Атмосфера - повітряна оболонка Землі висотою 1300 км, що представляє собою суміш різних газів. Умовно атмосферу ділять на кілька шарів. Найближчий до Землі шар - тропосфера. У ньому протікає життя людини і тварин, інтенсивно здійснюються природні процеси, пов'язані з діяльністю Сонця, тепловим і водним обміном між атмосферою і Землею, рухом повітряних мас, змінами клімату і погоди. За цим шаром послідовно йдуть стратосфера, мезосфера, термосфера й екзосфера. Починаючи з висоти 80 км, земна оболонка називається іоносферою, тому що в цьому шарі знаходяться сильно диссоційовані молекули і іони газів.
Основними газами атмосфери є азот (78,09%), кисень (20,95%), аргон (0,93%), вуглекислий газ (0,03%) і ряд інертних газів, на частку яких припадає не більше тисячної частки відсотка. Крім того, в атмосфері присутні різні домішки - окис вуглецю, метан, сірководень, хлор, різні похідні азоту, а також пил, надходять в нижні шари атмосфери з викидами промислових підприємств, топок, з вихлопними газами автотранспорту.
В атмосфері відбувається розсіювання сонячної радіації, обумовлене як молекулами повітря, так і знаходяться в атмосфері більш великими частками (пилом, туманом, димом і т. Д.), Що сприяє ослабленню її інтенсивності.
Фізичні властивості атмосфери- атмосферний тиск, температура і вологість повітря (див. Повітря, Вологість), Швидкість вітру - дуже впливають на умови життя і здоров'я людини. Атмосферний тиск створюється повітряною оболонкою на поверхні Землі. Це тиск на рівні моря в середньому становить 1,033 кг / см2, або дорівнює тиску ртутного стовпа висотою 760 мм. При підйомі над поверхнею Землі атмосферний тиск падає приблизно на 1 мм рт. ст. на кожні 10-11 м підйому. На висотах вище 3000 м у неадаптованого до висоти людини розвивається висотна хвороба. Здорова людина зазвичай не відчуває атмосферного тиску, так само як і незначні його коливання (до 10-30 мм рт. Ст.) - Більш різкі перепади тиску можуть викликати захворювання (див. Баротравма, Декомпрессійне захворювання).
Атмосфера майже не нагрівається сонячними променями, температура повітря залежить від температури поверхні Землі, тому найближчі до Землі шари мають більш високу температуру- в міру підйому температура знижується приблизно на 0,6 ° на 100 м підйому. У верхній межі тропосфери температура падає до -56 °. Процеси, що відбуваються в атмосфері, мають велике значення для формування погоди і клімату (див.).
При вимірюванні тиску використовують одиницю виміру атмосфера.
Атмосфера (від грец. Atmos - пар, дихання і sphaira - куля) - повітряна оболонка, навколишнє земну кулю. Життя людини, тварин і рослин протікає в умовах зовнішнього природного середовища - у біосфері. Кордон атмосфери проходить на висоті близько 1000 км. Газовий склад атмосфери до 80-100 км майже той же, що і у поверхні Землі, але вище кисень, а ще вище і азот знаходяться тільки в дисоційованому атомному стані. До висоти 1000 км атмосфера складається з атомів азоту і кисню, зона іоносфери простягається значно вище (К. Е. Федоров).
У площині екватора виявлені дві області радіації: перша на висоті близько тисячі, а друга - двох тисяч кілометрів, утворені в силу захоплення земним магнітним полем електронів і протонів.
Найголовніші фізичні елементи А .: тиск, температура (табл.), Кількість водяної пари, рух повітря. Хімічний склад А .: кисень, азот, двоокис вуглецю та інші гази. Внаслідок інтенсивного перемішування повітря А. хімічний склад його залишається досить постійним у межах вельми великих висот.
Атмосферний тиск і температура повітря на різних висотах
(Міжнародна стандартна атмосфера)
Атмосферу умовно ділять на тропосферу і стратосферу. Межею між ними прийнято вважати ту висоту, на якій припиняється зниження температури (табл.). Тропосфера - нижній шар атмосфери - разом з тропопаузою (шар 2-8 км) простягається до висоти 10-15 км. Особливо велике біологічне значення має шар А., безпосередньо прилеглий до Землі, висотою близько 2 км. До природних процесів, що протікають в тропосфері, відносять всі процеси, пов'язані з діяльністю Сонця, кліматом (див.), Рухом повітряних мас, погодою, коливаннями метеорологічних факторів (температура, вологість і т. Д.). Ці коливання поступово зменшуються в міру підйому у висоту (в горах, в польотах на літаках) і майже зникають на кордоні зі стратосферою (табл.) Внаслідок видалення від земної поверхні, що одержує і відбиває значну частку сонячної радіації.
Атмосферний тиск - це тиск повітря, що знаходиться над даним місцем, в результаті впливу земного тяжіння на частки повітря. На рівні моря воно складає в середньому 1,033 кг / см2, що відповідає тиску ртутного стовпа висотою 760 мм. У міру падіння атмосферного тиску знижується і парціальний тиск кисню в атмосферному повітрі. В результаті цього на висотах вище 3000 м в людському організмі розвиваються явища, що отримали назву висотної (або гірської) хвороби (див. Висотна хвороба). Для вивчення розподілу атмосферного тиску в даний відрізок часу пункти з однаковим тиском з'єднують на географічній карті мережею ізобар, які відрізняються одна від одної, наприклад, на 5 мбар тиску. Ступінь зміни атмосферного тиску характеризується барометричним градієнтом, який визначається різницею тиску на один градус меридіана (або 111 км). Тимчасові (наприклад, добові) коливання атмосферного тиску в даному пункті земної поверхні в один і той же час року невеликі. Коливання тиску впливають на людей, що страждають на ревматизм, серцево-судинними розладами і т. П.
Температура повітря в різний час року і доби в різних пунктах поверхні Землі буває різною. Цим визначається річний і добовий хід температури в даному пункте- на географічній карті його показують ізотерми - лінії, що з'єднують точки однакової добової, місячної чи річної температури. Максимальна офіційно зареєстрована температура на поверхні Землі + 58 ° (Долина Смерті, Каліфорнія), мінімальна -68 °, в Антарктиді -80 °. У міру віддалення від земної поверхні температура повітря поступово знижується (табл.) В середньому на 0,6 ° на кожні 100 м підйому. На кордоні тропосфери і стратосфери в наших широтах вона досягає -56 °. Різницею температур повітря по горизонталі й вертикалі, а також у різний час дня і року пояснюється виникнення і напрямок руху повітряних мас - вітрів. Чим вища температура повітря, тим більше (за інших рівних умов) водяної пари знаходиться в А., і навпаки. Велике значення мають близькість водних просторів, ступінь вологості грунту і кількість атмосферних опадів, так як вони в основному є джерелами водяної пари в атмосфері. У міру підйому вгору кількість водяної пари в повітрі убуває, що пояснюється головним чином зниженням його температури.
При дуже низьких і при високих температурах повітря, особливо при високій його вологості, настають місцеві і загальні розлади терморегуляції організму людини, наслідком чого можуть бути ознобления і відмороження (при низьких температурах) або явища перегрівання аж до теплового удар1а (при високих температурах). Висока вологість при низьких температурах викликає посилену віддачу тепла організмом, його переохолодження, при високій температурі ж - повний розлад теплообміну організму з навколишнім середовищем, тому що в цих умовах утруднена тепловіддача організму не тільки шляхом проведення і випромінювання, але, головне, і шляхом випаровування вологи з поверхні тіла. У зв'язку з цим знижується працездатність і можливі теплові удари.
Рух повітря (вітер) в атмосфері, що відбувається безперервно внаслідок різниці атмосферного тиску в різних пунктах земної поверхні, характеризується напрямком і швидкістю. Переважний напрямок вітру враховується при плануванні нових промислових підприємств, міст, селищ і при розташуванні окремих будівель (санаторію, житла і т. П.). Останнє, наприклад, дуже важливо в полярних районах, де уникнення снігових заметів будівлі прагнуть розташовувати уздовж лінії напрямку пануючих в зимовий час вітрів. Велике гігієнічне значення має також швидкість вітру. Вітер збільшує тепловтрати з поверхні шкіри людини тим сильніше, чим більше його швидкість. В результаті цього можливі місцеві розлади терморегуляції і поява в холодну пору року простудних захворювань і навіть відморожень у працюючих на відкритому повітрі. У деяких людей вітер може викликати ряд вегетативних розладів. З іншого боку, достатньої швидкості вітер пом'якшує дію жаркого клімату і погоди, сприяє випаровуванню вологи з поверхні шкіри, що значно покращує самопочуття людини і може суттєво впливати на працездатність в цих умовах.
Загальна циркуляція атмосфери має складний і постійно мінливий характер. На величезних просторах формуються і пересуваються повітряні маси, горизонтальна протяжність яких іноді досягає тисячі кілометрів. Між сусідніми повітряними масами, що мають різні метеорологічні властивості, утворюються багатокілометрові проміжні шари повітря - фронти, які весь час переміщаються і змінюються. Проходження того чи іншого фронту через ту чи іншу область викликає різку зміну погод. Найбільш вологі фронти, мабуть, можуть сприяти розвитку простудних захворювань.
Див. Також Атмосферний електрику.