Давайте разберёмся, что это такое? Как известно нашу планету окружает оболочка, которая состоит преимущественно из газов. Атмосфера Земли представляет собой именно эту оболочку. Стоит отметить, что она относится к одной из так называемых геосфер.
Важно, что атмосфера планеты является как бы её продолжением. Потому как газовая масса движется вместе с Землёй. И лишь постепенно, можно сказать, плавно перетекает в космическое пространство.
Схема атмосферы Земли
Из чего состоит атмосфера Земли
Оказывается, атмосфера планеты Земля возникла благодаря двум факторам:
- падения космических объектов на поверхность нашей планеты. А точнее испарение веществ, из которых состоят эти тела;
- дегазация земной мантии. Проще говоря, газовые выделения, которые происходят при извержениях вулканов.
Однако, важную роль сыграло наличие воды, флоры и фауны на планете. Потому что всё это привело к появлению биосферы, а также изменению атмосферы.
По данным учёных, в состав атмосферы входят газы и разные примеси. Например, такие, как пыль, частицы воды, кристаллы льда, морские соли и продукты горения.
Атмосфера Земли и её строение
Безусловно, что окружающая нас газовая сфера является не просто тонким слоем воды и воздуха планеты. Это некое облачное одеяло. Оно укрывает и защищает нас от воздействия сил космоса. На данный момент, выделили определённые слои, из которых состоит атмосфера Земли. Ниже рассмотрим их подробнее.
Тропосфера
Это основной, к тому же, нижний слой воздушной оболочки. Вдобавок, в его составе более 80% общей массы воздуха, и примерно 90% всего водяного пара, который есть во всей атмосфере. С учётом географической широты верхняя граница данной окружной части может располагаться на высоте от 8 до 18 км.
Интересно, что в тропосфере ярко выражены конвекция и турбулентность. Более того, именно в этой части происходит образование облаков, создание циклонов и антициклонов. Также учёные отметили характерную особенность данного атмосферного слоя: чем выше — тем меньше температура воздуха.
Между прочим, нижняя зона тропосферы является пограничным слоем. По толщине он примерно 1-2 км. Как оказалось, он тесно связан с поверхностью нашей планеты. Действительно, в нём свойства и состояние земной сферы оказывают влияние на всю окружающую оболочку.
Тропосфера
Тропопауза
Так называют переходную область между тропосферой и стратосферой. Проще говоря, плавное перевоплощение от одного к другому. Интересно, что здесь отмечается приостановка понижения температуры воздуха с повышением высоты.
Стратосфера как область атмосферы Земли
Данный атмосферный участок находится на высоте от 11 до 50 км. Важно, что именно тут лежит озоновый слой. А он, как известно, оберегает нас от ультрафиолетового излучения.
Сратосфера составляет примерно 20% общей массы земной оболочки.
Характерной особенностью является то, что в нижней части (11-25 км) наблюдается небольшое изменение температуры, а в верхней (25-40 км), наоборот, её активное повышение. К слову сказать, верхнюю часть называют областью инверсии.
Стратосфера
Стратопауза
Что примечательно, на уровне 40 км температура равняется 00С, и сохраняется до 55 км. Эта территория носит название стратопауза. Между прочим, она представляет край стратосферы, и переход от неё к мезосфере.
Мезосфера
Собственно, она берёт своё начало на уровне 50 км. А верхняя граница её располагается на 80-90 км. По данным учёных, температура в мезосфере снижается с повышением высоты. Однако здесь протекает лучистый теплообмен. Кроме того, сложные фотохимические процессы порождают свечение атмосферы Земли.
Доля мезосферы относительно общей массы составляет не больше 0,3%.
Мезосферные серебристые облака
Мезопауза
Это переходный участок от мезосферы до термосферы. Стоит отметить, что температурный фон минимальный (примерно -90°С).
Линия Кармана
На самом деле, это точка вершины над уровнем моря. К тому же, её принято принимать за границу участка от атмосферы Земли до самого космоса. Установлено, что линия Кармана лежит на высоте 100 км от уровня моря.
Линия кармана
Атмосфера Земли и её термосфера
Можно сказать, что она является самым верхней границей воздушной зоны планеты (приблизительно 800 км). Но температура всей области разная. Например, до 200-300 км наблюдается её повышение до 1500 К, а после держится в одном значении.
Полярное сияние из космоса
Интересно, что на этом участке отмечают полярные сияния. По всей вероятности они появляются в результате ионизации воздуха. Которые, в свою очередь, возникают под действием радиации Солнца и космического излучения. Между прочим, главные и основные области ионосферы располагаются как раз здесь.
Кроме того, на высоте выше 300 км присутствует большое количество атомарного кислорода.
К удивлению, верхняя граница термосферы может изменяться в размерах. Это связано, главным образом, с солнечной активностью. Так, к примеру, в момент низкой активности происходит его уменьшение, и наоборот.
От общей атмосферной массы Земли на термосферу приходится чуть меньше 0,05%.
Термопауза
Собственно говоря, это область, которая расположена сверху от термосферы. Здесь наблюдается небольшое поглощение излучения Солнца. Притом установлено, что температура остаётся неизменной.
Экзосфера
По-другому её также называют сферой рассеяния. Более того, она является внешней частью термосферы. В данной зоне в вышей степени разреженный газ. По этой причине происходит утечка его элементов в космос.
На уровне 2000-3000 км экзосфера медленно сливается с межпланетной территорией. Поэтому часто этот участок называют ближнекосмическим вакуумом. В нём пространство заполнено редкими частицами газа, в основном атомами водорода.
Спутники системы GPS и ГЛОНАСС находятся в экзосфере
Из чего ещё состоит атмосфера Земли
Помимо территориальных воздушных земельных слоев, различают ионосферу и нейтросферу. Они делятся по электрическим свойствам. Как уже было сказано, ионосфера преимущественно находится в термосфере. И связана она с ионизацией воздуха. Но что такое нейтросфера понятно не всем. Проще говоря, это нижняя часть атмосферного слоя. В ней преобладают незаряженные частицы воздуха Земли.
Прорыв через атмосферу
Более того, в окружающей нас воздушной оболочке, учёные выделили две области:
1) Гетеросфера — участок, где силы гравитации влияют на газы. Таким образом происходит их небольшое перемешивание. По этой причине состав гетеросферы переменный.
2) Гомосфера — область под гетеросферой, где отмечают сильно перемешанные газы. Поэтому состав однородный.
Вдобавок существует граница между этими зонами. Её называют турбопаузой. Её территория простирается на высоте 120 км.
Как видно, атмосфера планеты Земля довольно интересная по своей структуре. Хотя нельзя сказать, что прямо сложная. По всей вероятности, мы её довольно хорошо изучили. Но Вселенная и природа всегда преподносят нам сюрпризы.
Земля кажется огромной с её поверхности, но стоит лишь не много продвинуться в просторы космоса — и этот огромный шар превращается в маленькую голубую точку, сравнимую по яркости с не самыми яркими звёздами на небе. Давайте взглянем как наша планета выглядит с различных точек Солнечной системы.
Спустя 3 месяца звание второго человека совершившего орбитальный полёт и второго «космического фотографа» получил Герман Титов — космонавт, который до сих пор держит звание самого молодого человека побывавшего в космосе (на момент полёта ему не хватало месяца до 26 лет). Снимок сделан 6 августа 1961 года.
Снимок «Восход Земли» сделанный 24 декабря 1968 года Уильямом Андерсом из экипажа «Аполлона-8».
Мозаика «День когда Земля улыбнулась» снятый зондом Кассини 19 июля 2013 года с дистанции 1,44 млрд км: на этой фото-мозаики собранной из 141 отдельных снимков (всего зонд для этих целей их сделал 323) изображён Сатурн, его кольца и спутники, а также Земля указанная стрелкой.
На основе этого фото NASA запустило акцию «Помахай Сатурну» на основе которого был собран похожий на оригинальную мозаику коллаж из 1600 присланных в NASA фотографий.
«Бледно-голубая точка» — самый далёкий снимок Земли когда-либо сделанный в истории. Сделан Вояджером-1 14 февраля 1990 года с дистанции 6,4 млрд км (чуть меньше дистанции Плутона от Солнца в его афелии). Угловой размер Земли на фото составляет всего 0,12 пикселя: она видна на фоне бликов Солнца лишь благодаря тому что она находится на фоне бездонной черноты космоса. Как выразился Карл Саган по поводу этого фото:
Наша планета — лишь одинокая пылинка в окружающей космической тьме. В этой грандиозной пустоте нет ни намёка на то, что кто-то придёт нам на помощь, дабы спасти нас от нас же самих. Мне кажется, она подчёркивает нашу ответственность, наш долг быть добрее друг к другу, хранить и лелеять бледно-голубую точку — единственный дом, который мы когда-либо знали.
Некоторые указывают на то что космонавтика отвлекает наше внимание и денежные средства от проблем Земли, но как не перестаёт повторять известный астрофизик Нил Деграсс Тайсон:
Только отправившись к Луне для её исследования, мы посмотрели назад и в первый раз обнаружили для себя Землю.
Именно с появлением космонавтики и полётами на Луну связано появление: международного Дня Земли, запрет тетраэтилсвинца в качестве присадок к топливу и введение каталитических конвертеров, появление агентства по охране окружающей среды в США и актов по охране воды и воздуха, а также рост интереса к исследованию изменений климата — именно космонавтике показавшей нам ничтожность размеров Земли в масштабах космоса по сути мы обязаны таким интересом к ней.
22 апреля является международным днём Земли — ежегодное событие во время которого принято привлекать внимание к защите окружающей среды. Давайте же взглянем на нашу планету из разных концов Солнечной системы и увидим насколько хрупок и мал наши мир: первый снимок из этого списка является флагом этого праздника и был сделан единственным учёным побывавшим на Луне — Харрисоном Шмиттом, 7 декабря 1972 года при отправлении «Аполлона-17» с земной орбиты. Он даже получил собственное имя: «Синий марбл».
Первая фотография Земли из космоса (высота 105 км) сделанная с ракеты «Фау-2». 24 октября 1946 года в Нью-Мексико, США.
Юрий Гагарин не вёл съёмку в своём историческом полёте, а только описывал увиденное и передавал по радио. Поэтому звание первого «космического фотографа» досталось астронавту Алану Шепарду, совершившему первый суборбитальный полёт для США 5 мая 1961 года с мыса Канаверал.
Герман Титов 6 августа 1961 года не только стал вторым человеком на орбите Земли, но и вторым космическим фотографом. Он также до сих пор держит звание самого молодого человека попавшего в космос: на момент полёта ему было 25 лет и 11 месяцев.
Первое цветное изображение всей Земли было получено в августе 1967 года спутником DODGE.
В 2012 и 2016 годах с помощью метеоспутника Suomi NPP были сделаны ночные снимки земной поверхности из которой потом NASA составило мозаику названную «Чёрным марблом». На снимках чётко видно как выросла ночная освещённость Индии за 4 года.
Также множество красивых снимков Земли делается людьми с борта МКС. Вот например восход Луны, Венеры и Солнца над Полярным сиянием снятые в мае 2017 года астронавтом Томасом Песке:
Кроме «Синего марбла» астронавты летавшие к Луне получили другой знаменитый снимок — это «Восход Земли» сделанный 24 декабря 1968 года Уильямом Андерсом из экипажа «Аполлона-8» первыми облетевшими Луну.
5 апреля 2008 года спутником Луны «Кагуя» японского космического агентства JAXA видео такого же характера было снято на камеру с ПЗС-матрицей всего в 2,2 мегапикселя.
21 мая 2018 года вместе с китайским спутником-ретранслятором Чанъэ-4 к Луне отправились два небольших аппарата Лунцзян-1 и -2 весом по 45 кг. С первым из них была потеряна связь и их миссию по радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой пришлось отменить. Однако Longjiang-2 остался рабочим и смог передать этот и несколько других снимков Земли с лунной орбиты сделанных на камеру произведённую в Саудовской Аравии.
5 июля 2016 года спутником DSCOVR расположенным в точке Лагранжа L1 (в 1,5 млн км от Земли по направлению к Солнцу) было снято прохождение Луны по земному диску.
Комбинированный снимок Земли и Луны сделанный 2 октября 2017 года с дистанции в 5 млн км камерой MapCam зонда OSIRIS-REx предназначенного для доставки грунта с астероида Бенну.
18 сентября 1977 года Вояджер-1 сделал первый совместный снимок Земли и Луны с дистанции 11,66 млн км в ходе проверки его камер.
Это опять же OSIRIS-REx, но уже 17 января 2018 года, камера NavCam1 и дистанция в 63,6 млн км.
6 мая 2010 года зонд «MESSENGER» сделал снимок Земли и Луны с орбиты Меркурия (дистанция 183 млн км) на которой наша планета и её естественный спутник выглядят просто как две яркие звезды.
Разрешение камеры HiRISE зонда MRO на марсианской орбите (дистанция 142 млн км) значительно выше, но даже на ней Земля и Луна выглядят как небольшие шарики с диаметром в 90 и 24 пикселя соответственно. Снимок сделан 3 октября 2007 года.
10 декабря 2017 года Земля случайно попала в кадр телескопа «Кеплер» ищущего экзопланеты, и засветила тем самым снимок, не смотря на дистанцию в 150 млн км.
Уже с поверхности Марса марсоходу Кьюриосити Земля и Луна видны как две маленькие точки — этот снимок сделан 31 января 2014 года с дистанции около 160 млн км.
16 декабря 1992 года общий снимок Земли и Луны сделал зонд «Галилео» фиолетовом, красном и ближнем-инфракрасном диапазоне при его отлёте к Юпитеру (дистанция 6,2 млн км).
19 июля 2013 года зонд «Кассини» сделал 323 снимка снимка системы Сатурна на основе 141 из которых была составлена мозаика на которой кроме самого Сатурна и его спутников видно небольшую точку — нашу Землю.
Вместе с этим снимком NASA организовало акцию «Помахай Сатурну» в ходе которого было получено 1600 снимков добровольцев из которых был составлен похожий на общий снимок коллаж «День когда Земля улыбнулась»:
Ну и наконец самый далёкий снимок Земли — «Бледно-голубая точка» сделанная 14 февраля 1990 года Вояджером-1 с дистанции 6,4 млрд км (та дистанция соответствует орбите Плутона недавно разжалованного из планет). Угловое разрешение узкоугольных камер «Вояджеров» с такой дистанции составляло 9 земных диаметров на пиксель. Луна на фото тоже есть, но она уже совершенно не различима — даже Землю на ней видно с трудом на фоне бликов Солнца.
Как выразился Карл Саган благодаря которому эта фотография появилась на свет:
Наша планета — лишь одинокая пылинка в окружающей космической тьме. В этой грандиозной пустоте нет ни намёка на то, что кто-то придёт нам на помощь, дабы спасти нас от нас же самих.
Мне кажется, она подчёркивает нашу ответственность, наш долг быть добрее друг к другу, хранить и лелеять бледно-голубую точку — наш единственный дом.
Только отправившись к Луне для её исследования, мы посмотрели назад и в первый раз обнаружили для себя Землю.
Именно с появлением космонавтики и полётами на Луну связано появление: международного Дня Земли, запрета тетраэтилсвинца в качестве присадок к топливу и введение каталитических конвертеров, появление агентства по охране окружающей среды в США и актов по охране воды и воздуха, а также рост интереса к исследованию изменений климата — именно космонавтике показавшей нам ничтожность размеров Земли в масштабах космоса по сути мы обязаны таким интересом к ней.