Строение и параметры атмосферы

Так как атмосфера является основной средой, в которой распространяются радиоволны, то нужно рассмотреть ее структуру подробно.

Атмосфера Земли – это газообразная оболочка, окружающая Землю. Атмосферой принято считать ту область пространства вокруг Земли, в которой газообразная среда вращается с Землёй как единое целое. Атмосфера имеет, по-видимому, вторичное происхождение. Она образовалась из газов, выделенных твёрдой оболочкой Земли после сформирования планеты.

Земная атмосфера состоит преимущественно из азота и кислорода , содержит также аргон , углекислый газ , неон , водород , ксенон , озон и другие газы. Своим составом, таким образом, она существенно отличается от атмосфер других планет.

Атмосфера Земли состоит из отдельных слоёв с условно выделенными границами. Условность заключается в том, что эти границы могут меняться, среды соседних слоёв могут проникать друг в друга и перемешиваться. Нижний слой атмосферы до высоты 10-16 км, отсчитываемой от поверхности Земли, называется тропосферой. В ней происходит турбулентное перемешивание газов; температура убывает с ростом высоты. Толщина тропосферы изменяется с земной широтой. В средних широтах тропосфера простирается до высот 10-12 км; в экваториальных — до 15-16 км; в полярных — до 7-10 км.

Над тропосферой располагается стратосфера. Она простирается до высот порядка 50-60 км. В ней температура сначала перестаёт убывать с высотой, а затем начинает возрастать. Над стратосферой находится мезосфера, которая простирается до высот порядка 90 км. В ней температура вновь уменьшается с высотой. Слой атмосферы, занимающий по высоте интервал 90-1000 км, называется термосферой. В ней температура растёт с высотой.

Термосфера считается нижним слоем ионосферы. Последняя простирается от высот порядка 90 км до 20000 км. По своему составу ионосфера качественно отличается от нижних слоёв атмосферы содержанием в ней значительного числа свободных зарядов — электронов и ионов.

Границы, на которых происходит качественное изменение зависимости температуры от высоты, носят названия пауз. Так, в тропосфере на высоте порядка 10 км находится тропопауза, где температура перестаёт убывать с высотой. В стратосфере на высоте порядка 48 км находится стратопауза, где температура перестаёт возрастать с высотой, В мезосфере на высоте порядка 80 км располагается мезопауза, где температура перестаёт убывать с высотой. Вертикальное распределение температуры определяет основные характеристики слоистой структуры атмосферы, в частности, плотность и давление, В связи с тем, что плотность атмосферы в целом убывает с высотой, в тропосфере сосредоточено приблизительно 80% всей массы атмосферы.

Все структурные параметры атмосферы (температура, давление, плотность) обладают значительной пространственно-временной изменчивостью. В связи с этим выше была отмечена определённая условность разбиения атмосферы по высоте на слои.

Лекция 20