≡× MENU

• داخلی
• ویندوز
• دیوارها
• پروژه ها
• ساختمان ها

لایه ای از جو که در آن زندگی وجود دارد. ترکیب اتمسفر

پوسته گازی سیاره ما که جو نام دارد نیز همراه با زمین می چرخد. فرآیندهایی که در آن اتفاق می افتد، آب و هوای سیاره ما را تعیین می کند. ، تعیین آن چندان آسان نیست و دلیل آن در اینجا آمده است.

جو زمین کیلومتر

جو یک فضای گازی است. حد بالایی آن به وضوح مشخص نیست، زیرا هر چه گازها بالاتر باشند، کمیاب تر هستند و به تدریج به فضای بیرونی منتقل می شوند. اگر تقریباً در مورد قطر جو زمین صحبت کنیم ، دانشمندان این رقم را حدود 2-3 هزار کیلومتر می نامند.

جو زمین از چه چیزی تشکیل شده است؟از چهار لایه، که همچنین به آرامی به یکدیگر تبدیل می شوند. این:

• تروپوسفر؛
• استراتوسفر؛
• مزوسفر؛
• یونوسفر (ترموسفر).

به هر حال، یک واقعیت جالب: سیاره زمین بدون جو می تواند به اندازه ماه آرام باشد، زیرا صدا ارتعاش ذرات هوا است. و این واقعیت که آسمان آبی است با ویژگی های تجزیه توضیح داده می شود اشعه های خورشیدعبور از جو

ویژگی های هر لایه از جو

ضخامت تروپوسفر از هشت تا ده کیلومتر است (در عرض های جغرافیایی معتدل - تا 12 و بالای خط استوا - تا 18 کیلومتر). هوای این لایه توسط خشکی و آب گرم می شود، بنابراین بیشتر شعاع جو زمین، درجه حرارت پایین تر است. 80 درصد از کل جرم جو در اینجا متمرکز است و بخار آب متمرکز شده است، رعد و برق، طوفان، ابر، بارش تشکیل می شود و هوا در جهات عمودی و افقی حرکت می کند.

استراتوسفر از تروپوسفر در ارتفاع هشت تا 50 کیلومتری قرار دارد. هوای اینجا رقیق است، بنابراین پرتوهای خورشید پراکنده نمی شوند و رنگ آسمان ارغوانی می شود. این لایه اشعه ماوراء بنفش ناشی از ازن را جذب می کند.

مزوسفر حتی بالاتر قرار دارد - در ارتفاع 50-80 کیلومتری. در اینجا آسمان از قبل سیاه به نظر می رسد و دمای لایه تا منفی نود درجه است. بعد ترموسفر می آید، در اینجا دما به شدت افزایش می یابد و سپس در ارتفاع 600 کیلومتری در حدود 240 درجه متوقف می شود.

نادرترین لایه یونوسفر است که با الکتریسیته بالا مشخص می شود و همچنین امواج رادیویی با طول های مختلف را مانند یک آینه منعکس می کند. اینجاست که شفق شمالی شکل می گیرد.

به روز رسانی: 31 مارس 2016 توسط: آنا ولوسووتس

جو

جو پوسته ای گازی است که زمین را احاطه کرده است. توسط نیروی گرانش زمین که تحت تأثیر آن بیشتر گازها در بالای سطح زمین - در پایین ترین لایه جو - تروپوسفر - جمع می شوند، در جای خود نگه داشته می شود.

ما در پایین ترین لایه جو زندگی می کنیم. هواپیماها در لایه ای به نام جو پرواز می کنند. پدیده هایی مانند شفق های قطبی در نیمکره شمالی و جنوبی در ترموسفر رخ می دهد. در بالا فضا است.

لایه های جو

چند لایه در جو وجود دارد؟

پنج لایه اصلی جو وجود دارد. پایین ترین لایه تروپوسفر است که 18 کیلومتر از سطح زمین ارتفاع دارد. لایه بعدی استراتوسفر است که تا ارتفاع 50 کیلومتری امتداد دارد و بالاتر از آن، مزوسفر است که حدود 80 کیلومتر بالاتر از زمین قرار دارد. بالاترین لایه ترموسفر نامیده می شود. هر چه بالاتر می روید، تراکم جو کمتر می شود. در بالای 1000 کیلومتر، جو زمین تقریباً ناپدید می شود و اگزوسفر (لایه پنجم بسیار کمیاب) به فضای بدون هوا می رود.

چگونه جو از ما محافظت می کند؟

در استراتوسفر یک لایه ازن (ترکیبی از سه اتم اکسیژن) وجود دارد که یک سپر محافظ را تشکیل می دهد که بیشتر اشعه مضر فرابنفش را مسدود می کند. در لبه اتمسفر دو ناحیه تشعشع معروف به کمربندهای ون آلن وجود دارد که به عنوان سپری برای انعکاس پرتوهای کیهانی نیز عمل می کنند.

چرا آسمان آبی است؟

نور خورشید از جو عبور می کند و با انعکاس ذرات کوچک غبار و بخار آب در هوا پراکنده می شود. اینگونه است که نور سفید خورشید به بخش های طیفی تقسیم می شود - رنگ های رنگین کمان سریعتر از بقیه پراکنده می شوند. در نتیجه، ما بیش از هر رنگ دیگری در طیف خورشیدی آبی می بینیم و به همین دلیل است که آسمان آبی به نظر می رسد.

ابرها مدام تغییر شکل می دهند. دلیل این امر وزش باد است. برخی در توده‌های عظیم بالا می‌آیند، برخی دیگر شبیه پرهای سبک هستند. گاهی ابرها به طور کامل آسمان بالای سر ما را می پوشانند.

اتمسفر
پوشش گازی که یک جرم آسمانی را احاطه کرده است. ویژگی های آن به اندازه، جرم، دما، سرعت چرخش و ترکیب شیمیایی یک جرم آسمانی معین بستگی دارد و همچنین با تاریخچه شکل گیری آن از لحظه پیدایش آن تعیین می شود. جو زمین از مخلوطی از گازهایی به نام هوا تشکیل شده است. اجزای اصلی آن نیتروژن و اکسیژن به نسبت تقریباً 4:1 است. فرد عمدتاً تحت تأثیر وضعیت 15-25 کیلومتر پایین جو قرار می گیرد ، زیرا در این لایه پایین تر است که قسمت عمده هوا متمرکز می شود. علمی که جو را مطالعه می کند هواشناسی نامیده می شود، البته موضوع این علم نیز آب و هوا و تأثیر آن بر انسان است. وضعیت لایه های بالایی جو که در ارتفاعات 60 تا 300 و حتی 1000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند نیز تغییر می کند. بادهای شدید، طوفان در اینجا ایجاد می شود و پدیده های الکتریکی شگفت انگیزی مانند شفق های قطبی رخ می دهد. بسیاری از پدیده های ذکر شده با جریان تابش خورشیدی، تابش کیهانی و میدان مغناطیسی زمین مرتبط هستند. لایه های مرتفع جو نیز یک آزمایشگاه شیمیایی هستند، زیرا در آنجا، در شرایط نزدیک به خلاء، برخی از گازهای اتمسفر، تحت تأثیر یک جریان قدرتمند انرژی خورشیدی، وارد واکنش های شیمیایی می شوند. علمی که این پدیده ها و فرآیندهای مرتبط را مطالعه می کند، فیزیک اتمسفر بالا نامیده می شود.
ویژگی های کلی جو زمین
ابعاد.تا قبل از اینکه موشک‌ها و ماهواره‌های مصنوعی لایه‌های بیرونی جو را در فواصل چند برابر بیشتر از شعاع زمین کاوش می‌کردند، اعتقاد بر این بود که هر چه از سطح زمین دور می‌شویم، اتمسفر به تدریج کمیاب‌تر می‌شود و به آرامی وارد فضای بین سیاره‌ای می‌شود. . اکنون ثابت شده است که جریان انرژی از لایه‌های عمیق خورشید به فضای بیرونی بسیار فراتر از مدار زمین نفوذ می‌کند، درست تا مرزهای بیرونی. منظومه شمسی. این به اصطلاح باد خورشیدی در اطراف میدان مغناطیسی زمین جریان دارد و یک "حفره" دراز را تشکیل می دهد که جو زمین در آن متمرکز است. میدان مغناطیسی زمین در سمت روز رو به خورشید به طرز محسوسی باریک می شود و زبانه ای دراز را تشکیل می دهد که احتمالاً فراتر از مدار ماه، در سمت مقابل، در سمت شب گسترش می یابد. مرز میدان مغناطیسی زمین مغناطیسی نامیده می شود. در کنار روز، این مرز در فاصله حدود هفت شعاع زمین از سطح می گذرد، اما در دوره های افزایش می یابد. فعالیت خورشیدیمعلوم می شود که حتی به سطح زمین نزدیک تر است. مگنتوپوز همچنین مرز جو زمین است که به پوسته خارجی آن مگنتوسفر نیز می گویند، زیرا ذرات باردار (یون ها) در آن متمرکز شده اند که حرکت آنها توسط میدان مغناطیسی زمین تعیین می شود. وزن کل گازهای اتمسفر تقریباً 4.5 * 1015 تن است بنابراین "وزن" اتمسفر در واحد سطح یا فشار اتمسفر تقریباً 11 تن در متر مربع در سطح دریا است.
معنی برای زندگی.از مطالب فوق چنین استنباط می شود که زمین توسط یک لایه محافظ قدرتمند از فضای بین سیاره ای جدا شده است. فضای بیرونی پر از پرتوهای قدرتمند فرابنفش و اشعه ایکس از خورشید و حتی تشعشعات کیهانی سخت تر است و این نوع تابش ها برای همه موجودات زنده مخرب هستند. در لبه بیرونی جو، شدت تابش کشنده است، اما بیشتر آن توسط اتمسفر دور از سطح زمین حفظ می شود. جذب این تابش بسیاری از خواص لایه های مرتفع جو و به ویژه پدیده های الکتریکی رخ داده در آن را توضیح می دهد. پایین ترین لایه جو در سطح زمین به ویژه برای انسان هایی که در نقطه تماس بین پوسته های جامد، مایع و گازی زمین زندگی می کنند، اهمیت دارد. پوسته بالایی زمین "جامد" لیتوسفر نامیده می شود. حدود 72 درصد از سطح زمین را آب های اقیانوس ها پوشانده اند که بیشتر هیدروسفر را تشکیل می دهند. جو هم مرز لیتوسفر و هم با هیدروسفر است. انسان در کف اقیانوس هوا و نزدیک یا بالاتر از سطح اقیانوس آب زندگی می کند. تعامل این اقیانوس ها یکی از عوامل مهم تعیین کننده وضعیت جو است.
مرکب.لایه های پایینی جو از مخلوطی از گازها تشکیل شده است (جدول را ببینید). علاوه بر موارد ذکر شده در جدول، گازهای دیگری به شکل ناخالصی های کوچک در هوا وجود دارد: ازن، متان، موادی مانند مونوکسید کربن (CO)، اکسیدهای نیتروژن و گوگرد، آمونیاک.

ترکیب اتمسفر

در لایه‌های مرتفع اتمسفر، ترکیب هوا تحت تأثیر تشعشعات سخت خورشید تغییر می‌کند که منجر به تجزیه مولکول‌های اکسیژن به اتم می‌شود. اکسیژن اتمی جزء اصلی لایه های مرتفع جو است. در نهایت، در دورترین لایه های جو از سطح زمین، اجزای اصلی سبک ترین گازها هستند - هیدروژن و هلیوم. از آنجایی که بخش عمده ای از این ماده در 30 کیلومتری پایین تر متمرکز شده است، تغییرات در ترکیب هوا در ارتفاعات بالای 100 کیلومتر تأثیر قابل توجهی بر ترکیب کلی جو ندارد.
تبادل انرژی.خورشید منبع اصلی انرژی تامین شده به زمین است. در فاصله تقریبی در فاصله 150 میلیون کیلومتری از خورشید، زمین تقریباً یک دو میلیاردم انرژی ساطع می‌کند، عمدتاً در بخش مرئی طیف که انسان‌ها آن را «نور» می‌نامند. بیشتر این انرژی توسط جو و لیتوسفر جذب می شود. زمین همچنین انرژی ساطع می کند که عمدتاً به شکل امواج مادون قرمز موج بلند است. به این ترتیب تعادلی بین انرژی دریافتی از خورشید، گرم شدن زمین و جو و جریان معکوس انرژی حرارتی ساطع شده به فضا برقرار می شود. مکانیسم این تعادل بسیار پیچیده است. مولکول های غبار و گاز نور را پراکنده می کنند و تا حدی آن را به فضای بیرونی منعکس می کنند. حتی بیشتر از تشعشعات ورودی توسط ابرها منعکس می شود. بخشی از انرژی مستقیماً توسط مولکول های گاز جذب می شود، اما عمدتاً توسط سنگ ها، پوشش گیاهی و آب های سطحی جذب می شود. بخار آب و دی اکسید کربن موجود در اتمسفر، تابش مرئی را منتقل می کنند اما تابش مادون قرمز را جذب می کنند. انرژی حرارتی عمدتاً در لایه های پایینی جو جمع می شود. اثر مشابهی در گلخانه زمانی رخ می دهد که شیشه به نور اجازه ورود می دهد و خاک گرم می شود. از آنجایی که شیشه در برابر تابش مادون قرمز نسبتاً مات است، گرما در گلخانه جمع می شود. گرم شدن اتمسفر پایین به دلیل وجود بخار آب و دی اکسید کربن اغلب اثر گلخانه ای نامیده می شود. ابری نقش مهمی در حفظ گرما در لایه های پایینی جو دارد. اگر ابرها پاک شوند یا شفافیت افزایش یابد توده های هوا، به طور اجتناب ناپذیری دما کاهش می یابد زیرا سطح زمین بدون هیچ مانعی انرژی حرارتی را به فضای اطراف می تاباند. آب موجود در سطح زمین انرژی خورشیدی را جذب می کند و تبخیر می شود و به گاز - بخار آب تبدیل می شود که مقدار زیادی انرژی را به لایه های زیرین جو منتقل می کند. هنگامی که بخار آب متراکم می شود و ابر یا مه تشکیل می شود، این انرژی به صورت گرما آزاد می شود. حدود نیمی از انرژی خورشیدی که به سطح زمین می رسد صرف تبخیر آب می شود و وارد لایه های زیرین جو می شود. بنابراین، به دلیل اثر گلخانه ای و تبخیر آب، جو از پایین گرم می شود. این تا حدودی فعالیت بالای گردش آن را در مقایسه با گردش اقیانوس جهانی توضیح می دهد که فقط از بالا گرم می شود و بنابراین بسیار پایدارتر از جو است.
همچنین به هواشناسی و اقلیم شناسی مراجعه کنید. علاوه بر گرم شدن کلی جو توسط "نور" خورشیدی، گرمایش قابل توجهی در برخی از لایه های آن به دلیل تابش اشعه ماوراء بنفش و اشعه ایکس از خورشید رخ می دهد. ساختار. در مقایسه با مایعات و جامدات، در مواد گازی نیروی جاذبه بین مولکول ها حداقل است. با افزایش فاصله بین مولکول ها، گازها می توانند به طور نامحدود منبسط شوند اگر چیزی مانع آنها نشود. مرز پایینی جو، سطح زمین است. به بیان دقیق، این مانع غیرقابل نفوذ است، زیرا تبادل گاز بین هوا و آب و حتی بین هوا و سنگ ها اتفاق می افتد، اما در این مورد می توان از این عوامل غفلت کرد. از آنجایی که جو یک پوسته کروی است، هیچ مرز جانبی ندارد، بلکه فقط یک مرز پایینی و یک مرز بالایی (بیرونی) دارد که از سمت فضای بین سیاره ای باز می شود. برخی از گازهای خنثی از طریق مرز بیرونی نشت می کنند و همچنین ماده از فضای بیرونی اطراف وارد می شود. بیشتر ذرات باردار، به استثنای پرتوهای کیهانی پرانرژی، یا توسط مگنتوسفر جذب می شوند یا توسط آن دفع می شوند. جو نیز تحت تأثیر نیروی گرانش است که پوسته هوا را در سطح زمین نگه می دارد. گازهای اتمسفر تحت وزن خود فشرده می شوند. این تراکم در مرز پایین جو حداکثر است، بنابراین چگالی هوا در اینجا بیشترین است. در هر ارتفاعی از سطح زمین، درجه فشرده سازی هوا به جرم ستون هوای پوشاننده بستگی دارد، بنابراین با افزایش ارتفاع، چگالی هوا کاهش می یابد. فشار، برابر با جرم ستون هوای پوشاننده در واحد سطح، مستقیماً به چگالی وابسته است و بنابراین با ارتفاع کاهش می یابد. اگر اتمسفر یک "گاز ایده آل" با ترکیب ثابت مستقل از ارتفاع، دمای ثابت و نیروی گرانش ثابتی بود که بر آن اثر می کند، آنگاه فشار به ازای هر 20 کیلومتر ارتفاع 10 برابر کاهش می یابد. اتمسفر واقعی با گاز ایده آل تا ارتفاع حدود 100 کیلومتری کمی متفاوت است و سپس با تغییر ترکیب هوا، با افزایش ارتفاع، فشار آهسته تر کاهش می یابد. تغییرات کوچک در مدل توصیف شده نیز با کاهش گرانش با فاصله از مرکز زمین، که تقریباً می باشد، ایجاد می شود. 3% برای هر 100 کیلومتر ارتفاع. بر خلاف فشار اتمسفر، دما به طور مداوم با ارتفاع کاهش نمی یابد. همانطور که در شکل نشان داده شده است. 1، به ارتفاع تقریبی 10 کیلومتر کاهش می یابد و سپس دوباره شروع به افزایش می کند. این زمانی اتفاق می افتد که اشعه ماوراء بنفش خورشید توسط اکسیژن جذب می شود. این گاز ازن تولید می کند که مولکول های آن از سه اتم اکسیژن (O3) تشکیل شده است. همچنین اشعه ماوراء بنفش را جذب می کند و بنابراین این لایه از جو که اوزونوسفر نام دارد گرم می شود. بالاتر، دما دوباره کاهش می یابد، زیرا مولکول های گاز بسیار کمتری در آنجا وجود دارد، و جذب انرژی به ترتیب کاهش می یابد. حتی در لایه های بالاتر، به دلیل جذب کوتاه ترین طول موج تابش فرابنفش و اشعه ایکس از خورشید توسط جو، دما دوباره افزایش می یابد. تحت تأثیر این تابش قدرتمند، یونیزاسیون جو رخ می دهد، یعنی. یک مولکول گاز یک الکترون از دست می دهد و بار الکتریکی مثبت می گیرد. چنین مولکول هایی به یون هایی با بار مثبت تبدیل می شوند. به دلیل وجود الکترون ها و یون های آزاد، این لایه از جو خواص رسانای الکتریکی را به دست می آورد. اعتقاد بر این است که درجه حرارت همچنان به ارتفاعات بالا می رود که در آن جو نازک به فضای بین سیاره ای منتقل می شود. در فاصله چند هزار کیلومتری از سطح زمین، دمای بین 5000 درجه تا 10000 درجه سانتیگراد احتمالاً غالب خواهد بود اگرچه مولکول ها و اتم ها دارای سرعت حرکت بسیار بالایی هستند و بنابراین دمای بالایی دارند، اما این گاز کمیاب نیست. داغ» به معنای معمول. با توجه به تعداد اندک مولکول ها در ارتفاعات، مجموع آنها انرژی حرارتیبسیار کوچک بنابراین، اتمسفر از لایه‌های مجزا تشکیل شده است (یعنی مجموعه‌ای از پوسته‌های متحدالمرکز یا کره‌ها)، که جدایی آن‌ها بستگی به این دارد که کدام ویژگی بیشترین علاقه را دارد. بر اساس میانگین توزیع دما، هواشناسان نموداری از ساختار "اتمسفر متوسط" ایده آل ایجاد کرده اند (شکل 1 را ببینید).

تروپوسفر لایه پایین اتمسفر است که تا اولین حداقل حرارتی (به اصطلاح تروپوپوز) گسترش می یابد. حد بالایی تروپوسفر به عرض جغرافیایی (در مناطق استوایی - 18-20 کیلومتر، در عرض های جغرافیایی معتدل - حدود 10 کیلومتر) و زمان سال بستگی دارد. سرویس ملی هواشناسی ایالات متحده در نزدیکی قطب جنوب سونوگرافی انجام داد و تغییرات فصلی در ارتفاع تروپوپوز را آشکار کرد. در ماه مارس، tropopause در ارتفاع تقریبی است. 7.5 کیلومتر. از ماه مارس تا آگوست یا سپتامبر سرد شدن مداوم تروپوسفر وجود دارد و مرز آن تا ارتفاع تقریباً 11.5 کیلومتری برای مدت کوتاهی در ماه آگوست یا سپتامبر افزایش می یابد. سپس از سپتامبر تا دسامبر به سرعت کاهش می یابد و به پایین ترین موقعیت خود می رسد - 7.5 کیلومتر، جایی که تا مارس باقی می ماند و تنها در 0.5 کیلومتر در نوسان است. در تروپوسفر است که عمدتاً آب و هوا شکل می گیرد که شرایط وجود انسان را تعیین می کند. بیشتر بخار آب اتمسفر در تروپوسفر متمرکز شده است، و بنابراین در اینجا ابرها در ابتدا تشکیل می شوند، اگرچه برخی از آنها که از بلورهای یخ تشکیل شده اند، در لایه های بالاتر یافت می شوند. تروپوسفر با تلاطم و جریان های هوای قوی (بادها) و طوفان ها مشخص می شود. در تروپوسفر فوقانی جریانهای هوای قوی در جهتی کاملاً مشخص وجود دارد. گرداب‌های متلاطم، شبیه گرداب‌های کوچک، تحت تأثیر اصطکاک و تعامل دینامیکی بین توده‌های هوای آهسته و سریع ایجاد می‌شوند. از آنجایی که معمولاً در این سطوح بالا پوشش ابری وجود ندارد، به این تلاطم «تلاطم هوای صاف» می گویند.
استراتوسفر.لایه بالایی جو اغلب به اشتباه به عنوان لایه ای با دمای نسبتا ثابت توصیف می شود که در آن بادها کم و بیش پیوسته می وزند و عناصر هواشناسی در آن تغییر اندکی دارند. لایه های بالایی استراتوسفر زمانی که اکسیژن و ازن تابش خورشیدی را جذب می کنند گرم می شوند. اشعه ماوراء بنفش . مرز بالایی استراتوسفر (استراتوپوز) جایی است که دما کمی افزایش می یابد و به حداکثر متوسط ​​​​می رسد که اغلب با دمای لایه سطحی هوا قابل مقایسه است. بر اساس مشاهدات انجام شده با استفاده از هواپیماها و بالون هایی که برای پرواز در ارتفاع ثابت طراحی شده اند، آشفتگی های آشفته و بادهای شدیدی که در جهات مختلف می وزند در استراتوسفر مشخص شده است. مانند تروپوسفر، گرداب های هوایی قدرتمندی وجود دارد که به ویژه برای هواپیماهای پرسرعت خطرناک هستند. بادهای شدید، به نام جریان های جت، در مناطق باریک در امتداد مرزهای قطبی عرض های جغرافیایی معتدل می وزد. با این حال، این مناطق می توانند تغییر کنند، ناپدید شوند و دوباره ظاهر شوند. جریان های جت معمولاً به تروپوپوز نفوذ می کنند و در تروپوسفر فوقانی ظاهر می شوند، اما سرعت آنها با کاهش ارتفاع به سرعت کاهش می یابد. ممکن است مقداری از انرژی وارد شده به استراتوسفر (عمدتاً صرف تشکیل ازن) بر فرآیندهای تروپوسفر تأثیر بگذارد. به خصوص اختلاط فعال با جبهه‌های جوی همراه است، جایی که جریان‌های گسترده‌ای از هوای استراتوسفر در زیر تروپوپوز ثبت شد و هوای تروپوسفر به لایه‌های پایین‌تر استراتوسفر کشیده شد. پیشرفت قابل توجهی در مطالعه ساختار عمودی لایه های زیرین اتمسفر به دلیل بهبود فناوری پرتاب رادیوسوندها به ارتفاعات 30-25 کیلومتری صورت گرفته است. مزوسفر، واقع در بالای استراتوسفر، پوسته ای است که در آن، تا ارتفاع 80-85 کیلومتر، دما به حداقل مقادیر برای جو به طور کلی کاهش می یابد. دمای پایین بی سابقه تا -110 درجه سانتی گراد توسط موشک های هواشناسی پرتاب شده از تاسیسات ایالات متحده-کانادا در فورت چرچیل (کانادا) ثبت شد. حد بالایی مزوسفر (مزوپوز) تقریباً با حد پایین ناحیه جذب فعال پرتو ایکس و تابش فرابنفش موج کوتاه از خورشید منطبق است که با گرم شدن و یونیزاسیون گاز همراه است. در مناطق قطبی، سیستم‌های ابری اغلب در طول مزوپوز در تابستان ظاهر می‌شوند، که منطقه وسیعی را اشغال می‌کنند، اما توسعه عمودی کمی دارند. چنین ابرهایی که در شب درخشان هستند، اغلب حرکات هوای موج مانند در مقیاس بزرگ را در مزوسفر نشان می دهند. ترکیب این ابرها، منابع رطوبت و هسته های تراکم، دینامیک و روابط با عوامل هواشناسی هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است. ترموسفر لایه ای از اتمسفر است که در آن درجه حرارت به طور مداوم افزایش می یابد. قدرت آن می تواند به 600 کیلومتر برسد. فشار و در نتیجه چگالی گاز به طور مداوم با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. در نزدیکی سطح زمین، 1 متر مکعب هوا حاوی تقریباً 2.5 × 1025 مولکول، در ارتفاع تقریبی 100 کیلومتر، در لایه های زیرین ترموسفر - تقریباً 1019، در ارتفاع 200 کیلومتری، در یونوسفر - 5 * 10 15 و طبق محاسبات، در ارتفاع تقریباً. 850 کیلومتر - تقریباً 1012 مولکول. در فضای بین سیاره ای، غلظت مولکول ها 10 8-10 9 در هر 1 متر مکعب است. در ارتفاع تقریبی 100 کیلومتر تعداد مولکول ها کم است و به ندرت با یکدیگر برخورد می کنند. میانگین مسافتی که یک مولکول در حال حرکت آشفته پیش از برخورد با مولکول مشابه دیگر طی می کند، مسیر آزاد متوسط ​​آن نامیده می شود. لایه ای که در آن این مقدار به قدری افزایش می یابد که احتمال برخوردهای بین مولکولی یا بین اتمی را می توان نادیده گرفت، در مرز بین ترموسفر و پوسته پوشاننده (اگزوسفر) قرار دارد و مکث حرارتی نامیده می شود. ترموپوز تقریباً 650 کیلومتر از سطح زمین فاصله دارد. در دمای معین، سرعت یک مولکول به جرم آن بستگی دارد: مولکول‌های سبک‌تر سریع‌تر از سنگین‌تر حرکت می‌کنند. در اتمسفر پایین، جایی که مسیر آزاد بسیار کوتاه است، جدایی قابل توجهی از گازها بر اساس وزن مولکولی آنها وجود ندارد، اما در بالای 100 کیلومتر تلفظ می شود. علاوه بر این، تحت تأثیر تابش اشعه ماوراء بنفش و اشعه ایکس از خورشید، مولکول های اکسیژن به اتم هایی تجزیه می شوند که جرم آنها نصف جرم مولکول است. بنابراین، با دور شدن از سطح زمین، اکسیژن اتمی در ترکیب اتمسفر و در ارتفاع تقریبی اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. 200 کیلومتر جزء اصلی آن می شود. بالاتر، در فاصله تقریباً 1200 کیلومتری از سطح زمین، گازهای سبک غالب هستند - هلیوم و هیدروژن. پوسته بیرونی جو از آنها تشکیل شده است. این جداسازی وزنی که طبقه بندی پراکنده نامیده می شود، مشابه جداسازی مخلوط ها با استفاده از سانتریفیوژ است. اگزوسفر لایه بیرونی جو است که بر اساس تغییرات دما و خواص گاز خنثی تشکیل شده است. مولکول ها و اتم های موجود در اگزوسفر در مدارهای بالستیک تحت تأثیر گرانش به دور زمین می چرخند. برخی از این مدارها سهموی و شبیه مسیر پرتابه ها هستند. مولکول ها می توانند به دور زمین و در مدارهای بیضی شکل مانند ماهواره ها بچرخند. برخی از مولکول ها، عمدتاً هیدروژن و هلیوم، مسیرهای باز دارند و به فضای بیرونی می روند (شکل 2).

اتصالات خورشیدی-زمینی و تأثیر آنها بر اتمسفر
جزر و مد اتمسفر. جاذبه خورشید و ماه باعث جزر و مد در جو می شود که شبیه جزر و مد زمین و دریا است. اما جزر و مد اتمسفر یک تفاوت قابل توجه دارند: اتمسفر شدیدترین واکنش را به جاذبه خورشید نشان می دهد، در حالی که پوسته زمین و اقیانوس به شدت به جاذبه ماه پاسخ می دهند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که جو توسط خورشید گرم می شود و علاوه بر گرانشی، یک جزر و مد حرارتی قدرتمند نیز رخ می دهد. به طور کلی، مکانیسم های تشکیل جزر و مدهای جوی و دریا مشابه است، با این تفاوت که برای پیش بینی واکنش هوا به تأثیرات گرانشی و حرارتی، باید تراکم پذیری و توزیع دمای آن را در نظر گرفت. کاملاً مشخص نیست که چرا جزر و مدهای خورشیدی نیمه‌روزانه (۱۲ ساعته) در جو بر جزر و مدهای روزانه خورشیدی و نیمه‌روزی قمری غالب است، اگرچه نیروهای محرکه دو فرآیند اخیر بسیار قدرتمندتر هستند. قبلاً اعتقاد بر این بود که تشدید در جو ایجاد می شود که نوسانات را با یک دوره 12 ساعته افزایش می دهد. با این حال، مشاهدات انجام شده با استفاده از موشک های ژئوفیزیکی نشان دهنده عدم وجود دلایل دمایی برای چنین رزونانسی است. هنگام حل این مشکل، احتمالاً لازم است که تمام ویژگی های هیدرودینامیکی و حرارتی جو را در نظر بگیریم. در سطح زمین نزدیک به استوا، جایی که تأثیر نوسانات جزر و مدی حداکثر است، تغییر فشار اتمسفر 0.1٪ را ایجاد می کند. سرعت باد جزر و مدی تقریبا 0.3 کیلومتر در ساعت با توجه به ساختار حرارتی پیچیده جو (به ویژه وجود حداقل دما در میان‌پاز)، جریان‌های هوای جزر و مدی تشدید می‌شوند و به عنوان مثال، در ارتفاع 70 کیلومتری سرعت آنها تقریباً 160 برابر بیشتر از سطح زمین که پیامدهای ژئوفیزیکی مهمی دارد. اعتقاد بر این است که در قسمت پایین یونوسفر (لایه E)، نوسانات جزر و مدی گاز یونیزه شده را به صورت عمودی در میدان مغناطیسی زمین حرکت می دهد و بنابراین جریان های الکتریکی در اینجا ایجاد می شود. این سیستم های دائماً در حال ظهور جریان ها در سطح زمین توسط اختلالات در میدان مغناطیسی ایجاد می شوند. تغییرات روزانه میدان مغناطیسی در تطابق نسبتاً خوبی با مقادیر محاسبه شده است، که شواهد قانع کننده ای به نفع نظریه مکانیسم های جزر و مدی "دینامو جو" ارائه می دهد. جریان های الکتریکی تولید شده در قسمت پایین یونوسفر (لایه E) باید جایی حرکت کند و بنابراین مدار باید کامل شود. قیاس با دینام کامل می شود اگر حرکت پیش رو را کار یک موتور در نظر بگیریم. فرض بر این است که گردش معکوس جریان الکتریکی در یک لایه بالاتر از یونوسفر (F) رخ می‌دهد و این جریان متقابل ممکن است برخی از ویژگی‌های عجیب این لایه را توضیح دهد. در نهایت، اثر جزر و مدی باید جریان های افقی را در لایه E و بنابراین در لایه F ایجاد کند.
یونوسفر.دانشمندان قرن نوزدهم در تلاش برای توضیح مکانیسم وقوع شفق های قطبی بودند. پیشنهاد کرد که منطقه ای با ذرات باردار الکتریکی در جو وجود دارد. در قرن بیستم شواهد قانع کننده ای به صورت تجربی از وجود لایه ای در ارتفاعات 85 تا 400 کیلومتری به دست آمد که امواج رادیویی را منعکس می کند. اکنون مشخص شده است که خواص الکتریکی آن حاصل یونیزاسیون گاز اتمسفر است. بنابراین معمولاً این لایه را یونوسفر می نامند. تأثیر بر امواج رادیویی عمدتاً به دلیل حضور الکترون‌های آزاد در یونوسفر رخ می‌دهد، اگرچه مکانیسم انتشار امواج رادیویی با حضور یون‌های بزرگ مرتبط است. مورد دوم نیز هنگام مطالعه خواص شیمیایی اتمسفر مورد توجه است، زیرا آنها فعال تر از اتم ها و مولکول های خنثی هستند. واکنش های شیمیایی که در یونوسفر رخ می دهد نقش مهمی در تعادل انرژی و الکتریکی آن ایفا می کند.
یونوسفر نرمالمشاهدات انجام شده با استفاده از موشک ها و ماهواره های ژئوفیزیکی، اطلاعات جدیدی را ارائه کرده است که نشان می دهد یونیزاسیون جو تحت تأثیر طیف گسترده ای از تابش خورشیدی رخ می دهد. بخش اصلی آن (بیش از 90٪) در قسمت مرئی طیف متمرکز است. تابش فرابنفش که طول موج کوتاه‌تر و انرژی بالاتری نسبت به پرتوهای نور بنفش دارد، توسط هیدروژن در جو داخلی خورشید (کروموسفر) منتشر می‌شود و پرتوهای ایکس که حتی انرژی بالاتری دارند، از گازهای موجود در پوسته بیرونی خورشید ساطع می‌شوند. (کرونا). حالت طبیعی (متوسط) یونوسفر به دلیل تابش قوی ثابت است. تغییرات منظم در یونوسفر طبیعی تحت تأثیر چرخش روزانه زمین و تفاوت های فصلیزاویه تابش پرتوهای خورشید در ظهر، اما تغییرات غیرقابل پیش بینی و ناگهانی در وضعیت یونوسفر نیز رخ می دهد.
اختلالات در یونوسفر.همانطور که مشخص است، اختلالات چرخه ای قوی در خورشید رخ می دهد که هر 11 سال به حداکثر می رسد. مشاهدات تحت برنامه سال بین المللی ژئوفیزیک (IGY) با دوره بالاترین فعالیت خورشیدی برای کل دوره مشاهدات سیستماتیک هواشناسی، یعنی. از آغاز قرن 18. در دوره‌های فعالیت زیاد، روشنایی برخی از مناطق خورشید چندین برابر افزایش می‌یابد و پالس‌های قدرتمندی از اشعه ماوراء بنفش و اشعه ایکس را ارسال می‌کنند. چنین پدیده هایی را شراره های خورشیدی می نامند. آنها از چند دقیقه تا یک تا دو ساعت طول می کشند. در طی یک شعله، گاز خورشیدی (بیشتر پروتون ها و الکترون ها) فوران می کند، و ذرات بنیادیعجله به فضای بیرونی تشعشعات الکترومغناطیسی و هسته ای خورشید در طی چنین شعله هایی تأثیر شدیدی بر جو زمین دارد. واکنش اولیه 8 دقیقه پس از شعله ور شدن، زمانی که تابش شدید فرابنفش و اشعه ایکس به زمین می رسد، مشاهده می شود. در نتیجه، یونیزاسیون به شدت افزایش می یابد. اشعه ایکس به اتمسفر تا مرز زیرین یونوسفر نفوذ می کند. تعداد الکترون ها در این لایه ها به قدری افزایش می یابد که سیگنال های رادیویی تقریباً به طور کامل جذب می شوند ("خاموش"). جذب اضافی تشعشع باعث گرم شدن گاز می شود که به توسعه باد کمک می کند. گاز یونیزه یک رسانای الکتریکی است و هنگامی که در میدان مغناطیسی زمین حرکت می کند، اثر دینام رخ می دهد و جریان الکتریکی ایجاد می شود. چنین جریان هایی می توانند به نوبه خود باعث ایجاد اختلالات قابل توجه در میدان مغناطیسی شوند و خود را به شکل طوفان های مغناطیسی نشان دهند. این مرحله اولیه تنها زمان کوتاهی را که مربوط به مدت زمان شعله ی خورشیدی است، طول می کشد. در طول شعله‌های قدرتمند خورشید، جریانی از ذرات شتاب‌دار به فضای بیرونی سرازیر می‌شوند. هنگامی که به سمت زمین هدایت می شود، فاز دوم شروع می شود که تأثیر زیادی بر وضعیت جو دارد. بسیاری پدیده های طبیعیکه در میان آنها مشهورترین آنها شفق قطبی است، نشان می دهد که تعداد قابل توجهی از ذرات باردار به زمین می رسند (همچنین به AURORAS مراجعه کنید). با این وجود، فرآیندهای جداسازی این ذرات از خورشید، مسیر حرکت آنها در فضای بین سیاره ای، و مکانیسم های برهمکنش با میدان مغناطیسی زمین و مگنتوسفر هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است. این مشکل پس از کشف پوسته های متشکل از ذرات باردار در یک میدان ژئومغناطیسی در سال 1958 توسط جیمز ون آلن پیچیده تر شد. این ذرات از یک نیمکره به نیمکره دیگر حرکت می کنند و به صورت مارپیچی در اطراف خطوط میدان مغناطیسی می چرخند. در نزدیکی زمین، در ارتفاعی بسته به شکل خطوط میدان و انرژی ذرات، "نقاط بازتابی" وجود دارد که در آن ذرات جهت حرکت را به سمت مخالف تغییر می دهند (شکل 3). از آنجا که قدرت میدان مغناطیسی با فاصله از زمین کاهش می‌یابد، مدارهایی که این ذرات در آن حرکت می‌کنند تا حدودی منحرف می‌شوند: الکترون‌ها به سمت شرق و پروتون‌ها به سمت غرب منحرف می‌شوند. بنابراین، آنها به صورت کمربند در سراسر جهان توزیع می شوند.

برخی از پیامدهای گرم شدن جو توسط خورشیدانرژی خورشیدی بر کل جو تأثیر می گذارد. کمربندهایی که توسط ذرات باردار در میدان مغناطیسی زمین تشکیل شده و به دور آن می چرخند قبلاً در بالا ذکر شد. این کمربندها در نواحی زیرقطبی به سطح زمین نزدیک می شوند (شکل 3 را ببینید)، جایی که شفق های قطبی مشاهده می شوند. شکل 1 نشان می دهد که در مناطق شفق قطبی در کانادا، دمای ترموسفر به طور قابل توجهی بالاتر از جنوب غربی ایالات متحده است. این احتمال وجود دارد که ذرات جذب شده، بخشی از انرژی خود را به اتمسفر، به ویژه هنگام برخورد با مولکول های گاز در نزدیکی نقاط بازتاب، رها کرده و مدار قبلی خود را ترک کنند. اینگونه است که لایه های مرتفع جو در ناحیه شفق قطبی گرم می شوند. کشف مهم دیگری در حین مطالعه مدار ماهواره های مصنوعی صورت گرفت. لوئیجی ایاکیا، ستاره شناس رصدخانه اخترفیزیک اسمیتسونیان، معتقد است که انحرافات جزئی در این مدارها به دلیل تغییر در چگالی جو در اثر گرم شدن توسط خورشید است. وی وجود حداکثر چگالی الکترونی در ارتفاع بیش از 200 کیلومتری در یونوسفر را پیشنهاد کرد که با ظهر خورشید مطابقت ندارد، اما تحت تأثیر نیروهای اصطکاک در رابطه با آن حدود دو ساعت به تأخیر می افتد. در این زمان، مقادیر چگالی جوی معمولی برای ارتفاع 600 کیلومتری در سطح تقریباً مشاهده می شود. 950 کیلومتر. علاوه بر این، حداکثر غلظت الکترون به دلیل فلاش های کوتاه مدت پرتوهای فرابنفش و اشعه ایکس از خورشید، نوسانات نامنظمی را تجربه می کند. L. Iacchia همچنین نوسانات کوتاه مدت در چگالی هوا را کشف کرد که مربوط به شراره های خورشیدی و اختلالات میدان مغناطیسی است. این پدیده ها با نفوذ ذرات با منشاء خورشیدی به جو زمین و گرم شدن لایه هایی که ماهواره ها در مدارشان می چرخند توضیح داده می شود.
الکتریسیته اتمسفر
در لایه سطحی جو، بخش کوچکی از مولکول ها تحت تأثیر پرتوهای کیهانی، تابش سنگ های رادیواکتیو و محصولات فروپاشی رادیوم (عمدتا رادون) در خود هوا در معرض یونیزاسیون قرار می گیرند. در طول یونیزاسیون، یک اتم یک الکترون از دست می دهد و بار مثبت پیدا می کند. الکترون آزاد به سرعت با اتم دیگری ترکیب می شود و یونی با بار منفی تشکیل می دهد. چنین یون های مثبت و منفی جفتی دارای اندازه های مولکولی هستند. مولکول های موجود در جو تمایل دارند در اطراف این یون ها جمع شوند. چندین مولکول که با یک یون ترکیب می شوند یک کمپلکس را تشکیل می دهند که معمولاً "یون نور" نامیده می شود. جو همچنین حاوی مجموعه‌ای از مولکول‌ها است که در هواشناسی به عنوان هسته‌های تراکم شناخته می‌شوند و وقتی هوا از رطوبت اشباع می‌شود، فرآیند تراکم آغاز می‌شود. این هسته ها ذرات نمک و غبار و همچنین آلاینده هایی هستند که از منابع صنعتی و سایر منابع در هوا منتشر می شوند. یون های نور اغلب به چنین هسته هایی متصل می شوند و "یون های سنگین" را تشکیل می دهند. تحت تأثیر یک میدان الکتریکی، یون های سبک و سنگین از یک منطقه جو به منطقه دیگر حرکت می کنند و بارهای الکتریکی را منتقل می کنند. اگرچه اتمسفر به طور کلی رسانای الکتریکی در نظر گرفته نمی شود، اما مقداری رسانایی دارد. بنابراین، یک جسم باردار در هوا به آرامی بار خود را از دست می دهد. رسانایی اتمسفر با افزایش ارتفاع به دلیل افزایش شدت پرتوهای کیهانی، کاهش اتلاف یون در فشار پایین تر (و در نتیجه مسیر آزاد متوسط ​​طولانی تر) و هسته های سنگین کمتر افزایش می یابد. رسانایی اتمسفر در ارتفاع تقریباً به حداکثر مقدار خود می رسد. 50 کیلومتر به اصطلاح "سطح غرامت". مشخص است که بین سطح زمین و "سطح جبران" اختلاف پتانسیل ثابت چند صد کیلو ولت وجود دارد، یعنی. میدان الکتریکی ثابت معلوم شد که اختلاف پتانسیل بین یک نقطه معین در هوا در ارتفاع چند متری و سطح زمین بسیار بزرگ است - بیش از 100 ولت. جو دارای بار مثبت است و سطح زمین بار منفی دارد. . از آنجایی که میدان الکتریکی ناحیه‌ای است که در هر نقطه آن مقدار پتانسیل مشخصی وجود دارد، می‌توان در مورد یک گرادیان پتانسیل صحبت کرد. در هوای صاف، در چند متر پایین تر، قدرت میدان الکتریکی جو تقریبا ثابت است. به دلیل تفاوت در رسانایی الکتریکی هوا در لایه سطحی، گرادیان پتانسیل در معرض نوسانات روزانه است که سیر آن از مکانی به مکان دیگر به طور قابل توجهی متفاوت است. در غیاب منابع محلی آلودگی هوا - در بالای اقیانوس ها، در ارتفاعات کوه ها یا در مناطق قطبی - تغییرات روزانه شیب بالقوه در هوای صاف یکسان است. بزرگی گرادیان به زمان جهانی یا میانگین گرینویچ (UT) بستگی دارد و در 19 ساعت شرقی به حداکثر می رسد. اپلتون پیشنهاد کرد که این حداکثر هدایت الکتریکی احتمالاً با بزرگترین فعالیت رعد و برق در مقیاس سیاره ای همزمان است. رعد و برق در هنگام رعد و برق بار منفی را به سطح زمین منتقل می کند، زیرا پایه های فعال ترین ابرهای رعد و برق کومولونیمبوس دارای بار منفی قابل توجهی هستند. نوک ابرهای رعد و برق دارای بار مثبتی هستند که بر اساس محاسبات هولزر و ساکسون، در هنگام رعد و برق از بالای آنها تخلیه می شود. بدون دوباره پر کردن مداوم، بار روی سطح زمین با هدایت اتمسفر خنثی می شود. این فرض که اختلاف پتانسیل بین سطح زمین و "سطح جبران" توسط طوفان های تندری حفظ می شود توسط داده های آماری پشتیبانی می شود. به عنوان مثال، حداکثر تعداد رعد و برق در دره رودخانه مشاهده می شود. آمازون ها اغلب، رعد و برق در آنجا در پایان روز رخ می دهد، یعنی. باشه 19:00 به وقت گرینویچ، زمانی که شیب بالقوه در هر نقطه از کره زمین حداکثر است. علاوه بر این، تغییرات فصلی در شکل منحنی‌های تغییرات روزانه گرادیان بالقوه نیز با داده‌های توزیع جهانی رعد و برق مطابقت کامل دارد. برخی از محققان استدلال می کنند که منبع میدان الکتریکی زمین ممکن است منشا خارجی داشته باشد، زیرا اعتقاد بر این است که میدان های الکتریکی در یونوسفر و مگنتوسفر وجود دارد. این شرایط احتمالاً ظاهر اشکال دراز بسیار باریک شفق‌های قطبی را توضیح می‌دهد که شبیه به طاق‌ها و قوس‌ها هستند.
(نورهای شفق قطبی را نیز ببینید). به دلیل وجود گرادیان بالقوه و رسانایی جو، ذرات باردار شروع به حرکت بین "سطح جبران" و سطح زمین می کنند: یون های دارای بار مثبت به سمت سطح زمین و آنهایی که بار منفی دارند به سمت بالا از آن. قدرت این جریان تقریبا 1800 A. اگرچه این مقدار زیاد به نظر می رسد، اما باید به خاطر داشت که در کل سطح زمین توزیع شده است. قدرت جریان در یک ستون هوا با مساحت پایه 1 متر مربع تنها 4 * 10 -12 آمپر است. از طرف دیگر، قدرت جریان در هنگام تخلیه صاعقه می تواند به چندین آمپر برسد، اگرچه، البته، چنین تخلیه مدت کوتاهی دارد - از کسری از ثانیه تا یک ثانیه کامل یا کمی بیشتر با شوک های مکرر. رعد و برق نه تنها به عنوان یک پدیده طبیعی عجیب و غریب مورد توجه است. مشاهده تخلیه الکتریکی در یک محیط گازی با ولتاژ چند صد میلیون ولت و فاصله بین الکترودهای چند کیلومتری امکان پذیر است. در سال 1750، B. Franklin به انجمن سلطنتی لندن پیشنهاد کرد تا آزمایشی را با میله آهنی نصب شده بر روی یک پایه عایق و بر روی یک برج مرتفع انجام دهد. او انتظار داشت که با نزدیک شدن یک ابر رعد و برق به برج، باری از علامت مخالف در انتهای بالایی میله خنثی اولیه متمرکز شود و باری از همان علامتی که در پایه ابر در انتهای پایینی قرار دارد متمرکز شود. . اگر شدت میدان الکتریکی در حین تخلیه رعد و برق به اندازه کافی افزایش یابد، بار از انتهای بالایی میله تا حدی به هوا جریان می یابد و میله باری مشابه با پایه ابر به دست می آورد. آزمایش پیشنهادی فرانکلین در انگلستان انجام نشد، اما در سال 1752 در مارلی نزدیک پاریس توسط فیزیکدان فرانسوی ژان دالامبر انجام شد عایق)، اما در 10 مه آن را روی برج قرار نداد، دستیارش گزارش داد که وقتی یک ابر رعد و برق بالای میله بود، بدون اینکه خود فرانکلین از آن مطلع باشد، جرقه هایی ظاهر شد. تجربه موفقکه در فرانسه اجرا شد، در ژوئن همان سال آزمایش معروف خود را با بادبادک انجام داد و جرقه های الکتریکی را در انتهای سیم بسته شده به آن مشاهده کرد. روشن سال آیندهبا مطالعه بارهای جمع آوری شده از میله، فرانکلین تشخیص داد که پایه ابرهای رعد و برق معمولاً دارای بار منفی هستند. مطالعات دقیق تر در مورد رعد و برق در پایان قرن 19 امکان پذیر شد. به لطف بهبود روش های عکاسی، به ویژه پس از اختراع دستگاهی با لنزهای چرخان، که امکان ثبت فرآیندهای در حال توسعه را فراهم می کند. این نوع دوربین به طور گسترده ای در مطالعه تخلیه جرقه استفاده می شد. ثابت شده است که انواع مختلفی از رعد و برق وجود دارد که رایج ترین آنها خطی، صفحه (در ابر) و توپ (تخلیه هوا) است. رعد و برق خطی تخلیه جرقه ای بین ابر و سطح زمین است که کانالی با شاخه های رو به پایین را دنبال می کند. رعد و برق مسطح در یک ابر رعد و برق رخ می دهد و به صورت فلاش نور منتشر ظاهر می شود. تخلیه هوای صاعقه توپ، که از یک ابر رعد و برق شروع می شود، اغلب به صورت افقی هدایت می شود و به سطح زمین نمی رسد.

تخلیه رعد و برق معمولاً از سه یا چند تخلیه مکرر تشکیل شده است - پالس هایی که یک مسیر را دنبال می کنند. فواصل بین پالس های متوالی بسیار کوتاه است، از 1/100 تا 1/10 ثانیه (این همان چیزی است که باعث سوسو زدن رعد و برق می شود). به طور کلی، فلاش حدود یک ثانیه یا کمتر طول می کشد. یک فرآیند معمولی توسعه رعد و برق را می توان به شرح زیر توصیف کرد. اول، یک تخلیه رهبری ضعیف نورانی از بالا به سطح زمین سرازیر می شود. هنگامی که او به آن می رسد، یک بازگشت درخشان یا تخلیه اصلی از سطح زمین به بالا از کانالی که رهبر گذاشته است عبور می کند. تخلیه اصلی، به عنوان یک قاعده، به صورت زیگزاگ حرکت می کند. سرعت گسترش آن از صد تا چند صد کیلومتر در ثانیه است. در راه خود، مولکول های هوا را یونیزه می کند و کانالی با رسانایی افزایش می دهد که از طریق آن تخلیه معکوس با سرعتی تقریباً صد برابر بیشتر از تخلیه اصلی به سمت بالا حرکت می کند. تعیین اندازه کانال دشوار است، اما قطر تخلیه پیشرو 1-10 متر تخمین زده می شود و قطر تخلیه معکوس چندین سانتی متر است. تخلیه های رعد و برق با انتشار امواج رادیویی در محدوده وسیع - از 30 کیلوهرتز تا فرکانس های بسیار پایین، تداخل رادیویی ایجاد می کنند. بیشترین انتشار امواج رادیویی احتمالاً در محدوده 5 تا 10 کیلوهرتز است. چنین تداخل رادیویی با فرکانس پایین در فضای بین مرز زیرین یونوسفر و سطح زمین "متمرکز" است و می تواند تا فاصله هزاران کیلومتری از منبع گسترش یابد.
تغییرات در اتمسفر
تاثیر شهاب ها و شهاب سنگ ها.اگرچه بارش شهابی گاهی اوقات یک نمایش چشمگیر از نور ایجاد می کند، شهاب های منفرد به ندرت دیده می شوند. تعداد بسیار بیشتری شهاب های نامرئی هستند که وقتی جذب جو می شوند بسیار کوچک تر از آن هستند که قابل مشاهده باشند. برخی از کوچک‌ترین شهاب‌ها احتمالاً اصلاً گرم نمی‌شوند، بلکه فقط توسط جو گرفته می‌شوند. این ذرات کوچک با اندازه‌های بین چند میلی‌متر تا ده هزارم میلی‌متر، میکروشهاب‌سنگ نامیده می‌شوند. مقدار ماده شهاب سنگی که هر روز وارد اتمسفر می شود بین 100 تا 10000 تن است که اکثریت این مواد از ریزشهاب سنگ ها می آید. از آنجایی که ماده شهاب سنگی تا حدی در جو می سوزد، ترکیب گاز آن با آثاری از عناصر شیمیایی مختلف پر می شود. به عنوان مثال، شهاب سنگی، لیتیوم را وارد جو می کند. احتراق شهاب های فلزی منجر به تشکیل آهن کروی کوچک، آهن نیکل و سایر قطرات می شود که از جو عبور کرده و در سطح زمین می نشینند. آنها را می توان در گرینلند و قطب جنوب یافت، جایی که ورقه های یخی برای سال ها تقریباً بدون تغییر باقی می مانند. اقیانوس شناسان آنها را در رسوبات کف اقیانوس پیدا می کنند. اکثر ذرات شهاب سنگی که وارد جو می شوند در عرض 30 روز ته نشین می شوند. برخی از دانشمندان معتقدند که این غبار کیهانی نقش مهمی در شکل گیری پدیده های جوی مانند باران دارد زیرا به عنوان هسته های تراکم بخار آب عمل می کند. بنابراین فرض بر این است که بارش از نظر آماری با بارش های شهابی بزرگ مرتبط است. با این حال، برخی کارشناسان بر این باورند که از آنجایی که مقدار کل مواد شهاب‌سنگ ده‌ها برابر بیشتر از حتی بزرگترین بارش شهابی است، می‌توان از تغییر مقدار کل این مواد ناشی از یک چنین باران چشم‌پوشی کرد. با این حال، شکی نیست که بزرگترین شهاب‌سنگ‌های کوچک و البته شهاب‌سنگ‌های مرئی، آثار طولانی یونیزاسیون را در لایه‌های مرتفع جو، عمدتاً در یونوسفر، از خود به جای می‌گذارند. چنین ردیابی را می توان برای ارتباطات رادیویی از راه دور استفاده کرد، زیرا آنها امواج رادیویی با فرکانس بالا را منعکس می کنند. انرژی شهاب هایی که وارد جو می شوند عمدتاً و شاید به طور کامل صرف گرمایش آن می شود. این یکی از اجزای فرعی است تعادل حرارتیجو
دی اکسید کربن با منشا صنعتی.در دوره کربونیفر، پوشش گیاهی چوبی روی زمین گسترده بود. بیشتر دی اکسید کربن جذب شده توسط گیاهان در آن زمان در ذخایر زغال سنگ و رسوبات نفتی انباشته می شود. انسان یاد گرفته است از ذخایر عظیم این مواد معدنی به عنوان منبع انرژی استفاده کند و اکنون به سرعت دی اکسید کربن را به چرخه مواد باز می گرداند. حالت فسیلی احتمالاً حدود است. 4*10 13 تن کربن. در طول قرن گذشته، بشریت سوخت فسیلی زیادی سوزانده است که تقریباً 4*1011 تن کربن دوباره وارد جو شده است. در حال حاضر تقریبا وجود دارد. 2 * 10 12 تن کربن و در صد سال آینده به دلیل احتراق سوخت های فسیلی این رقم ممکن است دو برابر شود. با این حال، تمام کربن در اتمسفر باقی نمی‌ماند: مقداری از آن در آب‌های اقیانوس حل می‌شود، برخی توسط گیاهان جذب می‌شوند و برخی در طول هوازدگی سنگ‌ها محدود می‌شوند. هنوز نمی توان پیش بینی کرد که چه مقدار دی اکسید کربن در جو وجود دارد یا دقیقاً چه تأثیری بر آب و هوای جهانی خواهد داشت. با این حال، اعتقاد بر این است که هر گونه افزایش محتوای آن باعث گرم شدن هوا می شود، اگرچه اصلاً ضروری نیست که گرم شدن هوا به طور قابل توجهی بر اقلیم تأثیر بگذارد. غلظت دی اکسید کربن در اتمسفر، با توجه به نتایج اندازه گیری، به طور قابل توجهی در حال افزایش است، هر چند با سرعت پایین. داده های آب و هوا برای ایستگاه سوالبارد و آمریکای کوچک در قفسه یخی راس در قطب جنوب نشان می دهد که میانگین دمای سالانه به ترتیب 5 درجه سانتی گراد و 2.5 درجه سانتی گراد در یک دوره تقریباً 50 ساله افزایش یافته است.
قرار گرفتن در معرض تشعشعات کیهانی.هنگامی که پرتوهای کیهانی پرانرژی با اجزای منفرد جو تعامل می کنند، ایزوتوپ های رادیواکتیو تشکیل می شوند. در میان آنها، ایزوتوپ کربن 14C برجسته است که در بافت های گیاهی و حیوانی تجمع می یابد. با اندازه گیری رادیواکتیویته مواد آلی که برای مدت طولانی کربن را با محیط مبادله نکرده اند، می توان سن آنها را تعیین کرد. روش کربن رادیویی خود را به عنوان قابل اعتمادترین راه برای قدمت ارگانیسم های فسیلی و اشیاء فرهنگ مادی تثبیت کرده است که سن آنها از 50 هزار سال تجاوز نمی کند. اگر چالش اساسی اندازه‌گیری سطوح بسیار پایین رادیواکتیویته حل شود، می‌توان از سایر ایزوتوپ‌های رادیواکتیو با نیمه عمر طولانی برای تاریخ‌گذاری مواد با قدمت صدها هزار سال استفاده کرد.
(همچنین به دوستیابی رادیوکربن مراجعه کنید).
خاستگاه جو زمین
تاریخچه شکل گیری جو هنوز کاملاً قابل اعتماد بازسازی نشده است. با این وجود، برخی تغییرات احتمالی در ترکیب آن شناسایی شده است. تشکیل جو بلافاصله پس از تشکیل زمین آغاز شد. دلایل کاملاً خوبی برای این باور وجود دارد که در روند تکامل زمین و به دست آوردن آن افراد نزدیک به اندازه های مدرن و توده ها تقریباً به طور کامل جو اصلی خود را از دست دادند. اعتقاد بر این است که در مراحل اولیه زمین در حالت مذاب بوده و حدودا. 4.5 میلیارد سال پیش به یک جسم جامد تبدیل شد. این نقطه عطف به عنوان آغاز گاهشماری زمین شناسی در نظر گرفته شده است. از آن زمان، یک تکامل آهسته جو وجود داشته است. برخی از فرآیندهای زمین شناسی، مانند ریزش گدازه در طول فوران های آتشفشانی، با انتشار گازها از روده های زمین همراه بود. آنها احتمالاً شامل نیتروژن، آمونیاک، متان، بخار آب، مونوکسید کربن و دی اکسید بودند. بخار آب تحت تأثیر تابش فرابنفش خورشیدی به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود، اما اکسیژن آزاد شده با مونوکسید کربن واکنش داده و دی اکسید کربن تشکیل می دهد. آمونیاک به نیتروژن و هیدروژن تجزیه می شود. در طی فرآیند انتشار، هیدروژن بالا آمد و اتمسفر را ترک کرد و نیتروژن سنگین‌تر نمی‌توانست تبخیر شود و به تدریج انباشته شد و جزء اصلی آن شد، اگرچه مقداری از آن در طی واکنش‌های شیمیایی متصل شد. تحت تأثیر پرتوهای فرابنفش و تخلیه الکتریکی، مخلوطی از گازهایی که احتمالاً در جو اصلی زمین وجود داشتند وارد واکنش های شیمیایی شدند که منجر به تشکیل مواد آلی به ویژه اسیدهای آمینه شد. در نتیجه، زندگی می‌توانست در فضایی کاملاً متفاوت از فضای مدرن سرچشمه بگیرد. با ظهور گیاهان ابتدایی، فرآیند فتوسنتز آغاز شد (همچنین به PHOTOSYNTHESIS مراجعه کنید)، همراه با آزاد شدن اکسیژن آزاد. این گاز، به ویژه پس از انتشار در لایه های بالایی جو، شروع به محافظت از لایه های پایینی خود و سطح زمین در برابر تشعشعات خطرناک ماوراء بنفش و اشعه ایکس کرد. تخمین زده می شود که وجود تنها 0.00004 از حجم مدرن اکسیژن می تواند منجر به تشکیل لایه ای با نیمی از غلظت فعلی ازن شود که با این وجود محافظت بسیار قابل توجهی در برابر پرتوهای فرابنفش ایجاد می کند. همچنین این احتمال وجود دارد که اتمسفر اولیه حاوی مقدار زیادی دی اکسید کربن باشد. در طول فتوسنتز مصرف شد و غلظت آن باید با تکامل جهان گیاهی و همچنین به دلیل جذب طی فرآیندهای زمین شناسی خاص کاهش یافته باشد. از آنجایی که اثر گلخانه ای با وجود دی اکسید کربن در جو مرتبط است، برخی از دانشمندان بر این باورند که نوسانات غلظت آن یکی از دلایل مهم تغییرات آب و هوایی در مقیاس بزرگ در تاریخ زمین مانند عصر یخبندان است. هلیوم موجود در جو مدرن احتمالا تا حد زیادی محصول تجزیه رادیواکتیو اورانیوم، توریم و رادیوم است. این عناصر رادیواکتیو ذرات آلفا را که هسته اتم های هلیوم هستند منتشر می کنند. از آنجایی که هیچ بار الکتریکی در طی واپاشی رادیواکتیو ایجاد یا از بین نمی رود، برای هر ذره آلفا دو الکترون وجود دارد. در نتیجه با آنها ترکیب می شود و اتم های هلیوم خنثی را تشکیل می دهد. عناصر رادیواکتیو در مواد معدنی پراکنده در سنگ ها وجود دارند، بنابراین بخش قابل توجهی از هلیوم تشکیل شده در نتیجه فروپاشی رادیواکتیو در آنها باقی می ماند و به آرامی به جو می گریزد. مقدار مشخصی هلیوم در اثر انتشار به سمت اگزوسفر بالا می رود، اما به دلیل هجوم مداوم از سطح زمین، حجم این گاز در جو ثابت است. بر اساس تجزیه و تحلیل طیفی نور ستارگان و مطالعه شهاب سنگ ها، می توان فراوانی نسبی عناصر شیمیایی مختلف در کیهان را تخمین زد. غلظت نئون در فضا حدود ده میلیارد برابر بیشتر از زمین، کریپتون ده میلیون برابر و زنون یک میلیون بار بیشتر است. نتیجه این است که غلظت این گازهای بی اثر در ابتدا در جو زمینو در فرآیند واکنش های شیمیایی دوباره پر نشد، احتمالاً حتی در مرحله از دست دادن اتمسفر اولیه زمین به شدت کاهش یافت. یک استثنا گاز خنثی آرگون است، زیرا در قالب ایزوتوپ 40Ar هنوز در طی واپاشی رادیواکتیو ایزوتوپ پتاسیم تشکیل می شود.
پدیده های نوری
تنوع پدیده های نوری در جو به دلایل مختلفی است. رایج ترین پدیده ها عبارتند از رعد و برق (به بالا مراجعه کنید) و شفق های شمالی و جنوبی بسیار دیدنی (همچنین به AURORA مراجعه کنید). علاوه بر این، رنگین کمان، گال، پرهلیوم (خورشید کاذب) و کمان‌ها، تاج، هاله‌ها و ارواح براکن، سراب‌ها، آتش‌های سنت المو، ابرهای درخشان، پرتوهای سبز و کرپوسکولار بسیار جالب هستند. رنگین کمان زیباترین پدیده جوی است. معمولاً این یک قوس بزرگ متشکل از نوارهای چند رنگ است که وقتی خورشید فقط بخشی از آسمان را روشن می کند و هوا از قطرات آب اشباع می شود، به عنوان مثال در هنگام باران مشاهده می شود. کمان‌های چند رنگ در یک توالی طیفی (قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی، بنفش) مرتب شده‌اند، اما رنگ‌ها تقریباً هرگز خالص نیستند، زیرا نوارها روی یکدیگر همپوشانی دارند. به عنوان یک قاعده، ویژگی های فیزیکی رنگین کمان به طور قابل توجهی متفاوت است، و بنابراین ظاهرآنها بسیار متنوع هستند. ویژگی مشترک آنها این است که مرکز کمان همیشه روی یک خط مستقیم از خورشید به سمت ناظر قرار دارد. رنگین کمان اصلی کمانی است متشکل از درخشان ترین رنگ ها - قرمز در خارج و بنفش در داخل. گاهی اوقات فقط یک قوس قابل مشاهده است، اما اغلب یک قوس جانبی در قسمت بیرونی رنگین کمان اصلی ظاهر می شود. رنگ های آن به اندازه اولی روشن نیست و نوارهای قرمز و بنفش در آن جای خود را تغییر می دهند: قرمز در داخل قرار دارد. تشکیل رنگین کمان اصلی با شکست مضاعف (نگاه کنید به OPTICS) و انعکاس داخلی تک پرتوهای نور خورشید توضیح داده شده است (نگاه کنید به شکل 5). با نفوذ به داخل یک قطره آب (A)، پرتوی از نور شکسته و تجزیه می شود، گویی از یک منشور عبور می کند. سپس به سطح مخالف قطره (B) می رسد، از آن منعکس می شود و قطره را بیرون می گذارد (C). در این حالت پرتو نور قبل از رسیدن به ناظر برای بار دوم شکست می خورد. پرتو سفید اصلی به پرتوها تجزیه می شود رنگ های مختلفبا زاویه واگرایی 2 درجه. هنگامی که یک رنگین کمان ثانویه تشکیل می شود، انکسار مضاعف و بازتاب مضاعف پرتوهای خورشید رخ می دهد (شکل 6 را ببینید). در این حالت، نور شکسته می شود و از طریق قسمت پایینی آن (A) به داخل قطره نفوذ می کند و از سطح داخلی قطره، ابتدا در نقطه B و سپس در نقطه C منعکس می شود. در نقطه D، نور شکسته می شود. رها کردن قطره به سمت ناظر

هنگام طلوع و غروب خورشید، ناظر رنگین کمانی را به شکل کمانی برابر با نیم دایره می بیند، زیرا محور رنگین کمان موازی با افق است. اگر خورشید بالاتر از افق باشد، قوس رنگین کمان کمتر از نصف محیط است. هنگامی که خورشید از 42 درجه بالاتر از افق طلوع می کند، رنگین کمان ناپدید می شود. در همه جا، به جز در عرض های جغرافیایی بالا، رنگین کمان نمی تواند در ظهر، زمانی که خورشید بسیار بلند است، ظاهر شود. تخمین فاصله تا رنگین کمان جالب است. اگرچه به نظر می رسد که قوس چند رنگ در همان صفحه قرار دارد، اما این یک توهم است. در واقع رنگین کمان عمق بسیار زیادی دارد و می توان آن را به صورت سطح یک مخروط توخالی تصور کرد که ناظر در بالای آن قرار دارد. محور مخروط خورشید، ناظر و مرکز رنگین کمان را به هم متصل می کند. ناظر در امتداد سطح این مخروط به نظر می رسد. هیچ دو نفر نمی توانند دقیقاً یک رنگین کمان را ببینند. البته، شما می توانید اساساً همان اثر را مشاهده کنید، اما دو رنگین کمان موقعیت های متفاوتی را اشغال می کنند و توسط قطرات مختلف آب تشکیل می شوند. هنگامی که باران یا اسپری یک رنگین کمان را تشکیل می دهد، اثر نوری کامل با اثر ترکیبی تمام قطرات آب که از سطح مخروط رنگین کمان با ناظر در راس عبور می کنند به دست می آید. نقش هر قطره ای زودگذر است. سطح مخروط رنگین کمان از چندین لایه تشکیل شده است. با عبور سریع از آنها و عبور از یک سری نقاط بحرانی، هر قطره فوراً پرتو خورشید را در یک توالی کاملاً مشخص - از قرمز تا بنفش - به کل طیف تجزیه می کند. قطرات زیادی به همین ترتیب سطح مخروط را قطع می کنند، به طوری که رنگین کمان در امتداد و در سراسر قوس به نظر ناظر به صورت پیوسته به نظر می رسد. هاله ها کمان ها و دایره های نورانی سفید یا کمانی رنگ در اطراف قرص خورشید یا ماه هستند. آنها به دلیل شکست یا بازتاب نور توسط بلورهای یخ یا برف در جو ایجاد می شوند. کریستال هایی که هاله را تشکیل می دهند روی سطح یک مخروط فرضی با محوری از ناظر (از بالای مخروط) به سمت خورشید قرار دارند. تحت شرایط خاصی، جو را می توان با کریستال های کوچک اشباع کرد، که بسیاری از چهره های آنها با صفحه ای که از خورشید، ناظر و این کریستال ها می گذرد، زاویه قائمه تشکیل می دهند. چنین چهره‌هایی پرتوهای نور ورودی را با انحراف 22 درجه منعکس می‌کنند و هاله‌ای را تشکیل می‌دهند که در داخل مایل به قرمز است، اما می‌تواند از تمام رنگ‌های طیف نیز تشکیل شود. کمتر رایج، هاله ای با شعاع زاویه ای 46 درجه است که به طور متحدالمرکز در اطراف هاله 22 درجه قرار دارد. او سمت داخلیهمچنین دارای رنگ مایل به قرمز است. دلیل این امر نیز انکسار نور است که در این مورد روی لبه‌های کریستال‌هایی که زوایای قائمه ایجاد می‌کنند، رخ می‌دهد. عرض حلقه چنین هاله ای بیش از 2.5 درجه است. هر دو هاله 46 درجه و 22 درجه در بالا و پایین حلقه درخشندگی بیشتری دارند. هاله 90 درجه کمیاب حلقه ای کم نور و تقریبا بی رنگ است که در مرکز با دو هاله دیگر مشترک است. اگر رنگی باشد در قسمت بیرونی حلقه رنگ قرمز خواهد داشت. مکانیسم وقوع این نوع هاله به طور کامل شناخته نشده است (شکل 7).

پرهلیا و کمان. دایره پرهلیک (یا دایره خورشیدهای کاذب) یک حلقه سفید رنگ است که در مرکز نقطه اوج قرار دارد و به موازات افق از خورشید می گذرد. دلیل تشکیل آن انعکاس نور خورشید از لبه های سطوح کریستال های یخ است. اگر کریستال ها به اندازه کافی به طور مساوی در هوا پخش شوند، یک دایره کامل قابل مشاهده می شود. پرهلیا یا خورشیدهای کاذب، لکه های درخشانی هستند که یادآور خورشید هستند که در نقاط تقاطع دایره پرهلی با هاله هایی با شعاع زاویه ای 22 درجه، 46 درجه و 90 درجه تشکیل می شوند. متداول ترین و درخشان ترین پرهلیوم در تقاطع با هاله 22 درجه تشکیل می شود که معمولاً تقریباً در هر رنگی از رنگین کمان رنگ می شود. خورشیدهای کاذب در تقاطع هایی با هاله های 46 و 90 درجه بسیار کمتر مشاهده می شوند. پرهلیایی که در تقاطع هایی با هاله های 90 درجه رخ می دهد، پارانتلیا یا خورشیدهای کاذب نامیده می شوند. گاهی اوقات یک آنتلیوم (ضد خورشید) نیز قابل مشاهده است - یک نقطه روشن که روی حلقه پرهلیوم دقیقاً در مقابل خورشید قرار دارد. فرض بر این است که علت این پدیده انعکاس مضاعف درونی نور خورشید است. پرتو منعکس شده همان مسیر پرتو فرودی را دنبال می کند، اما در جهت مخالف. یک کمان نزدیک به اوج، که گاهی اوقات به اشتباه کمان مماس بالایی یک هاله 46 درجه نامیده می شود، کمانی 90 درجه یا کمتر با مرکز اوج است که تقریباً 46 درجه بالاتر از خورشید قرار دارد. به ندرت قابل مشاهده است و فقط برای چند دقیقه رنگ های روشن دارد و رنگ قرمز آن به قسمت بیرونی قوس محدود می شود. قوس نزدیک به اوج به دلیل رنگ، روشنایی و خطوط واضح آن قابل توجه است. یکی دیگر از جلوه های نوری جالب و بسیار نادر از نوع هاله، قوس لوویتز است. آنها به عنوان ادامه پرهلیا در تقاطع با هاله 22 درجه ایجاد می شوند، از سمت بیرونی هاله امتداد می یابند و کمی به سمت خورشید مقعر هستند. ستون هایی از نور سفید مانند صلیب های مختلف، گاهی در سپیده دم یا غروب، به ویژه در نواحی قطبی قابل مشاهده هستند و می توانند خورشید و ماه را همراهی کنند. گاهی هاله‌های ماه و سایر اثرات مشابه آنچه در بالا توضیح داده شد مشاهده می‌شوند که رایج‌ترین هاله قمری (حلقه‌ای در اطراف ماه) دارای شعاع زاویه‌ای 22 درجه است. درست مانند خورشیدهای کاذب، ماه های کاذب نیز می توانند بوجود آیند. تاج‌ها یا تاج‌ها حلقه‌های کوچک متحدالمرکز رنگی در اطراف خورشید، ماه یا دیگر اجرام درخشان هستند که هر از گاهی هنگامی که منبع نور در پشت ابرهای شفاف قرار دارد مشاهده می‌شوند. شعاع تاج کمتر از شعاع هاله است و تقریباً می باشد. 1-5 درجه، حلقه آبی یا بنفش نزدیکترین به خورشید است. تاج زمانی اتفاق می افتد که نور توسط قطرات کوچک آب پراکنده شده و ابری را تشکیل می دهد. گاهی اوقات تاج به صورت یک نقطه (یا هاله) نورانی در اطراف خورشید (یا ماه) ظاهر می شود که به حلقه ای قرمز رنگ ختم می شود. در موارد دیگر، حداقل دو حلقه متحدالمرکز با قطر بزرگتر، با رنگ بسیار کم رنگ، در خارج از هاله قابل مشاهده است. این پدیده با ابرهای رنگین کمانی همراه است. گاهی اوقات لبه های ابرهای بسیار بلند رنگ های روشن دارند.
گلوریا (هاله ها).در شرایط خاص، پدیده های جوی غیرعادی رخ می دهد. اگر خورشید پشت ناظر باشد و سایه آن بر روی ابرهای مجاور یا پرده ای از مه پرتاب شود، در شرایط خاصی از جو در اطراف سایه سر یک فرد، می توانید یک دایره نورانی رنگی - یک هاله را ببینید. به طور معمول، چنین هاله ای به دلیل انعکاس نور از قطرات شبنم روی یک چمنزار علف ایجاد می شود. گلوریاها اغلب در اطراف سایه ای که هواپیما روی ابرهای زیرین ایجاد می کند، یافت می شود.
ارواح براکن.در برخی از مناطق کره زمین، هنگامی که سایه ناظری که در هنگام طلوع یا غروب خورشید بر روی تپه ای قرار دارد، پشت سر او بر روی ابرهایی که در فاصله کوتاهی قرار دارند می افتد، یک اثر قابل توجه کشف می شود: سایه ابعاد عظیمی به خود می گیرد. این به دلیل انعکاس و شکست نور توسط قطرات ریز آب در مه رخ می دهد. پدیده توصیف شده به نام "شبح بروکن" به نام قله در کوه های هارتز در آلمان است.
سراب ها- یک اثر نوری ناشی از شکست نور هنگام عبور از لایه های هوا با چگالی های مختلف و در ظاهر یک تصویر مجازی بیان می شود. در این حالت، اجسام دور ممکن است نسبت به موقعیت واقعی خود برآمده یا پایین‌تر به نظر برسند و همچنین ممکن است منحرف شده و شکل‌های نامنظم و خارق‌العاده پیدا کنند. سراب ها اغلب در آب و هوای گرم مانند دشت های شنی مشاهده می شوند. سراب‌های پایین‌تر زمانی که یک سطح بیابانی دوردست و تقریباً مسطح ظاهر آب آزاد به خود می‌گیرد، رایج است، به‌ویژه زمانی که از ارتفاعی جزئی مشاهده می‌شود یا به سادگی در بالای لایه‌ای از هوای گرم قرار دارد. این توهم معمولاً در یک جاده آسفالتی گرم رخ می دهد که به نظر می رسد سطح آب بسیار جلوتر است. در واقع این سطح بازتابی از آسمان است. در زیر سطح چشم، اشیاء ممکن است در این «آب» ظاهر شوند، معمولاً وارونه. یک "کیک لایه هوا" بر روی سطح زمین گرم شده تشکیل می شود، که نزدیک ترین لایه به زمین گرم ترین و نادرترین لایه است که امواج نوری که از آن عبور می کنند منحرف می شوند، زیرا سرعت انتشار آنها بسته به چگالی محیط متفاوت است. . سراب های بالایی نسبت به سراب های پایینی کمتر رایج و زیباتر هستند. اجسام دور (اغلب در فراتر از افق دریا قرار دارند) به صورت وارونه در آسمان ظاهر می شوند و گاهی تصویری از همان شیء در بالا نیز به صورت عمودی ظاهر می شود. این پدیده در مناطق سرد معمولی است، به ویژه زمانی که یک وارونگی قابل توجه دما وجود دارد، زمانی که یک لایه هوای گرمتر در بالای یک لایه سردتر وجود دارد. این اثر نوری در نتیجه الگوهای پیچیده انتشار جبهه امواج نور در لایه های هوا با چگالی ناهمگن ظاهر می شود. سراب های بسیار غیرمعمولی هر از گاهی به خصوص در نواحی قطبی رخ می دهد. هنگامی که سراب در خشکی رخ می دهد، درختان و سایر اجزای چشم انداز وارونه می شوند. در همه موارد، اجسام در سراب های بالایی واضح تر از سراب های پایینی قابل مشاهده هستند. هنگامی که مرز دو توده هوا یک صفحه عمودی باشد، گاهی اوقات سراب های جانبی مشاهده می شود.
آتش سنت المو.برخی از پدیده های نوری در جو (به عنوان مثال، درخشش و رایج ترین پدیده هواشناسی - رعد و برق) ماهیت الکتریکی دارند. چراغ های سنت المو بسیار کمتر رایج هستند - برس های آبی کم رنگ یا بنفش درخشان با طول 30 سانتی متر تا 1 متر یا بیشتر، معمولاً در بالای دکل ها یا انتهای یاردهای کشتی ها در دریا. گاهی اوقات به نظر می رسد که کل سکوی کشتی پوشیده از فسفر است و می درخشد. آتش سنت المو گاهی اوقات در قله های کوه ظاهر می شود و همچنین بر روی مناره ها و گوشه های تیزساختمان های بلند این پدیده نشان دهنده تخلیه الکتریکی قلم مو در انتهای هادی های الکتریکی است که شدت میدان الکتریکی در جو اطراف آنها به شدت افزایش می یابد. Will-o'the-wisps یک درخشش کم رنگ مایل به آبی یا سبز است که گاهی در مرداب ها، گورستان ها و دخمه ها مشاهده می شود. آنها اغلب شبیه شعله شمعی هستند که حدود 30 سانتی متر از سطح زمین بلند شده است، بی سر و صدا می سوزند، گرما نمی دهند و برای لحظه ای روی شی معلق می مانند. نور کاملاً گریزان به نظر می رسد و هنگامی که ناظر نزدیک می شود، به نظر می رسد که به مکان دیگری حرکت می کند. دلیل این پدیده، تجزیه بقایای آلی و احتراق خود به خود گاز باتلاق متان (CH4) یا فسفین (PH3) است. Will-o'-the-wisps اشکال مختلفی دارند، حتی گاهی اوقات کروی. پرتو سبز - درخشش نور خورشید سبز زمردی در لحظه ای که آخرین پرتو خورشید در پشت افق ناپدید می شود. جزء قرمز نور خورشید ابتدا ناپدید می شود، بقیه به ترتیب دنبال می شوند و آخرین جزء سبز زمردی باقی می ماند. این پدیده تنها زمانی رخ می دهد که فقط لبه قرص خورشیدی در بالای افق باقی بماند، در غیر این صورت مخلوطی از رنگ ها رخ می دهد. پرتوهای کرپوسکولار پرتوهای واگرای نور خورشید هستند که به دلیل تابش گرد و غبار در لایه‌های مرتفع جو قابل مشاهده هستند. سایه های ابرها نوارهای تیره ای را تشکیل می دهند و پرتوها بین آنها پخش می شوند. این اثر زمانی رخ می دهد که خورشید قبل از طلوع یا بعد از غروب خورشید در افق پایین باشد.

جو یکی از مهمترین اجزای سیاره ما است. این اوست که مردم را از شرایط سخت فضای بیرونی مانند تشعشعات خورشیدی و زباله های فضایی "پناه می دهد". با این حال، بسیاری از حقایق در مورد جو برای اکثر مردم ناشناخته است.

1. رنگ واقعی آسمان

اگرچه باورش سخت است، اما در واقع آسمان بنفش است. هنگامی که نور وارد جو می شود، ذرات هوا و آب نور را جذب می کنند و آن را پراکنده می کنند. در عین حال، رنگ بنفش بیشترین پراکندگی را دارد و به همین دلیل است که مردم آسمان آبی را می بینند.

2. عنصر انحصاری در جو زمین

همانطور که بسیاری از مدرسه به یاد دارند، جو زمین تقریباً از 78٪ نیتروژن، 21٪ اکسیژن و مقادیر کمی آرگون، دی اکسید کربن و سایر گازها تشکیل شده است. اما تعداد کمی از مردم می دانند که جو ما تنها جوی است که تاکنون توسط دانشمندان (به جز دنباله دار 67P) کشف شده است که دارای اکسیژن آزاد است. از آنجایی که اکسیژن یک گاز بسیار واکنش پذیر است، اغلب با سایر مواد شیمیایی موجود در فضا واکنش می دهد. شکل خالص آن روی زمین باعث سکونت این سیاره می شود.

3. نوار سفید در آسمان

مطمئناً برخی از افراد گاهی به این فکر کرده اند که چرا پشت هواپیمای جت یک نوار سفید در آسمان باقی مانده است. این مسیرهای سفید که به عنوان contrails شناخته می‌شوند، زمانی ایجاد می‌شوند که گازهای داغ و مرطوب خروجی از موتور هواپیما با هوای خنک‌تر بیرون مخلوط می‌شوند. بخار آب از اگزوز یخ می زند و نمایان می شود.

4. لایه های اصلی جو

جو زمین از پنج لایه اصلی تشکیل شده است که حیات در این سیاره را امکان پذیر می کند. اولین آنها، تروپوسفر، از سطح دریا تا ارتفاع حدود 17 کیلومتری در استوا امتداد دارد. بیشتر رویدادهای آب و هوایی در اینجا رخ می دهد.

5. لایه اوزون

لایه بعدی جو، استراتوسفر، به ارتفاع تقریبی 50 کیلومتر در خط استوا می رسد. حاوی لایه اوزون است که از افراد در برابر اشعه های خطرناک فرابنفش محافظت می کند. حتی اگر این لایه بالای تروپوسفر است، ممکن است به دلیل انرژی جذب شده از پرتوهای خورشید، در واقع گرمتر باشد. بیشتر هواپیماهای جت و بالن های هواشناسی در استراتوسفر پرواز می کنند. هواپیماها می توانند سریعتر در آن پرواز کنند زیرا کمتر تحت تأثیر جاذبه و اصطکاک قرار می گیرند. بالون های هواشناسی می توانند تصویر بهتری از طوفان ها ارائه دهند که بیشتر آنها در پایین تر از تروپوسفر رخ می دهند.

6. مزوسفر

مزوسفر لایه میانی است که تا ارتفاع 85 کیلومتری از سطح سیاره امتداد دارد. دمای آن در حدود -120 درجه سانتیگراد است. دو لایه آخری که در فضا گسترش می یابند ترموسفر و اگزوسفر هستند.

7. ناپدید شدن جو

به احتمال زیاد زمین چندین بار جو خود را از دست داده است. هنگامی که این سیاره در اقیانوس های ماگما پوشیده شد، اجرام بین ستاره ای عظیم به آن برخورد کردند. این برخوردها، که ماه را نیز تشکیل دادند، ممکن است برای اولین بار جو سیاره را تشکیل داده باشند.

8. اگر گازهای جوی وجود نداشت...

بدون گازهای مختلف در جو، زمین برای وجود انسان بسیار سرد خواهد بود. بخار آب، دی اکسید کربن و سایر گازهای اتمسفر، گرمای خورشید را جذب کرده و آن را در سطح سیاره "توزیع" می کند و به ایجاد آب و هوای قابل سکونت کمک می کند.

9. تشکیل لایه ازن

لایه بدنام (و ضروری) ازن زمانی ایجاد شد که اتم های اکسیژن با نور فرابنفش خورشید واکنش نشان دادند و ازن را تشکیل دادند. اوزون است که بیشتر تشعشعات مضر خورشید را جذب می کند. علیرغم اهمیت، لایه اوزون نسبتاً اخیراً پس از به وجود آمدن حیات کافی در اقیانوس ها به وجود آمد تا مقدار اکسیژن مورد نیاز برای ایجاد حداقل غلظت ازن در جو آزاد شود.

10. یونوسفر

یونوسفر به این دلیل نامیده می شود که ذرات پر انرژی از فضا و خورشید به تشکیل یون ها کمک می کنند و یک "لایه الکتریکی" در اطراف سیاره ایجاد می کنند. زمانی که ماهواره وجود نداشت، این لایه به انعکاس امواج رادیویی کمک می کرد.

11. باران اسیدی

باران اسیدی که کل جنگل‌ها را از بین می‌برد و اکوسیستم‌های آبی را ویران می‌کند، زمانی در جو شکل می‌گیرد که دی اکسید گوگرد یا ذرات اکسید نیتروژن با بخار آب مخلوط شده و به صورت باران به زمین می‌ریزد. اینها ترکیبات شیمیاییآنها همچنین در طبیعت یافت می شوند: دی اکسید گوگرد در طول فوران های آتشفشانی تولید می شود و اکسید نیتروژن در هنگام برخورد رعد و برق تولید می شود.

12. قدرت رعد و برق

رعد و برق آنقدر قوی است که فقط یک پیچ می تواند هوای اطراف را تا 30000 درجه سانتیگراد گرم کند.

شفق های قطبی و شفق های قطبی استرالیا (شمال قطبی شمالی و جنوبی) ناشی از واکنش های یونی هستند که در سطح چهارم جو یعنی ترموسفر رخ می دهند. هنگامی که ذرات باردار زیاد از باد خورشیدی با مولکول های هوا در بالای قطب های مغناطیسی سیاره برخورد می کنند، می درخشند و نمایش های نوری خیره کننده ای ایجاد می کنند.

14. غروب

غروب خورشید اغلب به نظر می رسد که آسمان در حال آتش گرفتن است زیرا ذرات کوچک جوی نور را پراکنده می کنند و آن را به رنگ های نارنجی و زرد منعکس می کنند. همین اصل زیربنای شکل گیری رنگین کمان ها است.

در سال 2013، دانشمندان کشف کردند که میکروب های کوچک می توانند کیلومترها بالاتر از سطح زمین زنده بمانند. در ارتفاع 8-15 کیلومتری از سیاره، میکروب هایی کشف شدند که مواد شیمیایی آلی را از بین می برند و در جو شناور می شوند و از آنها "تغذیه" می کنند.

طرفداران نظریه آخرالزمان و داستان های ترسناک مختلف دیگر علاقه مند به یادگیری در مورد آن خواهند بود.

جو مخلوطی از گازهای مختلف است. از سطح زمین تا ارتفاع 900 کیلومتری گسترش می یابد و سیاره را از طیف مضر تشعشعات خورشیدی محافظت می کند و حاوی گازهایی است که برای تمام حیات روی این سیاره ضروری است. جو گرمای خورشید را به دام می اندازد و سطح زمین را گرم می کند و آب و هوای مطلوبی ایجاد می کند.

ترکیب اتمسفر

جو زمین عمدتاً از دو گاز - نیتروژن (78٪) و اکسیژن (21٪) تشکیل شده است. علاوه بر این، حاوی ناخالصی های دی اکسید کربن و گازهای دیگر است. در جو به شکل بخار، قطرات رطوبت در ابرها و بلورهای یخ وجود دارد.

لایه های جو

جو از لایه های زیادی تشکیل شده است که هیچ مرز مشخصی بین آنها وجود ندارد. دمای لایه های مختلف به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت است.

مگنتوسفر بدون هوا اینجاست که بیشتر ماهواره های زمین در خارج از جو زمین پرواز می کنند. اگزوسفر (450-500 کیلومتر از سطح). تقریبا بدون گاز. برخی از ماهواره های هواشناسی در اگزوسفر پرواز می کنند. ترموسفر (80-450 کیلومتر) مشخص می شود دمای بالا، در لایه بالایی به 1700 درجه سانتیگراد می رسد. مزوسفر (50-80 کیلومتر). در این منطقه با افزایش ارتفاع، دما کاهش می یابد. اینجاست که بیشتر شهاب سنگ ها (قطعاتی از سنگ های فضایی) که وارد جو می شوند می سوزند. استراتوسفر (15-50 کیلومتر). حاوی لایه ازن، یعنی لایه ای از ازن که تابش فرابنفش خورشید را جذب می کند. این باعث می شود دمای نزدیک به سطح زمین افزایش یابد. هواپیماهای جت معمولاً اینجا پرواز می کنند زیرا دید در این لایه بسیار خوب است و تقریبا هیچ تداخلی ناشی از شرایط آب و هوایی وجود ندارد. تروپوسفر. ارتفاع آن از 8 تا 15 کیلومتر از سطح زمین متغیر است. در اینجا است که آب و هوای سیاره شکل می گیرد، زیرا در این لایه حاوی بیشترین بخار آب، گرد و غبار و باد است. دما با فاصله از سطح زمین کاهش می یابد.

فشار اتمسفر

اگرچه ما آن را احساس نمی کنیم، اما لایه های جو بر سطح زمین فشار وارد می کنند. در نزدیکی سطح بالاترین میزان است و با دور شدن از آن به تدریج کاهش می یابد. این بستگی به تفاوت دمای بین خشکی و اقیانوس دارد و بنابراین در مناطقی که در همان ارتفاع از سطح دریا قرار دارند، اغلب فشارهای متفاوتی وجود دارد. فشار کم آب و هوای مرطوب را به ارمغان می آورد، در حالی که فشار بالا معمولاً هوای صاف را به ارمغان می آورد.

حرکت توده های هوا در جو

و فشارها لایه های پایینی جو را مجبور به مخلوط شدن می کنند. بادهایی که از مناطق پرفشار به نواحی کم فشار می وزند به این صورت است. در بسیاری از مناطق، بادهای محلی نیز به دلیل تفاوت درجه حرارت بین خشکی و دریا به وجود می آیند. کوه ها نیز تأثیر بسزایی در جهت بادها دارند.

اثر گلخانه ای

دی اکسید کربن و سایر گازهایی که جو زمین را تشکیل می دهند گرمای خورشید را به دام می اندازند. این فرآیند معمولاً اثر گلخانه ای نامیده می شود، زیرا از بسیاری جهات شبیه به گردش گرما در گلخانه است. اثر گلخانه ای باعث گرم شدن کره زمین در کره زمین می شود. در مناطق پرفشار - پاد سیکلون - هوای آفتابی صاف غروب می کند. مناطق کم فشار - طوفان - معمولاً هوای ناپایدار را تجربه می کنند. گرما و نور وارد جو می شود. گازها گرمای منعکس شده از سطح زمین را به دام می اندازند و در نتیجه باعث افزایش دما در زمین می شوند.

لایه اوزون خاصی در استراتوسفر وجود دارد. ازن بیشتر پرتوهای فرابنفش خورشید را مسدود می کند و از زمین و تمام حیات روی آن در برابر آن محافظت می کند. دانشمندان دریافته اند که علت تخریب لایه اوزون گازهای دی اکسید کلروفلوئوروکربن ویژه موجود در برخی از آئروسل ها و تجهیزات تبرید است. بر فراز قطب شمال و قطب جنوب، حفره های عظیمی در لایه اوزون کشف شده است که به افزایش میزان تشعشعات فرابنفش مؤثر بر سطح زمین کمک می کند.

ازن در اتمسفر پایین در نتیجه بین تشعشعات خورشیدی و دودها و گازهای مختلف خروجی تشکیل می شود. معمولاً در سراسر جو پراکنده می شود، اما اگر یک لایه بسته از هوای سرد زیر یک لایه هوای گرم تشکیل شود، ازن متمرکز شده و مه دود ایجاد می شود. متأسفانه، این نمی تواند جایگزین ازن از دست رفته در سوراخ های ازن شود.

در این عکس ماهواره ای یک سوراخ در لایه اوزون بر روی قطب جنوب به وضوح قابل مشاهده است. اندازه سوراخ متفاوت است، اما دانشمندان معتقدند که به طور مداوم در حال رشد است. تلاش هایی برای کاهش سطح گازهای خروجی در جو انجام می شود. آلودگی هوا باید کاهش یابد و از سوخت های بدون دود در شهرها استفاده شود. دود برای بسیاری از افراد باعث تحریک چشم و خفگی می شود.

پیدایش و تکامل جو زمین

جو مدرن زمین نتیجه تکامل طولانی مدت است. این در نتیجه اقدامات ترکیبی عوامل زمین شناسی و فعالیت حیاتی موجودات به وجود آمد. در طول تاریخ زمین شناسی، جو زمین دستخوش چندین تغییر عمیق شده است. بر اساس داده های زمین شناسی و مقدمات نظری، جو اولیه زمین جوان، که حدود 4 میلیارد سال پیش وجود داشته است، می تواند از مخلوطی از گازهای بی اثر و نجیب با مقدار کمی نیتروژن غیر فعال تشکیل شده باشد (N.A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987؛ O. G. Ushakov، 1991، در حال حاضر، دیدگاه در مورد ترکیبات و ساختار اتمسفر اولیه تا حدودی تغییر کرده است، به عنوان یک نتیجه گاز زدایی گوشته و فرآیندهای هوازدگی فعال در سطح زمین، بخار آب، ترکیبات کربن به شکل CO 2 و CO، گوگرد و ترکیبات آن شروع به ورود به اتمسفر و همچنین اسیدهای هالوژن قوی - HCI، HF کردند HI و اسید بوریک که توسط متان، آمونیاک، هیدروژن، آرگون و برخی دیگر از گازهای نجیب موجود در جو تکمیل می شدند. بنابراین، دمای سطح زمین نزدیک به دمای تعادل تابشی بود (A. S. Monin، 1977).

با گذشت زمان، ترکیب گاز اتمسفر اولیه تحت تأثیر فرآیندهای هوازدگی سنگ های بیرون زده روی سطح زمین، فعالیت سیانوباکتری ها و جلبک های سبز آبی، فرآیندهای آتشفشانی و عمل نور خورشید شروع به تغییر کرد. این منجر به تجزیه متان به دی اکسید کربن، آمونیاک به نیتروژن و هیدروژن شد. دی اکسید کربن که به آرامی به سطح زمین فرو رفت و نیتروژن شروع به تجمع در جو ثانویه کرد. به لطف فعالیت حیاتی جلبک های سبز آبی، اکسیژن در فرآیند فتوسنتز شروع به تولید کرد، اما در ابتدا عمدتاً صرف "اکسیداسیون" می شد. گازهای اتمسفر، و سپس سنگ. در همان زمان، آمونیاک اکسید شده به نیتروژن مولکولی، شروع به تجمع شدید در جو کرد. فرض بر این است که مقدار قابل توجهی از نیتروژن در جو مدرن باقی مانده است. متان و مونوکسید کربن به دی اکسید کربن اکسید شدند. گوگرد و سولفید هیدروژن به SO 2 و SO 3 اکسید شدند که به دلیل تحرک و سبکی زیاد، به سرعت از جو حذف شدند. بنابراین، جو حاصل از یک جو کاهنده، همانطور که در دوره آرکئن و پروتروزوییک اولیه بود، به تدریج به یک اتمسفر اکسید کننده تبدیل شد.

دی اکسید کربن هم در نتیجه اکسیداسیون متان و هم در نتیجه گاززدایی گوشته و هوازدگی سنگ ها وارد جو شد. در صورتی که تمام دی اکسید کربن آزاد شده در کل تاریخ زمین در اتمسفر حفظ شود، فشار جزئی آن در حال حاضر می تواند مانند زهره شود (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). اما روی زمین روند معکوس در کار بود. بخش قابل توجهی از دی اکسید کربن اتمسفر در هیدروسفر حل شد که در آن توسط هیدروبیونت ها برای ساختن پوسته هایشان استفاده شد و به طور بیوژنیک به کربنات تبدیل شد. متعاقباً لایه های ضخیم کربنات های شیمیایی و آلی از آنها تشکیل شد.

اکسیژن از سه منبع وارد جو شد. برای مدت طولانی، با شروع از منشاء زمین، در هنگام گاز زدایی از گوشته آزاد شد و عمدتاً در فرآیندهای اکسیداتیو صرف شد. ظواهر؛ اکسیژن آزاد در جو منجر به مرگ بیشتر پروکاریوت هایی شد که در شرایط کاهشی زندگی می کردند. موجودات پروکاریوتی زیستگاه خود را تغییر دادند. آنها سطح زمین را در اعماق و مناطقی که شرایط بازیابی هنوز در آنجا باقی مانده بود، رها کردند. یوکاریوت‌ها جایگزین آن‌ها شدند که با انرژی شروع به تبدیل دی اکسید کربن به اکسیژن کردند.

در طول دوره آرکئن و بخش قابل توجهی از پروتروزوئیک، تقریباً تمام اکسیژن حاصل از هر دو روش بیوژنیک و بیوژنیک عمدتاً صرف اکسیداسیون آهن و گوگرد می شد. در پایان پروتروزوئیک، تمام آهن های دو ظرفیتی فلزی واقع در سطح زمین یا اکسید شده یا به درون هسته زمین حرکت کردند. این باعث شد که فشار جزئی اکسیژن در جو پروتروزوییک اولیه تغییر کند.

در اواسط پروتروزوییک، غلظت اکسیژن در جو به نقطه ژوری رسید و به 0.01٪ از سطح مدرن رسید. از این زمان، اکسیژن شروع به انباشته شدن در جو کرد و احتمالاً در پایان ریفین محتوای آن به نقطه پاستور (0.1٪ از سطح مدرن) رسیده است. این احتمال وجود دارد که لایه اوزون در دوره وندیان ظاهر شده و هرگز ناپدید نشده باشد.

ظهور اکسیژن آزاد در اتمسفر زمین، تکامل حیات را تحریک کرد و منجر به پیدایش اشکال جدیدی با متابولیسم پیشرفته‌تر شد. اگر جلبک‌های تک سلولی یوکاریوتی و سیانیا که در ابتدای پروتروزوئیک ظاهر شدند، تنها به 3-10 غلظت کنونی آن در آب نیاز داشتند، پس با ظهور متازوآهای غیراسکلتی در پایان وندیان اولیه، یعنی حدود 650 میلیون سال پیش، غلظت اکسیژن در جو باید به طور قابل توجهی بالاتر باشد. از این گذشته، Metazoa از تنفس اکسیژن استفاده کرد و این مستلزم آن بود که فشار جزئی اکسیژن به یک سطح بحرانی برسد - نقطه پاستور. در این مورد، فرآیند تخمیر بی‌هوازی با یک متابولیسم اکسیژن امیدوارکننده‌تر و پیشرونده‌تر جایگزین شد.

پس از این، تجمع بیشتر اکسیژن در جو زمین بسیار سریع اتفاق افتاد. افزایش تدریجی حجم جلبک های سبز آبی به دستیابی به سطح اکسیژن لازم برای حمایت از زندگی دنیای حیوانات در جو کمک کرد. تثبیت خاصی از محتوای اکسیژن در جو از لحظه ای که گیاهان به زمین رسیدند - تقریباً 450 میلیون سال پیش - رخ داد. ظهور گیاهان در خشکی، که در دوره سیلورین رخ داد، منجر به تثبیت نهایی سطح اکسیژن در جو شد. از آن زمان به بعد، غلظت آن شروع به نوسان در محدوده های نسبتاً باریک کرد و هرگز از محدودیت های وجود زندگی فراتر نرفت. غلظت اکسیژن در جو از زمان ظهور گیاهان گلدار به طور کامل تثبیت شده است. این رویداد در اواسط دوره کرتاسه، یعنی. حدود 100 میلیون سال پیش

بخش عمده ای از نیتروژن در مراحل اولیه توسعه زمین، عمدتا به دلیل تجزیه آمونیاک، تشکیل شد. با ظهور موجودات، فرآیند اتصال نیتروژن جو به مواد آلی و دفن آن در رسوبات دریایی آغاز شد. پس از رسیدن ارگانیسم ها به خشکی، نیتروژن شروع به دفن در رسوبات قاره ای کرد. فرآیندهای پردازش نیتروژن آزاد به ویژه با ظهور گیاهان زمینی تشدید شد.

در نوبت کریپتوزوئیک و فانوزوئیک، یعنی حدود 650 میلیون سال پیش، محتوای دی اکسید کربن در اتمسفر به یک دهم درصد کاهش یافت و اخیراً، تقریباً 10 تا 20 میلیون سال، به مقداری نزدیک به سطح مدرن رسیده است. قبل

بنابراین، ترکیب گاز اتمسفر نه تنها فضای زندگی را برای موجودات فراهم می کرد، بلکه ویژگی های فعالیت زندگی آنها را تعیین کرد و به سکونت و تکامل کمک کرد. اختلالات نوظهور در توزیع ترکیب گاز جو برای موجودات مطلوب، هم به دلایل کیهانی و هم به دلایل سیاره ای، منجر به انقراض دسته جمعی جهان آلی شد که بارها و بارها در طول کریپتوزوئیک و در مرزهای خاصی از تاریخ فانروزوئیک رخ داد.

توابع قومی اتمسفر

جو زمین مواد، انرژی لازم را فراهم می کند و جهت و سرعت فرآیندهای متابولیک را تعیین می کند. ترکیب گاز جو مدرن برای وجود و توسعه حیات بهینه است. به عنوان منطقه ای که آب و هوا و اقلیم در آن شکل می گیرد، جو باید شرایط راحتی را برای زندگی مردم، حیوانات و پوشش گیاهی ایجاد کند. انحراف در یک جهت یا جهت دیگر در کیفیت هوای جوی و شرایط آب و هوایی شرایط شدیدی را برای زندگی گیاهان و جانوران از جمله انسان ایجاد می کند.

جو زمین نه تنها شرایط موجودیت بشر را فراهم می کند، بلکه عامل اصلی تکامل قوم کره است. در عین حال، معلوم می شود که منبع انرژی و مواد خام برای تولید است. به طور کلی اتمسفر عاملی است که سلامت انسان را حفظ می کند و برخی از مناطق به دلیل شرایط فیزیکی-جغرافیایی و کیفیت هوای جوی به عنوان مناطق تفریحی و مناطقی برای درمان و تفریح ​​مردم آسایشگاه- تفرجگاه در نظر گرفته شده است. بنابراین، فضا عامل تأثیرگذاری زیبایی شناختی و احساسی است.

توابع قوم‌کره و تکنوسفر جو، که اخیراً تعریف شده‌اند (E. D. Nikitin، N. A. Yasamanov، 2001)، نیاز به مطالعه مستقل و عمیق دارند. بنابراین، مطالعه توابع انرژی اتمسفر، هم از نقطه نظر وقوع و عملکرد فرآیندهایی که به محیط زیست آسیب می رسانند و هم از نقطه نظر تأثیر بر سلامت و رفاه مردم بسیار مرتبط است. در این مورد، ما در مورد انرژی طوفان ها و پادسیکلون ها، گرداب های جوی، فشار اتمسفر و سایر پدیده های شدید جوی صحبت می کنیم. استفاده کارآمدکه به حل موفقیت آمیز مشکل به دست آوردن غیر آلاینده کمک می کند منابع جایگزینانرژی به هر حال، محیط هوا، به ویژه آن قسمت از آن که در بالای اقیانوس جهانی قرار دارد، منطقه ای است که در آن مقدار عظیمی از انرژی آزاد آزاد می شود.

به عنوان مثال، مشخص شده است که طوفان های استوایی با قدرت متوسط ​​انرژی معادل انرژی 500 هزار بمب اتمی را که فقط در یک روز بر روی هیروشیما و ناکازاکی انداخته شده است، آزاد می کنند. در 10 روز از وجود چنین طوفانی انرژی به اندازه ای آزاد می شود که برای 600 سال تمام نیازهای انرژی کشوری مانند آمریکا را تامین کند.

در سال های اخیرتعداد زیادی از دانشمندان علوم طبیعی منتشر شده است که به یک درجه مربوط به جنبه های مختلف فعالیت و تأثیر جو بر فرآیندهای زمینی است که نشان دهنده تشدید تعاملات بین رشته ای در علوم طبیعی مدرن. در عین حال، نقش یکپارچه برخی از جهات آن آشکار می شود که در این میان باید به جهت عملکردی-اکولوژیکی در ژئواکولوژی اشاره کرد.

این جهت باعث تحریک تجزیه و تحلیل و تعمیم نظری در مورد عملکردهای اکولوژیکی و نقش سیاره ای ژئوسفرهای مختلف می شود و این به نوبه خود یک پیش نیاز مهم برای توسعه روش شناسی و مبانی علمی برای مطالعه جامع سیاره ما، استفاده منطقی و حفاظت از سیاره ما است. منابع طبیعی آن

جو زمین از چندین لایه تشکیل شده است: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر، یونوسفر و اگزوسفر. در قسمت بالایی تروپوسفر و قسمت پایینی استراتوسفر یک لایه غنی شده با ازن وجود دارد که به آن سپر ازن می گویند. الگوهای خاصی (روزانه، فصلی، سالانه و غیره) در توزیع ازن ایجاد شده است. جو از زمان پیدایش خود بر روند فرآیندهای سیاره ای تأثیر گذاشته است. ترکیب اولیه جو کاملاً متفاوت از زمان حاضر بود، اما با گذشت زمان سهم و نقش نیتروژن مولکولی به طور پیوسته افزایش یافت، حدود 650 میلیون سال پیش اکسیژن آزاد ظاهر شد که مقدار آن به طور مداوم افزایش یافت، اما غلظت دی اکسید کربن بر این اساس کاهش یافت. تحرک بالای جو، ترکیب گاز آن و حضور ذرات معلق در هوا نقش برجسته و مشارکت فعال آن را در انواع فرآیندهای زمین شناسی و بیوسفر تعیین می کند. جو نقش بزرگی در توزیع مجدد انرژی خورشیدی و توسعه فاجعه بار دارد پدیده های طبیعیو بلایا تاثیر منفیجهان ارگانیک و سیستم های طبیعی تحت تأثیر گرداب های جوی - گردبادها (گردبادها)، طوفان ها، طوفان ها، طوفان ها و سایر پدیده ها قرار دارند. منابع اصلی آلودگی در کنار عوامل طبیعی، اشکال گوناگونی دارند فعالیت اقتصادیشخص تأثیرات انسانی بر جو نه تنها در ظاهر ذرات معلق در هوا و گازهای گلخانه ای مختلف، بلکه در افزایش مقدار بخار آب نیز بیان می شود و خود را به صورت مه دود و باران اسیدی نشان می دهد. گازهای گلخانه ای در حال تغییر هستند رژیم دماسطح زمین، انتشار گازهای خاص حجم لایه ازن را کاهش می دهد و به تشکیل حفره های ازن کمک می کند. نقش قوم کره جو زمین بسیار زیاد است.

نقش جو در فرآیندهای طبیعی

اتمسفر سطحی، در حالت میانی خود بین لیتوسفر و فضای بیرونی و ترکیب گاز آن، شرایطی را برای زندگی موجودات ایجاد می کند. در عین حال، هوازدگی و شدت تخریب سنگ‌ها، انتقال و تجمع مواد زباله به مقدار، ماهیت و فراوانی بارش، به فراوانی و قدرت بادها و به‌ویژه دمای هوا بستگی دارد. جو یکی از اجزای اصلی سیستم آب و هوایی است. دما و رطوبت، ابری و بارندگی، باد - همه اینها آب و هوا را مشخص می کند، یعنی تغییر مداوم وضعیت جو. در عین حال، همین مؤلفه‌ها آب و هوا را مشخص می‌کنند، به عنوان مثال، متوسط ​​رژیم بلند مدت آب و هوا.

ترکیب گازها، وجود ابرها و ناخالصی‌های مختلف که ذرات آئروسل (خاکستر، غبار، ذرات بخار آب) نامیده می‌شوند، ویژگی‌های عبور تابش خورشید از جو را تعیین می‌کنند و از فرار تشعشعات حرارتی زمین جلوگیری می‌کنند. به فضای بیرونی

جو زمین بسیار متحرک است. فرآیندهایی که در آن به وجود می آید و تغییر در ترکیب گاز، ضخامت، کدر بودن، شفافیت و وجود ذرات معین آئروسل در آن بر آب و هوا و اقلیم تأثیر می گذارد.

عمل و جهت فرآیندهای طبیعی و همچنین حیات و فعالیت روی زمین تعیین می شود تابش خورشیدی. 99.98 درصد از گرمای تامین شده به سطح زمین را تامین می کند. هر سال این مقدار 134*1019 کیلو کالری است. این میزان گرما را می توان با سوزاندن 200 میلیارد تن زغال سنگ به دست آورد. ذخایر هیدروژنی که این جریان انرژی گرما هسته‌ای را در جرم خورشید ایجاد می‌کند، حداقل تا 10 میلیارد سال دیگر، یعنی برای مدتی دو برابر بیشتر از زمان وجود سیاره ما و خودش، باقی خواهد ماند.

حدود 1/3 از مقدار کل انرژی خورشیدی که به مرز بالایی جو می رسد به فضا بازتاب می شود، 13٪ توسط لایه اوزون جذب می شود (تقریباً تمام اشعه ماوراء بنفش). 7٪ - بقیه جو و تنها 44٪ به سطح زمین می رسد. کل تابش خورشیدی که در روز به زمین می رسد برابر با انرژی است که بشر در نتیجه سوزاندن انواع سوخت در هزاره گذشته دریافت کرده است.

میزان و ماهیت توزیع تابش خورشیدی در سطح زمین به شدت به ابری بودن و شفافیت جو بستگی دارد. میزان تابش پراکنده تحت تأثیر ارتفاع خورشید از افق، شفافیت جو، محتوای بخار آب، گرد و غبار، مقدار کل دی اکسید کربن و غیره است.

حداکثر مقدار تابش پراکنده به مناطق قطبی می رسد. هر چه خورشید بالاتر از افق پایین تر باشد، گرمای کمتری وارد یک منطقه معین از زمین می شود.

شفافیت جو و ابری بودن از اهمیت بالایی برخوردار است. در یک روز تابستانی ابری معمولا سردتر از یک روز صاف است، زیرا ابری شدن روز از گرم شدن سطح زمین جلوگیری می کند.

غبارآلودگی جو نقش عمده ای در توزیع گرما دارد. ذرات جامد ریز پراکنده گرد و غبار و خاکستر موجود در آن که بر شفافیت آن تأثیر می گذارد، بر توزیع تابش خورشید تأثیر منفی می گذارد که بیشتر آن منعکس می شود. ذرات ریز از دو طریق وارد جو می شوند: یا خاکستری که در طی فوران های آتشفشانی ساطع می شود، یا گرد و غبار صحرا که توسط بادهای مناطق خشک استوایی و نیمه گرمسیری حمل می شود. به خصوص مقدار زیادی از چنین گرد و غباری در هنگام خشکسالی تشکیل می شود، زمانی که جریان هوای گرم آن را به لایه های بالایی جو می برد و می تواند برای مدت طولانی در آنجا بماند. پس از فوران آتشفشان کراکاتوآ در سال 1883، گرد و غباری که ده ها کیلومتر به جو پرتاب شد، حدود 3 سال در استراتوسفر باقی ماند. در نتیجه فوران آتشفشان El Chichon (مکزیک) در سال 1985، گرد و غبار به اروپا رسید و بنابراین دمای سطح کمی کاهش یافت.

جو زمین حاوی مقادیر متغیر بخار آب است. به صورت مطلق وزن یا حجم، مقدار آن از 2 تا 5 درصد متغیر است.

بخار آب، مانند دی اکسید کربن، اثر گلخانه ای را افزایش می دهد. در ابرها و مه هایی که در جو به وجود می آیند، فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی عجیبی رخ می دهد.

منبع اصلی بخار آب به جو سطح اقیانوس جهانی است. سالانه لایه ای از آب به ضخامت 95 تا 110 سانتی متر از آن تبخیر می شود، بخشی از رطوبت پس از تراکم به اقیانوس برمی گردد و دیگری توسط جریان های هوا به سمت قاره ها هدایت می شود. در مناطق با اقلیم مرطوب متغیر، بارش خاک را مرطوب می کند و در اقلیم مرطوب، ذخایر آب زیرزمینی ایجاد می کند. بنابراین، جو یک تجمع کننده رطوبت و یک مخزن بارش است. و مه هایی که در اتمسفر ایجاد می شوند رطوبت پوشش خاک را تامین می کنند و در نتیجه نقش تعیین کننده ای در توسعه گیاهان و جانوران ایفا می کنند.

رطوبت اتمسفر به دلیل تحرک جو در سطح زمین پخش می شود. با سیستم بسیار پیچیده بادها و توزیع فشار مشخص می شود. با توجه به اینکه جو در حرکت مداوم است، ماهیت و مقیاس توزیع جریان و فشار باد دائماً در حال تغییر است. مقیاس گردش از ریزهواشناسی، با اندازه تنها چند صد متر، تا مقیاس جهانی چند ده هزار کیلومتر متفاوت است. گردابه های جوی عظیم در ایجاد سیستم های جریان هوا در مقیاس بزرگ شرکت می کنند و گردش کلی جو را تعیین می کنند. علاوه بر این، آنها منابع پدیده های جوی فاجعه بار هستند.

توزیع آب و هوا و شرایط آب و هوایی و عملکرد مواد زنده به فشار اتمسفر بستگی دارد. اگر فشار اتمسفر در محدوده های کوچک نوسان داشته باشد، نقش تعیین کننده ای در رفاه مردم و رفتار حیوانات ندارد و بر عملکرد فیزیولوژیکی گیاهان تأثیر نمی گذارد. تغییرات فشار معمولاً با پدیده های پیشانی و تغییرات آب و هوایی همراه است.

فشار اتمسفر برای تشکیل باد از اهمیت اساسی برخوردار است که به عنوان یک عامل تسکین دهنده، تأثیر شدیدی بر دنیای حیوانات و گیاهان دارد.

باد می تواند رشد گیاه را سرکوب کند و در عین حال انتقال بذر را تقویت کند. نقش باد در شکل دادن به شرایط آب و هوایی و آب و هوایی بسیار زیاد است. همچنین به عنوان تنظیم کننده جریان های دریا عمل می کند. باد به عنوان یکی از عوامل برون زا در فرسایش و کاهش تورم مواد هوازده در فواصل طولانی نقش دارد.

نقش اکولوژیکی و زمین شناسی فرآیندهای جوی

کاهش شفافیت اتمسفر به دلیل ظهور ذرات آئروسل و گرد و غبار جامد در آن بر توزیع تابش خورشیدی، افزایش آلبدو یا بازتابش تأثیر می گذارد. واکنش‌های شیمیایی مختلفی که باعث تجزیه ازن و تولید ابرهای مرواریدی متشکل از بخار آب می‌شوند به همین نتیجه منجر می‌شوند. تغییرات جهانی در بازتاب، و همچنین تغییرات در گازهای جوی، عمدتا گازهای گلخانه ای، مسئول تغییرات آب و هوایی هستند.

گرمای ناهموار که باعث اختلاف فشار اتمسفر در قسمت‌های مختلف سطح زمین می‌شود، منجر به گردش اتمسفر می‌شود. ویژگی متمایزتروپوسفر هنگامی که اختلاف فشار رخ می دهد، هوا از مناطق خارج می شود فشار خون بالابه ناحیه کم فشار این حرکات توده های هوا، همراه با رطوبت و دما، ویژگی های اصلی اکولوژیکی و زمین شناسی فرآیندهای جوی را تعیین می کنند.

باد بسته به سرعت، کارهای زمین شناسی مختلفی را روی سطح زمین انجام می دهد. با سرعت 10 متر بر ثانیه، شاخه های ضخیم درختان را تکان می دهد، گرد و غبار را بلند کرده و حمل می کند. ماسه ریز; شاخه های درخت را با سرعت 20 متر بر ثانیه می شکند، شن و ماسه را حمل می کند. با سرعت 30 متر بر ثانیه (طوفان) سقف خانه ها را می شکند، درختان را از ریشه می کند، تیرها را می شکند، سنگریزه ها را جابجا می کند و قلوه سنگ ها را با خود حمل می کند و باد طوفانی با سرعت 40 متر بر ثانیه خانه ها را ویران می کند، برق را می شکند و خراب می کند. قطب های خط، درختان بزرگ را ریشه کن می کند.

گردبادها و گردبادها (گردبادها) - گرداب های جوی که در فصل گرم در جبهه های جوی قدرتمند، با سرعت تا 100 متر بر ثانیه به وجود می آیند، تأثیرات منفی زیادی بر محیط زیست با عواقب فاجعه بار دارند. Squalls گردبادهای افقی با سرعت باد طوفانی (تا 60-80 متر بر ثانیه) هستند. آنها اغلب با باران های شدید و رعد و برق همراه هستند که از چند دقیقه تا نیم ساعت طول می کشد. اسکال ها مناطقی به عرض 50 کیلومتر را پوشش می دهند و مسافتی بین 200 تا 250 کیلومتر را طی می کنند. طوفان شدید در مسکو و منطقه مسکو در سال 1998 به سقف بسیاری از خانه ها آسیب رساند و درختان را فرو ریخت.

گردبادها که در آمریکای شمالی گردباد نامیده می‌شوند، گرداب‌های جوی قیفی‌شکل قدرتمندی هستند که اغلب با ابرهای رعد و برق همراه هستند. اینها ستون هایی از هوا هستند که در وسط با قطر چند ده تا صدها متر در حال کاهش است. گردباد ظاهری شبیه قیف دارد که بسیار شبیه به خرطوم فیل است که از ابرها پایین می آید یا از سطح زمین بالا می آید. گردباد با دارا بودن نادر شدن شدید و سرعت چرخش بالا تا چند صد کیلومتر حرکت می کند و گرد و غبار، آب از مخازن و اجسام مختلف را به داخل می کشد. گردبادهای قدرتمند با رعد و برق، باران همراه هستند و قدرت تخریب زیادی دارند.

گردبادها به ندرت در نواحی زیرقطبی یا استوایی که دائماً سرد یا گرم است رخ می دهند. گردبادهای کمی در اقیانوس باز وجود دارد. گردبادها در اروپا، ژاپن، استرالیا، ایالات متحده آمریکا و در روسیه به ویژه در منطقه مرکزی زمین سیاه، در مناطق مسکو، یاروسلاول، نیژنی نووگورود و ایوانوو شایع هستند.

گردبادها اتومبیل ها، خانه ها، کالسکه ها و پل ها را بلند و جابه جا می کنند. گردبادهای مخرب مخصوصاً در ایالات متحده مشاهده می شوند. هر ساله از 450 تا 1500 گردباد با میانگین تلفات حدود 100 نفر رخ می دهد. گردبادها فرآیندهای فاجعه بار جوی سریع الاثر هستند. آنها فقط در 20-30 دقیقه تشکیل می شوند و طول عمر آنها 30 دقیقه است. بنابراین، پیش بینی زمان و مکان گردبادها تقریبا غیرممکن است.

گرداب های مخرب دیگر اما طولانی مدت جوی، طوفان ها هستند. آنها به دلیل اختلاف فشار تشکیل می شوند که در شرایط خاص به ظهور یک حرکت دایره ای جریان هوا کمک می کند. گرداب های جوی در اطراف جریان های قدرتمند هوای گرم مرطوب به سمت بالا سرچشمه می گیرند و با سرعت بالا در جهت عقربه های ساعت در نیمکره جنوبی و در خلاف جهت عقربه های ساعت در نیمکره شمالی می چرخند. سیکلون ها بر خلاف گردبادها از اقیانوس ها سرچشمه می گیرند و اثرات مخرب خود را بر روی قاره ها ایجاد می کنند. عوامل مخرب اصلی وزش باد شدید، بارش شدید به صورت بارش برف، رگبار، تگرگ و سیلاب می باشد. بادهایی با سرعت 19 تا 30 متر بر ثانیه طوفان، 30 تا 35 متر بر ثانیه - طوفان و بیش از 35 متر بر ثانیه - طوفان تشکیل می دهند.

طوفان های استوایی - طوفان ها و طوفان ها - دارای عرض متوسط ​​چند صد کیلومتر هستند. سرعت باد در داخل طوفان به نیروی طوفان می رسد. طوفان های استوایی از چند روز تا چند هفته طول می کشند و با سرعت 50 تا 200 کیلومتر در ساعت حرکت می کنند. طوفان های عرض جغرافیایی متوسط ​​قطر بیشتری دارند. ابعاد عرضی آنها از هزار تا چند هزار کیلومتر است و سرعت باد طوفانی است. آنها در نیمکره شمالی از غرب حرکت می کنند و همراه با تگرگ و بارش برف هستند که طبیعت فاجعه باری دارند. از نظر تعداد قربانیان و خسارات وارده، طوفان‌ها و طوفان‌ها و طوفان‌های مرتبط، بزرگترین پدیده‌های جوی طبیعی پس از سیل هستند. در مناطق پرجمعیت آسیا، تعداد تلفات ناشی از طوفان ها هزاران نفر است. در سال 1991، طوفان در بنگلادش، که باعث تشکیل امواج دریا به ارتفاع 6 متر شد، 125 هزار نفر جان خود را از دست دادند. طوفان خسارات زیادی به ایالات متحده وارد می کند. در همان زمان، ده ها و صدها نفر می میرند. در اروپای غربی، طوفان خسارت کمتری ایجاد می کند.

رعد و برق یک پدیده جوی فاجعه بار در نظر گرفته می شود. آنها زمانی رخ می دهند که دما خیلی سریع افزایش می یابد هوای مرطوب. در مرز مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری، رعد و برق 90-100 روز در سال، در منطقه معتدل 10-30 روز رخ می دهد. در کشور ما بیشترین تعداد رعد و برق در قفقاز شمالی رخ می دهد.

رعد و برق معمولا کمتر از یک ساعت طول می کشد. به خصوص خطرناك هستند كه باران هاي شديد، تگرگ، رعد و برق، وزش باد و جريان هاي عمودي هوا هستند. خطر تگرگ بر اساس اندازه تگرگ تعیین می شود. در قفقاز شمالی، جرم تگرگ یک بار به 0.5 کیلوگرم می رسید و در هند، تگرگ به وزن 7 کیلوگرم ثبت شد. شهری-خطرناک ترین مناطق کشور ما در قفقاز شمالی قرار دارد. در جولای 1992، تگرگ به 18 هواپیما در فرودگاه Mineralnye Vody آسیب رساند.

از پدیده های خطرناک جوی می توان به رعد و برق اشاره کرد. آنها مردم، دام ها را می کشند، باعث آتش سوزی می شوند و به شبکه برق آسیب می رسانند. سالانه حدود 10000 نفر بر اثر رعد و برق و عواقب آن در سراسر جهان جان خود را از دست می دهند. علاوه بر این، در برخی مناطق آفریقا، فرانسه و ایالات متحده آمریکا، تعداد قربانیان صاعقه بیشتر از سایر پدیده های طبیعی است. خسارت اقتصادی سالانه طوفان های تندری در ایالات متحده حداقل 700 میلیون دلار است.

خشکسالی برای مناطق بیابانی، استپی و جنگلی-استپی معمول است. کمبود بارندگی باعث خشک شدن خاک و کاهش سطح آن می شود آب های زیرزمینیو در مخازن تا زمانی که کاملا خشک شوند. کمبود رطوبت منجر به مرگ گیاهان و محصولات می شود. خشکسالی به ویژه در آفریقا، خاور نزدیک و میانه، آسیای مرکزی و جنوب آمریکای شمالی شدید است.

خشکسالی از طریق فرآیندهایی مانند شور شدن خاک، بادهای خشک، طوفان های گرد و غبار، فرسایش خاک و آتش سوزی جنگل ها، شرایط زندگی انسان ها را تغییر می دهد و بر محیط طبیعی تأثیر نامطلوب می گذارد. آتش‌سوزی‌ها به ویژه در هنگام خشکسالی در مناطق تایگا، جنگل‌های گرمسیری و نیمه گرمسیری و ساوانا شدیدتر می‌شوند.

خشکسالی فرآیندهای کوتاه مدتی است که یک فصل به طول می انجامد. هنگامی که خشکسالی بیش از دو فصل طول می کشد، خطر قحطی و مرگ و میر دسته جمعی وجود دارد. به طور معمول، خشکسالی یک یا چند کشور را تحت تاثیر قرار می دهد. خشکسالی های طولانی مدت با پیامدهای غم انگیز به ویژه اغلب در منطقه ساحل آفریقا رخ می دهد.

پدیده‌های جوی مانند بارش برف، باران‌های شدید کوتاه‌مدت و باران‌های طولانی مدت خسارات زیادی به بار می‌آورند. بارش برف باعث ریزش بهمن های عظیم در کوه ها می شود و آب شدن سریع برف های ریزش شده و بارش های طولانی مدت منجر به سیل می شود. ریزش توده عظیم آب بر سطح زمین به ویژه در مناطق بدون درخت باعث فرسایش شدید خاک می شود. رشد شدیدی از سیستم های پرتو خندقی وجود دارد. سیل ها در نتیجه سیل های بزرگ در طول دوره های بارش شدید یا آب زیاد پس از گرم شدن ناگهانی یا ذوب شدن بهاره برف رخ می دهند و بنابراین، منشأ پدیده های جوی هستند (در فصل نقش اکولوژیکی هیدروسفر مورد بحث قرار می گیرند).

تغییرات جوی انسانی

در حال حاضر، منابع انسانی مختلفی وجود دارد که باعث آلودگی هوا شده و منجر به اختلالات جدی در تعادل اکولوژیکی می شود. از نظر مقیاس، دو منبع بیشترین تأثیر را بر جو دارند: حمل و نقل و صنعت. به طور متوسط، حمل و نقل حدود 60٪ از کل میزان آلودگی جوی را تشکیل می دهد، صنعت - 15، انرژی حرارتی - 15، فن آوری برای از بین بردن زباله های خانگی و صنعتی - 10٪.

بسته به سوخت مورد استفاده و نوع اکسید کننده های مورد استفاده، انتقال به اتمسفر اکسیدهای نیتروژن، گوگرد، اکسیدها و دی اکسیدهای کربن، سرب و ترکیبات آن، دوده، بنزوپیرن (ماده ای از گروه هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای است. یک سرطان زا قوی که باعث سرطان پوست می شود).

صنعت دی اکسید گوگرد، اکسیدها و دی اکسیدهای کربن، هیدروکربن ها، آمونیاک، سولفید هیدروژن، اسید سولفوریک، فنل، کلر، فلوئور و سایر ترکیبات شیمیایی را در جو منتشر می کند. اما جایگاه غالب در بین انتشار گازهای گلخانه ای (تا 85٪) توسط گرد و غبار اشغال شده است.

در نتیجه آلودگی، شفافیت اتمسفر تغییر می کند و باعث ایجاد ذرات معلق در هوا، مه دود و باران اسیدی می شود.

آئروسل ها سیستم های پراکنده ای هستند که از ذرات جامد یا قطرات مایع معلق در یک محیط گازی تشکیل شده اند. اندازه ذرات فاز پراکنده معمولاً 10 -3 -10 -7 سانتی متر است بسته به ترکیب فاز پراکنده، آئروسل ها به دو گروه تقسیم می شوند. یکی شامل آئروسل های متشکل از ذرات جامد پراکنده در یک محیط گازی، دوم شامل آئروسل هایی است که مخلوطی از فازهای گازی و مایع هستند. اولی دود نامیده می شود، و دومی - مه. در روند تشکیل آنها، مراکز تراکم نقش مهمی ایفا می کنند. خاکستر آتشفشانی، گرد و غبار کیهانی، محصولات انتشاری صنعتی، باکتری های مختلف و غیره به عنوان هسته های تراکم عمل می کنند. بنابراین، به عنوان مثال، هنگامی که چمن خشک در اثر آتش سوزی در مساحت 4000 متر مربع از بین می رود، به طور متوسط ​​11 * 10 22 هسته آئروسل تشکیل می شود.

ذرات آئروسل از لحظه ظهور سیاره ما شروع به شکل گیری کردند و بر شرایط طبیعی تأثیر گذاشتند. با این حال، کمیت و اعمال آنها، متعادل با چرخه کلی مواد در طبیعت، تغییرات محیطی عمیقی ایجاد نکرد. عوامل انسانی تشکیل آنها این تعادل را به سمت اضافه بارهای زیست کره قابل توجهی تغییر داده است. این ویژگی به ویژه از زمانی که بشر شروع به استفاده از ذرات معلق در هوا به شکل مواد سمی و برای محافظت از گیاهان کرد، مشهود بوده است.

خطرناک ترین برای پوشش گیاهی آئروسل های دی اکسید گوگرد، هیدروژن فلوراید و نیتروژن هستند. هنگامی که آنها با سطح مرطوب برگ تماس پیدا می کنند، اسیدهایی را تشکیل می دهند که تأثیر مخربی بر موجودات زنده دارند. مه های اسیدی همراه با هوای استنشاقی وارد اندام های تنفسی حیوانات و انسان شده و اثر تهاجمی بر روی غشاهای مخاطی دارند. برخی از آنها بافت زنده را تجزیه می کنند و آئروسل های رادیواکتیو باعث سرطان می شوند. در میان ایزوتوپ های رادیواکتیو، Sg 90 نه تنها به دلیل سرطان زایی آن، بلکه به عنوان آنالوگ کلسیم نیز خطرناک است و در استخوان های موجودات زنده جایگزین می شود و باعث تجزیه آنها می شود.

در طی انفجارهای هسته ای، ابرهای آئروسل رادیواکتیو در جو تشکیل می شوند. ذرات کوچک با شعاع 1 تا 10 میکرون نه تنها به لایه های فوقانی تروپوسفر، بلکه در استراتوسفر نیز می افتند، جایی که می توانند برای مدت طولانی در آنجا باقی بمانند. ابرهای آئروسل نیز در حین کار راکتورها در تاسیسات صنعتی که سوخت هسته ای تولید می کنند و همچنین در نتیجه حوادث در نیروگاه های هسته ای تشکیل می شوند.

دود مخلوطی از ذرات معلق در هوا با فازهای پراکنده مایع و جامد است که یک پرده مه آلود بر روی مناطق صنعتی و شهرهای بزرگ تشکیل می دهد.

سه نوع مه دود وجود دارد: یخی، مرطوب و خشک. مه دود یخ را دود آلاسکا می نامند. این ترکیبی از آلاینده های گازی با افزودن ذرات گرد و غبار و کریستال های یخ است که هنگام یخ زدن قطرات مه و بخار از سیستم های گرمایشی رخ می دهد.

مه دود مرطوب یا مه دود از نوع لندن، گاهی اوقات مه دود زمستانی نامیده می شود. این ترکیبی از آلاینده های گازی (عمدتا دی اکسید گوگرد)، ذرات گرد و غبار و قطرات مه است. پیش نیاز هواشناسی برای ظهور مه دود زمستانی، هوای بدون باد است که در آن لایه ای از هوای گرم در بالای لایه زمینی هوای سرد (زیر 700 متر) قرار دارد. در این مورد، نه تنها تبادل افقی، بلکه عمودی نیز وجود دارد. آلاینده ها که معمولاً در لایه های بالا پراکنده می شوند، در این مورد در لایه سطحی تجمع می یابند.

مه دود خشک در طول تابستان رخ می دهد و اغلب مه دود از نوع لس آنجلس نامیده می شود. این ترکیبی از ازن، مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و بخارات اسیدی است. این مه دود در نتیجه تجزیه آلاینده ها توسط تابش خورشید به ویژه قسمت فرابنفش آن تشکیل می شود. پیش نیاز هواشناسی وارونگی اتمسفر است که در ظاهر لایه ای از هوای سرد بالای هوای گرم بیان می شود. به طور معمول، گازها و ذرات جامد بلند شده توسط جریان هوای گرم سپس به لایه های سرد بالایی پراکنده می شوند، اما در این مورد در لایه وارونگی تجمع می یابند. در فرآیند فوتولیز، دی اکسیدهای نیتروژن تشکیل شده در هنگام احتراق سوخت در موتورهای خودرو تجزیه می شوند:

NO 2 → NO + O

سپس سنتز ازن رخ می دهد:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

فرآیندهای تفکیک نوری با درخشش زرد مایل به سبز همراه است.

علاوه بر این، واکنش هایی از این نوع رخ می دهد: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4، یعنی اسید سولفوریک قوی تشکیل می شود.

با تغییرات در شرایط هواشناسی (تغییرات باد یا رطوبت) هوای سرداز بین می رود و مه دود ناپدید می شود.

وجود مواد سرطان زا در مه دود منجر به مشکلات تنفسی، تحریک غشاهای مخاطی، اختلالات گردش خون، خفگی آسم و اغلب مرگ می شود. دود مخصوصاً برای کودکان خردسال خطرناک است.

باران اسیدی بارش جوی است که توسط انتشارات صنعتی اکسیدهای گوگرد، نیتروژن و بخارات اسید پرکلریک و کلر محلول در آنها اسیدی می شود. در طی احتراق زغال سنگ و گاز، بیشتر گوگرد موجود در آن، چه به صورت اکسید و چه در ترکیبات با آهن، به ویژه در پیریت، پیروتیت، کالکوپیریت و غیره، به اکسید گوگرد تبدیل می شود که همراه با دی اکسید کربن در جو منتشر می شود. هنگامی که نیتروژن اتمسفر و انتشارات فنی با اکسیژن ترکیب می شوند، اکسیدهای نیتروژن مختلفی تشکیل می شوند و حجم اکسیدهای نیتروژن تشکیل شده به دمای احتراق بستگی دارد. بخش عمده ای از اکسیدهای نیتروژن در حین کار وسایل نقلیه و لوکوموتیوهای دیزلی و بخش کوچکتری در بخش انرژی و شرکت های صنعتی رخ می دهد. اکسیدهای گوگرد و نیتروژن تشکیل دهنده اصلی اسید هستند. هنگام واکنش با اکسیژن اتمسفر و بخار آب موجود در آن، اسیدهای سولفوریک و نیتریک تشکیل می شوند.

مشخص است که تعادل اسید قلیایی محیط با مقدار pH تعیین می شود. یک محیط خنثی دارای مقدار pH 7، یک محیط اسیدی دارای مقدار pH 0، و یک محیط قلیایی دارای مقدار pH 14 است. بی طرف بود کاهش مقدار pH به میزان یک برابر با افزایش ده برابری اسیدیته است و بنابراین در حال حاضر باران با اسیدیته افزایش یافته تقریباً در همه جا می بارد. حداکثر اسیدیته باران ثبت شده در اروپای غربی 4-3.5 pH بود. باید در نظر داشت که مقدار pH 4-4.5 برای اکثر ماهی ها کشنده است.

باران اسیدی اثر تهاجمی بر پوشش گیاهی زمین، ساختمان های صنعتی و مسکونی دارد و به تسریع قابل توجه هوازدگی سنگ های در معرض خطر کمک می کند. افزایش اسیدیته از خود تنظیمی خنثی سازی خاک هایی که در آن مواد مغذی حل می شوند جلوگیری می کند. این به نوبه خود منجر به کاهش شدید عملکرد و تخریب پوشش گیاهی می شود. اسیدیته خاک باعث آزاد شدن خاک های سنگین متصل شده می شود که به تدریج توسط گیاهان جذب می شوند و باعث آسیب جدی به بافت و نفوذ به زنجیره غذایی انسان می شوند.

تغییر پتانسیل اسیدی قلیایی آبهای دریا به ویژه در آبهای کم عمق منجر به توقف تولیدمثل بسیاری از بی مهرگان، مرگ ماهی ها و برهم زدن تعادل اکولوژیکی در اقیانوس ها می شود.

در نتیجه باران اسیدی، جنگل‌های اروپای غربی، کشورهای بالتیک، کارلیا، اورال، سیبری و کانادا در خطر نابودی قرار دارند.