Атмосфера является одной из самых важных составляющих нашей планеты. Именно она «укрывает» людей от суровых условий космического пространства, таких как солнечная радиация и космический мусор. При этом многие факты об атмосфере неизвестны большинству людей.

1. Настоящий цвет неба

Хотя в это трудно поверить, небо на самом деле фиолетовое. Когда свет попадает в атмосферу, воздух и вода частицы поглощают свет, рассеивая его. При этом более всего рассеивается фиолетовый цвет, поэтому люди и видят голубое небо.

2. Эксклюзивный элемент в атмосфере Земли

Как многие помнят из школы, атмосфера Земли состоит из приблизительно 78% азота, 21% кислорода и небольших примесей аргона, углекислого газа и других газов. Но мало кто знает, что наша атмосфера является единственной, на данный момент обнаруженной учеными (помимо кометы 67P), которая имеет свободный кислород. Поскольку кислород является очень химически активным газом, он часто вступает в реакцию с другими химическими веществами в космосе. Его чистая форма на Земле делает планету пригодной для жизни.

3. Белая полоса на небе

Наверняка, некоторые иногда задумывались, почему за реактивным самолетом на небе остается белая полоса. Эти белые следы, известные как инверсионные, образуются, когда горячие и влажные выхлопные газы из двигателя самолета смешиваются с более холодным наружным воздухом. Водяной пар из выхлопных газов замерзает и становится видимым.

4. Основные слои атмосферы

Атмосфера Земли состоит из пяти основных слоев, которые и делают возможной жизнь на планете. Первый из них, тропосфера, простирается от уровня моря до высоты примерно в 17 км до на экваторе. Большая часть погодных явлений происходит именно в нем.

5. Озоновый слой

Следующий слой атмосферы, стратосфера достигает высоты примерно 50 км на экваторе. В ней находится озоновый слой, который защищает людей от опасных ультрафиолетовых лучей. Несмотря на то, что этот слой находится выше тропосферы, он может быть на самом деле теплее из-за поглощаемой энергии солнечных лучей. В стратосфере летают большинство реактивных самолетов и метеозондов. Самолеты могут летать в ней быстрее, поскольку здесь на них меньше влияют сила тяжести и трения. Метеозонды же могут получить лучшее представление о штормах, большинство из которых происходят ниже в тропосфере.

6. Мезосфера

Мезосфера - средний слой, простирающийся до высоты 85 км над поверхностью планеты. Температура в нем колеблется около -120 ° C. Большинство метеоров, которые входят в атмосферу Земли, сгорают в мезосфере. Последними двумя слоями, переходящими в космос, являются термосфера и экзосфера.

7. Исчезновение атмосферы

Земля, скорее всего, теряла свою атмосферу несколько раз. Когда планета была покрыта океанами магмы, в нее врезались массивные межзвездные объекты. Эти воздействия, из-за которых также образовалась Луна, возможно, впервые образовали атмосферу планеты.

8. Если бы не было атмосферных газов...

Без различных газов в атмосфере Земля была бы слишком холодной для существования людей. Водяной пар, углекислый газ и другие атмосферные газы поглощают тепло от солнца и «распределяют» его по поверхности планеты, помогая создать климат, пригодный для обитания.

9. Образование озонового слоя

Пресловутый (и важно необходимый) озоновый слой был создан, когда атомы кислорода вступили в реакцию с ультрафиолетовым светом солнца, образовав озон. Именно озон поглощает большинство вредного излучения Солнца. Несмотря на свою важность, озоновый слой был образован сравнительно недавно после того, как в океанах возникло достаточно жизни, чтобы выделять в атмосферу количество кислорода, необходимое для создания минимальной концентрации озона

10. Ионосфера

Ионосфера называется так, потому что высокоэнергетические частицы из космоса и от Солнца помогают сформировать ионы, создавая «электрический слой» вокруг планеты. Когда не существовало спутников, этот слой помогал отражать радиоволны.

11. Кислотные дожди

Кислотный дождь, который разрушает целые леса и опустошает водные экосистемы, формируется в атмосфере, когда диоксид серы или частицы оксида азота перемешиваются с водяным паром и выпадают на землю в виде дождя. Эти химические соединения встречаются и в природе: диоксид серы вырабатывается при вулканических извержениях, а оксид азота - при ударах молний.

12. Мощность молний

Молнии обладают такой мощью, что всего один разряд может нагреть окружающий воздух до 30 000 ° C. Быстрый нагрев вызывает взрывное расширение близлежащего воздуха, который слышно в виде звуковой волны, называемой громом.

Aurora Borealis и Aurora Australis (северное и южное полярные сияния) вызваны реакциями ионов, происходящими в четвертом уровне атмосферы, термосфере. Когда высоко заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с молекулами воздуха над магнитными полюсами планеты, они светятся и создают великолепные световые шоу.

14. Закаты

Закаты часто выглядят как горящее небо, поскольку небольшие атмосферные частицы рассеивают свет, отражая его в оранжевых и желтых оттенках. Тот же принцип лежит в основе формирования радуг.

В 2013 году ученые обнаружили, что крошечные микробы способны выживать на высоте в много километров над поверхностью Земли. На высоте 8-15 км над планетой были обнаружены микробы, разрушающие органические химические вещества, которые плавают в атмосфере, «питаясь» ими.

Приверженцам теории апокалипсиса и разных прочих страшилок интересно будет узнать про .

Атмосфера – это газовая оболочка Земли, обеспечивающая защиту от жестких воздействий космоса и необходимая для существования жизни на нашей планете. Эта оболочка участвует в суточном вращении Земли и влияет на геологические процессы на земном шаре. Точный перевод с греческого языка слова «атмосфера»: «атмос» - «пар» и «сфера» - «шар». Атмосфера тесно взаимодействует с литосферой, гидросферой, обмениваясь теплом, влагой и химическими элементами.

Толщина данной оболочки Земли, в среднем, составляет несколько тысяч километров. По мере убывания плотности воздуха атмосфера без четкой границы переходит в космическое пространство. Верхняя граница атмосферы проходит на уровне примерно 20 тысяч километров. Нижняя ее граница проходит по уровню земной поверхности. 95% массы всей атмосферы расположено до отметки 25 км высоты, так как удерживается силой земного притяжения. Нижний слой атмосферы, состоящий из смеси газов называется воздухом. Атмосферный воздух, твердые частицы во взвешенном состоянии и водяной пар формируют атмосферу.

В процентном соотношении в смеси газов атмосферы выделяют около 78% азота, 20% кислорода, до 1% углекислого газа, аргона, водорода, некоторых других газов и водяных паров. В атмосферном воздухе азота содержится 78% - значительно больше, чем других газов. Его концентрация повышена вследствие жизнедеятельности микроорганизмов. Азот участвует в природном круговороте веществ и обеспечивает регуляцию содержания кислорода, препятствуя его избыточному накоплению. На втором месте по объемному соотношению занимает кислород (20%) . Именно благодаря наличию этого газа, в атмосфере могут осуществляться процессы горения, гниения, дыхания. Почти весь свободный кислород в атмосфере является продуктом фотосинтеза растительных организмов. Углекислый газ составляет всего 0,03% объема воздуха и образуется за счет расщепления органических веществ, при дыхании живых организмов, сгорании веществ, брожении. Он выполняет функцию обогревателя, так как этот газ пропускает энергию Солнца к земной поверхности и не пропускает тепло от Земли. Содержание других газов в атмосферном воздухе минимально.

Строение атмосферы

Атмосфера имеет слоистое строение, что определяется особенностями вертикального распределения плотности входящих в состав атмосферы газов и температуры. Таким образом, атмосфера состоит из таких концентрических оболочек: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера, ионосфера. До озонового экрана нижележащая атмосфера входит в состав биосферы. Тропосфера является нижним этажом атмосферы. Этот плотный и влажный слой содержит пыль, водяные пары, в нем происходят все атмосферные явления, определяется погода. Верхняя граница тропосферы непостоянна: над экватором она составляет около 18 км, а над полюсами – до 8 км. Большая часть человеческой деятельности происходит именно в тропосфере. Второй слой – стратосфера – лежит над тропосферой и простирается на высоте примерно от 10 км до 55 км. В стратосфере практически нет облаков, так как содержание водяных паров низкое, этот слой более прозрачный и холодный. В нем имеется озоновый экран – поглотитель жесткого ультрафиолетового излучения. Выше стратосферы до уровня 90 км находится мезосфера, где под действием солнечных лучей протекают различные химические реакции. Температура до верхнего уровня мезосферы постепенно понижается до -80 градусов. Термосфера находится на уровне от 80 км до 400 км. В этом слое формируются такие явления, как полярные сияния, подсвеченные ночью облака. Верхние слои атмосферы плавно переходят в космическое пространство.

Загрязнение атмосферы в последние столетия происходит из-за хозяйственной деятельности человека. Изменяется нормальный газовый состав атмосферы, загрязняется воздушное пространство. При сжигании углеводородного топлива в атмосфере накапливается углекислый газ. Также в процессе хозяйственной деятельности человека в атмосфере увеличивается содержание окидов азота, метана и некоторых других газов, что обусловливает развитие парникового эффекта, разрушение озонового слоя, появление смога и кислотных дождей.

Похожие материалы:

Так как от него зависит существование жизни, комфорт и безопасность всех организмов. Показатели газов в смеси являются определяющими для изучения проблемных участков или экологически благоприятных зон.

Общие сведения

Под термином «атмосфера» понимают газовый слой, который окутывает нашу планету и многие другие небесные тела во Вселенной. Он образует оболочку, которая возвышается над Землей на несколько сотен километров. В составе присутствуют разнообразные газы, основным из которых является кислород.

Атмосфера характеризуется:

• Неоднородностью с физической точки зрения.
• Повышенной динамичностью.
• Зависимостью от биологических факторов (высокая уязвимость в случае неблагоприятных явлений).

Основное влияние оказывают на состав и процессы его изменяющие, живые существа (включая, микроорганизмы). Эти процессы продолжаются с момента возникновения атмосферы – несколько миллиардов лет. Защитная оболочка планеты соприкасается с такими образованиями, как литосфера и гидросфера, верхние же границы определить с высокой точность сложно, ученые могут назвать только примерные значения. Атмосфера переходит в межпланетное пространство в экзосфере – на высоте
500-1000 км от поверхности нашей планеты, некоторые источники называют цифру в 3000 км.

Значение атмосферы для жизни на земле велико, так как она предохраняет планету от столкновения с космическими телами, обеспечивает оптимальные показатели для формирования и развития жизни в различных ее формах.
Состав защитной оболочки:

• Азот – 78%.
• Кислород – 20,9%.
• Смесь газовая – 1,1% (эта часть образована такими веществами, как озон, аргон, неон, гелий, метан, криптон, водород, ксенон, углекислый газ, водяные пары).

Газовая смесь выполняет важную функцию – поглощение излишнего количества солнечной энергии. Состав атмосферы изменяются в зависимости от высоты – на высоте 65 км от поверхности Земли азота в ней будет содержаться
уже 86%, кислорода – всего 19%.

Составные элементы атмосферы

Разнообразный состав атмосферы Земли позволяет ей выполнять различные функции и оберегать жизнь на планете. Основные его элементы:

• Углекислый газ (CO₂) – является неотъемлемым компонентом, задействованным в процессе питания растений (фотосинтезе). Выделяется он в атмосферу благодаря дыханию всех живых организмов, гниению и горению органических веществ. Если углекислый газ исчезнет, то вместе с ним перестанут существовать и растения.
• Кислород (O₂) – обеспечивает оптимальную среду для жизни всех организмов на планете, обязателен для дыхания. С его исчезновением прекратиться жизнь для 99% организмов на планете.
• Озон (O 3) – газ, который выступает естественным поглотителем ультрафиолета, выделяемого солнечным излучением. Его излишки негативно влияют на живые организмы. Газ формирует особый слой в атмосфере -озоновый экран. Под влияние внешних условий и деятельности человека он начинает постепенно разрушаться, поэтому важно проводить мероприятия для восстановления озонового слоя нашей планеты, чтобы сохранить на ней жизнь.

Также в составе атмосферы присутствуют водяные пары – они определяют влажность воздуха. Процентное содержание этого компонента зависит от разных факторов. Влияние оказывают:

• Показатели температуры воздуха.
• Расположение местности (территория).
• Сезонность.

Оказывает влияние на количество водяного пара и температура – если она низкая, то концентрация не превышает 1%, при повышенной – достигает показателей в 3-4%.
Дополнительно в составе земной атмосферы присутствуют твердые и жидкие примеси – сажа, пепел, морская соль, разнообразные микроорганизмы, пыль, капли воды.

Атмосфера: ее слои

Необходимо знать строение атмосферы земли по слоям, чтобы иметь полное представление о том, чем ценна для нас эта газовая оболочка. Они выделяются потому, что состав и плотность газовой смеси на разных высотах неодинаковы. Каждый из слоев отличается по химическому составу и выполняемым функциям. Расположить атмосферные слои земли по порядку следует так:

Тропосфера – располагается ближе остальных к земной поверхности. Высоты этого слоя достигают 16-18 км в тропических зонах и 9 км в среднем над полюсами. В этом слое концентрируется до 90% всего водяного пара. Именно в тропосфере происходит процесс образования облаков. Также здесь наблюдаются движение воздуха, турбулентность и конвекция. Температурные показатели различны и составляют от +45 до -65 градусов - в тропиках и на полюсах, соответственно. С повышением на 100 метров наблюдается понижение температуры на 0,6 градуса. Именно тропосфера по причине скопления водяного пара и воздуха отвечает за циклонические процессы. Соответственно, правильным ответом на вопрос, как называется слой атмосферы земли в котором развиваются циклоны и антициклоны будет название этого атмосферного слоя.

Стратосфера – этот слой располагается на высоте 11-50 км от поверхности планеты. В нижней его зоне температурные показатели стремятся к значениям в -55. В стратосфере имеется зона инверсии – граница между этим слоем и следующим, называемым мезосферой. Температурные показатели достигают значений в +1 градус. Самолеты летают в нижней зоне стратосферы.

Озоновый слой – небольшой по высоте участок на границе между стратосферой и мезосферой, но именно озоновый слой атмосферы предохраняет все живое на земле от действия ультрафиолета. Также он отделяет комфортные и благоприятные условия для существования живых организмов и суровые космические, где невозможно выжить без специальных условий даже бактериям. Образовался он в результате взаимодействия органических компонентов и кислорода, который контактирует с ультрафиолетовым излучением и вступает в фотохимическую реакцию, что позволяет получить газ под названием озон. Так как озон поглощает ультрафиолет, он способствует нагреву атмосферу, поддерживая оптимальные для жизни в ее привычном виде, условия. Соответственно, отвечать на вопрос: слой какого газа защищает землю от космической радиации и чрезмерного солнечного излучения, следует озон.

Рассматривая слои атмосферы по порядку от поверхности земли следует отметить, что следующей идет мезосфера. Она располагается на высоте 50-90 км от поверхности планеты. Температурные показатели – от 0 до -143 градусов (нижняя и верхняя границы). Она защищает Землю от метеоритов, которые сгорают, проходя через
нее – явление свечения воздуха. Давление газов в этой части атмосферы крайне маленькое, что не позволяет изучить мезосферу полностью, так как специальное оборудование, включая спутники или зонды, не могут там работать.

Термосфера – слой атмосферы, который располагается на высоте 100 км над уровнем моря. Это нижняя граница, которая носит название линия Кармана. Ученые условно определили, что здесь начинается космос. Непосредственная толщина термосферы достигает 800 км. Температурные показатели достигают 1800 градусов, но сохранить обшивку космических аппаратов и ракет в целости позволяет незначительная концентрация воздуха. В этом слое земной атмосферы возникает особое
явление - северное сияние – особый вид свечения, который можно наблюдать в некоторых регионах планеты. Появляются они вследствие взаимодействия нескольких факторов - ионизации воздуха и действия на него космического излучения и радиации.

Какой слой атмосферы находится дальше всего от земли – Экзосфера. Здесь находится зона рассеивания воздуха, так как концентрация газов небольшая, в результате чего происходит их постепенный выход за пределы атмосферы. Этот слой располагается на высоте 700 км над поверхностью Земли. Основной элемент, составляющий
этого слоя – водород. В атомарном состоянии можно встретить такие вещества, как кислород или азот, которые будут сильно ионизированы солнечным излучением.
Размеры экзосферы Земли достигают 100 тысяч км от планеты.

Изучая слои атмосферы по порядку от поверхности земли, люди получили много ценной информации, которая помогает в развитии и совершенствовании технологических возможностей. Некоторые факты являются удивительными, но именно их наличие позволило живым организмам успешно развиваться.

Известно, что вес атмосферы составляет более 5 квадриллионов тонн. Слои способны передавать звуки до достижения 100 км от поверхности планеты, выше это свойство исчезает, так как изменяется состав газов.
Атмосферные движения существуют, потому что нагрев Земли различается. Поверхность на полюсах холодная, а ближе к тропикам прогрев увеличивается, на температурные показатели оказывают влияние циклонические вихри, сезоны, время суток. Силу давления атмосферы можно узнать – для этой цели используется барометр. Ученые в результате наблюдений установили, что наличие защитных слоев позволяет не допустить контакта с поверхностью планеты метеоритов общей массой 100 тонн ежедневно.

Интересным фактом является то, что состав воздуха (смесь газов в слоях) оставалась неизменной на протяжении длительного временного промежутка – известно о нескольких сотнях миллионов лет. Значительные изменения происходят в последние столетия – с того момента, как человечество переживает значительный подъем производства.

Давление, оказываемое атмосферой, отражается на самочувствии людей. Нормальными для 90% считаются показатели в 760 мм ртутного столба, такое значение должно возникать при 0 градусов. Нужно учитывать, что это значение справедливо для тех участков земной суши, где уровень моря проходит с ней в одной полосе (без перепадов). Чем больше высота, тем ниже будет давление. Также оно изменяется во время прохождения циклонов, так как изменения происходят не только по вертикали, но и по горизонтали.

Физиологическая зона земной атмосферы составляет 5 км, после прохождения этой отметки у человека начинает проявляться особое состояние - кислородное голодание. При этом процессе у 95% людей наблюдается выраженное снижение работоспособности, также значительно ухудшается самочувствие даже у подготовленного и тренированного человека.

Именно поэтому значение атмосферы для жизни на земле велико – люди и большинство живых организмов не смогут существовать без этой газовой смеси. Благодаря их наличию появилась возможность развития привычной для современного общества жизни на Земле. Необходимо оценивать ущерб, который наносится производственной деятельностью, проводить мероприятия по очистке воздуха, чтобы снизить концентрацию определенных видов газов и привнести те, которых недостаточно для нормального состава. Важно задуматься уже сейчас о дальнейших мерах сохранения и восстановления слоев атмосферы, чтобы сохранить оптимальные условия для будущих поколений.

Во время сильной солнечной бури Земля теряет около 100 тонн атмосферы .

Факты космической погоды

1. Солнечные вспышки, могут иногда нагревать солнечную поверхность до температуры 80 миллионов F, что горячее ядра ​​солнца!
2. Самый быстрый выброс корональной массы был зарегистрирован 4 августа 1972 года и он путешествовал от Солнца до Земли 14,6 часа - скорость около 10 миллионов километров в час или 2778 км/сек.
3. 8 апреля 1947 года зафиксировано крупнейшие пятно в новейшей истории, с максимальным размером, превышающим в 330 раз площадь Земли.
4. Самая мощная солнечная вспышка за последние 500 лет произошло 2 сентября 1859 г. и была обнаружена двумя астрономами, которым повезло, глянуть на солнце в нужное время!
5. В период с 10 по 12 мая 1999 года, давление солнечного ветра практически исчезло, в результате чего магнитосфера Земли расширилась в объеме более чем в 100 раз!
6. Типичные выбросы корональной массы могут иметь размеры в миллионы километров, но масса соответствует небольшой горе!
7. Некоторые пятна на Солнце настолько прохладны, что водяные пары могут образовываться при температуре 1550 С.
8. Самые мощные полярные сияния могут генерировать более 1 трлн ватт, что сравнимо с землетрясением средней мощности.
9. 13 марта 1989 в Квебеке(Канада) в результате крупной геомагнитной бури произошла крупная авария в электросетях, вызвавшая отключение энергии в течении 6 часов. Ущерб для экономики Канады составил 6 миллиардов долларов
10. Во время интенсивных солнечных вспышек космонавты могут видеть яркие мигающие полосы света от воздействия частиц высокой энергии на глазные яблоки.
11. Самой большой проблемой путешествия космонавтов на Марс будет преодоление воздействия солнечных бурь и радиации.
12. Прогнозирования космической погоды стоит всего $ 5 млн в год, но сохраняет более 500 миллиардов долларов ежегодного дохода от спутников и электротехнической промышленности.
13. В течение последнего цикла солнечной активности было повреждено или уничтожено спутниковых технологий на 2 млрд $.
14. Повторение кэррингтоновского события, как в 1859 году, может стоить 30 миллиардов долларов в день для электросетей США и до 70 млрд. $ для спутниковой индустрии.
15. 4 августа 1972 солнечная вспышка была настолько сильна, что, по некоторым оценкам, космонавт во время полета получил бы смертельную дозу излучения.
16. В течение минимума Маундера (1645-1715), сопровождавшегося наступлением малого ледникового периода , 11-летний цикл солнечных пятен не был обнаружен.
17. За одну секунду солнце превращает 4 миллиона тонн материи в чистую энергию.
18. Ядро Солнца, почти столь же плотное, как свинец и имеет температуру 15 млн. градусов C.
19. Во время сильной солнечной бури Земля теряет около 100 тонн атмосферы.
20. Магнитные игрушки на редкоземельные элементах могут иметь магнитное поле в 5 раз сильнее, чем магнитное поле солнечных пятен.

Одна из ярких особенностей Солнечной системы - разнообразие планетных атмосфер. Земля и Венера схожи по размеру и массе, однако поверхность Венеры раскалена до 460° C под океаном из диоксида углерода, который давит на поверхность как километровый слой воды. Каллисто и Титан - крупные спутники, соответственно, Юпитера и Сатурна; они почти одного размера, но Титан имеет обширную азотную атмосферу, гораздо большую, чем у Земли, а Каллисто практически лишена атмосферы.

Откуда берутся такие крайности? Если бы мы это знали, то смогли бы объяснить, почему Земля полна жизни, тогда как другие планеты рядом с ней выглядят безжизненными. Поняв, как эволюционируют атмосферы, мы могли бы определить, какие планеты вне Солнечной системы могут быть обитаемы.

Планета приобретает газовый покров разными путями. Она может извергать пар из своих недр, может захватить летучие вещества у комет и астероидов при столкновении с ними, или же ее гравитация может притянуть газы из межпланетного пространства. К тому же планетологи приходят к выводу, что потеря газа играет столь же важную роль, как и его приобретение. Даже земная атмосфера, которая выглядит незыблемой, постепенно утекает в космическое пространство. Темп утечки в настоящее время очень мал: около 3 кг водорода и 50 г гелия (два легчайших газа) в секунду; но даже такая струйка может стать существенной за геологический период, а темп потери мог быть когда-то значительно выше. Как писал Бенджамин Франклин, "маленькая течь может потопить большой корабль". Нынешние атмосферы планет земной группы и спутников планет-гигантов напоминают руины средневековых замков - это остатки былой роскоши, ставшей жертвой грабежа и обветшания. Атмосферы же еще меньших тел похожи на разрушенные форты - беззащитные и легко ранимые.

Осознав важность утечки атмосфер, мы меняем свое представление о будущем Солнечной системы. Десятилетиями ученые пытались понять, почему у Марса столь тонкая атмосфера, но теперь мы удивлены, что у него вообще сохранилась хоть какая-то атмосфера. Не обусловлено ли различие между Титаном и Каллисто тем, что Каллисто потеряла свою атмосферу прежде,чем на Титане появился воздух? Была ли раньше атмосфера Титана более плотной, чем сегодня? Как Венера сохранила азот и диоксид углерода, но полностью потеряла воду? Способствовала ли утечка водорода зарождению жизни на Земле? Превратится ли когда-нибудь наша планета во вторую Венеру?

Когда становится жарко

Если ракета набрала вторую космическую скорость, то она движется так быстро, что способна преодолеть притяжение планеты. То же самое можно сказать об атомах и молекулах, хотя обычно они достигают скорости убегания, не имея определенной цели. При тепловом испарении газы становятся настолько горячими, что их невозможно удержать. В нетепловых процессах атомы и молекулы выбрасываются в результате химических реакций или взаимодействия заряженных частиц. Наконец, при столкновении с астероидами и кометами отрываются целые куски атмосферы.

Самый распространенный процесс из этих трех - тепловое испарение. Все тела в Солнечной системе нагреваются солнечным светом. Избавляются от этого тепла они двумя путями: испусканием инфракрасного излучения и испарением вещества. У долгоживущих объектов, таких как Земля, доминирует первый процесс, а, например, у комет - второй. Если нарушится баланс между нагревом и охлаждением, то даже крупное тело размером с Землю может довольно быстро нагреться, и при этом его атмосфера, обычно содержащая малую долю массы планеты, может весьма быстро испариться. Наша Солнечная система заполнена телами, лишенными воздуха, по-видимому, в основном по причине теплового испарения. Тело становится безвоздушным, если солнечный нагрев превосходит определенный порог, зависящий от силы гравитации тела.
Тепловое испарение происходит двумя путями. Первый называют испарением Джинса в честь английского астрофизика Джеймса Джинса (James Jeans), описавшего это явление в начале XX в. При этом воздух из верхнего слоя атмосферы испаряется буквально атом за атомом, молекула за молекулой. В более низких слоях взаимные соударения удерживают частицы, но выше уровня, называемого экзобазой (у Земли он лежит на высоте 500 км от поверхности), воздух настолько разрежен, что частицы газа почти никогда не сталкиваются. Выше экзобазы уже ничто не может остановить атом или молекулу, имеющие достаточную скорость для вылета в космос.

Водород как самый легкий газ проще других преодолевает притяжение планеты. Но сначала он должен добраться до экзобазы, а на Земле это долгий процесс. Молекулы с водородом обычно не поднимаются выше нижних слоев атмосферы: водяной пар (H2O) конденсируется и падает вниз в виде дождя, а метан (CH4) окисляется и превращается в диоксид углерода (CO2). Некоторые молекулы воды и метана добираются до стратосферы и разрушаются, выделяя водород, который медленно диффундирует вверх, пока не доберется до экзобазы. Некоторая часть водорода утекает, о чем свидетельствуют ультрафиолетовые снимки, демонстрирующие гало из атомов водорода вокруг нашей планеты.

Температура на высоте экзобазы Земли колеблется вблизи 1000 К, что соответствует средней скорости атомов водорода около 5 км/с. Это меньше второй космической скорости для Земли на этой высоте (10,8 км/с); но скорости атомов вокруг среднего значения распределены широко, поэтому некоторые атомы водорода имеют шанс преодолеть притяжение планеты. Утечка частиц из высокоскоростного "хвоста" в их распределении по скоростям объясняет от 10 до 40 % потерь Землей водорода. Испарением Джинса частично объясняется и отсутствие атмосферы у Луны: газы, выходящие из-под поверхности Луны, легко испаряются в космос.

Второй путь теплового испарения более эффектен. В то время как при испарении Джинса газ улетает молекула за молекулой, нагретый газ может улетать целиком. Верхние слои атмосферы могут поглощать ультрафиолетовое излучение Солнца, нагреваться и, расширяясь, выталкивать воздух вверх. Поднимаясь, воздух ускоряется, преодолевает скорость звука и достигает скорости убегания. Эта форма теплового испарения называется гидродинамическим оттоком, или планетным ветром (по аналогии с солнечным ветром - потоком заряженных частиц, выбрасываемых Солнцем в космос).

Основные положения

Многие газы, составляющие атмосферу Земли и других планет, медленно утекают в космос. Горячие газы, в особенности легкие, испаряются, химические реакции и столкновения частиц приводят к выбросу атомов и молекул, а кометы и астероиды иногда отрывают большие куски атмосферы.
Утечкой объясняются многие загадки Солнечной системы. Например, Марс красный из-за того, что его водяной пар расщепился на водород и кислород; водород улетел в космос, а кислород окислил (покрыл ржавчиной) грунт. Подобный процесс на Венере привел к появлению плотной атмосферы из диоксида углерода. Удивительно, но могучая атмосфера Венеры - результат утечки газа.

Дэвид Кетлинг и Кевин Цанле
Журнал «В мире науки»

Земля теряет атмосферу! Грозит ли нам кислородное голодание?

Исследователи были поражены недавним открытием: оказалось, что наша планета теряет свою атмосферу быстрее, чем Венера и Марс из-за того, что обладает гораздо более значительным и мощным магнитным полем.

Это может означать, что магнитное поле Земли – не такой уж и хороший защитный экран, как это предполагалось ранее. Ученые были уверены в том, что именно благодаря действию магнитного поля Земли атмосфера хорошо защищена от губительного воздействия Солнца. А оказалось, что магнитосфера Земли способствует истончению земной атмосферы за счет ускоренной потери кислорода.

По словам Кристофера Рассела, профессора геофизики и специалиста по космической физике университета Калифорнии, ученые привыкли считать, что человечеству крайне повезло с земной "пропиской": замечательное магнитное поле Земли, мол, отлично защищает нас от солнечных "атак" – космических лучей, вспышек на Солнце и солнечного ветра. Теперь же выясняется, что магнитное поле земли – не только защитник, но и враг.

Группа специалистов во главе с Расселом пришли к этому выводу во время совместной работы на Конференции сравнительной планетологии.

СТРАННОСТИ ИСПАРЯЮЩЕЙСЯ ПЛАНЕТЫ: ВЗГЛЯД В АТМОСФЕРУ

Впервые удалось наблюдать процессы, протекающие в атмосфере планеты далеко за пределами Солнечной системы.

Судя по всему, процессы эти вызваны яркой вспышкой на материнской звезде планеты – впрочем, обо всем по порядку.

Экзопланета HD 189733b является газовым гигантом наподобие Юпитера, хотя примерно на 14% крупнее и несколько тяжелее него. Планета вращается вокруг звезды HD 189733, на расстоянии от нее порядка 4,8 млн км (и 63 световых лет от нас), то есть примерно в 30 раз ближе, чем Земля к Солнцу. Полный оборот вокруг своей материнской звезды она совершает за 2,2 земных дня, температура на ее поверхности достигает свыше 1000 О С. Сама же звезда относится к солнечному типу, имея в размерах и весе примерно 80% солнечных.

Время от времени HD 189733b проходит между звездой и нами, что и позволило по изменению светимости звезды не только обнаружить присутствие планеты, но и показать наличие у нее атмосферы, а в атмосфере – водяного пара (читайте: «Есть вода »). Обнаружилось также, что она постоянно теряет водород, фактически, являясь «испаряющейся» планетой. С этим «испарением» получилась довольно запутанная история.

Весной 2010 г. за одним из транзитов – прохождений планеты между своей звездой и нами –наблюдал космический телескоп Hubble , который не обнаружил признаков ни атмосферы, ни ее испарения. А осенью 2011 г. он же, наблюдая за транзитом той же HD 189733b, наоборот, предоставил весьма красноречивые свидетельства и того, и другого, зафиксировав целый газовый «хвост», покидающий планету: подсчитанная на этой основе скорость «испарения» составила не менее 1 тыс. т вещества в секунду. К тому же, поток развивал миллионы километров в час.

Чтобы разобраться в этом, к делу подключили рентгеновский телескоп Swift . Именно их совместная работа позволила впервые зафиксировать взаимодействия между далекой звездой и ее планетой. Swift наблюдал за тем же транзитом сентября 2011 г., и примерно за восемь часов до начала работы Hubble зафиксировал на поверхности звезды HD 189733 мощнейшую вспышку. В рентгеновском диапазоне излучение звезды подскочило в 3,6 раза.

Выводы ученых логичны: расположенная весьма близко к звезде, газовая планета получила в результате вспышки изрядный удар – в рентгеновском диапазоне он был в десятки тысяч раз мощнее всего того, что получает Земля даже при самых мощных (Х-класса) вспышках на Солнце. А если учесть огромные размеры HD 189733b, получается, что планета испытала воздействие рентгена в миллионы раз большее, чем это возможно при вспышке Х-класса на Солнце. Именно это воздействие привело к тому, что она начала стремительно терять вещество.

Испаряющаяся под действием близкой звезды атмосфера HD 189733b: взгляд художника Так выглядела HD 189733b 14 сентября 2011 г. в объективе зонда Swift (кобминированное изображение в видимом и рентгеновском диапазоне) То же изображение, но только в рентгеновских лучах

В статье рассказывается о том, какая планета не имеет атмосферы, для чего нужна атмосфера, как возникает, почему некоторые ее лишены и как ее можно было бы создать искусственно.

Начало

Жизнь на нашей планете была бы невозможной, не будь на ней атмосферы. И дело не только в кислороде, которым мы дышим, к слову, его в ней содержится всего чуть больше 20%, но и в том, что она создает необходимое для живых существ давление и защищает от солнечной радиации.

Согласно научному определению, атмосфера — это газовая оболочка планеты, которая вращается вместе с ней. Если говорить упрощенно, то над нами постоянно висит огромное по своей массе скопление газа, но его веса мы не замечем так же, как и притяжения Земли, потому что родились в таких условиях и привыкли. Но не всем небесным телам повезло ее иметь. Так какая планета не имеет в расчет принимать не будем, так как это все же спутник.

Меркурий

Атмосфера планет подобного типа состоит в основном из водорода, и процессы в ней весьма бурные. Чего стоит один лишь атмосферный вихрь, который наблюдают уже более трехсот лет - то самое красное пятно в нижней части планеты.

Сатурн

Как и все газовые гиганты, Сатурн состоит в основном из водорода. На нем не утихают ветры, сверкают молнии и даже наблюдаются редкие полярные сияния.

Уран и Нептун

Обе планеты скрывает толстый слой облаков из водорода, метана и гелия. Нептун, кстати, рекордсмен по скорости ветров на поверхности - целых 700 километров в час!

Плутон

Вспоминая такое явление, как планета без атмосферы, сложно не упомянуть Плутон. До Меркурия ему, конечно, далеко: его газовая оболочка «всего лишь» в 7 тысяч раз менее плотная, чем земная. Но все же это самая дальняя и пока что малоизученная планета. Про также известно мало — лишь то, что в ней присутствует метан.

Как создать атмосферу для жизни

Мысль о колонизации других планет не дает покоя ученым с самого И тем более о терраформации (создание на условий без средств защиты). Все это пока что на уровне гипотез, но на том же Марсе создать атмосферу вполне реально. Процесс этот сложный и многоступенчатый, но основная идея его следующая: распылить на поверхности бактерии, которые будут вырабатывать еще больше углекислоты, плотность газовой оболочки увеличится, и температура вырастет. После этого начнется таяние полярных ледников, а из-за повышения давления вода не будет бесследно испаряться. А потом пойдут дожди, и почва станет пригодной для растений.

Так что мы разобрались с тем, какая планета практически лишена атмосферы.