שכבות אווירה: דעו מה הם ומאפייניהם

האטמוספירה של כדור הארץ נוצרת על ידי כמה שכבות של גזים המקיפים את כדור הארץ עקב השפעות שדה הכבידה.

לכל שכבה יש הרכב ספציפי של גזים המאורגנים על פי צפיפותם. הגזים הצפופים יותר מתקרבים אל פני כדור הארץ בעוד האחרים נשארים רחוקים יותר מכוכב הלכת.

בשל התכונות השונות שיש לגזים, לשכבות האטמוספירה יש מאפיינים משלהם וממלאים תפקידים ספציפיים בקשר שלהם עם כדור הארץ.

בְּ חמש שכבות המרכיבות את האטמוספירה של כדור הארץ הם: טרופוספירה, סטרטוספירה, מזוספירה, תרמוספירה ואקסוספירה.

טרופוספירה

הטרופוספירה היא השכבה הצפופה ביותר של האטמוספירה, ולכן היא הקרובה ביותר לפני כדור הארץ. ההערכה היא כי המסה האטמוספרית הכוללת היא 5x10¹⁸ וק"ג, וכי 75% מכמות זו ממוקמת בטרופוספירה.

עובי הטרופוספירה משתנה בין 8 ק"מ ל -14 ק"מ, תלוי באזור כדור הארץ. הנקודות הדקות ביותר (בהן העובי מגיע ל -8 ק"מ) הן בקוטב הצפוני והדרומי.

כשכבה הנמוכה ביותר של האטמוספירה, הטרופוספירה אחראית לחיי החיים על פני כדור הארץ, וכאן גם כמעט כל תופעות מזג האוויר מתרחשות. המונח טרופוספירה נגזר מיוונית טרופים (שינוי) כדי לשקף את האופי הדינמי של שינויי האקלים ואת התנהגות שכבת האטמוספירה הזו.

אזור הטרופוספירה התוחם את סופו ואת תחילתה של הסטרטוספירה נקרא טרופופוזה. ניתן לזהות את הטרופופוזה בקלות באמצעות דפוסי הלחץ והטמפרטורה השונים של כל שכבה.

הרכב טרופוספירה

מבחינת נפח, הטרופוספירה מורכבת מ 78.08% חנקן, 20.95% חמצן, 0.93% ארגון ו -0.04% פחמן דו חמצני. האוויר מורכב גם מאחוז משתנה של אדי מים שנכנסים לטרופוספירה דרך תופעת האידוי.

טמפרטורת טרופוספירה

כמו לחץ, גם הטמפרטורה בטרופוספירה פוחתת ככל שגובה הגובה. הסיבה לכך היא שהאדמה סופגת את מרבית אנרגיית השמש ומחממת את המפלסים התחתונים של הטרופוספירה. לפיכך, בהתחשב בכך שהתאדות גדולה יותר באזורים חמים יותר, אדי מים קיימים יותר בגובה פני הים ונדירים יותר בגבהים גבוהים יותר.

מה ניתן למצוא בטרופוספירה?

כמה דוגמאות למה שאפשר למצוא בטרופוספירה הן:

• אַקלִים
• משקעים כמו גשם, שלג וברד;
• גזים כמו חנקן, חמצן, ארגון ופחמן דו חמצני
• עננים
• ציפורים

סטרטוספירה

הסטרטוספירה היא השכבה השנייה בגודלה באטמוספירה וגם השנייה הכי קרובה לפני כדור הארץ. ההערכה היא כי היא מכילה כ -15% מכלל האטמוספירה של כדור הארץ.

עובי הסטרטוספירה הוא 35 ק"מ מהטרופופאוסה, כלומר הוא ממוקם בין הטרופוספירה למזוספירה. המונח סטרטוספירה נגזר מיוונית שִׁכבָה (שכבה), כדי לייעד את העובדה שהסטרטוספירה עצמה מחולקת לשכבות אחרות וקטנות יותר.

שכבות הסטרטוספירה נוצרות עקב היעדרן של תופעות אקלימיות המערבבות את האוויר. לפיכך, ישנה חלוקה ברורה בין אוויר קר וכבד שנמצא מתחת לאוויר חם וקל שנמצא מעל. לפיכך, מבחינת הטמפרטורה, הסטרטוספירה עובדת בצורה הפוכה בדיוק לטרופוספירה.

מכיוון שמדובר באזור יציב ביותר (מכיוון שאין חילופי אוויר), טייסי המטוס נוטים להישאר בתחילת הסטרטוספירה כדי למנוע מערבולת. בגובה זה המטוסים והבלונים מגיעים ליעילותם המקסימלית.

כמה מטוסים, במיוחד מטוסי סילון, מטפסים לסטרטוספירה כדי למנוע חיכוכים והחלפות אוויר.

הסטרטוספירה מכילה גם את הידועים שכבת האוזון, אחראי לקליטת מרבית הקרינה האולטרה סגולה הנפלטת מהשמש. ללא שכבת האוזון, החיים על פני כדור הארץ, כידוע, לא יתאפשרו.

בדומה לטרופוספירה, גם לסטרטוספירה יש אזור שתוחם את סופה ומסמן את תחילתה של המזוספירה, הנקראת סטרטופאוזה.

הרכב סטרטוספירה

רוב האלמנטים הנמצאים על פני כדור הארץ ובטרופוספירה אינם מגיעים לסטרטוספירה. במקום זאת, מקובל שהם:

• להתפרק בטרופוספירה
• מסולקים על ידי אור השמש
• מוחזרים אל פני כדור הארץ על ידי גשם או משקעים אחרים

בגלל ההיפוך בדינמיקת הטמפרטורה בין הטרופוספירה לסטרטוספירה, כמעט ואין חילופי דברים אוויר בין שתי השכבות, מה שגורם לאדי מים להתקיים רק בכמויות זעירות סטרטוספירה. מסיבה זו, היווצרות ענן בשכבה זו קשה ביותר.

ביחס לגזים, הסטרטוספירה נוצרת בעיקר על ידי אוזון הנמצא בשכבת האוזון. הוא האמין כי 90% מכל האוזון באטמוספירה נמצא באזור זה. בנוסף, הסטרטוספירה מכילה יסודות המועברים דרך התפרצויות געשיות כמו תחמוצות חנקן, חומצה חנקתית, הלוגנים וכו '.

הטמפרטורה בסטרטוספירה

הטמפרטורה בסטרטוספירה עולה ככל שהגובה עולה, ונע בין -51 מעלות צלזיוס בנקודה הנמוכה ביותר (טרופופוזה) ל -3 מעלות צלזיוס בנקודה הגבוהה ביותר (סטראטופאוזה).

מה ניתן למצוא בסטרטוספירה?

כמה דוגמאות למה שאפשר למצוא בסטרטוספירה הן:

• שכבת האוזון
• מטוסים ובלוני מזג אוויר
• כמה ציפורים

מזוספירה

המזוספרה היא השכבה האטמוספרית האחרונה בה גזים עדיין מעורבבים באוויר ולא מאורגנים לפי המסה שלהם. הוא נחשב על ידי המדע לרובד הקשה ביותר ללימוד, ולכן אין מעט מידע מאושר עליו.

עובי המזוספרה הוא גם 35 ק"מ, נספר מהסטרטאפוזה, כלומר הוא ממוקם בין הסטרטוספירה והתרמוספירה. המונח מזוספרה מקורו ביוונית חודשים (באמצע), שכן הוא השלישי מבין חמש שכבות האטמוספירה של כדור הארץ

בלוני מזג אוויר וכלי טיס אינם מסוגלים להגיע כל כך גבוה עד שהם מגיעים למזוספירה. יחד עם זאת, לוויינים מסוגלים רק להסתובב מעליו כך שהם אינם יכולים למדוד כראוי את מאפייני השכבה. הדרך היחידה לחקור את המזוספירה, נכון לעכשיו, היא באמצעות רקטות קוליות שאוספות מעט מידע לכל משימה.

במזוספירה מתרחשת שריפה של גרמי שמיים הנכנסים לאטמוספירה של כדור הארץ, מה שמוליד תופעות כמו ממטרי מטאורים.

מטר מטאורים מתרחש כאשר גוף שמימי נכנס לאטמוספירה של כדור הארץ. בשל הטמפרטורה הגבוהה מאוד, הגוף השמימי נשרף ומתמוסס לרוב לכמה חלקים קטנים יותר.

הרכב המזוספרה

אחוז החמצן, החנקן והפחמן הדו-חמצני במזוספרה זהה למעשה לשכבות שמתחת. אדי מים נדירים עוד יותר מאשר בסטרטוספירה, אשר בתורם מעבירה חלק מהאוזון למזוספירה.

המזוספירה מכילה גם חומר מטאורים שמתנדף עם כניסתו לאטמוספירה. לפיכך, המזוספרה מורכבת גם משיעור גבוה יחסית של ברזל ומתכות אחרות.

טמפרטורה במזוספירה

הטמפרטורה במזוספרה פוחתת ככל שגובה הגובה נע בין -3 ° C בנקודה הנמוכה ביותר (סטראטופאוזה) ו -143 מעלות צלזיוס בנקודה הגבוהה ביותר, מזופוזה, האזור הקר ביותר באטמוספירה כולה יַבַּשׁתִי.

מה ניתן למצוא בסטרטוספירה?

כמה דוגמאות למה שאפשר למצוא בסטרטוספירה הן:

• מטאורים שורפים
• עננים ליליים (סוג מיוחד של עננים הזוהרים בלילה)

תרמוספירה

התרמוספירה ממוקמת מעל המזוספירה ומתחת לאקסוספירה. עוביו כ -513 ק"מ, וזה הרבה יותר גדול מכל השכבות התחתונות ביחד.

למרות שהתרמוספירה נחשבת לחלק מאטמוספירת כדור הארץ, צפיפות האוויר כל כך נמוכה שרוב השכבה נתפסת בטעות כחלל חיצוני. רעיון זה מתחזק על ידי העובדה שלשכבה אין מספיק מולקולות כדי שגלי הקול יוכלו לנוע.

בתרמוספירה, קרינה אולטרה סגולה גורמת לתופעות של צילום יוניזציה של מולקולות, כלומר, יצירת יונים באמצעות מגע בין פוטון לאטום. תופעה זו אחראית על יצירת היונוספירה, הנמצאת בתוך התרמוספירה. ליונוספירה תפקיד חשוב בהתפשטות גלי רדיו לאזורים רחוקים בכדור הארץ.

בתרמוספירה מסלולים הלוויינים ותחנת החלל הבינלאומית (ISS). יתר על כן, בתרמוספירה מתרחשת האורורה בוריאליס.

האורורה בוריאליס מתרחשת כאשר חלקיקי שמש מתנגשים בצפיפות האטמוספירה של כדור הארץ.

המילה תרמוספירה מגיעה מיוונית תֶרמוֹס (חום), המשקף את העובדה שהטמפרטורות גבוהות במיוחד בשכבה זו.

הגבול בין התרמוספירה לאקסוספירה נקרא תרמפוס.

הרכב תרמוספירה

בניגוד לשכבות שמתחת, בהן גזים מתערבבים, חלקיקים בתרמוספירה נדירים מתנגשים, וכתוצאה מכך חלוקה אחידה של אלמנטים. יתר על כן, רוב המולקולות הקיימות בתרמוספירה מתפרקות על ידי אור שמש.

החלקים העליונים של התרמוספירה מורכבים מחמצן אטומי, חנקן אטומי והליום.

טמפרטורת תרמוספירה

הטמפרטורה בתרמוספירה יכולה לנוע בין 500 ° C עד 2000 ° C. הסיבה לכך היא שרוב אור השמש הוא אבסורדי בשכבה זו.

מה ניתן למצוא בתרמוספירה?

כמה דוגמאות למה שאפשר למצוא בתרמוספירה הן:

• לווינים
• בעבר, מעבורת החלל
• ISS
• אורות הצפון
• יונוספירה

אקסוספירה

האקסוספירה היא השכבה הגדולה והחיצונית ביותר באטמוספירה של כדור הארץ. הוא משתרע לאורך 600 ק"מ עד שהוא מתדלדל ומשתלב עם שטח בין-כוכבי. זה הופך את עוביו ל 10000 ק"מ. הגבול הרחוק ביותר של האקסוספירה מגיע עד חצי הדרך לירח.

המונח אקסוספירה מקורו ביוונית אקסו (חיצוני), ומסמן את העובדה שזו השכבה האטמוספרית האחרונה לפני ואקום החלל.

הרכב האקסוספירה

חלקיקים באקסוספירה מרוחקים מאוד זה מזה ולכן אינם מסווגים כגזים מכיוון שהצפיפות נמוכה מדי. ייתכן שחלקיק אחד יעבור מאות קילומטרים לפני שיתנגש באחר. הם גם לא נחשבים לפלזמה מכיוון שהם אינם טעונים חשמל.

באזורים התחתונים של האקסוספירה ניתן למצוא מימן, הליום, פחמן דו חמצני וחמצן אטומי, שנותרים מחוברים מינימאלית לכדור הארץ על ידי שדה הכבידה.

טמפרטורה באקסוספירה

בשל העובדה שהאקסוספירה כמעט ואקום (בגלל היעדר אינטראקציה בין המולקולות) הטמפרטורה בשכבה היא קבועה וקרה.

מה ניתן למצוא באקסוספירה?

כמה דוגמאות למה שאפשר למצוא באקסוספירה הן:

• טלסקופ חלל האבל
• לווינים

ראה גם:

• אַטמוֹספֵרָה
• טרופוספירה
• סטרטוספירה
• לווין
• לִשְׁאוֹב