Нижней границей атмосферы Земли является поверхность Земли. Однако в контексте физики и метеорологии для более точного описания атмосферы часто используется термин тропопауза. Давайте разберемся подробнее, что это значит, и как определяется граница атмосферы.
1. Земная поверхность как начальная граница
Атмосфера Земли не имеет четкой и однозначной нижней границы, которая бы резко разделяла её от земной поверхности. Вместо этого можно сказать, что атмосфера начинается с поверхности Земли, где происходит взаимодействие с воздухом, и растягивается вверх до высоты, на которой давление воздуха становится настолько низким, что его можно считать практически отсутствующим.
2. Определение атмосферы и её слоев
Атмосфера Земли — это смесь газов, которая удерживается гравитацией планеты и покрывает всю её поверхность. Она состоит из нескольких слоёв, которые отличаются по своим физическим характеристикам (температуре, плотности, составу). Основные слои атмосферы:
Тропосфера — нижний слой атмосферы, в котором происходят все метеорологические процессы (дождь, облака, ветер и т. д.). Она простирается от поверхности Земли до высоты около 8–15 км (в зависимости от географической широты).
Стратосфера — слой, расположенный выше тропосферы, начиная с высоты 15 км и до 50 км.
Мезосфера — слой, который тянется от 50 км до 80–85 км.
Термосфера — от 80–85 км до 500–1 000 км.
Экзосфера — внешняя область атмосферы, где плотность частиц крайне низка, и они постепенно исчезают в космосе. Это начинается примерно с 500–1 000 км и продолжается до 10 000 км и дальше.
3. Граница, где атмосфера становится крайне разреженной
Нижней границей атмосферы в научных терминах может также считаться граница, где давление воздуха становится настолько низким, что его свойства начинают резко изменяться. Это обычно отмечается на высоте порядка 100 км. На этом уровне атмосферные частицы разрежены до такой степени, что газ больше не ведет себя как традиционный воздух, а взаимодействует с частицами в вакууме (между ними огромные расстояния). Это известная высота, называемая Кармана линия (по имени теоретика Теодора Кармана), и она расположена на высоте около 100 км.
Кармана линия часто используется для определения границы космоса, так как за этой высотой атмосферные эффекты (например, сопротивление воздуха) становятся незначительными для объектов, движущихся с высокими скоростями.
4. Важные термины: Тропопауза и другие слои атмосферы
Тропопауза — это переходная зона между тропосферой и стратосферой, где температура перестает снижаться с высотой и стабилизируется. Обычно она находится на высоте около 10–12 км.
Стратопауза — переход между стратосферой и мезосферой, где температура снова начинает падать.
Мезопауза — граница между мезосферой и термосферой, где температура снова резко повышается с высотой.
5. Особенности атмосферы и её взаимодействие с земной поверхностью
Нельзя не отметить, что атмосфера тесно взаимодействует с поверхностью Земли. Этот слой воздуха ответственен за такие явления, как:
Ветер — движение воздуха в ответ на различия температур и давления.
Осадки — дождь, снег, град и т. д.
Транспортировка тепла и влаги — благодаря движению воздушных масс.
Защита от ультрафиолетового излучения — благодаря озоновому слою в стратосфере.
6. Крайне низкое давление в верхних слоях
На высотах около 100 км и выше атмосфера становится настолько разреженной, что её свойства становятся схожими с вакуумом. Именно в этом слое начинают происходить такие явления, как космическое излучение, а также взаимодействие частиц с солнечным ветром.
Заключение
Таким образом, нижняя граница атмосферы Земли — это поверхность планеты, с которой начинается тропосфера. Однако в физическом смысле мы можем говорить о Кармана линии как о зоне, где атмосфера теряет свои привычные свойства и начинается космос. Высота 100 км — это та точка, где плотность атмосферы становится настолько низкой, что она уже не оказывает значительного сопротивления объектам, движущимся через неё.
