Para estudar o estado físico da atmosfera, são feitas observações instrumentais e visuais. As observações instrumentais são realizadas por meio de instrumentos especiais instalados próximos à superfície da Terra em estações meteorológicas, e instrumentos levantados em balões de borracha, aviões, balões e pipas. Durante as observações instrumentais, são obtidas informações sobre temperatura, umidade, pressão do ar, velocidade e direção do vento na superfície da Terra e em altitudes de até 30-40 km. Além disso, eles determinam a altura dos limites inferior e superior das nuvens, a quantidade de precipitação, a composição do ar, a distribuição da energia radiante, etc.
As observações visuais são realizadas em estações meteorológicas (Fig. 3). No processo dessas observações, são determinadas a forma e a quantidade das nuvens (ou seja, o grau de cobertura do céu), a faixa de visibilidade horizontal (o grau de transparência do ar) e a natureza da precipitação. precipitação atmosférica, intensidade das tempestades de neve, etc.

Existem também métodos indiretos para estudar a estrutura da atmosfera. Os métodos indiretos são utilizados principalmente para obter informações sobre camadas altas da atmosfera, ainda inacessíveis para sondagem. Os métodos indiretos incluem observações de fenômenos luminosos na atmosfera, propagação de ondas sonoras e ondas de rádio. Fenômenos luminosos como as auroras, a luminosidade do céu noturno, os rastros de meteoros, o brilho do céu crepuscular, etc., permitem avaliar a densidade e a temperatura do ar, a velocidade e a direção dos fluxos de ar.
Dentre os métodos indiretos de estudo da atmosfera, também se destacam:
o vento e a umidade do ar em altitudes de 22 a 26 km são determinados a partir de nuvens peroladas; as correntes de ar são determinadas a partir de nuvens noctilucentes em altitudes de 80 a 90 km;
temperatura, pressão, vento são determinados pela propagação anômala do som; os mesmos elementos são determinados a partir de trilhas de meteoros em altitudes de 50 a 150 km;
O conteúdo de ozônio é determinado pela radiação ultravioleta, a composição e temperatura do ar em altitudes de 60 a 70 km pela radiação do céu noturno e pelas auroras - em altitudes de 80 a 1000 km.
Foguetes meteorológicos e geofísicos determinam a pressão, densidade e temperatura do ar, bem como o espectro solar, etc.
O dispositivo radiometeorológico mais comum é a radiossondagem - invenção de P. A. Molchanov (Fig. 4). Lançada em um balão de borracha na atmosfera livre, a radiossonda registra a pressão do ar, a temperatura e a umidade durante o vôo e transmite os resultados da medição via rádio por meio de sinais convencionais. Os sinais são captados por receptores de rádio e decifrados por observadores. Depois de processados ​​rapidamente, são obtidos os valores dos elementos meteorológicos em diversas altitudes.

Informações sobre a direção e velocidade das correntes de ar em altitudes são obtidas por meio de balões piloto e pilotos de rádio. Os balões são pequenos balões de borracha cheios de hidrogênio. Após serem liberados em vôo livre, são observados através de um teodolito aerológico. A partir das medições dos ângulos, são calculadas a direção e a velocidade do vento em diversas alturas. Ao contrário das observações do piloto de balão feitas em tempo claro, as observações do piloto de rádio usando um radar ou localizador de direção permitem determinar a direção e a velocidade do vento mesmo em tempo nublado.
A altura da base da nuvem é medida usando balões piloto e holofotes. Para o mesmo fim, são utilizados aviões projetados para sondar a atmosfera e ceilômetros erguidos em balões de borracha.
EM últimos anos Laboratórios de aeronaves especiais estão equipados para estudar a microestrutura das nuvens e para outros fins.
Quase todos os meios listados para observar o estado físico da atmosfera livre foram criados no século atual, principalmente nos últimos 20-25 anos.
A Aerologia, que é um ramo da meteorologia, estuda processos físicos e fenômenos que ocorrem na atmosfera livre.
As primeiras informações sobre a estrutura da atmosfera foram obtidas por meio de balões. Na Rússia, o primeiro uso científico de um balão foi realizado pelo acadêmico Ya. D. Zakharov em 1804. Os vôos subsequentes foram feitos pelos famosos cientistas D. I. Mendeleev, M. A. Rykachev e outros. Em particular, o vôo de D. I. Mendeleev foi realizado 7 (19) Agosto de 1877 da cidade de Klin.
Em nosso país, o primeiro vôo de um balão estratosférico foi realizado em 1933. O balão estratosférico “SSSR-1” atingiu a altura recorde de 19 km para a época (Fig. 5). Outro balão estratosférico soviético, Osoaviakhim-1, atingiu uma altitude de 22 km em 1934. As observações feitas durante o voo forneceram muitas informações valiosas sobre a estrutura e composição do ar nas camadas inferiores da estratosfera. Os voos de balões estratosféricos naqueles anos também foram realizados nos EUA.

Estratostato “URSS-1”

Novos dados interessantes sobre as características estruturais das altas camadas da atmosfera, como já mencionado, foram obtidos no final dos anos 40 e 50 com a ajuda de foguetes meteorológicos e geofísicos especiais, satélites artificiais Terra e métodos indiretos de estudo da atmosfera. Especialmente muitos lançamentos foram realizados durante o IGY, IGU e posteriormente, ou seja, a partir de 1957.
Numerosos lançamentos de mísseis, tanto na URSS como no estrangeiro, foram realizados em vários pontos do norte e hemisférios sul. Como resultado, foram obtidas pela primeira vez informações valiosas sobre as altas camadas da atmosfera sobre o Ártico e a Antártida, a Europa e a Ásia, a América e a Austrália, e sobre os oceanos. Particularmente interessantes são os dados obtidos nas zonas Ártica, Antártica e Equatorial.
A maioria dos foguetes meteorológicos são lançados em altitudes de 60 a 100 km. Os foguetes geofísicos atingem altitudes muito mais elevadas. Assim, por exemplo, um foguete criado na URSS com equipamento pesando um total de 2.200 kg em maio de 1957 atingiu uma altitude de 212 km, e em 21 de fevereiro de 1958, outro foguete soviético com equipamento científico pesando um total de 1.520 kg atingiu uma altitude de 473 km. Os instrumentos do foguete geralmente retornam à Terra.
O registro de diversos elementos e fenômenos meteorológicos ocorre tanto durante a subida rápida do foguete quanto durante a descida suave de paraquedas do contêiner com equipamentos que dele se separam. Os resultados das observações são transmitidos à Terra por meio de equipamento de radiotelemetria. Instrumentos científicos registram temperatura, pressão e composição química atmosferas em diferentes altitudes; com a ajuda deles, são estudadas as propriedades físicas da ionosfera, dos raios cósmicos e da parte ultravioleta de ondas curtas do espectro solar.
Com o lançamento do primeiro satélite artificial da Terra nas altas camadas da atmosfera, juntamente com o estudo dessas camadas, iniciou-se o estudo do espaço sideral que as circunda. Os satélites artificiais da Terra para estudar a atmosfera têm vantagens significativas sobre os foguetes meteorológicos. Estes últimos, por serem muito caros e complexos, permitem obter informações apenas em alguns momentos do seu lançamento e em curtos períodos de tempo. Entretanto, para um estudo sistemático dos processos atmosféricos, é necessária uma ampla rede de estações que disparem foguetes simultaneamente - algo semelhante à rede existente de estações aerológicas -, o que ainda é difícil de implementar.
Os satélites artificiais, apesar das dificuldades de lançamento em órbita, apresentam uma série de vantagens. Representando um laboratório científico, o satélite, durante seu voo de vários dias, registra e transmite por rádio informações sobre a composição da atmosfera, a radiação cósmica, a força do campo magnético terrestre, a radiação corpuscular do Sol, etc. globo no auge de sua órbita.
Satélites meteorológicos especiais da Terra fotografam nuvens a uma altitude de 300 km ou mais e, assim, registram os padrões climáticos simultaneamente em grandes áreas da Terra. Com base nos dados obtidos por meio de satélites artificiais da Terra, são calculados os componentes do equilíbrio térmico da atmosfera, o que permite determinar a distribuição da temperatura e do vento na superfície terrestre e nas altitudes.
Obviamente, uma série de satélites meteorológicos artificiais podem ser lançados simultaneamente a diferentes altitudes, o que permitirá obter repetidamente e durante um longo período de tempo dados sobre as características dos processos nas altas camadas da atmosfera. É verdade que, para a existência a longo prazo de um satélite artificial, é necessário que sua órbita esteja localizada acima das camadas densas da atmosfera, ou seja, acima de 200 km.
Satélites artificiais da Terra lançados em órbitas abaixo de 1000 km acima superfície da Terra, passam pelas camadas superiores da atmosfera. Em contato com a atmosfera e enfrentando resistência, os satélites perdem gradativamente a velocidade e passam para órbitas mais baixas. Satélites artificiais da Terra lançados em órbitas acima de 1.000 km acima da superfície da Terra podem existir por muito tempo.
O primeiro satélite artificial da Terra foi lançado na União Soviética em 4 de outubro de 1957 a uma altitude de cerca de 900 km, o segundo em 3 de novembro de 1957 a uma altitude de 1.700 km, o terceiro em 15 de maio de 1958 a uma altitude de 1.880 km.
Grandes perspectivas no estudo do espaço sideral se abriram em conexão com o lançamento naves espaciais. A primeira espaçonave-satélite soviética foi lançada em órbita em 15 de maio de 1960. O lançamento da segunda espaçonave-satélite foi realizado em 19 de agosto de 1960, o terceiro espaçonave-satélite em 1º de dezembro de 1960.
Foguetes espaciais são lançados para explorar o espaço sideral. O primeiro foguete espacial pesando 1.472 kg foi lançado na União Soviética em 2 de janeiro de 1959, o segundo em 12 de setembro (seu peso é 1.511 kg), o terceiro em 4 de outubro do mesmo ano (seu peso é 1.553 kg).
O ano de 1961 foi marcado por novos sucessos na penetração nas profundezas da atmosfera e do espaço sideral. Em 12 de fevereiro, a União Soviética lançou um foguete ao planeta Vênus e, em 12 de abril de 1961, o primeiro cosmonauta do mundo, Yuri Alekseevich Gagarin, voou ao redor da Terra no satélite Vostok-1. O vôo, que durou 108 minutos, despertou admiração em todo o mundo.
12 de abril de 1961 ficará para a história como o primeiro dia da era da penetração humana no espaço. O feito histórico de Yuri Gagarin demonstrou o poder do gênio criativo do povo soviético.
Como se sabe, a segunda nave-satélite pesando até 4,6 toneladas já retornou em segurança à Terra. Havia todas as condições para o voo humano. Mas era necessária total confiança na segurança do voo e no retorno do astronauta à Terra. Somente após uma série de lançamentos os cientistas soviéticos enviaram o primeiro homem ao espaço. Mais tarde, voos humanos em foguetes e satélites foram realizados nos Estados Unidos.
A implementação de voos de naves espaciais está associada a uma série de dificuldades. No século XVII. o grande Newton determinou dois valores de velocidade necessários para determinar a força da gravidade. Uma delas – a primeira velocidade de escape – na superfície da Terra é de 8 km/s. Essa velocidade garante o voo do objeto lançado ao redor da Terra como um satélite artificial. Outro valor, chamado de segunda velocidade de escape, é 11 km/s. Tendo uma segunda velocidade de escape, o objeto lançado supera a força da gravidade e entra no espaço interplanetário. Essas velocidades são alcançadas por meio de foguetes de vários estágios.
Para um voo espacial humano bem-sucedido, as espaçonaves interplanetárias devem ser controláveis, pois sob esta condição é possível garantir o retorno à Terra. Mas isso não é tudo. É necessário criar tais condições para que o corpo humano possa resistir ao vôo. O corpo humano tolera facilmente qualquer velocidade. Não sentimos a velocidade de um trem, de um avião, o movimento da Terra em torno do Sol (a última velocidade é de aproximadamente 30 km/s), etc. . Algumas pessoas toleram facilmente esquiar nas montanhas “americanas”, enquanto outras se sentem pior mesmo quando sobem e descem de elevador.
A aceleração da nave satélite é enorme. Isso leva a um aumento várias vezes no peso do astronauta no momento da decolagem. Portanto, além do treinamento especial do corpo para o voo ao espaço, foi desenvolvido um modo de elevação que garante a segurança do astronauta.
Que efeito a ausência de peso tem em uma pessoa?
Quando lançada verticalmente a uma altitude de 100 km, uma pessoa experimenta falta de peso por cerca de 3 minutos, quando lançada até 200 km - 5-6 minutos, e até 500 km - cerca de 10 minutos. Durante o vôo orbital de satélites artificiais da Terra, bem como de espaçonaves, a ausência de peso continua continuamente.
Voos de animais experimentais mostraram que a ausência de peso não deveria afetar visivelmente o corpo. Após o voo de Yuri Gagarin, a questão do efeito da ausência de peso no corpo humano foi finalmente esclarecida.
Menos de quatro meses após o primeiro voo espacial tripulado, a ciência soviética alcançou um novo e brilhante sucesso nos voos espaciais.
6 de agosto de 1961 às 9 horas. A nave espacial soviética Vostok-2, pilotada pelo alemão Stepanovich Titov, em 25 horas. deu 17 voltas ao redor da Terra e, tendo voado mais de 700.000 km, no dia 7 de agosto às 10 horas. 18 minutos. pousou em uma determinada área, próximo ao local de pouso do satélite Vostok-1 com o cosmonauta-piloto Yuri Gagarin.
O vôo da espaçonave Vostok-2 ocorreu em uma órbita com distância mínima da nave da superfície terrestre (no perigeu) de 183 km e distância máxima (no apogeu) de 244 km. O vôo provou a possibilidade longa estadia homem no espaço sideral.
Em 11 de agosto de 1962, a espaçonave Vostok-3 foi lançada em órbita na URSS, pilotada pelo cosmonauta Andriyan Grigorievich Nikolaev. No dia seguinte, 12 de agosto, a espaçonave Vostok-4 com o piloto-cosmonauta Pavel Romanovich Popovich foi lançada em órbita.
O período de revolução de ambas as naves ao redor da Terra foi de 88,5 minutos. A distância máxima dos navios da superfície terrestre (no apogeu) atingiu 251 e 254 km, respectivamente, e a mínima (no perigeu) - 183 e 180 km.
O primeiro voo em grupo de espaçonaves do mundo ocorreu na ionosfera (termosfera), sobre a qual nosso conhecimento ainda é muito limitado.
Os navios satélites soviéticos pousaram em 15 de agosto por volta das 10 horas. O programa de voo foi concluído na íntegra.
A espaçonave Vostok-3, tendo voado ao redor da Terra mais de 64 vezes, percorreu uma distância de mais de 2,6 milhões de km em 95 horas, e a espaçonave Vostok-4 circulou a Terra mais de 48 vezes em 71 horas, cobrindo uma distância de cerca de 2 milhões de km. .
Os notáveis ​​voos dos cosmonautas soviéticos Yuri Gagarin, alemão Titov, Andriyan Nikolaev, Pavel Popovich, do cosmonauta americano John Glenn e outros mostraram que num futuro próximo o homem será capaz de penetrar no espaço interplanetário e realizar sonhos de voar para a Lua e planetas do sistema solar.

Apresentação sobre o tema: Atmosfera terrestre: sua composição e estrutura

1 de 12

Apresentação sobre o tema: Atmosfera terrestre: sua composição e estrutura

Diapositivo nº 1

Descrição do slide:

Diapositivo nº 2

Descrição do slide:

A atmosfera (do grego atmos - vapor e spharia - bola) é a camada de ar da Terra, girando com ela. O desenvolvimento da atmosfera esteve intimamente relacionado aos processos geológicos e geoquímicos que ocorrem em nosso planeta, bem como às atividades dos organismos vivos. A atmosfera (do grego atmos - vapor e spharia - bola) é a camada de ar da Terra, girando com ela. O desenvolvimento da atmosfera esteve intimamente relacionado aos processos geológicos e geoquímicos que ocorrem em nosso planeta, bem como às atividades dos organismos vivos. O limite inferior da atmosfera coincide com a superfície da Terra, pois o ar penetra nos menores poros do solo e se dissolve até na água. O limite superior a uma altitude de 2.000 a 3.000 km passa gradualmente para o espaço sideral. Graças à atmosfera, que contém oxigênio, a vida na Terra é possível. O oxigênio atmosférico é usado no processo respiratório de humanos, animais e plantas.

Diapositivo nº 3

Descrição do slide:

Diapositivo nº 4

Descrição do slide:

Diapositivo nº 5

Descrição do slide:

A troposfera é a camada mais baixa da atmosfera, cuja espessura acima dos pólos é de 8 a 10 km, em latitudes temperadas- 10-12 km, e acima do equador - 16-18 km. A troposfera é a camada mais baixa da atmosfera, cuja espessura acima dos pólos é de 8 a 10 km, em latitudes temperadas - 10 a 12 km e acima do equador - 16 a 18 km. O ar da troposfera é aquecido pela superfície terrestre, ou seja, pela terra e pela água. Portanto, a temperatura do ar nesta camada diminui com a altura em média 0,6°C a cada 100 m. No limite superior da troposfera atinge -55°C. Ao mesmo tempo, na região do equador, no limite superior da troposfera, a temperatura do ar é de -70 °C, e na região do Pólo Norte -65 °C. Cerca de 80% da massa da atmosfera está concentrada na troposfera, quase todo o vapor d'água está localizado, ocorrem trovoadas, tempestades, nuvens e precipitações, e ocorre o movimento vertical (convecção) e horizontal (vento) do ar. Podemos dizer que o clima se forma principalmente na troposfera.

Diapositivo nº 6

Descrição do slide:

A estratosfera é uma camada da atmosfera localizada acima da troposfera, a uma altitude de 8 a 50 km. A cor do céu nesta camada aparece roxa, o que se explica pela rarefação do ar, devido à qual os raios solares quase não se espalham. A estratosfera é uma camada da atmosfera localizada acima da troposfera, a uma altitude de 8 a 50 km. A cor do céu nesta camada aparece roxa, o que se explica pela rarefação do ar, devido à qual os raios solares quase não se espalham. A estratosfera contém 20% da massa da atmosfera. O ar nesta camada é rarefeito, praticamente não há vapor d'água e, portanto, quase não há formação de nuvens e precipitação. No entanto, observam-se correntes de ar estáveis ​​na estratosfera, cuja velocidade chega a 300 km/h. Essa camada contém ozônio (tela de ozônio, ozonosfera), camada que absorve os raios ultravioleta, impedindo-os de chegar à Terra e protegendo assim os organismos vivos em nosso planeta. Graças ao ozônio, a temperatura do ar no limite superior da estratosfera varia de -50 a 4-55 °C. Entre a mesosfera e a estratosfera existe uma zona de transição - a estratopausa.

Diapositivo nº 7

Descrição do slide:

A mesosfera é uma camada da atmosfera localizada a uma altitude de 50-80 km. A densidade do ar aqui é 200 vezes menor do que na superfície da Terra. A cor do céu na mesosfera parece preta e as estrelas são visíveis durante o dia. A temperatura do ar cai para -75 (-90)°C. A mesosfera é uma camada da atmosfera localizada a uma altitude de 50-80 km. A densidade do ar aqui é 200 vezes menor do que na superfície da Terra. A cor do céu na mesosfera parece preta e as estrelas são visíveis durante o dia. A temperatura do ar cai para -75 (-90)°C. A uma altitude de 80 km começa a termosfera. A temperatura do ar nesta camada sobe acentuadamente até uma altura de 250 m, e depois torna-se constante: a uma altitude de 150 km atinge 220-240°C; a uma altitude de 500-600 km excede 1500 °C.

Diapositivo nº 8

Descrição do slide:

Na mesosfera e na termosfera, sob a influência dos raios cósmicos, as moléculas de gás se desintegram em partículas carregadas (ionizadas) de átomos, por isso esta parte da atmosfera é chamada de ionosfera - uma camada de ar muito rarefeito, localizada a uma altitude de 50 a 1000 km, consistindo principalmente de átomos de oxigênio ionizados, moléculas óxidos de nitrogênio e elétrons livres Na mesosfera e termosfera, sob a influência dos raios cósmicos, as moléculas de gás se desintegram em partículas carregadas (ionizadas) de átomos, portanto esta parte da atmosfera é chamada de ionosfera - uma camada de ar muito rarefeito, localizada a uma altitude de 50 a 1000 km, consistindo principalmente de átomos de oxigênio ionizados, moléculas de óxido de nitrogênio e elétrons livres. Luzes polares aparecem na ionosfera - o brilho de gases rarefeitos sob a influência de eletricidade partículas carregadas voando do Sol - e flutuações bruscas no campo magnético são observadas.

Diapositivo nº 11

Descrição do slide:

A atmosfera é uma mistura de gases composta por nitrogênio (78,08%), oxigênio (20,95%), dióxido de carbono (0,03%), argônio (0,93%), uma pequena quantidade de hélio, néon, xenônio, criptônio (0,01%), ozônio e outros gases, mas seu conteúdo é insignificante (Tabela 1). A composição moderna do ar da Terra foi estabelecida há mais de cem milhões de anos, mas o aumento acentuado da atividade de produção humana levou à sua mudança. Atualmente, há um aumento no teor de CO2 de aproximadamente 10-12%. A atmosfera é uma mistura de gases composta por nitrogênio (78,08%), oxigênio (20,95%), dióxido de carbono (0,03%), argônio (0,93%), uma pequena quantidade de hélio, néon, xenônio, criptônio (0,01%), ozônio e outros gases, mas seu conteúdo é insignificante (Tabela 1). A composição moderna do ar da Terra foi estabelecida há mais de cem milhões de anos, mas o aumento acentuado da atividade de produção humana levou à sua mudança. Atualmente, há um aumento no teor de CO2 de aproximadamente 10-12%.

Os astronautas que viram nosso planeta do espaço dizem que ele está cercado por uma fina névoa azul. É assim que se parece a atmosfera, cuja origem ainda não está totalmente clara.

Composição atmosférica

A atmosfera (das palavras gregas atmos - ar, sphaira - bola) é uma camada de gás que envolve a Terra e se estende até 1.000 quilômetros acima da superfície terrestre. É sustentado pela força da gravidade da Terra.

O ar da atmosfera é uma mistura de gases, pequenas gotas de água e cristais de gelo. Também contém partículas de poeira, fuligem e matéria orgânica. Os principais gases da atmosfera são nitrogênio, oxigênio e argônio. Eles representam 99,9% da massa do ar atmosférico. Sua proporção na superfície da Terra é a mesma em Áreas diferentes Terra. Isto é devido à forte mistura de ar.

Existem várias camadas na atmosfera. Eles diferem em muitas propriedades e principalmente nas características das mudanças de temperatura. As camadas inferiores da atmosfera - a troposfera e a estratosfera - contêm quase todo o ar da Terra. Troposfera - diretamente adjacente à superfície terrestre. Seu limite superior acima do equador está a uma altitude de 18 quilômetros, e acima dos pólos - a uma altitude de 8 a 9 quilômetros. A troposfera contém mais de 4/5 de todo o ar atmosférico e quase todo o vapor d'água. Aqui ocorrem movimentos de ar horizontais e verticais, nuvens se formam, trazendo chuva e neve. A temperatura na troposfera diminui gradualmente de baixo para cima e na fronteira com a estratosfera atinge uma média de -55 °C. A vida dos humanos, plantas e animais ocorre na troposfera.

A estratosfera se estende a uma altitude de 50 a 55 quilômetros. O ar é tão rarefeito que é impossível respirar. A visibilidade nesta camada é sempre boa, quase não há nuvens, não há trovoadas, nem chuva, nem neve. Portanto, os caminhos das aeronaves modernas ficam nas camadas inferiores da estratosfera. Na parte inferior da estratosfera, a temperatura é mais ou menos constante, mas a partir de uma altura de 25 quilômetros ela começa a subir e no limite superior da camada chega perto de 0 °C.

Acima da estratosfera ficam as camadas superiores da atmosfera. A temperatura aqui cai e a uma altitude de 80 quilômetros atinge um mínimo de -80 °C. O ar nesta altitude é tão rarefeito que não absorve o calor solar nem dispersa a luz.

Acima disso, a temperatura na atmosfera aumenta rapidamente e a uma altitude de 500-600 quilómetros é de +1500 °C. Portanto, com base na temperatura, uma camada chamada termosfera se distingue na alta atmosfera. Altitudes atmosféricas de 100 a 1000 quilômetros são chamadas de ionosfera. Aqui, sob a influência dos raios ultravioleta vindos do Sol, as partículas de gás ficam altamente eletrificadas. O brilho dessas partículas causa a aurora.

A Terra é o único planeta que possui uma concha gasosa contendo o oxigênio necessário para a respiração. Para a maioria dos organismos vivos, a atmosfera é o ambiente para a vida. Podemos dizer que as plantas, os animais e as pessoas vivem não só na superfície sólida da Terra, mas também no fundo do “oceano de ar”. A atmosfera protege o planeta da radiação cósmica prejudicial e de pequenos meteoritos que nele queimam sem atingir a superfície da Terra. Uma parte significativa da energia solar é gasta no aquecimento da camada superficial de ar. A atmosfera retém o calor próximo à superfície da Terra, como um cobertor que a protege do superaquecimento excessivo e da hipotermia. A água evaporada da superfície forma nuvens na troposfera, que também protegem a Terra do superaquecimento. Eles refletem alguns dos raios do sol e trazem

Sobre a história da pesquisa na alta atmosfera da Terra

Vivemos no fundo de um oceano de ar que se estende para cima por milhares de quilômetros. E tudo o que observamos condições do tempo ocorrem em sua camada mais baixa e fina - a troposfera. Sua espessura de altitude em latitudes temperadas é de 10–12 km, em latitudes polares 8 – 10 km e 16 – 18 km nos trópicos. Comparado com a extensão de toda a espessura da atmosfera, isso é insignificante. Mas na troposfera, como observado acima, todo o nosso clima está concentrado com toda a diversidade de fenômenos e circulações. Além disso, 4/5 da massa total do ar atmosférico está concentrado nele.

No entanto, as camadas superiores da atmosfera terrestre não são menos importantes para toda a vida no nosso planeta. A camada de ozônio, localizada na camada próxima à troposfera - a estratosfera - é uma barreira confiável no caminho para a superfície da Terra, a radiação ultravioleta, que é fatal para todos os seres vivos. Além disso, foi estabelecido que as variações interanuais no ozono total (TO) à escala global são indicadores de alterações climáticas. E de acordo com as mudanças no TOC em indivíduos pontos geográficosé possível julgar as próximas anomalias de temperatura da superfície em áreas geográficas distantes deste ponto a longo prazo (até 40 dias), o que, sem dúvida, ao longo do tempo pode ser usado para previsões meteorológicas de longo prazo mais precisas.

Para estudar as camadas superiores da atmosfera, vários métodos indiretos têm sido utilizados há muito tempo, que incluem, em primeiro lugar, observações da propagação das ondas sonoras, do céu crepuscular, rastros de meteoros, movimento, etc.

Em 1930, pela primeira vez, foi lançada uma radiossonda para estudar a atmosfera, inventada pelo meteorologista soviético P.A. Molchanov, e em 1933 G.A. Prokofiev, K. D. Godunov e E. K. Birnbaum subiu no balão estratosférico URSS-1 a uma altura de 19 km.

Mas os registros de observações científicas foram preservados.

Nas décadas de 40-50 do século passado, graças ao progresso tecnológico e ao apetrechamento da meteorologia com equipamentos de rádio, tornou-se possível medir diretamente muitos parâmetros atmosféricos em altitudes, primeiro até 20-30 km e depois até 60-100 km. Os lançamentos de foguetes meteorológicos e de satélites artificiais da Terra expandiram significativamente essas capacidades.

Altas subidas de radiossondas permitiram fazer descoberta importante na estratosfera. Foram detectadas mudanças sazonais significativas (monções) no gradiente de temperatura do pólo equatorial e mudanças associadas nos padrões de pressão e vento.

Uma etapa importante foi o Ano Geofísico Internacional, que durou de 1º de julho de 1957 a 31 de dezembro de 1958. Cientistas de 64 países conduziram pesquisas na Terra de acordo com um único programa. Durante este período, 112 foguetes meteorológicos e 13 geofísicos foram lançados na URSS. Os dados obtidos por equipas internacionais de cientistas permitiram estudar detalhadamente a estrutura da atmosfera e as características da sua circulação até uma altitude de 20-30 km.

Observações de alta altitude na estratosfera equatorial superior revelaram uma natureza multicíclica das correntes de ar - quase bienais na estratosfera inferior e semestrais na estratosfera superior. Além disso, ambos os ciclos estão em uma certa relação.

21 de fevereiro de 1958 Na URSS, foi lançado um foguete meteorológico de 1.520 kg, que atingiu altitude recorde para foguetes de estágio único dessa classe - 473 km, e no final do verão do mesmo ano o foguete atingiu a altura de 450 km. , pesando 1.690 kg.

O uso de foguetes meteorológicos e geofísicos na pesquisa atmosférica permitiu aos cientistas obter dados confiáveis ​​até uma altitude de cerca de 80 a 100 km.

Dados significativamente novos sobre fenômenos no espaço próximo à Terra foram obtidos usando as estações interplanetárias automáticas Luna-1, Luna-2 e Luna-3, lançadas respectivamente em 2 de janeiro, 12 de setembro e 4 de outubro de 1959. Foi assim que foi descoberta uma geocorona de hidrogênio, que se estende por 20 mil quilômetros da Terra.

As informações científicas obtidas mostraram que existem várias camadas na atmosfera que diferem entre si principalmente e mais claramente na natureza da distribuição vertical da temperatura. E se no início do século XX era costume dividir a atmosfera em apenas duas partes: a troposfera (camada inferior) e a estratosfera, que inicialmente significava todas as camadas da atmosfera localizadas acima da troposfera, agora, por recomendação de Segundo a Organização Meteorológica Mundial (OMM), costuma-se dividir a atmosfera em troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera.

Sobre a descoberta da camada de ozônio

Os cientistas estabeleceram há muito tempo que o espectro solar se rompe constantemente na parte ultravioleta no mesmo comprimento de onda. A atmosfera revelou-se opaca para ondas ainda mais curtas. A razão para isso permaneceu obscura por muito tempo, uma vez que não havia nenhum gás conhecido na atmosfera abaixo que não transmitisse os raios ultravioleta. Finalmente, em 1840, tal gás foi encontrado em um dos laboratórios de física. Ao decompor a água em suas partes constituintes - oxigênio e hidrogênio, foi possível obter um novo gás com odor característico extremamente forte. Foi chamado de “cheiro forte”, em grego “ozônio”.

Estudos mostraram que com a elevação acima da superfície da Terra, o conteúdo de ozônio muda inicialmente de forma irregular, e somente a partir de uma altura de 10 km é esperado que aumente, especialmente expresso acima de 12 a 15 km. A uma altitude de 20–25 km, observa-se um teor máximo de ozono e, acima disso, a quantidade de ozono diminui gradualmente e torna-se insignificante a uma altitude de 55–60 km.

Como você obteve dados sobre os níveis de ozônio em altitudes? Primeiro, analisando amostras de ar colhidas em altitudes. Em segundo lugar, pelo método óptico, medindo a intensidade das bandas de absorção de ozônio. Primeiro, em balões estratosféricos, e depois com a ajuda de foguetes, um espectrógrafo foi elevado às camadas superiores da atmosfera, registrando o espectro solar. Com base na intensidade de absorção na região ultravioleta do espectro, pode-se determinar a mudança na quantidade de ozônio com a altitude.

Literatura:
P. N. Tverskoy. Curso de Meteorologia. Gidrometeoizdat, 1962.
Atmosfera da Terra. Coleção. Moscou, 1953.
A.L. Katz. Circulação na estratosfera e mesosfera. Gidrometeoizdat, 1968.
Também foram utilizados materiais das revistas “Meteorology and Hydrology” e “Science and Life”.

>> Atmosfera da Terra

Para os mais pequenos Já se sabe que a Terra é o único planeta do nosso sistema que possui uma atmosfera viável. A manta de gás não só é rica em ar, mas também nos protege do calor excessivo e radiação solar. Importante explicar às crianças que o sistema está incrivelmente bem desenhado, pois permite que a superfície aqueça durante o dia e esfrie à noite, mantendo um equilíbrio aceitável.

Começar explicação para criançasÉ possível pelo fato de que o globo da atmosfera terrestre se estende por 480 km, mas a maior parte está localizada a 16 km da superfície. Quanto maior a altitude, menor a pressão. Se considerarmos o nível do mar, a pressão ali é de 1 kg por centímetro quadrado. Mas a uma altitude de 3 km, mudará - 0,7 kg por centímetro quadrado. Claro, nessas condições é mais difícil respirar ( crianças você poderia sentir isso se alguma vez fizesse caminhadas nas montanhas).

Composição do ar

Entre os gases estão:

• Nitrogênio – 78%.
• Oxigênio – 21%.
• Argônio – 0,93%.
• Dióxido de carbono – 0,038%.
• Também existe vapor de água e outras impurezas gasosas em pequenas quantidades.

Camadas atmosféricas

Pais ou professores Na escola Devemos lembrar que a atmosfera terrestre está dividida em 5 níveis: exosfera, termosfera, mesosfera, estratosfera e troposfera. A cada camada, a atmosfera se dissolve cada vez mais até que os gases finalmente se dispersam no espaço.

A troposfera está mais próxima da superfície. Com uma espessura de 7 a 20 km, constitui metade da atmosfera terrestre. Quanto mais próximo da Terra, mais o ar aquece. Quase todo o vapor d'água e poeira são coletados aqui. As crianças podem não se surpreender com o fato de as nuvens flutuarem neste nível.

A estratosfera começa na troposfera e sobe 50 km acima da superfície. Há muito ozônio aqui, que aquece a atmosfera e protege da radiação solar prejudicial. O ar é 1000 vezes mais rarefeito do que acima do nível do mar e excepcionalmente seco. É por isso que os aviões são ótimos aqui.

Mesosfera: 50 km a 85 km acima da superfície. O pico é chamado de mesopausa e é o local mais frio da atmosfera terrestre (-90°C). É muito difícil explorar porque eles não conseguem chegar lá jatos, e a altitude orbital dos satélites é muito alta. Os cientistas só sabem que é aqui que queimam.

Termosfera: 90 km e entre 500-1000 km. A temperatura chega a 1500°C. É considerado parte da atmosfera terrestre, mas é importante explicar às crianças que a densidade do ar aqui é tão baixa que a maior parte já é percebida como espaço sideral. Na verdade, é aqui que os vaivéns espaciais e a Agência Internacional estação Espacial. Além disso, as auroras são formadas aqui. Partículas cósmicas carregadas entram em contato com átomos e moléculas da termosfera, transferindo-os para um nível de energia superior. Graças a isso, vemos esses fótons de luz na forma de uma aurora.

A exosfera é a camada mais alta. Uma linha incrivelmente fina de fusão da atmosfera com o espaço. Consiste em partículas de hidrogênio e hélio amplamente dispersas.

Clima e tempo

Para os mais pequenos preciso explicar que a Terra consegue sustentar muitas espécies vivas graças a um clima regional que é representado por frio extremo nos pólos e calor tropical no equador. Crianças deve saber que o clima regional é o clima que numa determinada área permanece inalterado durante 30 anos. Claro, às vezes pode mudar por algumas horas, mas na maior parte permanece estável.

Além disso, há também uma globalização clima da terra– média regional. Isso mudou ao longo da história humana. Hoje há um aquecimento rápido. Os cientistas estão a soar o alarme, uma vez que os gases com efeito de estufa causados ​​pela actividade humana estão a reter o calor na atmosfera, arriscando-se a transformar o nosso planeta em Vénus.