर किमीगर्मियों में, समताप मंडल में पूर्वी हवाएँ चलती हैं।

मेसोस्फीयर। मौसम संबंधी रॉकेट और अन्य तरीकों के साथ टिप्पणियों ने स्थापित किया है कि समताप मंडल में देखी गई समग्र तापमान वृद्धि 50-55 की ऊंचाई पर समाप्त होती है। किमी।इस परत के ऊपर, तापमान फिर से गिर जाता है और मेसोस्फीयर की ऊपरी सीमा के पास (लगभग 80 किमी)-75°, -90° तक पहुँचता है। इसके अलावा, तापमान फिर से ऊंचाई के साथ बढ़ता है।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि ऊंचाई के साथ तापमान में कमी, मेसोस्फीयर की विशेषता, अलग-अलग अक्षांशों पर और पूरे वर्ष अलग-अलग होती है। कम अक्षांशों पर, उच्च अक्षांशों की तुलना में तापमान में गिरावट अधिक धीरे-धीरे होती है: मेसोस्फीयर के लिए औसत ऊर्ध्वाधर तापमान प्रवणता क्रमशः 0.23° - 0.31° प्रति 100 है। एमया 2.3°-3.1° प्रति 1 किमी।गर्मियों में यह सर्दियों की तुलना में बहुत बड़ा होता है। जैसा कि उच्च अक्षांशों में नवीनतम शोध द्वारा दिखाया गया है, गर्मियों में मेसोस्फीयर की ऊपरी सीमा पर तापमान सर्दियों की तुलना में कई दसियों डिग्री कम होता है। ऊपरी मेसोस्फीयर में लगभग 80 की ऊंचाई पर किमीमेसोपॉज परत में, ऊंचाई के साथ तापमान में कमी रुक जाती है और इसकी वृद्धि शुरू हो जाती है। यहाँ, गोधूलि के समय उलटी परत के नीचे या साफ मौसम में सूर्योदय से पहले, चमकीले पतले बादल देखे जाते हैं, जो क्षितिज के नीचे सूर्य द्वारा प्रकाशित होते हैं। आकाश की अंधेरी पृष्ठभूमि के खिलाफ, वे एक चांदी-नीली रोशनी से चमकते हैं। इसलिए इन बादलों को सिल्वरी कहा जाता है।

रात्रिचर बादलों की प्रकृति अभी तक अच्छी तरह से समझ में नहीं आई है। लंबे समय तक यह माना जाता था कि वे ज्वालामुखीय धूल से बने थे। हालांकि, वास्तविक ज्वालामुखीय बादलों की ऑप्टिकल घटना की अनुपस्थिति ने इस परिकल्पना को अस्वीकार कर दिया। तब यह सुझाव दिया गया था कि रात्रिचर बादल ब्रह्मांडीय धूल से बने होते हैं। हाल के वर्षों में, एक परिकल्पना प्रस्तावित की गई है कि ये बादल सामान्य सिरस बादलों की तरह बर्फ के क्रिस्टल से बने होते हैं। निशाचर बादलों के स्थान का स्तर देरी परत द्वारा निर्धारित किया जाता है तापमान उलटालगभग 80 की ऊंचाई पर मेसोस्फीयर से थर्मोस्फीयर में संक्रमण के दौरान किमी।चूंकि उप-विपरीत परत में तापमान -80 डिग्री सेल्सियस और उससे कम तक पहुंच जाता है, जल वाष्प के संघनन के लिए यहां सबसे अनुकूल परिस्थितियां बनाई जाती हैं, जो ऊर्ध्वाधर आंदोलन या अशांत प्रसार के परिणामस्वरूप समताप मंडल से यहां प्रवेश करती हैं। रात्रिचर बादल आमतौर पर गर्मियों में देखे जाते हैं, कभी-कभी बहुत बड़ी संख्या में और कई महीनों तक।

रात्रिचर बादलों की टिप्पणियों ने स्थापित किया है कि गर्मियों में उनके स्तर पर हवाएँ अत्यधिक परिवर्तनशील होती हैं। हवा की गति व्यापक रूप से भिन्न होती है: 50-100 से लेकर कई सौ किलोमीटर प्रति घंटा।

ऊंचाई पर तापमान। उत्तरी गोलार्ध में सर्दी और गर्मी में पृथ्वी की सतह और 90-100 किमी की ऊंचाई के बीच ऊंचाई के साथ तापमान वितरण की प्रकृति का एक दृश्य प्रतिनिधित्व चित्र 5 में दिया गया है। गोलाकारों को अलग करने वाली सतहों को यहां बोल्ड द्वारा दर्शाया गया है। धराशायी लाइनों। सबसे नीचे, क्षोभमंडल अच्छी तरह से बाहर खड़ा है, ऊंचाई के साथ तापमान में एक विशेष कमी के साथ। ट्रोपोपॉज के ऊपर, समताप मंडल में, इसके विपरीत, तापमान सामान्य रूप से ऊंचाई के साथ और 50-55 की ऊंचाई पर बढ़ता है किमी+ 10°, -10° तक पहुँचता है। आइए एक महत्वपूर्ण विवरण पर ध्यान दें। सर्दियों में, उच्च अक्षांशों के समताप मंडल में, ट्रोपोपॉज़ के ऊपर का तापमान -60 से -75 ° और केवल 30 से ऊपर गिर जाता है किमीफिर से -15° तक बढ़ जाता है। गर्मियों में, क्षोभसीमा से शुरू होकर, ऊंचाई के साथ तापमान 50 डिग्री तक बढ़ जाता है किमी+ 10° तक पहुँचता है। स्ट्रैटोपॉज के ऊपर, तापमान फिर से ऊंचाई के साथ और 80 के स्तर पर घटने लगता है किमीयह -70°, -90° से अधिक नहीं है।

चित्र 5 से यह इस प्रकार है कि परत 10-40 में किमीउच्च अक्षांशों में सर्दियों और गर्मियों में हवा का तापमान तेजी से भिन्न होता है। सर्दियों में, ध्रुवीय रात के दौरान, यहाँ का तापमान -60°, -75° तक पहुँच जाता है और गर्मियों में न्यूनतम -45° क्षोभसीमा के पास होता है। ट्रोपोपोज के ऊपर, तापमान बढ़ता है और 30-35 की ऊंचाई पर होता है किमीकेवल -30°, -20° है, जो ध्रुवीय दिन के दौरान ओजोन परत में हवा के गर्म होने के कारण होता है। इस आंकड़े से यह भी पता चलता है कि एक मौसम में और एक ही स्तर पर भी तापमान समान नहीं होता है। विभिन्न अक्षांशों के बीच इनका अंतर 20-30° से अधिक होता है। इस मामले में, कम तापमान वाली परत (18-30 किमी)और अधिकतम तापमान की परत में (50-60 किमी)समताप मंडल में, साथ ही ऊपरी मेसोस्फीयर में कम तापमान की परत (75-85किमी)।

चित्र 5 में दिखाए गए औसत तापमान उत्तरी गोलार्ध में प्रेक्षणों पर आधारित हैं, लेकिन उपलब्ध जानकारी के अनुसार, उन्हें दक्षिणी गोलार्ध के लिए भी जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। कुछ अंतर मुख्य रूप से उच्च अक्षांशों पर मौजूद हैं। सर्दियों में अंटार्कटिका के ऊपर, मध्य आर्कटिक की तुलना में क्षोभमंडल और निचले समताप मंडल में हवा का तापमान काफी कम होता है।

तेज़ हवाएँ। तापमान का मौसमी वितरण समताप मंडल और मेसोस्फीयर में वायु धाराओं की एक जटिल प्रणाली को निर्धारित करता है।

चित्र 6 पृथ्वी की सतह और 90 की ऊँचाई के बीच वायुमंडल में पवन क्षेत्र का एक ऊर्ध्वाधर खंड दिखाता है किमीउत्तरी गोलार्ध में सर्दी और गर्मी। आइसोलाइन प्रचलित हवा की औसत गति (में एमएस)।यह आंकड़ा इस प्रकार है कि समताप मंडल में सर्दियों और गर्मियों में हवा का शासन तेजी से भिन्न होता है। शीतकाल में, क्षोभमंडल और समताप मंडल दोनों में, अधिकतम गति के साथ पछुआ हवाएँ चलती हैं जो लगभग बराबर होती हैं

100 एमएस 60-65 की ऊंचाई पर किमी।गर्मियों में, पश्चिमी हवाएँ केवल 18-20 की ऊँचाई तक चलती हैं किमी।उच्चतर वे 70 तक अधिकतम गति के साथ पूर्वी हो जाते हैं एमएस 55-60 की ऊंचाई परकिमी।

गर्मियों में, मेसोस्फीयर के ऊपर, हवाएँ पश्चिमी हो जाती हैं, और सर्दियों में, वे पूर्वी हो जाती हैं।

बाह्य वायुमंडल। मेसोस्फीयर के ऊपर थर्मोस्फीयर है, जो तापमान में वृद्धि की विशेषता है साथऊंचाई। प्राप्त आंकड़ों के अनुसार, मुख्य रूप से रॉकेटों की मदद से यह पाया गया कि थर्मोस्फीयर में यह पहले से ही 150 के स्तर पर है। किमीहवा का तापमान 220-240 डिग्री और 200 के स्तर पर पहुंच जाता है किमी 500 डिग्री से अधिक। ऊपर, तापमान में वृद्धि जारी है और 500-600 के स्तर पर है किमी 1500 डिग्री से अधिक है। कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों के प्रक्षेपण के दौरान प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, यह पाया गया कि ऊपरी थर्मोस्फीयर में तापमान लगभग 2000 डिग्री तक पहुंच जाता है और दिन के दौरान काफी उतार-चढ़ाव होता है। प्रश्न उठता है कि वायुमंडल की उच्च परतों में इतने उच्च तापमान की व्याख्या कैसे की जाए। याद कीजिए कि गैस का तापमान अणुओं के औसत वेग का माप है। वायुमंडल के निचले, सबसे घने हिस्से में, गैस के अणु जो हवा बनाते हैं, चलते समय अक्सर एक दूसरे से टकराते हैं और गतिज ऊर्जा को तुरंत एक दूसरे में स्थानांतरित कर देते हैं। इसलिए, सघन माध्यम में गतिज ऊर्जा औसतन समान होती है। उच्च परतों में, जहां हवा का घनत्व बहुत कम होता है, बड़ी दूरी पर स्थित अणुओं के बीच टकराव कम बार होता है। जब ऊर्जा अवशोषित होती है, तो टक्करों के बीच के अंतराल में अणुओं की गति बहुत बदल जाती है; इसके अलावा, हल्की गैसों के अणु भारी गैसों के अणुओं की तुलना में अधिक गति से चलते हैं। नतीजतन, गैसों का तापमान अलग हो सकता है।

दुर्लभ गैसों में, बहुत छोटे आकार (हल्की गैसों) के अपेक्षाकृत कुछ अणु होते हैं। यदि वे उच्च गति से चलते हैं, तो हवा के दिए गए आयतन में तापमान अधिक होगा। थर्मोस्फीयर में, हवा के प्रत्येक घन सेंटीमीटर में विभिन्न गैसों के दसियों और सैकड़ों हजारों अणु होते हैं, जबकि पृथ्वी की सतह पर उनमें से लगभग सौ मिलियन अरब होते हैं। इसलिए, वायुमंडल की उच्च परतों में अत्यधिक उच्च तापमान, इस अत्यंत पतले माध्यम में अणुओं की गति की गति को दर्शाता है, यहाँ स्थित शरीर को थोड़ा सा भी गर्म नहीं कर सकता है। जिस प्रकार किसी व्यक्ति को बिजली के दीयों की चकाचौंध से गर्मी महसूस नहीं होती है, हालांकि एक विरल माध्यम में तंतु तुरंत कई हजार डिग्री तक गर्म हो जाते हैं।

निचले थर्मोस्फीयर और मेसोस्फीयर में, उल्का वर्षा का मुख्य भाग पृथ्वी की सतह तक पहुँचने से पहले ही जल जाता है।

60-80 से ऊपर वायुमंडलीय परतों के बारे में उपलब्ध जानकारी किमीउनमें विकसित होने वाली संरचना, शासन और प्रक्रियाओं के बारे में अंतिम निष्कर्ष के लिए अभी भी अपर्याप्त हैं। हालांकि, यह ज्ञात है कि ऊपरी मेसोस्फीयर और निचले थर्मोस्फीयर में, आणविक ऑक्सीजन (ओ 2) के परमाणु ऑक्सीजन (ओ) में परिवर्तन के परिणामस्वरूप तापमान शासन बनाया जाता है, जो पराबैंगनी सौर विकिरण की क्रिया के तहत होता है। थर्मोस्फीयर में, तापमान शासन कणिका, एक्स-रे और विकिरण से बहुत प्रभावित होता है। सूर्य से पराबैंगनी विकिरण। यहां दिन में भी तापमान और हवा में तेज बदलाव होते हैं।

वायुमंडलीय आयनीकरण। 60-80 से ऊपर के वातावरण की सबसे दिलचस्प विशेषता किमीउसकी है आयनीकरण,यानी भारी संख्या में विद्युत आवेशित कणों - आयनों के बनने की प्रक्रिया। चूंकि गैसों का आयनीकरण निचले थर्मोस्फीयर की विशेषता है, इसलिए इसे आयनोस्फीयर भी कहा जाता है।

आयनमंडल में गैसें अधिकतर परमाणु अवस्था में होती हैं। सूर्य के पराबैंगनी और कोरपसकुलर विकिरण की क्रिया के तहत, जिनमें उच्च ऊर्जा होती है, तटस्थ परमाणुओं और वायु के अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को अलग करने की प्रक्रिया होती है। ऐसे परमाणु और अणु जो एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉनों को खो चुके हैं, सकारात्मक रूप से आवेशित हो जाते हैं, और एक मुक्त इलेक्ट्रॉन एक तटस्थ परमाणु या अणु से जुड़ सकता है और उन्हें अपने ऋणात्मक आवेश से संपन्न कर सकता है। ये धनात्मक और ऋणात्मक आवेशित परमाणु और अणु कहलाते हैं आयन,और गैसें आयनित,यानी, एक इलेक्ट्रिक चार्ज प्राप्त करना। आयनों की उच्च सांद्रता पर, गैसें विद्युत प्रवाहकीय बन जाती हैं।

आयनीकरण प्रक्रिया 60-80 और 220-400 की ऊँचाई तक सीमित मोटी परतों में सबसे अधिक तीव्रता से होती है किमी।इन परतों में आयनीकरण के लिए इष्टतम स्थितियाँ होती हैं। यहां, ऊपरी वायुमंडल की तुलना में हवा का घनत्व काफी अधिक है, और सूर्य से पराबैंगनी और कणिका विकिरण का प्रवाह आयनीकरण प्रक्रिया के लिए पर्याप्त है।

आयनमंडल की खोज विज्ञान की सबसे महत्वपूर्ण और शानदार उपलब्धियों में से एक है। आखिरकार, आयनमंडल की एक विशिष्ट विशेषता रेडियो तरंगों के प्रसार पर इसका प्रभाव है। आयनित परतों में, रेडियो तरंगें परावर्तित होती हैं, और इसलिए लंबी दूरी का रेडियो संचार संभव हो जाता है। आवेशित परमाणु-आयन छोटी रेडियो तरंगों को दर्शाते हैं, और वे फिर से पृथ्वी की सतह पर लौट आते हैं, लेकिन पहले से ही रेडियो प्रसारण के स्थान से काफी दूरी पर। जाहिर है, छोटी रेडियो तरंगें इस रास्ते को कई बार बनाती हैं, और इस तरह लंबी दूरी का रेडियो संचार सुनिश्चित होता है। यदि आयनमंडल के लिए नहीं, तो लंबी दूरी पर रेडियो स्टेशन के संकेतों के प्रसारण के लिए महंगी रेडियो रिले लाइनों का निर्माण करना आवश्यक होगा।

हालाँकि, यह ज्ञात है कि कभी-कभी शॉर्टवेव रेडियो संचार बाधित हो जाता है। यह सूर्य पर क्रोमोस्फेरिक फ्लेयर्स के परिणामस्वरूप होता है, जिसके कारण सूर्य का पराबैंगनी विकिरण तेजी से बढ़ता है, जिससे आयनमंडल और पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र - चुंबकीय तूफानों की मजबूत गड़बड़ी होती है। चुंबकीय तूफानों के दौरान, रेडियो संचार बाधित हो जाता है, क्योंकि आवेशित कणों की गति चुंबकीय क्षेत्र पर निर्भर करती है। चुंबकीय तूफानों के दौरान, आयनमंडल रेडियो तरंगों को खराब दर्शाता है या उन्हें अंतरिक्ष में भेजता है। मुख्य रूप से सौर गतिविधि में बदलाव के साथ, पराबैंगनी विकिरण में वृद्धि के साथ, आयनमंडल का इलेक्ट्रॉन घनत्व और दिन के समय में रेडियो तरंगों का अवशोषण बढ़ जाता है, जिससे शॉर्ट-वेव रेडियो संचार बाधित हो जाता है।

नए शोध के अनुसार, एक शक्तिशाली आयनित परत में ऐसे क्षेत्र होते हैं जहाँ मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता पड़ोसी परतों की तुलना में थोड़ी अधिक सांद्रता तक पहुँच जाती है। चार ऐसे क्षेत्र ज्ञात हैं, जो लगभग 60-80, 100-120, 180-200 और 300-400 की ऊँचाई पर स्थित हैं। किमीऔर अक्षरों से अंकित हैं डी, इ, एफ 1 और एफ 2 . सूर्य से बढ़ते विकिरण के साथ, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में आवेशित कण (कणिकाएँ) उच्च अक्षांशों की ओर विक्षेपित हो जाते हैं। वायुमंडल में प्रवेश करने पर, कणिकाएँ गैसों के आयनीकरण को इस हद तक तीव्र कर देती हैं कि उनकी चमक शुरू हो जाती है। यह कैसे है auroras- सुंदर बहुरंगी चापों के रूप में जो रात के आकाश में प्रकाश करते हैं, मुख्य रूप से पृथ्वी के उच्च अक्षांशों में। ऑरोरा के साथ शक्तिशाली चुंबकीय तूफान आते हैं। ऐसे मामलों में, उरोरा मध्य अक्षांशों में और दुर्लभ मामलों में उष्णकटिबंधीय क्षेत्र में भी दिखाई देते हैं। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, 21-22 जनवरी, 1957 को देखा गया तीव्र अरोरा हमारे देश के लगभग सभी दक्षिणी क्षेत्रों में दिखाई दे रहा था।

कई दसियों किलोमीटर की दूरी पर स्थित दो बिंदुओं से अरोरा की तस्वीर खींचकर, उरोरा की ऊंचाई बड़ी सटीकता के साथ निर्धारित की जाती है। ऑरोरा आमतौर पर लगभग 100 की ऊंचाई पर स्थित होते हैं किमी,अक्सर वे कई सौ किलोमीटर की ऊँचाई पर और कभी-कभी लगभग 1000 के स्तर पर पाए जाते हैं किमी।यद्यपि अरोराओं की प्रकृति को स्पष्ट किया गया है, फिर भी इस परिघटना से संबंधित कई अनसुलझे मुद्दे हैं। अरोराओं के रूपों की विविधता के कारण अभी भी अज्ञात हैं।

तीसरे सोवियत उपग्रह के अनुसार, 200 और 1000 की ऊँचाई के बीच किमीदिन के दौरान, विभाजित आणविक ऑक्सीजन के सकारात्मक आयन, यानी, परमाणु ऑक्सीजन (O), प्रबल होते हैं। सोवियत वैज्ञानिक कोस्मोस श्रृंखला के कृत्रिम उपग्रहों की मदद से आयनमंडल का अध्ययन कर रहे हैं। अमेरिकी वैज्ञानिक भी उपग्रहों की मदद से आयनमंडल का अध्ययन कर रहे हैं।

सौर गतिविधि और अन्य कारकों में परिवर्तन के आधार पर थर्मोस्फीयर को एक्सोस्फीयर से अलग करने वाली सतह में उतार-चढ़ाव होता है। लंबवत रूप से, ये उतार-चढ़ाव 100-200 तक पहुंच जाते हैं किमीऔर अधिक।

बहिर्मंडल (बिखराव क्षेत्र) - वायुमंडल का सबसे ऊपरी भाग, 800 से ऊपर स्थित है किमी।वह कम पढ़ी लिखी है। टिप्पणियों और सैद्धांतिक गणना के आंकड़ों के अनुसार, एक्सोस्फीयर में तापमान 2000 ° तक की ऊंचाई के साथ बढ़ता है। निचले आयनमंडल के विपरीत, एक्सोस्फीयर में गैसें इतनी दुर्लभ हैं कि उनके कण, जबरदस्त गति से चलते हुए, लगभग कभी एक दूसरे से नहीं मिलते हैं।

अपेक्षाकृत हाल तक, यह माना जाता था कि वातावरण की सशर्त सीमा लगभग 1000 की ऊँचाई पर स्थित है किमी।हालांकि, कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों के मंदी के आधार पर, यह स्थापित किया गया है कि 700-800 की ऊंचाई पर किमीपहले में सेमी 3परमाणु ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के 160 हजार सकारात्मक आयन होते हैं। इससे यह मानने का आधार मिलता है कि वायुमंडल की आवेशित परतें अंतरिक्ष में बहुत अधिक दूरी तक फैली हुई हैं।

उच्च तापमान पर, वातावरण की सशर्त सीमा पर, गैस कणों का वेग लगभग 12 तक पहुँच जाता है किमी/सेइन वेगों पर, गैसें धीरे-धीरे पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के क्षेत्र को इंटरप्लेनेटरी स्पेस में छोड़ देती हैं। यह लंबे समय से चल रहा है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन और हीलियम के कणों को कई वर्षों में इंटरप्लेनेटरी स्पेस में हटा दिया जाता है।

वायुमंडल की उच्च परतों के अध्ययन में, कोस्मोस और एलेक्ट्रोन श्रृंखला के उपग्रहों और भूभौतिकीय रॉकेटों और अंतरिक्ष स्टेशनों मंगल -1, लूना -4, आदि से समृद्ध डेटा प्राप्त किया गया था। अंतरिक्ष यात्रियों के प्रत्यक्ष अवलोकन भी मूल्यवान थे। तो, वी। निकोलेवा-टेरेश्कोवा द्वारा अंतरिक्ष में ली गई तस्वीरों के अनुसार, यह पाया गया कि 19 की ऊंचाई पर किमीपृथ्वी से धूल की परत है। वोसखोद अंतरिक्ष यान के चालक दल द्वारा प्राप्त आंकड़ों से भी इसकी पुष्टि हुई। जाहिर है, धूल की परत और तथाकथित के बीच घनिष्ठ संबंध है मोती के बादल,कभी-कभी लगभग 20-30 की ऊंचाई पर देखा जाता हैकिमी।

वायुमंडल से बाह्य अंतरिक्ष तक। पिछली धारणाएँ कि पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर, ग्रहों के बीच में

अंतरिक्ष, गैसें बहुत दुर्लभ हैं और कणों की सांद्रता 1 में कई इकाइयों से अधिक नहीं होती है सेमी 3,उचित नहीं थे। अध्ययनों से पता चला है कि निकट-पृथ्वी अंतरिक्ष आवेशित कणों से भरा है। इस आधार पर, आवेशित कणों की उल्लेखनीय रूप से बढ़ी हुई सामग्री के साथ पृथ्वी के चारों ओर क्षेत्रों के अस्तित्व के बारे में एक परिकल्पना सामने रखी गई थी, अर्थात। विकिरण बेल्ट- आंतरिक व बाह्य। नए डेटा ने स्पष्ट करने में मदद की। यह पता चला कि आंतरिक और बाहरी विकिरण बेल्ट के बीच आवेशित कण भी होते हैं। उनकी संख्या भू-चुंबकीय और सौर गतिविधि के आधार पर भिन्न होती है। इस प्रकार, नई धारणा के अनुसार, विकिरण बेल्ट के बजाय स्पष्ट रूप से परिभाषित सीमाओं के बिना विकिरण क्षेत्र होते हैं। सौर गतिविधि के आधार पर विकिरण क्षेत्रों की सीमाएँ बदलती हैं। इसकी गहनता के साथ, यानी, जब सूर्य पर धब्बे और गैस के जेट दिखाई देते हैं, जो सैकड़ों-हजारों किलोमीटर से अधिक दूर निकल जाते हैं, तो ब्रह्मांडीय कणों का प्रवाह बढ़ जाता है, जो पृथ्वी के विकिरण क्षेत्रों को खिलाते हैं।

अंतरिक्ष यान पर उड़ने वाले लोगों के लिए विकिरण क्षेत्र खतरनाक होते हैं। इसलिए, अंतरिक्ष में उड़ान भरने से पहले, विकिरण क्षेत्रों की स्थिति और स्थिति निर्धारित की जाती है, और अंतरिक्ष यान की कक्षा को इस तरह से चुना जाता है कि यह बढ़े हुए विकिरण के क्षेत्रों के बाहर से गुजरता है। हालाँकि, वायुमंडल की ऊँची परतों के साथ-साथ पृथ्वी के निकट के बाह्य अंतरिक्ष का अभी तक पर्याप्त अध्ययन नहीं किया गया है।

कोस्मोस श्रृंखला के उपग्रहों और अंतरिक्ष स्टेशनों से प्राप्त समृद्ध डेटा का उपयोग वायुमंडल की उच्च परतों और निकट-पृथ्वी अंतरिक्ष के अध्ययन में किया जाता है।

वायुमंडल की उच्च परतों का सबसे कम अध्ययन किया गया है। हालाँकि, इसका अध्ययन करने के आधुनिक तरीके हमें यह आशा करने की अनुमति देते हैं कि आने वाले वर्षों में एक व्यक्ति उस वातावरण की संरचना के बारे में कई विवरणों को जानेगा जिसके तल में वह रहता है।

अंत में, हम वायुमंडल का एक योजनाबद्ध ऊर्ध्वाधर खंड प्रस्तुत करते हैं (चित्र 7)। यहाँ, किलोमीटर में ऊँचाई और मिलीमीटर में वायु दाब को लंबवत रूप से प्लॉट किया जाता है, और तापमान को क्षैतिज रूप से प्लॉट किया जाता है। ठोस वक्र ऊंचाई के साथ हवा के तापमान में परिवर्तन को दर्शाता है। संबंधित ऊंचाइयों पर, वातावरण में देखी गई सबसे महत्वपूर्ण घटनाएं, साथ ही साथ रेडियोसॉन्डेस और वातावरण को ध्वनि देने के अन्य साधनों द्वारा प्राप्त की गई अधिकतम ऊंचाइयों को नोट किया गया।