Восемь лекций по физике атмосферы и гидросферы - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

Лекция 1
СОСТАВ И СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
1.1. Атмосфера Земли и других тел Солнечной системы
Атмосферой Земли (от греч. atmos - пар и sphaira - шар) называется га-
зовая оболочка, окружающая Землю. Масса атмосферы составляет около
5*10
18
кг. Среднее давление атмосферы у поверхности Земли (на уровне моря)
равно 1013 кПа или 760 мм рт. ст. С высотой давление убывает по закону, близ-
кому к экспоненциальному, так что на высотах в несколько десятков километ-
ров плотность атмосферы уже очень мала.
Атмосфера Земли состоит примерно на 78% из азота, на 21% из кислоро-
да и на 1% из аргона. Содержатся в атмосфере также малые примеси углекисло-
го газа, водяные пары и незначительное количество неона, гелия, криптона и
водорода. Состав атмосферы других тел Солнечной системы приведен в
табл. 1.1 [1].
Состав атмосферы определяется историей формирования ее недр. Пер-
вичное вещество планеты сжималось силами тяготения, принимая форму шара.
При этом она разогревалась (во избежание недоразумений отметим, что в
табл. 1.1 указана средняя температура на поверхности небесного тела, темпера-
тура же в центре планеты может достигать нескольких тысяч градусов, а внут-
ри Солнца десятков миллионов градусов). Под действием высоких темпера-
тур и давлений в первичном веществе планеты происходили химические реак-
ции. При этом более тяжелые продукты образовали ядро, а более легкие ман-
тию и кору. Газообразные продукты реакции образовали первичную атмосферу.
В земной атмосфере было очень много паров воды. Сконденсировавшись, они
породили первичный океан.
Почему газы, входящие в состав атмосферы планет, не улетучиваются в
космос? На первый взгляд, здесь все ясно: тепловые скорости молекул газа
9
вблизи поверхности планеты обычно значительно меньше, чем ее
Здесь R универсальная газовая по
км/с, а тепловые скорости молекул азота, кислорода и водорода соот
лы, g ускорение силы тяжести, R
p
радиус планеты. Например, для Земли
стоянная, Т температура на поверхности планеты,
вторая космическая скорость
ветственно равны 0,39 км/с, 0,36 км/с, 1,02 км/с. Однако в верхних слоях атмо-
сферы температура, как мы вскоре узнаем, намного выше, чем у поверхности.
Например, на высотах свыше 500 км над Землей температура достигает 1200 К.
Таким образом, тепловые скорости молекул там гораздо выше. Кроме того, не-
которая доля молекул имеет скорости, значительно превосходящие средние.
Эти быстрые молекулы могут оторваться от планеты.
молярная масса молеку

Страницы