Что такое гомосфера и гетеросфера
Разница между Гомосферой и Гетеросферой
Основное различие между Гомосферой и Гетеросферой состоит в том, что Гомосфера является нижней частью атмосферы, примерно до 100 км, тогда как Гетеросфера является верхней частью атмосферы.
Содержание
Что такое Гомосфера
Гомосфера — это самая нижняя часть атмосферы Земли, находящаяся между поверхностью Земли и гетеросферой. Она находится примерно на высоте 100 км от поверхности Земли. Главной особенностью гомосферы является наличие однородной смеси газов в результате турбулентного перемешивания или вихревой диффузии. Таким образом, объемный состав воздуха во всей гомосфере является однородным.
Гомосфера содержит более 99% массы земной атмосферы. Гомосфера состоит из 78% азота, 21% кислорода и ничтожно малого количества других молекул, таких как аргон и диоксид углерода (углекислый газ). Хотя состав гомосферы остается неизменным, концентрация воздуха уменьшается с высотой. Гомосфера подразделяется на три слоя : тропосфера, стратосфера и мезосфера.
Тропосфера — это самый нижний слой от поверхности земли, который находится на высоте около 11 км. Она содержит 99% от общей массы водяного пара и аэрозолей, состоящих из мельчайших частиц вещества и находящихся во взвешенном состоянии. Кроме того, поднимающийся теплый воздух в тропосфере заменяет более высокий и более холодный воздух, который смешивает газы вертикально. Следовательно, тропосфера является частью атмосферы, где происходят почти все погодные условия. Кроме того все пассажирские самолеты летают именно в тропосфере.
Что такое Гетеросфера
Гетеросфера подразделяется на два слоя: термосфера и экзосфера.
Нижняя граница экзосферы называется экзобазой, протяженностью от 500 до 1000 км. Между тем верхняя граница экзосферы простирается до расстояния, на котором влияние давления солнечной радиации на атомарный водород превышает влияние гравитационного притяжения Земли. Как правило, это происходит на половине расстояния до Луны.
Сходство между Гомосферой и Гетеросферой
Разница между Гомосферой и Гетеросферой
Заключение — Гомосфера против Гетеросферы
Что такое гомосфера и гетеросфера
Атмосфера — газовая оболочка, окружающая планету Земля и вращающаяся вместе с ней. Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология.
Толщина атмосферы 1500 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха, то есть смеси газов, составляющих атмосферу: около 5,3 * 10 15 т. Молекулярная масса чистого сухого воздуха составляет 29. Давление при 0°С на уровне моря 101 325 Па, или 760 мм. рт. ст.; критическая температура 140,7 °С; критическое давление 3,7 МПа. Растворимость воздуха в воде при 0 °С — 0,036 %, при 25 °С — 0,22 %.
Атмосферное давление — давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и земную поверхность. Нормальным атмосферным давлением является показатель в 760 мм рт. ст. (101 325 Па). При повышении высоты на каждый километр давление падает на 100 мм.
Строение атмосферы.
Физическое состояние атмосферы определяется погодой и климатом. Основные параметры атмосферы : плотность воздуха, давление, температура и состав. С увеличением высоты плотность воздуха и атмосферное давление уменьшаются. Температура меняется также в зависимости от изменения высоты. Вертикальное строение атмосферы характеризуется различными температурными и электрическими свойствами, разным состоянием воздуха. В зависимости от температуры в атмосфере различают следующие основные слои : тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу (сферу рассеяния). Переходные области атмосферы между соседними оболочками называют соответственно тропопауза, стратопауза и т.д.
Тропосфера — нижний, основной, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8—10 км, в умеренных широтах до 10—12 км, на экваторе — 16—18 км. В тропосфере сосредоточено примерно 80—90 % всей массы атмосферы и почти все водяные пары. При подъеме через каждые 100 м температура в тропосфере понижается в среднем на 0,65 °С и достигает —53 °С в верхней части. Этот верхний слой тропосферы называют тропопаузой. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны.
Стратосфера — слой атмосферы, располагающийся на высоте 11—50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение ее в слое 25—40 км от —56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения 273 К (0 °С), температура остается постоянной до высоты 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.
Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой», на высоте от 15—20 до 55— 60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Важный компонент стратосферы и мезосферы — озон, образующийся в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте равной 30 км. Общая масса озона составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7—4 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни ультрафиолетового излучения Солнца. Озон (О3) — аллотропия кислорода, образуется в результате следующей химической реакции, обычно после дождя, когда полученное соединение поднимается в верхние слои тропосферы; озон имеет специфический запах.
В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180—200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц, и других свечений. В стратосфере почти нет водяного пара.
Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км. Температура воздуха до высоты 75—85 км понижается до 88 °С. Верхней границей мезосферы является мезопауза.
Термосфера (другое название — ионосфера) — слой атмосферы, следующий за мезосферой, — начинается на высоте 80—90 км и простирается до 800 км. Температура воздуха в термосфере быстро и неуклонно возрастает и достигает нескольких сотен и даже тысяч градусов.
Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 800 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идет утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).
Структура атмосферы
На высоте около 2000—3000 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме этих чрезвычайно разреженных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.
На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.
В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, т.к. их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже ее лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы называемая гомосферой. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.
Состав атмосферы
Атмосфера Земли — воздушная оболочка Земли, состоящая в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения), количество которых непостоянно. Основным газами являются азот (78 %), кислород (21 %) и аргон (0,93 %). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением углекислого газа CO2 (0,03 %).
Также в атмосфере содержатся SO2, СН4, N, СО, углеводороды, НСl, НF, пары Hg, I2, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твердых и жидких частиц (аэрозоль).
Конспект урока «Атмосфера: строение. структура, состав». Продолжение темы АТМОСФЕРА в следующих конспектах:
Данные о составе атмосферы
Впервые пробы воздуха на больших высотах были взяты в 30-х годах при подъеме стратостатов. Позднее это выполнялось с помощью автоматических приборов и запусков ракет. Оказалось, что до высоты около 100 км состав атмосферы существенно не меняется. Выше она также состоит преимущественно из азота и кислорода. Почти постоянный газовый состав атмосферы в первой сотне километров объясняется тем, что в ней постоянно происходит беспорядочное вихревое (турбулентное) движение, вызывающее перемешивание газов не только в нижних слоях, но и на больших высотах. Так, по данным ракетного зондирования, по наблюдениям за светящимися облаками и движением метеорных следов установлено, что в высоких слоях атмосферы преобладают сильные ветры, сопровождающиеся турбулентными движениями. Непрерывное движение воздуха препятствует разделению газов в соответствии с их удельным весом, и процесс медленного диффузного проникновения одних газов в другие практически становится невозможным.
Количество углекислого газа в атмосфере непостоянно. В промышленных районах его несколько больше, чем вдали от них. Например, над Антарктикой в воздухе находится около 0,02% углекислого газа, т. е. почти на 1 /3 меньше обычного количества. В приземном слое воздуха количество углекислого газа претерпевает и суточные изменения. Ночью его несколько больше, чем днем. Объясняется это тем, что углекислый газ поглощается растениями лишь в светлое время суток, а ночью поглощение прекращается, в то время как промышленные объекты и животный мир выделяют его непрерывно.
Измерения показывают, что общее количество углекислого газа в воздухе в связи со сжиганием угля на протяжении последнего столетия постепенно возрастало. За 35 лет (1900—1935) оно увеличилось с 0,029 до 0,032. Содержание углекислого газа в воздухе с высотой медленно убывает.
Наиболее важной для жизни и изменчивой составной частью атмосферы является водяной пар. В отличие от других газов, количество водяного пара с высотой очень быстро уменьшается, и большая часть его сосредоточена в самых нижних слоях атмосферы. Вместе с тем водяной пар обладает одним замечательным свойством — его количество зависит от температуры воздуха: чем выше температура, тем больше влагосодержание воздуха, чем холоднее воздух, тем меньше его влагосодержание. Водяной пар насыщает пространство, когда его количество при данной температуре достигает максимума. Так, при температуре 30° выше нуля в 1 м 3 воздуха содержится максимум 30 г водяного пара, при температуре 10° выше нуля — 8 г, а при 30° ниже нуля всего лишь 0,3 г пара. Поэтому первоначально ненасыщенный водяным паром воздух может стать насыщенным, если его охладить. Как только количество водяного пара в воздухе достигает максимума, он при дальнейшем охлаждении начинает превращаться в мельчайшие капельки воды, т. е. конденсироваться .
При низкой температуре капельки воды обычно замерзают и превращаются в ледяные кристаллы. Но, как показывают наблюдения, даже при температуре 10—15° ниже нуля, а иногда и ниже мельчайшие водяные капельки могут оставаться незамерзшими, т. е. находиться в переохлажденном состоянии. При очень низкой температуре (ниже —40°) и большом перенасыщении воздуха водяной пар превращается в ледяные кристаллы, минуя фазу воды. Этот процесс называется сублимацией водяного пара.
Так как в нижнем слое атмосферы температура воздуха с высотой, как правило, понижается, то количество водяного пара быстро убывает. Достаточно сказать, что в первом пятикилометровом слое воздуха находится около 90% всего количества водяного пара, а остальная часть его содержится в пределах до 12—15 км. Зависимость влагосодержания воздуха от его температуры играет существенную роль в органической жизни нашей планеты, поскольку этим обусловлено образование облаков и осадков.
В атмосфере всегда содержится значительное количество пыли, поступающей с поверхности земли и из космического пространства. Она состоит из мельчайших твердых и жидких частиц, чрезвычайно разнообразных по своему происхождению. Это разрушения и выветривание почвы, горных пород, соли, продукты горения, минералы и различные химические соединения.
Главным источником пыли в нижних слоях атмосферы являются безводные пустыни и степи. Массы воздуха, проходящие над засушливыми районами материков, содержат значительное количество пыли, крупные частицы которой быстро выпадают, а мелкие во взвешенном состоянии переносятся ветром на громадные расстояния и вызывают помутнение воздуха.
Больше всего загрязнены нижние слои атмосферы. Даже после дождя в 1 см 3 содержится около 30 тыс. пылинок, а в сухую погоду их число возрастает в 4—5 раз. При суховеях, сопровождающихся пыльными бурями, ветром переносятся миллионы тонн поверхностного слоя почвы. От морей и океанов воздух обогащается солевыми примесями. При волнении брызги воды, содержащие соли, уносятся ветром, капельки воды быстро испаряются, а мельчайшие частицы соли остаются в воздухе во взвешенном состоянии и переносятся на материки.
С помощью ракет и искусственных спутников Земли в атмосфере обнаружены зоны пыли между высотами 100—150 км. По приближенным расчетам ежедневно на Землю выпадает около 1000 т космической пыли.
Значительное количество пыли поступает в атмосферу от крупных промышленных предприятий. Заводские трубы выбрасывают в атмосферу вместе с дымом вредные для здоровья газы (окиси углерода, сернистый ангидрид, окислы азота и др.). Их вредное действие распространяется не только на животный мир, но и на растительность. В больших городах много копоти дают автомобили. Два-три миллиона автомобилей в одном городе ежедневно выбрасывают сотни тонн копоти, загрязняя воздух.
В то же время все эти мельчайшие частицы пыли, гари, солей и т. п. являются, как уже говорилось, ядрами конденсации, т. е. ядрами, на которых при насыщении воздуха осаждаются молекулы водяного пара, что приводит к образованию облаков, осадков и других гидрометеоров.
Цвет неба. Посторонние примеси, содержащиеся в воздухе, оказывают влияние на цвет неба днем. Молекулы газов, составляющих воздух, пыль, капельки воды и кристаллики льда частично рассеивают солнечные лучи. При этом молекулы газов сильнее рассеивают радиацию наиболее коротких волн видимой части спектра солнца (фиолетовый и синий участок) по сравнению с видимым красным участком спектра.
Согласно закону Рэлея, молекулярное рассеяние света обратно пропорционально четвертой степени длины волны светового луча. Вследствие этого крайние фиолетовые лучи рассеиваются в 14 раз больше, чем крайние красные. Содержащиеся в воздухе примеси, будучи значительно крупнее молекул газов, рассеивают лучи с интенсивностью, также обратно пропорциональной длине волны, но уже не в четвертой степени, а значительно меньше. Однако и они коротковолновую радиацию рассеивают больше, чем длинноволновую. Поэтому воспринимаемый человеческим глазом рассеянный свет, посылаемый небесным сводом при безоблачной погоде, представляется голубым и синим. При этом степень синевы неба наибольшая в зените, где масса воздуха, проходимая лучами, наименьшая.
С увеличением высоты над уровнем моря насыщенность цвета неба возрастает: оно постепенно из голубого переходит в фиолетовый. В стратосфере и выше цвет неба становится черно-серым, а затем черно-фиолетовым. При большой запыленности воздуха или наличии большою количества водяного пара рассеяние света отклоняется от закона Рэлея и небо приобретает белесоватый оттенок, а при сплошной облачности выглядит серым.
Гомосфера и гетеросфера. По химическому составу атмосферу по вертикали делят на два слоя: гомосферу (однородную) — от поверхности земли до 100—110 км и гетеросферу (неоднородную) — выше 100—110 км.
В гомосфере состав атмосферы, в смысле процентного соотношения газов, ее составляющих, за исключением водяного пара, озона и углекислого газа, мало меняется с высотой. В гетеросфере состав атмосферы с высотой претерпевает значительные изменения вследствие разложения молекул газов, а также из-за стремления газов к диффузному равновесию под действием силы тяжести. Гетеросфера отделяется от гомосферы слоем гомопаузы, который расположен над мезопаузой.
Гомопауза в зависимости от адвекции, турбулентности, диффузии и, по-видимому, от изменения солнечной активности колеблется в пределах 10—20 км.
Выше 100 км под действием ультрафиолетовой радиации Солнца молекулы газов расщепляются на атомы. На высотах 100— 200 км кислород (О2) частично уже находится в атомарном (атомном) состоянии, а в слое 200—1000 км атомы кислорода (О) преобладают. Выше 500 км большая часть азота ( N 2 ) также находится в атомарном состоянии ( N ).
Расщепление молекулярного кислорода (С2) на атомы (О) — процесс довольно медленный. Поэтому, судя по данным проб воздуха с высот 100—120 км, на этих высотах количество молекулярного и атомарного кислорода в течение дневного и ночного времени суток не подвергается существенным изменениям.
На высотах 500—1000 км, а при максимуме солнечной активности на высотах 1000—2000 км преобладает газ гелий.
Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.
Атмосфера Земли — верхняя оболочка планеты
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.
Атмосфера планеты является её продолжением, потому как газовая масса движется вместе с Землёй. И лишь постепенно и плавно перетекает в космическое пространство.
Схема атмосферы Земли
Из чего состоит атмосфера Земли
Оказывается, атмосфера планеты Земля возникла благодаря двум факторам:
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.
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 говоря, 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.
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
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
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.
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
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.