Многие считают, что нашу планету назван Землей несправедливо, ей лучше подошла бы название «планета Океан», потому что почти три четверти поверхности земного шара покрыто водой. Общая площадь Мирового океана составляет 370 800 000 км2, из них 9500000 км2 приходится на острова. Итак, чисто водная поверхность – 361300000 км2. Общий объем океанской воды – 1338500000 км3. Средняя глубина океана – 3704 м, наибольшая глубина – 11 034 м (Марианская впадина Тихого океана). Во время погружения в океан давление на любое живое тело или созданный человеком аппарат через каждые 10 м увеличивается на 1 атм, то есть на глубине 1 км достигает 100 атм, а в Марианской впадине – соответственно более 1100 атм. В то же время плотность воды вследствие ее несжимаемости остается практически неизменной – как на поверхности, так и на самой глубине.
Поверхность океана – это четкая естественная граница, которая отделяет водную оболочку планеты от воздушной. И хотя под действием ветров, сил притяжения Луны и сейсмических явлений эта поверхность постоянно покрыта волнами, ее можно считать идеально гладкой сферой, если принять во внимание соотношение масштабов. Действительно, диаметр планеты в экваториальной плоскости – 12755 км, расстояние между полюсами – 12714 км, то есть отклонения от сферичности не превышает 0,3%. Средняя же высота волн, вызванных ветром, в открытом океане составляет всего 1-2 м, только ураган может погнать волну до 20 м высотой. Приливные волны, вызванные движением Луны вокруг Земли, тоже не превышают метровой высоты, причем они движутся медленно и имеют очень пологие склоны, растягивающиеся на сотни, а то и тысячи километров. В прибрежных зонах, особенно в заливах, высота прилива может существенно возрастать, но даже в заливе Фанди (на североамериканском побережье Атлантического океана), которая считается мировым приточным чемпионом, вода поднимается на 16-17 м. Самыми страшными для человека, учитывая непредсказуемость, есть волны цунами, которые возникают из сейсмических причин – подводных землетрясений, вулканических извержений или оползней. Будучи не слишком высокими на океанских просторах (те же 1-2 м), они движутся с огромной скоростью, превышающей скорость сверхзвукового самолета, и, разгоняясь на мелководьях, поднимаются на высоту 10-15, а иногда – даже 30-50 м. Эти гигантские валы, накатываясь на сушу, разрушают все на своем пути, уносят тысячи человеческих жизней. Последняя такая катастрофа произошла 26 декабря 2004 в Индийском океане и повлекшей гибель более четверти миллиона человек, оставила без крова и средств к существованию еще несколько миллионов. Несмотря на все эти ужасы, следует признать, что в общепланетарном масштабе такие волны – только незаметны морщины на гладкая лице океана. Это как если бы мы имеем дело с почти 13-метровой металлической пулей, тщательно отполированной с точностью до микрометра. Именно поэтому поверхность океана было принято нулевой, от которой отсчитывают расстояния в обе стороны – высот над Землей и глубин (как в океане, так и на суше).
Воздушный океан корне отличается тем, что не имеет четкой верхней границы, поэтому о его размеры можно говорить несколько условно. Существует огромный разнобой в оценке вертикальной протяженности атмосферы – от 2000 до 70000 км. Но большинство склонно к тому, что 50% ее массы приходится на приземный слой толщиной 5 км, 75% – на 10-, 90% – на 16, 95% – на 20- и 99% – на 30-километровый слой.
При объеме атмосферы в 4-Ю12 км3 (что в 3000 раз превышает объем гидросферы) ее масса в 300 раз меньше массы последней (5,3 миллиарда против 1,3 триллиона тонн).
Атмосферу разделяют на пять слоев по температурной признаку: тропосферу (0-11 км), стратосферу (11-50 км), мезосферу (50-90 км), термосфере (90-450 км) и экзосферу (выше 450 км). Выделяют также четыре переходные зоны между ними: тропопауза, стратопауза, мезопауза, Термопауза.
Средняя температура тропосферы на уровне моря составляет + 14 ° С. Нагрев приземного слоя воздуха происходит путем конвекции тепла от нагретой Солнцем поверхности Земли. Непосредственное поглощение воздухом тепла от лучей Солнца в десятки раз меньше. Нагретый воздух, поднимаясь вверх, расширяется, что способствует еще более быстрому его охлаждению. Правда, процесс охлаждения несколько замедляется благодаря выделению тепла конденсации водяного пара, постоянно находится в воздухе в большем или меньшем количестве. При поднятии температура воздуха снижается практически линейно (щокилометра в среднем на 6,5 ° С), достигая на верхней границе тропосферы значение около -55 ° С. Здесь потоки тепла от Земли и от Солнца уравновешиваются, и температура в тропопаузе остается постоянной. Толщина слоя тропопаузы неодинакова: над тропическими районами, где поверхность Земли нагревается сильнее, она составляет 14-16 км, вблизи полюсов – почти вдвое меньше.
Выше тропопаузы, в стратосфере, воздуха начинает медленно, а дальше – все быстрее прогреваться в результате поглощения ультрафиолетового излучения Солнца молекулами озона. В верхней стратосфере, где относительная концентрация озона высокая (так называемый озоновый слой), температура достигает -3 ° С, а в стратопаузе – даже 0 ° С.
В мезосфере снова происходит падение температуры с высотой с градиентом около 3,5 ° С на 1 км, достигая в мезопаузе значений -85 … -90 ° С. Причину этого явления можно объяснить тем, что воздух здесь слишком разреженный, но еще недостаточно ионизированный. Выше 90 км, в термосфере, под действием ультрафиолетовой радиации молекулы газов распадаются на отдельные атомы, их подвижность увеличивается, а температура начинает неуклонно расти, приобретая уже на высоте 110 км положительных значений. В результате ионизации на высотах выше 50 км воздух становится электропроводным, так мезосферу и термосфере вместе еще называют ионосферой. Ионосфера, будто зеркало, отражает радиоволны, что позволило осуществлять дальний радиосвязь вокруг Земли еще задолго до появления ретрансляционных спутников на околоземных орбитах. Правда, качество такой связи была несравнимой. Еще одним интересным ионосферных явлением является полярные сияния – своеобразный природный праздничный салют для жителей высоких широт.
Следствием ионизации и фотохимических реакций, происходящих в разреженном газовой среде, является различие химического состава воздуха в нижних и верхних слоях атмосферы. В тропосфере, стратосфере и мезосфере сохраняется практически постоянное соотношение составляющих: сухой воздух содержит 78% азота, 21% кислорода, на остальные газов (аргон, диоксид углерода, неон, гелий, криптон, водород, ксенон и озон) приходится вместе не более 1% . Во внешних слоях заметно возрастает доля легких газов. В экзосфере выше 600 км превалирует гелий, а выше 1600 км – водород. На высоте 2000-3000 км водородные атомы почти полностью ионизированные, а количество их приходит до 1000 частиц в 1 см3. Эта концентрация постепенно снижается, вплоть пока на высоте 20000-30000 км она не уравнивается с концентрацией межпланетного газа (около 100 частиц в 1 см3).
(No Ratings Yet)
Загрузка...