7 уровней — 5 слоёв Атмосферы
Атмосфера (геосфера) — газовая оболочка планеты, околоземная часть космического пространства. Атмосфера имеет 5 различных слоёв и, условно, 7 уровней.
Слоистая Атмосфера
- 1. Тропосфера
- 2. Стратосфера
- 3. Мезосфера
- Ионосфера (Линия Кармана)
- 4. Термосфера
- 5. Экзосфера
1. Тропосфера — слой, в котором формируется погода (облака, циклоны, конвекция, турбулентность). Высота слоя примерно 8-16 км, высота зависит от географической широты (в полярных широтах наименьшая). Этот слой содержит до 90% воздуха и водяного пара. Чем выше поднимаетесь по тропосфере, тем холоднее становится. На краю тропосферы наступает пауза (это означает, что температура прекращает снижаться и наступает её стабилизация).
2. Стратосфера (озоновый слой) — защита от ультрафиолетовых лучей. Высота слоя 11-50 км. В стратосфере, из-за солнечной радиации, молекулы газа распадаются на атомы. С высотой температура постоянно растёт (из-за поглощения солнечного света) — эта ситуация является противоположностью тому, что происходит в тропосфере. Если на экстремальной высоте произойдёт (не дай бог) разгерметизация скафандра или капсулы, кровь буквально закипит. Это явление называется «ebullism». Зато стабильные воздушные течения (скорость 300 км/ч) создают благоприятные условия для полёта сверхзвуковых самолётов (современные лайнеры предпочитают высоту 20 км).
3. Мезосфера — слой, в котором сгорают астероиды (их метеорный след «падающих звёзд» виден в ночном небе). Слой лежит на отметке 50-90 км от поверхности Земли. Холодный слой и очень разреженный — своего рода «Мёртвая зона»: для аэродинамической авиации плотность воздуха слишком низкая, а для искусственных спутников плотность воздуха всё ещё высокая. На паузу (переход между мезосферой и термосферой) приходится температура -90°C (183.15K).
Ионосфера — ионизированный облучением Солнца, слой атмосферы. Слой квазинейтральной плазмы. Степень ионизации очень существенная уже на высоте 60 километров, но максимума ионообразование достигает на высоте 150—200 км. Ионосферу не выделяют в отдельный слой, а рассматривают, как верхнюю часть Мезосферы и как нижнюю часть Термосферы.
Граница между околоземной атмосферой и Космосом, в международной терминологии названа Линией Кармана (учёный Теодор Фон Карман). На высоте этой границы — 100 км, скорость летательного аппарата должна быть большей 1-ой космической скорости, и теряет смысл понятие «звуковой барьер» — летательный аппарат пилотирует лишь за счёт реактивных сил.
4. Термосфера (гетеросфера) — покрывает сотни километров над поверхностью земли, примерно до 800 км. Здесь нет равномерного распределения газов (газы плохо смешиваются — они стратифицированы, являются слоистыми). Температура растёт, достигая максимума на высоте 300 км (порядка 1226,85°C / 1500 К). Дальше температура остаётся неизменной. Именно здесь совершают свои орбитальные полёты искусственные спутники Земли и здесь же происходит полярное сияние (ионизация атмосферного кислорода). Полёты выше линии Кармана идут только по баллистическим траекториям. Вывод спутника за пределы термосферы, на более высокую орбиту, требует бо́льших затрат энергии.
5. Экзосфера (Корона Земли) — слой, где газовая оболочка улетает в космос. Утечка частиц в межпланетное пространство (процесс диссипации) идёт в высоком темпе, достигая скорости 11,2 км/сек. Корона Земли (экзосфера) способна расширяться десятикратно — до 100 тысяч км. У других планет иные расширения. Например, корона Венеры расширяется до 200 тысяч км. Пороговая высота экзосферы зависит от солнечной активности. На краю экзосферы, давление солнечного излучения на атомы водорода является большей силой, чем земное притяжение. Эта граница лежит примерно на высоте 190 000 км — половина расстояния до Луны.
Примечание: У планет и небесных тел, чья атмосфера крайне разрежена, как у Меркурия и Луны, атмосфера полностью является экзосферой.
