§ 19. Атмосфера — повітряна оболонка Землі

Поруч із нами постійно існує щось, чого ми не побачимо, скільки б не озиралися навкруги. Воно прозоре, безшумне й легке. Це — повітря. У тому, що воно існує, переконатися дуже просто. Візьміть зошит і помахайте ним біля обличчя. Відчуваєте легкий подув? Це «дотик повітря».

Повітря утворює атмосферу — найменш щільну оболонку Землі. Вона утримується біля поверхні нашої планети силою тяжіння та здійснює разом із нею всі види рухів. Основну масу повітря сучасної атмосфери становить суміш, що складається з близько двох десятків газів: 78 % атмосферного повітря припадає на азот, 21 % — на кисень. Кисень виконує особливу місію на Землі. Він бере участь у багатьох процесах, у тому числі диханні й горінні. Зовсім маленьку частку повітря (менше 1 %) становить вуглекислий газ, що виділяється під час дихання живих організмів і горіння. До складу атмо­сфери також входить водяна пара.

Нижньою межею атмосфери є поверхня суходолу та океанів. Визначити верхню межу атмосфери складно. Умовно вважають, що атмосфера простягається до висоти 2000 км, поступово переходячи в безповітряний простір.

Атмосфера складається з декількох шарів, між якими немає чітких меж. Вони відрізняються вмістом водяної пари, температурою та щільністю повітря. Майже все повітря зосереджене в нижніх шарах атмосфери — тропосфері та стратосфері.

Тропосфера — це найбільш щільний, найближчий до земної поверхні шар. Над екватором її потужність становить 16—18 км, біля полюсів — 8—10 км. У тропосфері з висотою температура поступово знижується, повітря стає менш щільним. У цьому шарі зосереджена більша частина водяної пари, утворюються хмари, випадає дощ, іде сніг, дме вітер.

Стратосфера розташована над тропосферою та простягається до висоти 50—55 км. Повітря тут настільки розріджене й сухе, що ним не можна дихати. У стратосфері на висоті 20—40 км існує озоновий шар — область із максимальним вмістом газу озону. Озон поглинає більшу частину небезпечного ультрафіолетового випромінювання Сонця, захищаючи від нього Землю та всі живі організми.

Над стратосферою розташовані верхні шари атмо­сфери, куди можна дістатися тільки на космічному кораблі. Небо тут у будь-який час доби чорне й зоряне, а Земля вже має вигляд не площини, а півсфери.

Атмосфера відіграє важливу роль у забезпеченні умов існування живих організмів на Землі. Рослини використовують атмосферне повітря в процесі фотосинтезу, люди й тварини — для дихання. Повітряна оболонка зігріває Землю, утримуючи тепло біля її поверхні. Вона не дає їй охолонути вночі й перегрітися вдень. Наприклад, на Місяці, де немає атмосфери, денна температура під променями Сонця сягає +120 °С, а вночі знижується до –160 °С. Без повітряної оболонки Земля була б схожа на Місяць: так само нежива й мовчазна. І тільки падіння метеорних частинок (невеликих космічних тіл) порушувало б цей спокій. На щастя, земна атмосфера захищає планету від шкідливого впливу космосу: у щільних шарах атмосфери згоряє більшість «прибульців» із космосу.

Наука, що вивчає повітряну оболонку, називається метеорологією (у перекладі з грецької мови — «небесне явище» та «вчення»). Вчені-метеорологи досліджують склад атмосферного повітря, будову, властивості, атмо­сферні явища тощо.

Для вивчення атмосфери по всій планеті діють тисячі метеорологічних станцій. Вчені декілька разів на день за допомогою різноманітних приладів вимірюють показники стану атмосфери. У важкодоступних місцях, наприклад високо в горах, працюють автоматичні метеостанції. Для вивчення верхніх шарів атмо­сфери застосовують радіозонди та метеорологічні ракети. В останні десятиліття розвинувся новий напрям — супутникова метеорологія. Однак потрібно не тільки зібрати інформацію з усіх куточків планети, а й правильно її обробити й подати. Тому для накопичення та обробки даних на допомогу приходять ком­п’ю­терні технології та обчислювальна техніка. Це дає можливість складати довгострокові прогнози стану атмосфери, виявляти проблеми, розробляти шляхи їх роз­в’язання.