بالاترین درجه حرارت مشخصه لایه است. لایه های بالایی جو ترکیب جو زمین

استراتوسفر یکی از لایه های بالایی پوسته هوای سیاره ما است. از ارتفاع حدود 11 کیلومتری از سطح زمین شروع می شود. هواپیماهای مسافربری دیگر در اینجا پرواز نمی کنند و به ندرت ابر تشکیل می شود. ازن در استراتوسفر واقع شده است - یک پوسته نازک که سیاره را از نفوذ اشعه ماوراء بنفش مضر محافظت می کند.

پوسته هوایی سیاره

جو پوسته گازی زمین است که در مجاورت سطح داخلی هیدروسفر و پوسته زمین قرار دارد. مرز بیرونی آن به تدریج به فضای بیرونی می گذرد. ترکیب اتمسفر شامل گازهایی است: نیتروژن، اکسیژن، آرگون، دی اکسید کربن و غیره، و همچنین ناخالصی هایی به شکل گرد و غبار، قطرات آب، بلورهای یخ، محصولات احتراق. نسبت عناصر اصلی پوسته هوا ثابت نگه داشته می شود. استثنا دی اکسید کربن و آب است - مقدار آنها در جو اغلب تغییر می کند.

لایه های پوشش گازی

اتمسفر به چندین لایه تقسیم می شود که یکی بالای دیگری قرار دارد و دارای ویژگی هایی در ترکیب است:

لایه مرزی - مستقیماً در مجاورت سطح سیاره، تا ارتفاع 1-2 کیلومتر گسترش می یابد.

تروپوسفر لایه دوم است ، مرز بیرونی به طور متوسط ​​در ارتفاع 11 کیلومتری قرار دارد ، تقریباً تمام بخار آب اتمسفر در اینجا متمرکز شده است ، ابرها تشکیل می شوند ، طوفان ها و پاد سیکلون ها به وجود می آیند ، با افزایش ارتفاع دما افزایش می یابد.

tropopause - لایه انتقالی که با توقف کاهش دما مشخص می شود.

استراتوسفر لایه ای است که تا ارتفاع 50 کیلومتر امتداد دارد و به سه منطقه تقسیم می شود: از 11 تا 25 کیلومتر دما کمی تغییر می کند ، از 25 تا 40 - دما افزایش می یابد ، از 40 تا 50 - دما ثابت می ماند ( استراتوپوز)؛

مزوسفر تا ارتفاع 80-90 کیلومتری گسترش می یابد.

ترموسفر به 700-800 کیلومتر از سطح دریا می رسد، در اینجا در ارتفاع 100 کیلومتری خط کارمان وجود دارد که به عنوان مرز بین جو زمین و فضا در نظر گرفته می شود.

اگزوسفر را منطقه پراکنده نیز می نامند، در اینجا ذرات ماده را بسیار از دست می دهد و آنها به فضا پرواز می کنند.

تغییرات دما در استراتوسفر

بنابراین، استراتوسفر بخشی از پوسته گازی سیاره است که به دنبال تروپوسفر است. در اینجا، دمای هوا، که در طول تروپوپوز ثابت است، شروع به تغییر می کند. ارتفاع استراتوسفر تقریباً 40 کیلومتر است. حد پایین تر از سطح دریا 11 کیلومتر است. با شروع از این علامت، دما دستخوش تغییرات جزئی می شود. در ارتفاع 25 کیلومتری، شاخص گرمایش به آرامی شروع به افزایش می کند. با علامت 40 کیلومتری از سطح دریا، دما از -56.5 درجه به + 0.8 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. علاوه بر این، تا ارتفاع 50-55 کیلومتری نزدیک به صفر درجه باقی می ماند. منطقه بین 40 تا 55 کیلومتری استراتوپوز نامیده می شود، زیرا دما در اینجا تغییر نمی کند. این یک منطقه گذار از استراتوسفر به مزوسفر است.

ویژگی های استراتوسفر

استراتوسفر زمین حدود 20 درصد از کل اتمسفر را شامل می شود. هوای اینجا به قدری کمیاب است که امکان ندارد یک فرد بدون لباس فضایی خاص بماند. این واقعیت یکی از دلایلی است که پروازها به استراتوسفر نسبتاً اخیراً شروع شده است.

یکی دیگر از ویژگی های پوشش گازی این سیاره در ارتفاع 50-11 کیلومتری مقدار بسیار کمی بخار آب است. به همین دلیل، ابرها تقریباً هرگز در استراتوسفر تشکیل نمی شوند. برای آنها، به سادگی هیچ مصالح ساختمانی وجود ندارد. با این حال ، به ندرت می توان ابرهای به اصطلاح مادر مروارید را مشاهده کرد که استراتوسفر را "تزیین" می کنند (عکس در زیر ارائه شده است) در ارتفاع 20-30 کیلومتری از سطح دریا. نازک، گویی سازندهای نورانی از داخل را می توان پس از غروب خورشید یا قبل از طلوع خورشید مشاهده کرد. شکل ابرهای مادر از مروارید شبیه سیروس یا سیروکومولوس است.

لایه ازن زمین

وجه تمایز اصلی استراتوسفر حداکثر غلظت ازن در کل جو است. تحت تأثیر نور خورشید تشکیل می شود و از تمام زندگی روی سیاره در برابر تشعشعات مخرب آنها محافظت می کند. لایه اوزون زمین در ارتفاع 20-25 کیلومتری از سطح دریا قرار دارد. مولکول های O 3 در سراسر استراتوسفر توزیع شده اند و حتی در نزدیکی سطح سیاره نیز وجود دارند، اما بیشترین غلظت آنها در این سطح مشاهده می شود.

لازم به ذکر است که لایه اوزون زمین تنها 3-4 میلی متر است. ضخامت آن اگر ذرات این گاز در شرایط فشار معمولی مثلاً در نزدیکی سطح سیاره قرار گیرند، این خواهد بود. ازن در نتیجه تجزیه یک مولکول اکسیژن تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش به دو اتم تشکیل می شود. یکی از آنها با یک مولکول "کامل" ترکیب می شود و ازن تشکیل می شود - O 3.

مدافع خطرناک

بنابراین، امروزه استراتوسفر یک لایه اکتشاف‌شده‌تر از جو نسبت به آغاز قرن گذشته است. با این حال، آینده لایه اوزون که بدون آن زندگی روی زمین به وجود نمی آمد، هنوز خیلی روشن نیست. در حالی که کشورها تولید فریون را کاهش می دهند، برخی از دانشمندان می گویند که این کار حداقل با چنین سرعتی سود چندانی به همراه نخواهد داشت، در حالی که برخی دیگر می گویند که این کار اصلاً ضروری نیست زیرا بیشتر مواد مضر به طور طبیعی تشکیل می شوند. حق با کیست، زمان مشخص خواهد کرد.

جو زمین(بخار اتمسفر یونانی + توپ sphaira) - پوسته گازی اطراف زمین. جرم جو حدود 5.15·10 15 اهمیت بیولوژیکی جو بسیار زیاد است. در جو، تبادل انبوه انرژی بین طبیعت جاندار و بی جان، بین گیاهان و جانوران وجود دارد. نیتروژن اتمسفر توسط میکروارگانیسم ها جذب می شود. گیاهان مواد آلی را از دی اکسید کربن و آب به دلیل انرژی خورشید سنتز می کنند و اکسیژن آزاد می کنند. وجود جو، حفظ آب روی زمین را تضمین می کند، که شرط مهمی برای وجود موجودات زنده است.

مطالعات انجام شده با کمک موشک های ژئوفیزیکی در ارتفاع بالا، ماهواره های زمین مصنوعی و ایستگاه های خودکار بین سیاره ای نشان داده است که اتمسفر زمین تا هزاران کیلومتر امتداد دارد. مرزهای جو ناپایدار هستند، آنها تحت تأثیر میدان گرانشی ماه و فشار جریان نور خورشید هستند. در بالای خط استوا در ناحیه سایه زمین، اتمسفر به ارتفاع حدود 10000 کیلومتری می رسد و بالای قطب ها، مرزهای آن در 3000 کیلومتری سطح زمین قرار دارد. بخش عمده جو (80-90%) در ارتفاعات 12-16 کیلومتری قرار دارد که با ماهیت نمایی (غیر خطی) کاهش چگالی (نادر شدن) محیط گازی آن به عنوان ارتفاع بالا توضیح داده می شود. سطح دریا افزایش می یابد.

وجود بیشتر موجودات زنده در شرایط طبیعی در مرزهای باریک تر جو حتی تا 8-7 کیلومتری امکان پذیر است، جایی که ترکیبی از عوامل جوی مانند ترکیب گاز، دما، فشار و رطوبت لازم برای جریان فعال است. فرآیندهای بیولوژیکی صورت می گیرد. حرکت و یونیزاسیون هوا، بارش جوی و وضعیت الکتریکی جو نیز از نظر بهداشتی اهمیت دارد.

ترکیب گاز

جو مخلوطی فیزیکی از گازها است (جدول 1)، عمدتاً نیتروژن و اکسیژن (78.08 و 20.95 حجم %). نسبت گازهای جوی تا ارتفاعات 80-100 کیلومتری تقریباً یکسان است. پایداری بخش اصلی ترکیب گاز جو به دلیل تعادل نسبی فرآیندهای تبادل گاز بین طبیعت جاندار و بی جان و اختلاط مداوم توده های هوا در جهت افقی و عمودی است.

جدول 1. ویژگی های ترکیب شیمیایی هوای خشک اتمسفر در نزدیکی سطح زمین

در ارتفاعات بالای 100 کیلومتر، درصد گازهای منفرد به دلیل طبقه بندی پراکنده آنها تحت تأثیر گرانش و دما تغییر می کند. علاوه بر این، تحت تأثیر قسمت طول موج کوتاه پرتوهای فرابنفش و اشعه ایکس در ارتفاع 100 کیلومتری یا بیشتر، مولکول های اکسیژن، نیتروژن و دی اکسید کربن به اتم ها تجزیه می شوند. در ارتفاعات بالا، این گازها به شکل اتم های بسیار یونیزه شده هستند.

محتوای دی اکسید کربن در جو مناطق مختلف زمین کمتر ثابت است، که بخشی از آن به دلیل توزیع نابرابر شرکت های صنعتی بزرگ که هوا را آلوده می کنند و همچنین توزیع نابرابر پوشش گیاهی و حوضه های آبی است که دی اکسید کربن را جذب می کنند. روی کره زمین. همچنین در جو متغیر است محتوای ذرات معلق در هوا (نگاه کنید به) - ذرات معلق در هوا در اندازه های مختلف از چند میلی میکرون تا چند ده میکرون - که در نتیجه فوران های آتشفشانی، انفجارهای مصنوعی قدرتمند، آلودگی توسط شرکت های صنعتی شکل می گیرند. غلظت ذرات معلق در هوا با ارتفاع به سرعت کاهش می یابد.

ناپایدارترین و مهم ترین اجزای متغیر جو بخار آب است که غلظت آن در سطح زمین می تواند از 3% (در مناطق گرمسیری) تا 2 × 10 -10% (در قطب جنوب) متغیر باشد. هر چه دمای هوا بالاتر باشد، رطوبت بیشتری می تواند در جو وجود داشته باشد و بالعکس. قسمت عمده بخار آب تا ارتفاع 8-10 کیلومتری در جو متمرکز می شود. محتوای بخار آب در جو به تأثیر ترکیبی فرآیندهای تبخیر، تراکم و انتقال افقی بستگی دارد. در ارتفاعات به دلیل کاهش دما و تراکم بخارات، هوا عملا خشک می شود.

جو زمین، علاوه بر اکسیژن مولکولی و اتمی، حاوی مقدار کمی ازن است (نگاه کنید به) که غلظت آن بسیار متغیر است و بسته به ارتفاع و فصل متفاوت است. بیشتر اوزون تا پایان شب قطبی در ارتفاع 15-30 کیلومتری با کاهش شدید بالا و پایین در منطقه قطب ها وجود دارد. ازن در نتیجه عمل فتوشیمیایی اشعه ماوراء بنفش خورشید بر روی اکسیژن، عمدتاً در ارتفاعات 20-50 کیلومتری ایجاد می شود. در این حالت، مولکول های اکسیژن دو اتمی تا حدی به اتم ها تجزیه می شوند و با پیوستن به مولکول های تجزیه نشده، مولکول های سه اتمی ازن (پلیمر، شکل آلوتروپیک اکسیژن) را تشکیل می دهند.

وجود گروهی از گازهای به اصطلاح بی اثر (هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون) در جو با جریان مداوم فرآیندهای واپاشی رادیواکتیو طبیعی مرتبط است.

اهمیت بیولوژیکی گازهاجو بسیار بزرگ است برای اکثر موجودات چند سلولی، محتوای معینی از اکسیژن مولکولی در یک محیط گازی یا آبی یک عامل ضروری در وجود آنها است، که در طول تنفس، آزاد شدن انرژی از مواد آلی ایجاد شده در ابتدا در طول فتوسنتز را تعیین می کند. تصادفی نیست که مرزهای بالای بیوسفر (قسمتی از سطح کره زمین و قسمت پایینی جو که در آن حیات وجود دارد) با وجود مقدار کافی اکسیژن تعیین می شود. در فرآیند تکامل، موجودات زنده با سطح معینی از اکسیژن در جو سازگار شده اند. تغییر محتوای اکسیژن در جهت کاهش یا افزایش اثر نامطلوب دارد (به بیماری ارتفاع، هیپراکسی، هیپوکسی مراجعه کنید).

شکل اوزون آلوتروپیک اکسیژن نیز اثر بیولوژیکی برجسته ای دارد. در غلظت های بیش از 0.0001 میلی گرم در لیتر، که برای مناطق تفریحی و سواحل دریا معمول است، ازن اثر شفابخش دارد - تنفس و فعالیت قلبی عروقی را تحریک می کند، خواب را بهبود می بخشد. با افزایش غلظت ازن، اثر سمی آن آشکار می شود: تحریک چشم، التهاب نکروز غشاهای مخاطی دستگاه تنفسی، تشدید بیماری های ریوی، نوروزهای اتونومیک. ازن با وارد شدن به هموگلوبین، متهموگلوبین را تشکیل می دهد که منجر به نقض عملکرد تنفسی خون می شود. انتقال اکسیژن از ریه ها به بافت ها دشوار می شود، پدیده خفگی ایجاد می شود. اکسیژن اتمی نیز اثر نامطلوب مشابهی بر بدن دارد. ازن به دلیل جذب بسیار قوی تشعشعات خورشیدی و تشعشعات زمینی نقش بسزایی در ایجاد رژیم های حرارتی لایه های مختلف جو دارد. ازن پرتوهای فرابنفش و مادون قرمز را به شدت جذب می کند. پرتوهای خورشیدی با طول موج کمتر از 300 نانومتر تقریباً به طور کامل توسط ازن اتمسفر جذب می شوند. بنابراین، زمین توسط نوعی "صفحه ازن" احاطه شده است که بسیاری از موجودات را از اثرات مضر اشعه ماوراء بنفش خورشید محافظت می کند.نیتروژن موجود در هوای اتمسفر از اهمیت بیولوژیکی بالایی برخوردار است، در درجه اول به عنوان منبعی از به اصطلاح نیتروژن ثابت - منبعی از غذای گیاهی (و در نهایت حیوانی). اهمیت فیزیولوژیکی نیتروژن با مشارکت آن در ایجاد سطح فشار اتمسفر لازم برای فرآیندهای زندگی تعیین می شود. تحت شرایط خاصی از تغییرات فشار، نیتروژن نقش عمده ای در ایجاد تعدادی از اختلالات در بدن ایفا می کند (به بیماری رفع فشار مراجعه کنید). فرضیات مبنی بر اینکه نیتروژن اثر سمی اکسیژن بر بدن را تضعیف می کند و نه تنها توسط میکروارگانیسم ها، بلکه توسط حیوانات بالاتر نیز از جو جذب می شود، بحث برانگیز است.

گازهای بی اثر جو (زنون، کریپتون، آرگون، نئون، هلیوم) در فشار جزئی که در شرایط عادی ایجاد می کنند را می توان به عنوان گازهای بیولوژیکی بی تفاوت طبقه بندی کرد. با افزایش قابل توجه فشار جزئی، این گازها اثر مخدر دارند.

وجود دی اکسید کربن در اتمسفر به دلیل فتوسنتز ترکیبات پیچیده کربنی که به طور مداوم در جریان زندگی بوجود می آیند، تغییر می کنند و تجزیه می شوند، تجمع انرژی خورشیدی در بیوسفر را تضمین می کند. این سیستم پویا در نتیجه فعالیت جلبک ها و گیاهان زمینی حفظ می شود که انرژی نور خورشید را جذب می کنند و از آن برای تبدیل دی اکسید کربن (نگاه کنید به) و آب به انواع ترکیبات آلی با آزاد شدن اکسیژن استفاده می کنند. گسترش بیوسفر به سمت بالا تا حدی با این واقعیت محدود می شود که در ارتفاعات بیش از 6-7 کیلومتر، گیاهان حاوی کلروفیل به دلیل فشار جزئی کم دی اکسید کربن نمی توانند زندگی کنند. دی اکسید کربن از نظر فیزیولوژیکی نیز بسیار فعال است، زیرا نقش مهمی در تنظیم فرآیندهای متابولیک، فعالیت سیستم عصبی مرکزی، تنفس، گردش خون و رژیم اکسیژن بدن دارد. با این حال، این تنظیم با تأثیر دی اکسید کربن تولید شده توسط خود بدن و نه از جو انجام می شود. در بافت ها و خون حیوانات و انسان، فشار جزئی دی اکسید کربن تقریباً 200 برابر بیشتر از فشار آن در جو است. و تنها با افزایش قابل توجهی در محتوای دی اکسید کربن در جو (بیش از 0.6-1٪)، موارد نقض در بدن وجود دارد که با اصطلاح هیپرکاپنیا مشخص می شود (نگاه کنید به). حذف کامل دی اکسید کربن از هوای استنشاقی نمی تواند مستقیماً تأثیر نامطلوبی بر موجودات انسانی و حیوانی داشته باشد.

دی اکسید کربن در جذب تشعشعات با طول موج بلند و حفظ "اثر گلخانه ای" که باعث افزایش دما در نزدیکی سطح زمین می شود، نقش دارد. مشکل تأثیر دی اکسید کربن بر روی رژیم های حرارتی و دیگر جو، که به عنوان یک محصول زائد صنعت وارد هوا می شود، نیز در حال بررسی است.

بخار آب اتمسفر (رطوبت هوا) نیز بر بدن انسان، به ویژه تبادل گرما با محیط تأثیر می گذارد.

در نتیجه تراکم بخار آب در جو، ابرها تشکیل شده و نزولات جوی (باران، تگرگ، برف) می بارد. بخار آب، پراکنده تابش خورشیدی، در ایجاد رژیم حرارتی زمین و لایه های زیرین جو، در شکل گیری شرایط هواشناسی شرکت می کند.

فشار اتمسفر

فشار اتمسفر (بارومتریک) فشاری است که اتمسفر تحت تأثیر گرانش بر سطح زمین وارد می کند. مقدار این فشار در هر نقطه از اتمسفر برابر با وزن ستون پوشاننده هوا با پایه واحد است که بالاتر از محل اندازه گیری تا مرزهای جو امتداد دارد. فشار اتمسفر با فشارسنج اندازه گیری می شود (نگاه کنید به) و بر حسب میلی بار، نیوتن بر متر مربع یا ارتفاع ستون جیوه در فشارسنج بر حسب میلی متر، به 0 درجه کاهش می یابد و مقدار طبیعی شتاب گرانش است. روی میز. 2 رایج ترین واحدهای فشار اتمسفر را نشان می دهد.

تغییر فشار به دلیل گرمایش ناهموار توده های هوا در بالای زمین و آب در عرض های جغرافیایی مختلف رخ می دهد. با افزایش دما، چگالی هوا و فشاری که ایجاد می کند کاهش می یابد. تجمع عظیم هوای سریع با کاهش فشار (با کاهش فشار از محیط به مرکز گرداب) سیکلون نامیده می شود، با افزایش فشار (با افزایش فشار به سمت مرکز گرداب) - آنتی سیکلون برای پیش بینی آب و هوا، تغییرات غیر دوره ای در فشار اتمسفر مهم است که در توده های بزرگ متحرک رخ می دهد و با ظهور، توسعه و تخریب پاد سیکلون ها و طوفان ها همراه است. به خصوص تغییرات بزرگ در فشار اتمسفر با حرکت سریع طوفان های استوایی همراه است. در همان زمان، فشار اتمسفر می تواند 30-40 میلی بار در روز تغییر کند.

افت فشار اتمسفر بر حسب میلی بار در فاصله 100 کیلومتری را گرادیان بارومتریک افقی می نامند. به طور معمول، گرادیان بارومتریک افقی 1-3 میلی بار است، اما در طوفان های استوایی گاهی اوقات به ده ها میلی بار در هر 100 کیلومتر افزایش می یابد.

با افزایش ارتفاع، فشار اتمسفر در یک رابطه لگاریتمی کاهش می یابد: در ابتدا بسیار شدید، و سپس کمتر و کمتر قابل توجه است (شکل 1). بنابراین، منحنی فشار فشار نمایی است.

کاهش فشار در واحد فاصله عمودی را گرادیان فشارسنج عمودی می نامند. اغلب آنها از متقابل آن استفاده می کنند - مرحله فشارسنجی.

از آنجایی که فشار بارومتریک مجموع فشارهای جزئی گازهایی است که هوا را تشکیل می دهند، بدیهی است که با افزایش ارتفاع، همراه با کاهش فشار کل اتمسفر، فشار جزئی گازهایی که هوا را تشکیل می دهند. هوا نیز کاهش می یابد. مقدار فشار جزئی هر گاز در جو با فرمول محاسبه می شود

که در آن Px فشار جزئی گاز است، Pz فشار اتمسفر در ارتفاع Z، X٪ درصد گازی است که فشار جزئی آن تعیین می شود.

برنج. 1. تغییر فشار هوا بر حسب ارتفاع از سطح دریا.

برنج. 2. تغییر در فشار جزئی اکسیژن در هوای آلوئولی و اشباع خون شریانی با اکسیژن بسته به تغییر ارتفاع در هنگام تنفس هوا و اکسیژن. تنفس اکسیژن از ارتفاع 8.5 کیلومتری شروع می شود (آزمایش در یک محفظه فشار).

برنج. 3. منحنی‌های مقایسه‌ای مقادیر میانگین هوشیاری فعال در یک فرد در ارتفاع‌های مختلف پس از افزایش سریع هنگام تنفس هوا (I) و اکسیژن (II). در ارتفاعات بالای 15 کیلومتر، هنگام تنفس اکسیژن و هوا، هوشیاری فعال به همان اندازه مختل می شود. در ارتفاعات تا 15 کیلومتر، تنفس اکسیژن به طور قابل توجهی دوره هوشیاری فعال را طولانی می کند (آزمایش در یک محفظه فشار).

از آنجایی که درصد ترکیب گازهای اتمسفر نسبتاً ثابت است، برای تعیین فشار جزئی هر گاز، تنها لازم است فشار هوای کل در یک ارتفاع معین را بدانیم (شکل 1 و جدول 3).

جدول 3. جدول اتمسفر استاندارد (GOST 4401-64) 1

1 به شکل اختصاری داده شده و با ستون "فشار جزئی اکسیژن" تکمیل شده است..

هنگام تعیین فشار جزئی گاز در هوای مرطوب، فشار (الاستیسیته) بخارات اشباع شده باید از فشار هوا کم شود.

فرمول تعیین فشار جزئی گاز در هوای مرطوب کمی متفاوت از هوای خشک خواهد بود:

که در آن pH 2 O خاصیت ارتجاعی بخار آب است. در دمای 37 درجه، کشش بخار آب اشباع 47 میلی متر جیوه است. هنر این مقدار در محاسبه فشار جزئی گازها در هوای آلوئولی در شرایط زمینی و ارتفاعی استفاده می شود.

اثرات فشار خون بالا و پایین بر بدن. تغییرات فشار هوا به سمت بالا یا پایین اثرات مختلفی بر ارگانیسم حیوانات و انسان دارد. تاثیر افزایش فشار با عملکرد فیزیکی و شیمیایی مکانیکی و نافذ محیط گازی (به اصطلاح اثرات تراکمی و نفوذی) همراه است.

اثر فشرده سازی با: فشرده سازی حجمی عمومی به دلیل افزایش یکنواخت نیروهای فشار مکانیکی بر اندام ها و بافت ها آشکار می شود. mechanonarkosis به دلیل فشرده سازی حجمی یکنواخت در فشار بارومتری بسیار بالا. فشار ناهموار موضعی بر روی بافت هایی که حفره های حاوی گاز را در صورت اختلال در ارتباط بین هوای بیرون و هوای حفره محدود می کند، به عنوان مثال، گوش میانی، حفره های جانبی بینی (به باروتروما مراجعه کنید). افزایش چگالی گاز در سیستم تنفس خارجی، که باعث افزایش مقاومت در برابر حرکات تنفسی، به ویژه در هنگام تنفس اجباری (ورزش، هیپرکاپنی) می شود.

اثر نافذ می تواند منجر به اثر سمی اکسیژن و گازهای بی تفاوت شود که افزایش محتوای آنها در خون و بافت ها باعث واکنش مواد مخدر می شود، اولین علائم بریدگی در هنگام استفاده از مخلوط نیتروژن و اکسیژن در انسان رخ می دهد. فشار 4-8 اتمسفر افزایش فشار جزئی اکسیژن در ابتدا باعث کاهش سطح عملکرد سیستم های قلبی عروقی و تنفسی به دلیل خاموش شدن اثر تنظیمی هیپوکسمی فیزیولوژیکی می شود. با افزایش فشار جزئی اکسیژن در ریه ها بیش از 0.8-1 آتا، اثر سمی آن آشکار می شود (آسیب به بافت ریه، تشنج، فروپاشی).

اثرات نافذ و فشاری افزایش فشار محیط گازی در پزشکی بالینی در درمان بیماری‌های مختلف با اختلالات اکسیژن رسانی عمومی و موضعی استفاده می‌شود (به باروتراپی، اکسیژن درمانی مراجعه کنید).

کاهش فشار حتی تأثیر بیشتری بر بدن دارد. در یک جو بسیار نادر، عامل اصلی بیماری زایی که منجر به از دست دادن هوشیاری در چند ثانیه و مرگ در 4-5 دقیقه می شود، کاهش فشار جزئی اکسیژن در هوای استنشاقی و سپس در هوای آلوئولی است. خون و بافت ها (شکل 2 و 3). هیپوکسی متوسط ​​باعث ایجاد واکنش های تطبیقی ​​سیستم تنفسی و همودینامیک با هدف حفظ اکسیژن، در درجه اول به اندام های حیاتی (مغز، قلب) می شود. با کمبود شدید اکسیژن، فرآیندهای اکسیداتیو (به دلیل آنزیم های تنفسی) مهار می شوند و فرآیندهای هوازی تولید انرژی در میتوکندری مختل می شوند. این ابتدا منجر به از کار افتادن عملکرد اندام های حیاتی و سپس آسیب ساختاری غیرقابل برگشت و مرگ بدن می شود. ایجاد واکنش های تطبیقی ​​و پاتولوژیک، تغییر در وضعیت عملکردی بدن و عملکرد انسان با کاهش فشار اتمسفر با درجه و سرعت کاهش فشار جزئی اکسیژن در هوای استنشاقی، مدت زمان اقامت تعیین می شود. در ارتفاع، شدت کار انجام شده، وضعیت اولیه بدن (به بیماری ارتفاع مراجعه کنید).

کاهش فشار در ارتفاعات (حتی با حذف کمبود اکسیژن) باعث اختلالات جدی در بدن می شود که با مفهوم "اختلالات رفع فشار" متحد می شود که عبارتند از: نفخ در ارتفاع بالا، باروتیت و باروزینوزیت، بیماری رفع فشار در ارتفاع بالا. و آمفیزم بافتی در ارتفاعات بالا.

نفخ در ارتفاعات به دلیل انبساط گازها در دستگاه گوارش با کاهش فشار هوا بر روی دیواره شکم هنگام صعود به ارتفاعات 7-12 کیلومتری یا بیشتر ایجاد می شود. انتشار گازهای حل شده در محتویات روده از اهمیت خاصی برخوردار است.

انبساط گازها منجر به کشیدگی معده و روده، بالا بردن دیافراگم، تغییر موقعیت قلب، تحریک دستگاه گیرنده این اندام ها و ایجاد رفلکس های پاتولوژیک می شود که تنفس و گردش خون را مختل می کند. اغلب دردهای شدید در شکم وجود دارد. پدیده های مشابهی گاهی در غواصان هنگام صعود از عمق به سطح رخ می دهد.

مکانیسم ایجاد باروتیت و باروزینوزیت که به ترتیب با احساس احتقان و درد در گوش میانی یا حفره‌های جانبی بینی ظاهر می‌شود، شبیه به ایجاد نفخ در ارتفاعات است.

کاهش فشار علاوه بر انبساط گازهای موجود در حفره های بدن، باعث آزاد شدن گازها از مایعات و بافت هایی می شود که تحت فشار در سطح دریا یا در عمق حل شده اند و حباب های گاز در بدن ایجاد می شود. .

این فرآیند خروج گازهای محلول (اول از همه نیتروژن) باعث ایجاد بیماری رفع فشار می شود (نگاه کنید به).

برنج. 4. وابستگی نقطه جوش آب به ارتفاع و فشار هوا. اعداد فشار زیر اعداد ارتفاع مربوطه قرار دارند.

با کاهش فشار اتمسفر، نقطه جوش مایعات کاهش می یابد (شکل 4). در ارتفاع بیش از 19 کیلومتر، جایی که فشار هوا برابر (یا کمتر از) کشش بخارات اشباع شده در دمای بدن (37 درجه) است، ممکن است "جوش" مایع بین بافتی و بین سلولی بدن اتفاق بیفتد. در وریدهای بزرگ، در حفره پلور، معده، پریکارد، در بافت چربی شل، یعنی در مناطقی با فشار هیدرواستاتیک و بینابینی کم، حباب های بخار آب تشکیل می شود، آمفیزم بافتی در ارتفاع بالا ایجاد می شود. "جوش" ارتفاع بر ساختارهای سلولی تأثیر نمی گذارد و فقط در مایع بین سلولی و خون موضعی می شود.

حباب های بزرگ بخار می توانند کار قلب و گردش خون را مسدود کرده و عملکرد سیستم ها و اندام های حیاتی را مختل کنند. این یک عارضه جدی گرسنگی حاد اکسیژن است که در ارتفاعات بالا ایجاد می شود. پیشگیری از آمفیزم بافتی در ارتفاع بالا با ایجاد فشار متقابل خارجی بر روی بدن با تجهیزات ارتفاع بالا امکان پذیر است.

خود فرآیند کاهش فشار هوا (فشرده زدایی) تحت پارامترهای خاص می تواند به یک عامل مخرب تبدیل شود. بسته به سرعت، فشرده سازی به صاف (آهسته) و انفجاری تقسیم می شود. دومی در کمتر از 1 ثانیه ادامه می یابد و با یک انفجار قوی (مانند یک عکس)، تشکیل مه (تراکم بخار آب به دلیل خنک شدن هوا در حال انبساط) همراه است. به طور معمول، فشار زدایی انفجاری در ارتفاعات زمانی رخ می دهد که لعاب کابین تحت فشار یا لباس تحت فشار شکسته شود.

در رفع فشار انفجاری، ریه ها اولین کسانی هستند که آسیب می بینند. افزایش سریع فشار اضافی داخل ریوی (بیش از 80 میلی متر جیوه) منجر به کشش قابل توجه بافت ریه می شود که می تواند باعث پارگی ریه ها (با انبساط آنها 2.3 برابر) شود. رفع فشار انفجاری نیز می تواند باعث آسیب به دستگاه گوارش شود. میزان فشار بیش از حدی که در ریه ها ایجاد می شود تا حد زیادی به سرعت خروج هوا از آنها در حین رفع فشار و حجم هوا در ریه ها بستگی دارد. اگر مجاری هوایی فوقانی در زمان رفع فشار بسته شود (در حین بلع، حبس نفس) یا رفع فشار همزمان با مرحله دم عمیق باشد، زمانی که ریه ها با مقدار زیادی هوا پر می شوند، خطرناک است.

دمای اتمسفر

دمای جو در ابتدا با افزایش ارتفاع کاهش می یابد (به طور متوسط ​​از 15 درجه نزدیک زمین به -56.5 درجه در ارتفاع 11-18 کیلومتری). شیب عمودی دما در این ناحیه از جو حدود 0.6 درجه برای هر 100 متر است. در طول روز و سال تغییر می کند (جدول 4).

جدول 4. تغییرات در گرادیان دما عمودی بر روی نوار میانی قلمرو اتحاد جماهیر شوروی

برنج. 5. تغییر دمای جو در ارتفاعات مختلف. مرزهای کره ها با یک خط نقطه چین مشخص می شوند.

در ارتفاعات 11 تا 25 کیلومتری، دما ثابت می شود و به 56.5- درجه می رسد. سپس دما شروع به افزایش می کند و در ارتفاع 40 کیلومتری به 30-40 درجه و در ارتفاع 50-60 کیلومتری به 70 درجه می رسد (شکل 5) که با جذب شدید تابش خورشیدی توسط ازن همراه است. از ارتفاع 60-80 کیلومتری، دمای هوا دوباره اندکی کاهش می یابد (تا 60 درجه سانتیگراد) و سپس به تدریج افزایش می یابد و در ارتفاع 120 کیلومتری به 270 درجه سانتیگراد، در ارتفاع 220 کیلومتری به 800 درجه سانتیگراد می رسد، 1500 درجه سانتی گراد در ارتفاع 300 کیلومتری و

در مرز با فضای بیرونی - بیش از 3000 درجه. لازم به ذکر است که به دلیل کمیاب شدن زیاد و چگالی کم گازها در این ارتفاعات، ظرفیت گرمایی و توانایی آنها برای گرم کردن اجسام سردتر بسیار کم است. در این شرایط انتقال گرما از جسمی به جسم دیگر تنها از طریق تشعشع صورت می گیرد. همه تغییرات در نظر گرفته شده در دما در جو با جذب توده های هوا از انرژی حرارتی خورشید - مستقیم و منعکس شده - همراه است.

در قسمت پایین اتمسفر نزدیک به سطح زمین، توزیع دما به هجوم تابش خورشیدی بستگی دارد و بنابراین دارای یک ویژگی عمدتاً عرضی است، یعنی خطوطی با درجه حرارت مساوی - ایزوترم ها - موازی با عرض های جغرافیایی هستند. از آنجایی که اتمسفر در لایه‌های زیرین از سطح زمین گرم می‌شود، تغییر دمای افقی به شدت تحت تأثیر توزیع قاره‌ها و اقیانوس‌ها است که خواص حرارتی آنها متفاوت است. معمولاً کتاب های مرجع دمای اندازه گیری شده در طول مشاهدات هواشناسی شبکه را با دماسنج نصب شده در ارتفاع 2 متری از سطح خاک نشان می دهند. بیشترین دما (تا 58 درجه سانتیگراد) در بیابانهای ایران و در اتحاد جماهیر شوروی - در جنوب ترکمنستان (تا 50 درجه سانتیگراد)، کمترین (تا 87- درجه) در قطب جنوب و در جنوب شرق است. اتحاد جماهیر شوروی - در مناطق Verkhoyansk و Oymyakon (تا -68 درجه). در زمستان، گرادیان دمای عمودی در برخی موارد، به جای 0.6 درجه، می تواند از 1 درجه در هر 100 متر تجاوز کند یا حتی مقدار منفی را بگیرد. در طول روز در فصل گرم، می تواند برابر با ده ها درجه در هر 100 متر باشد، همچنین یک گرادیان درجه حرارت افقی وجود دارد که معمولاً به آن فاصله 100 کیلومتری در امتداد نرمال تا ایزوترم گفته می شود. بزرگی شیب درجه حرارت افقی دهم درجه در هر 100 کیلومتر است و در مناطق پیشانی می تواند از 10 درجه در هر 100 متر تجاوز کند.

بدن انسان قادر به حفظ هموستاز حرارتی است (نگاه کنید به) در محدوده نسبتاً باریکی از نوسانات دمای بیرون - از 15 تا 45 درجه. تفاوت های قابل توجه در دمای جو در نزدیکی زمین و در ارتفاعات مستلزم استفاده از وسایل فنی محافظ ویژه برای اطمینان از تعادل حرارتی بین بدن انسان و محیط در پروازهای ارتفاعی و فضایی است.

تغییرات مشخصه در پارامترهای جو (دما، فشار، ترکیب شیمیایی، حالت الکتریکی) امکان تقسیم مشروط جو به مناطق یا لایه ها را فراهم می کند. تروپوسفر- نزدیکترین لایه به زمین، مرز بالایی آن در استوا تا 17-18 کیلومتر، در قطب - تا 7-8 کیلومتر، در عرض های میانی - تا 12-16 کیلومتر گسترش می یابد. تروپوسفر با افت فشار نمایی، وجود گرادیان دمایی ثابت عمودی، حرکات افقی و عمودی توده های هوا و تغییرات قابل توجهی در رطوبت هوا مشخص می شود. تروپوسفر شامل بخش عمده ای از جو، و همچنین بخش قابل توجهی از زیست کره است. در اینجا همه انواع اصلی ابرها بوجود می آیند، توده ها و جبهه های هوا تشکیل می شوند، طوفان ها و پاد سیکلون ها توسعه می یابند. در تروپوسفر به دلیل انعکاس پرتوهای خورشید توسط پوشش برفی زمین و سرد شدن لایه های سطحی هوا، به اصطلاح وارونگی رخ می دهد، یعنی افزایش دما در جو از پایین. به جای کاهش معمول.

در فصل گرم در تروپوسفر اختلاط دائمی متلاطم (تصادفی، بی نظم) توده های هوا و انتقال حرارت توسط جریان هوا (همرفت) وجود دارد. همرفت مه ها را از بین می برد و میزان گرد و غبار پایین جو را کاهش می دهد.

لایه دوم جو است استراتوسفر.

از تروپوسفر به صورت ناحیه ای باریک (3-1 کیلومتر) با دمای ثابت (تروپوپوز) شروع می شود و تا ارتفاعات حدود 80 کیلومتری گسترش می یابد. یکی از ویژگی های استراتوسفر نادر شدن پیشرونده هوا، شدت فوق العاده بالای تابش فرابنفش، عدم وجود بخار آب، وجود مقدار زیادی ازن و افزایش تدریجی دما است. محتوای بالای ازن باعث ایجاد تعدادی پدیده نوری (سراب)، بازتاب صداها و تأثیر بسزایی بر شدت و ترکیب طیفی تابش الکترومغناطیسی می شود. در استراتوسفر اختلاط مداوم هوا وجود دارد، بنابراین ترکیب آن شبیه هوای تروپوسفر است، اگرچه چگالی آن در مرزهای بالایی استراتوسفر بسیار کم است. بادهای غالب در استراتوسفر غربی است و در ناحیه فوقانی انتقال به بادهای شرقی وجود دارد.

لایه سوم جو است یون کره، که از استراتوسفر شروع شده و تا ارتفاعات 600-800 کیلومتری امتداد می یابد.

ویژگی‌های متمایز یونوسفر عبارتند از: کمیاب شدن شدید محیط گازی، غلظت بالای یون‌های مولکولی و اتمی و الکترون‌های آزاد و همچنین دمای بالا. یونوسفر بر انتشار امواج رادیویی تأثیر می گذارد و باعث شکست، انعکاس و جذب آنها می شود.

منبع اصلی یونیزاسیون در لایه های مرتفع جو، تابش فرابنفش خورشید است. در این حالت، الکترون‌ها از اتم‌های گاز خارج می‌شوند، اتم‌ها به یون‌های مثبت تبدیل می‌شوند و الکترون‌های حذف‌شده آزاد می‌مانند یا با تشکیل یون‌های منفی توسط مولکول‌های خنثی اسیر می‌شوند. یونیزاسیون یونوسفر تحت تأثیر شهاب‌ها، تشعشعات هسته‌ای، اشعه ایکس و گامای خورشید و همچنین فرآیندهای لرزه‌ای زمین (زلزله‌ها، فوران‌های آتشفشانی، انفجارهای قوی) است که امواج صوتی را در یونوسفر ایجاد می‌کند. دامنه و سرعت نوسانات ذرات اتمسفر را افزایش می دهد و به یونیزاسیون مولکول ها و اتم های گاز کمک می کند (به Aeroionization مراجعه کنید).

رسانایی الکتریکی در یونوسفر، که با غلظت بالای یون ها و الکترون ها همراه است، بسیار بالا است. افزایش رسانایی الکتریکی یونوسفر نقش مهمی در انعکاس امواج رادیویی و وقوع شفق های قطبی دارد.

یونوسفر منطقه پرواز ماهواره های زمین مصنوعی و موشک های بالستیک قاره پیما است. در حال حاضر، پزشکی فضایی در حال بررسی اثرات احتمالی شرایط پرواز بر روی بدن انسان در این قسمت از جو است.

چهارم، لایه بیرونی جو - اگزوسفر. از اینجا، گازهای اتمسفر به دلیل اتلاف (غلبه بر نیروهای گرانش توسط مولکول ها) در فضای جهان پراکنده می شوند. سپس یک انتقال تدریجی از جو به فضای بیرونی بین سیاره ای وجود دارد. اگزوسفر با وجود تعداد زیادی الکترون آزاد که کمربندهای تابشی دوم و سوم زمین را تشکیل می دهند با دومی متفاوت است.

تقسیم جو به 4 لایه بسیار دلخواه است. بنابراین، با توجه به پارامترهای الکتریکی، کل ضخامت جو به 2 لایه تقسیم می شود: نوتروسفر که در آن ذرات خنثی غالب هستند و یونوسفر. دما تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر و ترموسفر را متمایز می کند که به ترتیب توسط تروپوسفر، استراتوسفر و مزوپوز از هم جدا می شوند. لایه ای از جو که بین 15 تا 70 کیلومتری آن قرار دارد و با محتوای بالای ازن مشخص می شود، اوزونوسفر نامیده می شود.

برای اهداف عملی، استفاده از جو استاندارد بین‌المللی (MCA) راحت است، که شرایط زیر برای آن پذیرفته شده است: فشار در سطح دریا در دمای 15 درجه 1013 میلی‌بار (1.013 x 10 nm 2 یا 760 میلی‌متر جیوه است. ) دما 6.5 درجه در هر 1 کیلومتر کاهش می یابد و به سطح 11 کیلومتر (استراتوسفر شرطی) می رسد و سپس ثابت می ماند. در اتحاد جماهیر شوروی، جو استاندارد GOST 4401 - 64 به تصویب رسید (جدول 3).

ته نشینی. از آنجایی که بخش عمده ای از بخار آب اتمسفر در تروپوسفر متمرکز است، فرآیندهای انتقال فاز آب که باعث بارش می شود، عمدتاً در تروپوسفر انجام می شود. ابرهای تروپوسفر معمولاً حدود 50 درصد از کل سطح زمین را می پوشانند، در حالی که ابرهایی در استراتوسفر (در ارتفاعات 20-30 کیلومتری) و نزدیک به مزوپوز که به ترتیب ابرهای مروارید و شب تاب نامیده می شوند، نسبتاً به ندرت مشاهده می شوند. در نتیجه تراکم بخار آب در تروپوسفر، ابرها تشکیل شده و بارش رخ می دهد.

با توجه به ماهیت بارش، بارش به 3 نوع پیوسته، سیل آسا، نم نم نم باران تقسیم می شود. میزان بارندگی با ضخامت لایه آب ریخته شده بر حسب میلی متر تعیین می شود. میزان بارندگی با باران سنج و بارش سنج اندازه گیری می شود. شدت بارندگی بر حسب میلی متر در دقیقه بیان می شود.

توزیع بارندگی در فصول و روزهای خاص و همچنین در سراسر قلمرو به دلیل گردش جو و تأثیر سطح زمین بسیار ناهموار است. بنابراین، در جزایر هاوایی، به طور متوسط، 12000 میلی متر در سال می بارد و در خشک ترین مناطق پرو و ​​صحرای صحرا، بارندگی از 250 میلی متر تجاوز نمی کند و گاهی اوقات تا چندین سال کاهش نمی یابد. در دینامیک سالانه بارش، انواع زیر مشخص می شود: استوایی - با حداکثر بارش پس از اعتدال بهار و پاییز. گرمسیری - با حداکثر بارندگی در تابستان؛ موسمی - با اوج بسیار برجسته در تابستان و زمستان خشک؛ نیمه گرمسیری - با حداکثر بارش در زمستان و تابستان خشک؛ عرض های جغرافیایی معتدل قاره ای - با حداکثر بارندگی در تابستان. عرض های جغرافیایی معتدل دریایی - با حداکثر بارندگی در زمستان.

کل مجموعه اتمسفر-فیزیکی عوامل آب و هوایی و هواشناسی که آب و هوا را تشکیل می دهند به طور گسترده ای برای ارتقای سلامت، سخت شدن و برای اهداف دارویی استفاده می شود (به اقلیم درمانی مراجعه کنید). همراه با این، مشخص شده است که نوسانات شدید در این عوامل جوی می تواند بر فرآیندهای فیزیولوژیکی در بدن تأثیر منفی بگذارد و باعث ایجاد شرایط مختلف پاتولوژیک و تشدید بیماری ها شود که به آنها واکنش های هواتروپیک می گویند (به اقلیم آسیب شناسی مراجعه کنید). در این زمینه، اختلالات مکرر، طولانی مدت جو و نوسانات ناگهانی عوامل هواشناسی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

واکنش های متئوتروپیک بیشتر در افرادی که از بیماری های سیستم قلبی عروقی، پلی آرتریت، آسم برونش، زخم معده، بیماری های پوستی رنج می برند، مشاهده می شود.

کتابشناسی - فهرست کتب: Belinsky V. A. and Pobiyaho V. A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; بیوسفر و منابع آن، ویرایش. V. A. Kovdy. مسکو، 1971. Danilov A. D. Chemistry of the ionosphere, L., 1967; Kolobkov N. V. جو و زندگی آن، M.، 1968; کالیتین H.H. مبانی فیزیک اتمسفر در پزشکی، L.، 1935; Matveev L. T. مبانی هواشناسی عمومی، فیزیک جو، L.، 1965، کتابنامه. Minkh A. A. یونیزاسیون هوا و ارزش بهداشتی آن، M., 1963, bibliogr. آن، روش‌های تحقیقات بهداشتی، م.، 1971، کتاب‌شناسی. Tverskoy P. N. دوره هواشناسی، L.، 1962; Umansky S.P. Man in space, M., 1970; Khvostikov I. A. لایه های بلند جو، L.، 1964; X r g and a N A. X. Physics of the Atmosfer, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. هواشناسی و اقلیم شناسی برای دانشکده های جغرافیایی، L.، 1968.

اثرات فشار خون بالا و پایین بر بدن- آرمسترانگ جی. پزشکی هوانوردی، ترجمه. از انگلیسی، M., 1954, bibliogr. نمکدان G.L. مبانی فیزیولوژیکی اقامت فرد در شرایط فشار زیاد گازهای محیط، L., 1961, bibliogr.; Ivanov D. I. and Khromushkin A. I. سیستم های پشتیبانی از زندگی انسان در طول پروازهای ارتفاعی و فضایی، M.، 1968، bibliogr. Isakov P. K.، و غیره. نظریه و عمل پزشکی هوانوردی، M.، 1971، bibliogr. Kovalenko E. A. و Chernyakov I. N. اکسیژن پارچه در عوامل شدید پرواز، M.، 1972، bibliogr. مایلز اس. پزشکی زیر آب، ترجمه. از انگلیسی، م.، 1971، کتابشناسی; Busby D. E. پزشکی بالینی فضایی، دوردرخت، 1968.

I. H. Chernyakov، M. T. Dmitriev، S. I. Nepomnyashchy.

حد بالایی آن در ارتفاع 8-10 کیلومتری در قطبی، 10-12 کیلومتری در معتدل و 16-18 کیلومتری در عرض های جغرافیایی استوایی است. در زمستان کمتر از تابستان است. لایه زیرین و اصلی جو. بیش از 80 درصد از کل جرم هوای جو و حدود 90 درصد از کل بخار آب موجود در جو را در خود دارد. تلاطم و همرفت به شدت در تروپوسفر توسعه یافته است، ابرها ظاهر می شوند، طوفان ها و پادسیکلون ها توسعه می یابند. دما با ارتفاع با شیب عمودی متوسط ​​0.65 درجه / 100 متر کاهش می یابد

برای "شرایط عادی" در سطح زمین در نظر گرفته می شود: چگالی 1.2 کیلوگرم بر متر مکعب، فشار هوا 101.35 کیلو پاسکال، دما به علاوه 20 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 50%. این شاخص های مشروط دارای ارزش کاملاً مهندسی هستند.

استراتوسفر

لایه ای از جو در ارتفاع 11 تا 50 کیلومتری قرار دارد. تغییر جزئی دما در لایه 11-25 کیلومتری (لایه پایین تر استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 25-40 کیلومتری از -56.5 به 0.8 درجه (استراتوسفر فوقانی یا منطقه وارونگی) مشخصه است. با رسیدن به مقدار حدود 273 کلوین (تقریبا 0 درجه سانتیگراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری، دما تا ارتفاع حدود 55 کیلومتری ثابت می ماند. این ناحیه با دمای ثابت استراتوپوز نامیده می شود و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است.

استراتوپوز

لایه مرزی جو بین استراتوسفر و مزوسفر. حداکثر در توزیع دمای عمودی (حدود 0 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

مزوسفر

مزوپوز

لایه انتقالی بین مزوسفر و ترموسفر. حداقل در توزیع دمای عمودی (حدود -90 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

خط کارمان

ارتفاع از سطح دریا که به طور معمول به عنوان مرز بین جو زمین و فضا پذیرفته شده است.

ترموسفر

حد بالایی حدود 800 کیلومتر است. درجه حرارت تا ارتفاعات 200-300 کیلومتر افزایش می یابد، جایی که به مقادیری در حد 1500 کلوین می رسد و پس از آن تا ارتفاعات تقریباً ثابت می ماند. تحت تأثیر تابش خورشیدی فرابنفش و اشعه ایکس و تابش کیهانی، هوا یونیزه می شود ("چراغ های قطبی") - مناطق اصلی یونوسفر در داخل ترموسفر قرار دارند. در ارتفاعات بالای 300 کیلومتر، اکسیژن اتمی غالب است.

اگزوسفر (کره پراکنده)

تا ارتفاع 100 کیلومتری، جو مخلوطی همگن و مخلوط از گازها است. در لایه های بالاتر، توزیع گازها در ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد، غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گاز، دما از 0 درجه سانتیگراد در استراتوسفر به -110 درجه سانتیگراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200 تا 250 کیلومتری با دمای ~1500 درجه سانتیگراد مطابقت دارد. در بالای 200 کیلومتر، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گاز در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع حدود 2000-3000 کیلومتری، اگزوسفر به تدریج به به اصطلاح عبور می کند. نزدیک خلاء فضاییکه با ذرات بسیار کمیاب گاز بین سیاره ای، عمدتاً اتم های هیدروژن پر شده است. اما این گاز تنها بخشی از ماده بین سیاره ای است. بخش دیگر از ذرات غبار مانند با منشا دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر ذرات غبار مانند بسیار کمیاب، تابش الکترومغناطیسی و جسمی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

تروپوسفر حدود 80 درصد از جرم جو را تشکیل می دهد، استراتوسفر حدود 20 درصد را تشکیل می دهد. جرم مزوسفر بیش از 0.3٪ نیست، ترموسفر کمتر از 0.05٪ از کل جرم جو است. بر اساس خواص الکتریکی موجود در جو، نوتروسفر و یونوسفر متمایز می شوند. در حال حاضر اعتقاد بر این است که جو تا ارتفاع 2000-3000 کیلومتری گسترش می یابد.

بسته به ترکیب گاز موجود در جو، آنها منتشر می کنند هموسفرو هتروسفر. هتروسفر- این منطقه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر می گذارد، زیرا اختلاط آنها در چنین ارتفاعی ناچیز است. از این رو ترکیب متغیر هتروسفر را دنبال می کند. در زیر آن یک بخش کاملاً مخلوط و همگن از جو قرار دارد که هموسفر نامیده می شود. مرز بین این لایه ها توربوپاز نامیده می شود، در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.

مشخصات فیزیکی

ضخامت جو تقریباً 2000 - 3000 کیلومتر از سطح زمین است. جرم کل هوا - (5.1-5.3)؟ 10 18 کیلوگرم. جرم مولی هوای خشک تمیز 28.966 است. فشار در 0 درجه سانتیگراد در سطح دریا 101.325 کیلو پاسکال. دمای بحرانی -140.7 درجه سانتی گراد; فشار بحرانی 3.7 مگاپاسکال؛ C p 1.0048?10? J / (kg K) (در 0 ° C)، C v 0.7159 10? J/(kg K) (در دمای 0 درجه سانتیگراد). حلالیت هوا در آب در دمای 0 ° C - 0.036٪، در 25 ° C - 0.22٪.

خصوصیات فیزیولوژیکی و سایر خواص جو

در حال حاضر در ارتفاع 5 کیلومتری از سطح دریا، یک فرد آموزش ندیده دچار گرسنگی اکسیژن می شود و بدون سازگاری، عملکرد فرد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این جایی است که منطقه فیزیولوژیکی جو به پایان می رسد. تنفس انسان در ارتفاع 15 کیلومتری غیرممکن می شود، اگرچه تا 115 کیلومتری جو حاوی اکسیژن است.

جو اکسیژن مورد نیاز برای تنفس را در اختیار ما قرار می دهد. با این حال، به دلیل افت فشار کل اتمسفر با افزایش ارتفاع، فشار جزئی اکسیژن نیز به همین ترتیب کاهش می یابد.

ریه های انسان دائماً حاوی حدود 3 لیتر هوای آلوئولی هستند. فشار جزئی اکسیژن در هوای آلوئولی در فشار معمولی اتمسفر 110 میلی متر جیوه است. هنر، فشار دی اکسید کربن - 40 میلی متر جیوه. هنر، و بخار آب - 47 میلی متر جیوه. هنر با افزایش ارتفاع، فشار اکسیژن کاهش می یابد و فشار کل بخار آب و دی اکسید کربن در ریه ها تقریباً ثابت می ماند - حدود 87 میلی متر جیوه. هنر هنگامی که فشار هوای اطراف به این مقدار برسد، جریان اکسیژن به داخل ریه ها به طور کامل متوقف می شود.

در ارتفاع حدود 19-20 کیلومتری، فشار اتمسفر به 47 میلی متر جیوه کاهش می یابد. هنر بنابراین در این ارتفاع آب و مایع بینابینی در بدن انسان شروع به جوشیدن می کنند. در خارج از کابین تحت فشار در این ارتفاعات، مرگ تقریباً بلافاصله اتفاق می افتد. بنابراین، از نقطه نظر فیزیولوژی انسان، "فضا" در ارتفاع 15-19 کیلومتری شروع می شود.

لایه های متراکم هوا - تروپوسفر و استراتوسفر - ما را از اثرات مخرب تشعشع محافظت می کند. با کمیاب شدن کافی هوا، در ارتفاعات بیش از 36 کیلومتر، تابش یونیزان، پرتوهای اولیه کیهانی، تأثیر شدیدی بر بدن دارد. در ارتفاعات بیش از 40 کیلومتر، قسمت فرابنفش طیف خورشیدی که برای انسان خطرناک است، عمل می کند.

همانطور که ما به ارتفاع بیشتر از سطح زمین صعود می کنیم، به تدریج ضعیف می شویم و سپس کاملاً ناپدید می شویم، چنین پدیده هایی که برای ما آشنا هستند، در لایه های پایینی جو مشاهده می شوند، مانند انتشار صوت، وقوع بالابر آیرودینامیکی. و مقاومت، انتقال حرارت توسط همرفت و غیره.

در لایه های کمیاب هوا، انتشار صدا غیرممکن است. تا ارتفاع 60 تا 90 کیلومتری همچنان می توان از مقاومت هوا و بالابر برای پرواز آیرودینامیکی کنترل شده استفاده کرد. اما با شروع از ارتفاعات 100-130 کیلومتری، مفاهیم عدد M و دیوار صوتی آشنا برای هر خلبان معنای خود را از دست می دهند، از آنجا خط مشروط کارمان می گذرد، که فراتر از آن حوزه پرواز صرفا بالستیک آغاز می شود، که فقط قابل کنترل است. با استفاده از نیروهای واکنشی

در ارتفاعات بالای 100 کیلومتر، اتمسفر از ویژگی قابل توجه دیگری نیز محروم است - توانایی جذب، هدایت و انتقال انرژی حرارتی توسط همرفت (یعنی از طریق اختلاط هوا). این بدان معنی است که عناصر مختلف تجهیزات، تجهیزات ایستگاه فضایی مداری نمی توانند از بیرون به روشی که معمولاً در هواپیما انجام می شود - با کمک جت های هوا و رادیاتورهای هوا - خنک شوند. در چنین ارتفاعی، مانند فضا به طور کلی، تنها راه انتقال گرما تابش حرارتی است.

ترکیب اتمسفر

جو زمین عمدتاً از گازها و ناخالصی های مختلف (غبار، قطرات آب، کریستال های یخ، نمک های دریا، محصولات احتراق) تشکیل شده است.

غلظت گازهای تشکیل دهنده جو تقریبا ثابت است، به استثنای آب (H2O) و دی اکسید کربن (CO2).

علاوه بر گازهای نشان داده شده در جدول، جو حاوی SO 2، NH 3، CO، ازن، هیدروکربن ها، HCl، بخارات، I 2 و همچنین بسیاری از گازهای دیگر در مقادیر کم است. در تروپوسفر به طور مداوم مقدار زیادی ذرات جامد و مایع معلق (آئروسل) وجود دارد.

تاریخچه شکل گیری جو

بر اساس رایج ترین نظریه، جو زمین در طول زمان در چهار ترکیب مختلف بوده است. در ابتدا شامل گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) بود که از فضای بین سیاره ای گرفته می شد. این به اصطلاح جو اولیه(حدود چهار میلیارد سال پیش). در مرحله بعد، فعالیت فعال آتشفشانی منجر به اشباع شدن جو با گازهایی غیر از هیدروژن (دی اکسید کربن، آمونیاک، بخار آب) شد. اینگونه است جو ثانویه(حدود سه میلیارد سال قبل از روزگار ما). این فضا ترمیم کننده بود. علاوه بر این، روند تشکیل جو توسط عوامل زیر تعیین شد:

• نشت گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) به فضای بین سیاره ای؛
• واکنش های شیمیایی که در جو تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، تخلیه رعد و برق و برخی عوامل دیگر رخ می دهد.

کم کم این عوامل منجر به شکل گیری شد جو سومبا محتوای بسیار کمتر هیدروژن و محتوای بسیار بیشتر نیتروژن و دی اکسید کربن (که در نتیجه واکنش های شیمیایی از آمونیاک و هیدروکربن ها ایجاد می شود) مشخص می شود.

نیتروژن

تشکیل مقدار زیادی N 2 به دلیل اکسیداسیون اتمسفر آمونیاک-هیدروژن توسط O 2 مولکولی است که از 3 میلیارد سال پیش در نتیجه فتوسنتز از سطح سیاره شروع به بیرون آمدن کرد. N 2 همچنین در نتیجه نیترات زدایی نیترات ها و سایر ترکیبات حاوی نیتروژن در جو آزاد می شود. نیتروژن در اتمسفر فوقانی توسط ازن به NO اکسید می شود.

نیتروژن N 2 فقط در شرایط خاص (به عنوان مثال، در هنگام تخلیه رعد و برق) وارد واکنش می شود. اکسیداسیون نیتروژن مولکولی توسط ازن در هنگام تخلیه الکتریکی در تولید صنعتی کودهای نیتروژنی استفاده می شود. می توان آن را با مصرف انرژی کم اکسید کرد و توسط سیانوباکتری ها (جلبک های سبز-آبی) و باکتری های گره ای که همزیستی ریزوبیایی با حبوبات را تشکیل می دهند به شکل فعال بیولوژیکی تبدیل کرد. کود کشاورزی سبز.

اکسیژن

ترکیب اتمسفر با ظهور موجودات زنده روی زمین، در نتیجه فتوسنتز، همراه با آزاد شدن اکسیژن و جذب دی اکسید کربن، شروع به تغییر اساسی کرد. در ابتدا، اکسیژن برای اکسیداسیون ترکیبات احیا شده - آمونیاک، هیدروکربن ها، شکل آهنی آهن موجود در اقیانوس ها و غیره صرف شد. در پایان این مرحله، محتوای اکسیژن در جو شروع به رشد کرد. به تدریج فضایی مدرن با خواص اکسید کننده شکل گرفت. از آنجایی که این امر باعث تغییرات جدی و ناگهانی در بسیاری از فرآیندهای رخ داده در جو، لیتوسفر و بیوسفر شد، این رویداد را فاجعه اکسیژن نامیدند.

دی اکسید کربن

محتوای CO 2 در جو به فعالیت های آتشفشانی و فرآیندهای شیمیایی در پوسته های زمین بستگی دارد، اما بیشتر از همه - به شدت بیوسنتز و تجزیه مواد آلی در بیوسفر زمین. تقریباً کل زیست توده فعلی سیاره (حدود 2.4 × 10 12 تن) به دلیل دی اکسید کربن، نیتروژن و بخار آب موجود در هوای اتمسفر تشکیل شده است. مواد آلی که در اقیانوس ها، مرداب ها و جنگل ها مدفون شده اند به زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی تبدیل می شوند. (به چرخه کربن ژئوشیمیایی مراجعه کنید)

گازهای نجیب

آلودگی هوا

اخیراً انسان شروع به تأثیرگذاری بر تکامل جو کرده است. نتیجه فعالیت های او افزایش مداوم و قابل توجهی در محتوای دی اکسید کربن در جو به دلیل احتراق سوخت های هیدروکربنی انباشته شده در دوره های زمین شناسی قبلی بود. مقادیر زیادی CO 2 در طول فتوسنتز مصرف می شود و توسط اقیانوس های جهان جذب می شود. این گاز به دلیل تجزیه سنگ های کربناته و مواد آلی با منشاء گیاهی و حیوانی و همچنین در اثر فعالیت های آتشفشانی و تولید انسان وارد جو می شود. در طول 100 سال گذشته، محتوای CO2 در جو 10٪ افزایش یافته است که بخش اصلی آن (360 میلیارد تن) از احتراق سوخت است. اگر نرخ رشد احتراق سوخت ادامه یابد، در 50 تا 60 سال آینده میزان CO 2 در جو دو برابر خواهد شد و ممکن است منجر به تغییرات آب و هوایی جهانی شود.

احتراق سوخت منبع اصلی گازهای آلاینده (СО,, SO 2) است. دی اکسید گوگرد توسط اکسیژن اتمسفر به SO 3 در اتمسفر فوقانی اکسید می شود که به نوبه خود با بخار آب و آمونیاک برهمکنش می کند و اسید سولفوریک (H 2 SO 4 ) و سولفات آمونیوم ( (NH 4 ) 2 SO 4 ) به سطح زمین به شکل یک به اصطلاح. باران اسیدی. استفاده از موتورهای احتراق داخلی منجر به آلودگی قابل توجه هوا با اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن ها و ترکیبات سرب می شود (تترااتیل سرب سرب (CH 3 CH 2) 4)).

آلودگی آئروسل اتمسفر هم به دلایل طبیعی (فوران آتشفشانی، طوفان های گرد و غبار، حباب قطرات آب دریا و گرده گیاهان و غیره) و هم در اثر فعالیت های اقتصادی انسان (معادن سنگ معدن و مصالح ساختمانی، احتراق سوخت، تولید سیمان و غیره ایجاد می شود). .). حذف شدید ذرات جامد در اتمسفر در مقیاس بزرگ یکی از دلایل احتمالی تغییر آب و هوا در این سیاره است.

ادبیات

1. V. V. Parin، F. P. Kosmolinsky، B. A. Dushkov "زیست شناسی فضایی و پزشکی" (ویرایش دوم، تجدید نظر شده و بزرگ شده)، M.: "Prosveshchenie"، 1975، 223 صفحه.
2. N. V. Gusakova "Environmental Chemistry"، Rostov-on-Don: Phoenix، 2004، 192 s ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A. ژئوشیمی گازهای طبیعی، M.، 1971;
4. McEwen M., Phillips L.. Atmospheric Chemistry, M., 1978;
5. Wark K.، Warner S.، آلودگی هوا. منابع و کنترل، ترجمه. از انگلیسی، M.. 1980;
6. پایش آلودگی پس زمینه محیط های طبیعی. که در. 1، L.، 1982.

همچنین ببینید

پیوندها

تروپوسفر

حد بالایی آن در ارتفاع 8-10 کیلومتری در قطبی، 10-12 کیلومتری در معتدل و 16-18 کیلومتری در عرض های جغرافیایی استوایی است. در زمستان کمتر از تابستان است. لایه زیرین و اصلی جو شامل بیش از 80 درصد از کل جرم هوای جو و حدود 90 درصد از کل بخار آب موجود در جو است. در تروپوسفر، تلاطم و همرفت بسیار توسعه یافته است، ابرها ظاهر می شوند، طوفان ها و پادسیکلون ها توسعه می یابند. دما با ارتفاع با شیب عمودی متوسط ​​0.65 درجه / 100 متر کاهش می یابد

تروپوپوز

لایه انتقالی از تروپوسفر به استراتوسفر، لایه ای از جو که در آن کاهش دما با ارتفاع متوقف می شود.

استراتوسفر

لایه ای از جو در ارتفاع 11 تا 50 کیلومتری قرار دارد. تغییر جزئی دما در لایه 25-11 کیلومتری (لایه پایینی استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 40-25 کیلومتری از 5/56- تا 8/0 درجه سانتی گراد (لایه استراتوسفر فوقانی یا ناحیه وارونگی) معمول است. با رسیدن به مقدار حدود 273 کلوین (تقریبا 0 درجه سانتیگراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری، دما تا ارتفاع حدود 55 کیلومتری ثابت می ماند. این ناحیه با دمای ثابت استراتوپوز نامیده می شود و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است.

استراتوپوز

لایه مرزی جو بین استراتوسفر و مزوسفر. حداکثر در توزیع دمای عمودی (حدود 0 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

مزوسفر

مزوسفر از ارتفاع 50 کیلومتری شروع می شود و تا 80-90 کیلومتر گسترش می یابد. دما با ارتفاع با شیب عمودی متوسط ​​(0.25-0.3) درجه / 100 متر کاهش می یابد. فرآیند اصلی انرژی انتقال حرارت تابشی است. فرآیندهای فتوشیمیایی پیچیده شامل رادیکال‌های آزاد، مولکول‌های برانگیخته ارتعاشی و غیره، باعث درخشندگی اتمسفر می‌شوند.

مزوپوز

لایه انتقالی بین مزوسفر و ترموسفر. حداقل در توزیع عمودی دما (حدود -90 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

خط کارمان

ارتفاع از سطح دریا که به طور معمول به عنوان مرز بین جو زمین و فضا پذیرفته شده است. خط کارمانا در ارتفاع 100 کیلومتری از سطح دریا قرار دارد.

مرز جو زمین

ترموسفر

حد بالایی حدود 800 کیلومتر است. درجه حرارت تا ارتفاعات 200-300 کیلومتر افزایش می یابد، جایی که به مقادیری در حد 1500 کلوین می رسد و پس از آن تا ارتفاعات تقریباً ثابت می ماند. تحت تأثیر تابش خورشیدی فرابنفش و اشعه ایکس و تابش کیهانی، هوا یونیزه می شود ("چراغ های قطبی") - مناطق اصلی یونوسفر در داخل ترموسفر قرار دارند. در ارتفاعات بالای 300 کیلومتر، اکسیژن اتمی غالب است. حد بالایی ترموسفر تا حد زیادی توسط فعالیت فعلی خورشید تعیین می شود. در دوره های فعالیت کم، کاهش محسوسی در اندازه این لایه وجود دارد.

ترموپوز

ناحیه اتمسفر بالای ترموسفر. در این منطقه، جذب تابش خورشیدی ناچیز است و دما در واقع با ارتفاع تغییر نمی کند.

اگزوسفر (کره پراکنده)

لایه های جوی تا ارتفاع 120 کیلومتری

اگزوسفر - منطقه پراکندگی، قسمت بیرونی ترموسفر، واقع در بالای 700 کیلومتر. گاز موجود در اگزوسفر بسیار کمیاب است و از این رو ذرات آن به فضای بین سیاره‌ای نشت می‌کنند (پراکندگی).

تا ارتفاع 100 کیلومتری، جو مخلوطی همگن و مخلوط از گازها است. در لایه های بالاتر، توزیع گازها در ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد، غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گاز، دما از 0 درجه سانتیگراد در استراتوسفر به 110- درجه سانتیگراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200-250 کیلومتری با دمای ~150 درجه سانتی گراد مطابقت دارد. در بالای 200 کیلومتر، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گاز در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع حدود 2000-3500 کیلومتری، اگزوسفر به تدریج وارد خلاء فضایی نزدیک می شود که با ذرات بسیار کمیاب گاز بین سیاره ای، عمدتاً اتم های هیدروژن، پر شده است. اما این گاز تنها بخشی از ماده بین سیاره ای است. بخش دیگر از ذرات غبار مانند با منشا دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر ذرات غبار مانند بسیار کمیاب، تابش الکترومغناطیسی و جسمی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

تروپوسفر حدود 80 درصد از جرم جو را تشکیل می دهد، استراتوسفر حدود 20 درصد را تشکیل می دهد. جرم مزوسفر بیش از 0.3٪ نیست، ترموسفر کمتر از 0.05٪ از کل جرم جو است. بر اساس خواص الکتریکی موجود در جو، نوتروسفر و یونوسفر متمایز می شوند. در حال حاضر اعتقاد بر این است که جو تا ارتفاع 2000-3000 کیلومتری گسترش می یابد.

بسته به ترکیب گاز موجود در جو، هموسفر و هتروسفر متمایز می شوند. هتروسفر ناحیه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر می گذارد، زیرا اختلاط آنها در چنین ارتفاعی ناچیز است. از این رو ترکیب متغیر هتروسفر را دنبال می کند. در زیر آن یک بخش کاملاً مخلوط و همگن از جو قرار دارد که هموسفر نامیده می شود. مرز بین این لایه ها توربوپاوز نامیده می شود و در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.

همه کسانی که با هواپیما پرواز کرده اند به این نوع پیام عادت کرده اند: "پرواز ما در ارتفاع 10000 متری است، دمای هوا 50 درجه سانتیگراد است." به نظر چیز خاصی نیست هر چه از سطح زمین که توسط خورشید گرم می شود دورتر باشد، سردتر است. بسیاری از مردم تصور می کنند که کاهش دما با ارتفاع به طور مداوم ادامه دارد و به تدریج دما کاهش می یابد و به دمای فضا نزدیک می شود. به هر حال، دانشمندان تا پایان قرن 19 چنین فکر می کردند.

بیایید نگاهی دقیق تر به توزیع دمای هوا بر روی زمین بیندازیم. اتمسفر به چندین لایه تقسیم می شود که در درجه اول ماهیت تغییرات دما را منعکس می کند.

لایه زیرین جو نامیده می شود تروپوسفرتمام تغییرات آب و هوا و آب و هوا نتیجه فرآیندهای فیزیکی است که در این لایه رخ می دهد. مرز بالایی این لایه در جایی قرار دارد که کاهش دما با ارتفاع با افزایش آن جایگزین می شود - تقریباً در یک ارتفاع 15-16 کیلومتری از خط استوا و 7-8 کیلومتری بالای قطب ها. مانند خود زمین، اتمسفر تحت تأثیر چرخش سیاره ما نیز تا حدودی بر روی قطب ها مسطح شده و بر روی استوا متورم می شود. در جو بسیار قوی تر از پوسته جامد زمین است.در جهت از سطح زمین تا مرز فوقانی تروپوسفر دمای هوا کاهش می یابد.در بالای خط استوا حداقل دمای هوا حدود -62 درجه سانتیگراد است. در عرض های جغرافیایی معتدل بیش از 75 درصد جرم جو در تروپوسفر و در مناطق استوایی حدود 90 درصد در داخل توده های تروپوسفر جو است.

در سال 1899، حداقل در مشخصات دمای عمودی در ارتفاع معینی یافت شد و سپس دما کمی افزایش یافت. آغاز این افزایش به معنای انتقال به لایه بعدی جو - به استراتوسفراستراتوسفر به معنای "کره لایه" است. اصطلاح استراتوسفر به معنای و منعکس کننده ایده قبلی در مورد منحصر به فرد بودن لایه ای است که در بالای تروپوسفر قرار دارد. استراتوسفر تا ارتفاع حدود 50 کیلومتری از سطح زمین گسترش می یابد. ویژگی آن این است که به ویژه افزایش شدید دمای هوا این افزایش دما توضیح داده شده است واکنش تشکیل ازن - یکی از اصلی ترین واکنش های شیمیایی که در جو رخ می دهد.

بخش عمده ای از ازن در ارتفاعات حدود 25 کیلومتری متمرکز شده است، اما به طور کلی لایه ازن پوسته ای است که به شدت در طول ارتفاع کشیده شده است و تقریباً کل استراتوسفر را می پوشاند. برهمکنش اکسیژن با پرتوهای فرابنفش یکی از فرآیندهای مطلوب در جو زمین است که به حفظ حیات بر روی زمین کمک می کند. جذب این انرژی توسط ازن مانع از جریان بیش از حد آن به سطح زمین می شود، جایی که دقیقاً چنین سطحی از انرژی ایجاد می شود که برای وجود اشکال حیات زمینی مناسب است. اوزونوسفر مقداری از انرژی تابشی که از جو عبور می کند را جذب می کند. در نتیجه، یک شیب عمودی دمای هوا تقریباً 0.62 درجه سانتیگراد در هر 100 متر در اوزونوسفر ایجاد می شود، به عنوان مثال، دما با ارتفاع تا حد بالایی استراتوسفر - استراتوپوز (50 کیلومتر) افزایش می یابد، که مطابق با مقداری داده، 0 درجه سانتیگراد

در ارتفاعات 50 تا 80 کیلومتری لایه ای از جو وجود دارد که به آن می گویند مزوسفر. کلمه مزوسفر به معنای کره میانی است، در اینجا دمای هوا همچنان با ارتفاع کاهش می یابد. بالای مزوسفر، در لایه ای به نام ترموسفر، دما دوباره با ارتفاع تا حدود 1000 درجه سانتیگراد افزایش می یابد و سپس بسیار سریع به -96 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. با این حال، به طور نامحدود کاهش نمی یابد، سپس دما دوباره افزایش می یابد.

ترموسفراولین لایه است یون کره. بر خلاف لایه‌های ذکر شده قبلی، یونوسفر از نظر دما متمایز نمی‌شود. یونوسفر ناحیه ای با ماهیت الکتریکی است که بسیاری از انواع ارتباطات رادیویی را ممکن می سازد. یونوسفر به چند لایه تقسیم می شود که آنها را با حروف D، E، F1 و F2 مشخص می کند، این لایه ها نیز نام های خاصی دارند. تقسیم به لایه ها به دلایل مختلفی ایجاد می شود که از جمله مهمترین آنها تأثیر نابرابر لایه ها در عبور امواج رادیویی است. پایین ترین لایه، D، عمدتا امواج رادیویی را جذب می کند و در نتیجه از انتشار بیشتر آنها جلوگیری می کند. بهترین لایه E مطالعه شده در ارتفاع حدود 100 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. به نام دانشمندان آمریکایی و انگلیسی که به طور همزمان و مستقل آن را کشف کردند، لایه Kennelly-Heaviside نیز نامیده می شود. لایه E مانند یک آینه غول پیکر، امواج رادیویی را منعکس می کند. به لطف این لایه، امواج رادیویی طولانی فواصل دورتر از حد انتظار را طی می کنند که اگر فقط در یک خط مستقیم منتشر شوند، بدون اینکه از لایه E منعکس شوند، لایه F نیز خواص مشابهی دارد. به آن لایه اپلتون نیز می گویند. همراه با لایه Kennelly-Heaviside، امواج رادیویی را به ایستگاه های رادیویی زمینی منعکس می کند.این انعکاس می تواند در زوایای مختلف رخ دهد. لایه اپلتون در ارتفاع حدود 240 کیلومتری قرار دارد.

بیرونی ترین ناحیه جو، لایه دوم یونوسفر، اغلب نامیده می شود اگزوسفر. این اصطلاح نشان دهنده وجود حومه فضا در نزدیکی زمین است. تعیین دقیق محل پایان جو و شروع فضا دشوار است، زیرا چگالی گازهای اتمسفر به تدریج با ارتفاع کاهش می یابد و خود اتمسفر به تدریج به یک خلاء تقریباً تبدیل می شود که در آن فقط مولکول های منفرد به هم می رسند. در حال حاضر در ارتفاع حدود 320 کیلومتری، چگالی جو آنقدر کم است که مولکول ها می توانند بیش از 1 کیلومتر را بدون برخورد با یکدیگر طی کنند. بیرونی ترین قسمت جو به عنوان مرز بالایی آن عمل می کند که در ارتفاعات 480 تا 960 کیلومتری قرار دارد.

اطلاعات بیشتر در مورد فرآیندهای جو را می توانید در وب سایت "اقلیم زمین" بیابید.