Атмосфера Земли является нашим естественным щитом от весьма недружественного, порой очень сурового космического пространства. Ультрафиолетовое излучение, метеоры, осколки комет и астероидов, не сгоревшие элементы спутников — все это стремится нанести жителям нашей планеты ущерб. Но атмосфера имеет для нас важнейшее значение, не только как защитная оболочка, благодаря ей мы душим, а погодные условия, формируемые атмосферой, позволяют регулировать температуру на планете. И все же, что такое атмосфера, насколько она прочная, и где начинается тот самый космос?

Атмосфера состоит из различных газовых слоев, называемых «воздухом», которые окружают планету и удерживаются под действием силы тяжести Земли. «Воздух» — это общее название комбинации газов, используемых организмами для дыхания и фотосинтеза. По объему, сухой воздух содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,039% диоксида углерода и различные другие газы в очень малом количестве. Содержание воды в атмосфере (в виде водяных паров) колеблется от 0,2 % до 2,5 % по объему, и зависит в основном от широты.

Значения состава воздуха и атмосферное давление не соответствуют всей атмосфере, но изменяются на разных высотах, давая атмосфере пять различных слоев.

Для начала посмотрим на инфографику (для увеличения картинки нажмите на нее), а затем подробнее рассмотрим каждый из слоев.

Пять слоев атмосферы

Тропосфера
Начиная от поверхности Земли, тропосфера простирается до высоты около 8-10 км. Это слой, в котором мы живем, он содержит большую часть того, что мы считаем «атмосферой», в том числе и воздух, которым мы дышим, и почти все, что связано с погодой и облаками, которые мы видим. В тропосфере температура воздуха снижается, по мере увеличения высоты.

Стратосфера
Этот слой атмосферы расположен на высоте от 11 до 50 км над поверхностью Земли. В отличие от тропосферы, здесь температура воздуха наоборот возрастает с увеличением ее высоты. Причем в нижней части стратосферы, в промежутке от 11 до 25 км, температура изменяется не значительно, а от 25 до 40 км, в области инверсии, воздух прогревается почти до 0°С. Такой температура остается до высоты примерно в 55 км. Коммерческие реактивные самолеты, когда это возможно, летают в нижней части стратосферы, чтобы избежать большой турбулентности, которая значительно проявляется в тропосфере, за счет конвекции. Ведь именно в тропосфере возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны, т.е. формируется погода.

Мезосфера
Третий слой атмосферы Земли, простирающийся на высоте от 50 до 90 км. Это одно из самых холодных мест на планете, средняя температура здесь составляет около -85°C. Именно здесь большинство метеоров сгорают при входе в атмосферу Земли, а также, именно этот промежуток является самым высоким местом, в котором может образоваться облако.

Термосфера
Именно здесь проходит линия Кармана, которая условно расположена на высоте около 100 км и которая принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. Термосфера находится на высоте примерно от 85 до 640 км от поверхности Земли. Температура здесь растет до высоты примерно в 300 км, где достигает значений порядка 1220 °C, после чего остается малоизменяемой до больших высот. В термосфере ультрафиолетовое и рентгеновское излучение вызывают массовые температурные колебания, а сама температура здесь сильно зависит от солнечной активности и может варьироваться от -120°C до 2000°C.

В термосфере кривизна Земли становится отчетливо ясной и видимой, и космические путешественники именно здесь начинают испытывать «невесомость». Под действием солнечной радиации и космического излучения происходит сильная ионизация воздуха, что часто можно наблюдать в таком явлении, как полярное сияние.

Экзосфера
Конечный слой атмосферы Земли, где она постепенно переходит к бескрайнему космическому пространству. Этот слой простирается на высоте от 710 до почти 10000 км. Атмосфера в экзосфере невероятно тонкая и больше не ведет себя как обычный газ. Атомы и молекулы настолько далеки друг от друга, что они могут путешествовать на сотни километров, не сталкиваясь один с другим. Именно в пределах этого слоя атмосферы находится большая часть орбитальных спутников на низкой околоземной орбите.

Несколько фотографий