Атмосфера играет значимую роль в формировании климата и погоды на Земле, так как на них существенно влияет количества солнечного тепла и циркуляция воздушных масс.
Формирование атмосферы Земли
Начало формирования химического состава атмосферы было положено 4 миллиарда лет назад. Изначально ее состав характеризовался только легкими газами (водородом и гелием). Согласно версии ученых относительно этого, исходными предпосылками появления газовой оболочки вокруг планеты Земля стали вулканические извержения, которые выбросили, параллельно с лавой, газы в огромных количествах.
В дальнейшем начался газообменный процесс с водным пространством, а также - живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности. Состав воздуха постепенно изменялся, и в своем постоянном варианте зафиксировался несколько миллионов лет назад, что мы и можем наблюдать сегодня, когда главными составляющими атмосферы стали азот (79%) и кислород (20%), а остальные 11% достались неону, аргону, метану, гелию, углекислому газу и другим газам.
Атмосфера по своему строению аналогична слоеному пирогу. При этом каждый слой в ней обладает своими особенностями:
- в тропосфере содержится 80% всей воздушной массы и 90% водяного пара, здесь же происходит формирование облаков, циклонов и антициклонов;
- в тропопаузе высота слоя которого достигает 2 км, температура над экватором не меняется и составляет –70° C;
- в стратосфере очень высокая концентрация озона (на высоте 20-25 км);
- стратопауза считается невысоким промежуточным слоем между стратосферой и мезосферой;
- в мезосфере происходят сложнейшие фотохимические процессы при участии свободных радикалов, обеспечивающих планете нежно голубое сияние, видимое из Космоса, также здесь сгорает более всего метеоритов и комет;
- в мезопаузе минимальная температура воздуха доходит до -90°;
- в термосфере на протяжении суток температурные колебания варьируют до сотни градусов, однако воздух здесь является настолько разреженным, что понимание температуры в общепринятом формате тут неуместно;
- верхний слой ионосферы отражает радиоволны, что способствует качественной передаче радиосигналов на существенные расстояния, также здесь наблюдается полярное сияние;
- экзосферу называют «зоной рассеивания атомов водорода» в космическое пространство.
Формирование погоды и климата атмосферы
В природе существуют определенные факторы, воздействующие на формирование климата и погоды атмосферы:
- Атмосфера выступает своеобразным «фильтром», пропускающим тепло солнечных лучей, но поглощающим наряду с тем вредную радиацию.
- По причине того, что нагревание Земли производится неравномерным образом, это провоцирует формирование в атмосфере воздушных течений, классифицируемых, согласно своему размеру, начиная от местных ветров и заканчивая планетарными фронт-зонами.
- Атмосферное давление - это давление воздуха на поверхность земли. Общеизвестно о перемещениях воздушных масс из области с повышенным давлением атмосферы в сторону более пониженного.
Роль атмосферы в формировании климата
Атмосфера выступает как центровой компонент климатической системы. Непрерывно изменяющееся состояние атмосферы (погоду) характеризуют осадки, облачность, ветер, температура воздуха и его влажность. Те же компоненты выступают характеристикой и климата климат (усредненного многолетнего режима погоды).
Атмосфера Земли считается крайне подвижной. Возникающие в ней систематические процессы, взаимосвязанные с изменением ее газового состава, облачности, толщины и прозрачности, а также присутствие в ней определенных аэрозольных частиц воздействуют на климат и погоду.
Около 1/3 суммарного объема поступающей на верхнюю атмосферную границу солнечной энергии отражается в обратном порядке в пространство, поглотителем 13% выступает озоновый слой, включая и ультрафиолетовую радиацию, 7% - поглотит остальная атмосфера, и только 44% достигнет земной поверхности.
Объемы и характер распределения солнечной радиации на Земле пребывают в теснейшей зависимости от степени прозрачности и облачности атмосферы. Воздействующими факторами на величину рассеянной радиации оказываются прозрачность атмосферы, высота Солнца над уровнем горизонта, содержание водяных паров, пыли, общее количество углекислоты в атмосфере и т. д.
Максимум рассеянной радиации попадает на территорию полярных районов, при этом поступление теплоты на данном участке местности зависит от расположения Солнца над горизонтом, и чем оно ниже – тем ее поступает меньше.
Существенную роль играет облачная погода или ее отсутствие. Так, зачастую более холодными становятся пасмурные дни, чем ясные, поскольку дневная облачность выступает своеобразным препятствием для нагревания земной поверхности.
Важное значение в процессе распределения теплоты имеет уровень запыленности атмосферы. Присутствующие в нем твердые тонкодисперсные пепельные и пылевые частицы, воздействующие на ее прозрачность, отрицательным способом сказываются на распределении солнечной радиации.
Тонкодисперсные частицы оказываются в атмосфере двумя способами: либо в виде пепла, выбрасываемого в момент вулканических извержений, либо в форме пыли пустыни, переносимой ветрами из аридных субтропиков и тропиков. Много подобной пыли формируется в период засух, когда за счет потоков теплого воздуха она оказывается в верхних атмосферных слоях и в состоянии пребывать там длительное время.
В атмосфере Земли содержится в переменном количестве водяной пар. Его количество по объему либо массе в абсолютных исчислениях равнозначно 5%. Водяной пар, подобно углекислоте, выступает усилителем парникового эффекта. В появляющихся в атмосфере облаках и туманах проистекают значимые физико-химические процессы.
В виде первоисточника водяного пара в атмосферу выступает поверхность Мирового океана, с которой ежегодно осуществляется испарение водяного слоя с максимальной толщиной в 110 см. Часть влаги обратно возвращается в океан после процесса конденсации, а другая – посредством воздушных потоков уходит в направлении материков.
В областях с наличием переменно-влажного климата происходит увлажнение осадками почвы, а при присутствии влажного – создаются определенные запасы грунтовых вод. Таким образом, атмосфера выступает в некотором роде как аккумулятор влажности и резервуар для осадков. Формирующиеся в атмосферном слое туманы и облака обеспечивают влагой почвенный покров, тем самым играя определяющие роли в развитии растительного и животного миров.
Распределение атмосферной влаги по земной поверхности производится за счет подвижности атмосферы с присущей ей довольно сложной системой ветров и распределения давления. В связи с пребыванием атмосферы в состоянии непрерывного движения, все время видоизменяются масштабы и характер при распределении ветровых потоков и давления.
Огромные атмосферные вихри является непосредственными участниками формирования систем воздушных крупномасштабных течений и являются определяющими общей циркуляции атмосферы, становясь при этом провокаторами катастрофических атмосферных явлений.
Распределение климатических и погодных условий зависит от атмосферного давления. В случае его колебаний в незначительных пределах, оно не отразится существенным образом на самочувствии населения планеты и поведении представителей животного мира и функциональной физиологии растений. С изменением давления связаны зачастую изменения погоды и фронтальные природные явления.
