Атмосфераның құрылысы.

Температураның өзгеру сипатына қарай атмосфераны –тропосфера, стратосфера, иезосфера, термосфера, экзосфераға бөлеміз.Сфералар бір-бірімен өтпелі қабаттар паузалармен: тропо-, страто-, мезо-, термопаузалармен бөлінген.Бұл бөлуді 1962 ж. Дүние жүзілік метеорологиялық ұйым беқіткен.

Тропосфера атмосфера массасының 80%-тен астамына ие болады. Атмосфераның су буы түгелдей дерлік тропосферада болады. Тропосфераның жоғарғы шекарасы экваторда барынша биік (17 км), ал полюстерде 8—10 км-ге дейін төмендейді. Коңыржай ендіктерде тропосфераның орташа биіктігі 10—12 км. Тропосфераның жоғарғы шекарасының ауытқуы температураға байланысты: қыста бұл шекара биігірек, жазда төменірек орналасады. Бір тәулік ішіндегі оның ауытқуы бірнеше км-ге жетуі мүмкін.

Тропосферада температура жер бетінен тропопаузаға дейін орта есеппен әрбір 100 м-ге 0,6° төмендейді. Тропосферада ауа үнемі сапырылысып отырады, бұлт пайда болады, жауын шашын жауады. Ауаның горизонталь алмасуында батыстан шығысқа бағытталған қозғалысы басым орын алады.

Тропосфераның тікелей жер бетіне жанасып жатқан қабаты жер бетіне іргелес қабат деп аталады. Бұл қабаттағы физикалық процестер жер бетінің әсеріне байланысты ерекше өтеді. Мұнда температураның тәулік ішіндегі және оның жыл бойындағы өзгерістері ерекше анық байқалады.

Тропопауза — тропосферадан стратосфераға қарай өтпелі қабат. Тропопаузаның биіктігі және температурасы ендікке байланысты өзгереді. Экватордан полюстерге қарай тропопауза аласара береді, бірақ бұл аласару бірқалыпты жүрмейді: 30—40° с және о, е. маңында тропопаузаның тұрақты үзілісі пайда болады. Соның нәтижесінде тропопауза тропиктік және полярлық бөліктерге бөлініп 35—40° ендікте бірінің үстінде бірі орналасады. Неғұрлым тропопауза биік болса, соғұрлым оның температурасы төмен болады. Тек полярлық аудандарда ғана тропопауза әрі төмен, әрі салқын болады. Ең төмен температура — 92°С тропопаузада байқалған.

Стратосфера тропосферадай емес ауа өте сирек, су буы мүлде жоқтың қасы, озон біршама мол, озонның ең көп концентрациясы 22—27 км биіктік. Бұл биіктікте майда мұз кристалдары мен ұсақ су тамшыларынан тұратын жұқа-перламутр бұлттар байқалады. Стратосфераны кейде озоносфера деп те атайды.Стратосфераның төменгі шекарасындағытемпература экватордың үстінде жыл бойы — 74°С маңында, полюстердің үстінде онан жоғары. Солтүстік жарты шарда январьда — 64°С,—68°С, июльде - 42°С—43°С. Биіктеген сайын температура жоғарылай береді де, стратдпаузаға барғанда °С, +10°С жетеді.      

Температура полюстердің үстіне қарағанда экватордың үстінде әр уақытта жоғары болады (әсіресе қысқы жарты шарда). Экваторлық және полярлық аймақтардағы температураның айырмасы ауаның горизонталь бағытта ауысу себебінен болады. 18—20 км-де биікте жел қыс батыс, жаз — шығыс бағытта соғады. Конвекция дамымаған.

Мезосфера биіктіктен температураның айтарлықтай құлдилауымен сипатталады: төменгі шекарасында О°С-тан 75—80 км биіктікте — 75°С дейін және одан да төмен түседі, бұл биіктікте төмендеп келген температура қайтадан жоғарылай бастайды. Жаз бұл өңірде майда мұз кристалдарынан, мүмкін космостық шаң тозаңның өте майда шоғырларынан тұратын жұқа жарқыраған күміс бұлттар пайда болады. Олардың араласуынан бұл биіктікте желдің бағыты мен жылдамдығының өте құбылмалы екендігі байқалады (сағатына 50 км-ден бірнеше жүз км-ге дейін).

Термосферада температура биіктік артқан сайын қайтадан жоғарылайды да, 100 км биіктікте О°С-тан өтеді. Ол 150 км биіктікте +220—240°С-қа жетіп үлгіреді, 200 км биіктікте +500°С маңында, 600 км биіктікте +1500°С. Күннің күшті әрекетіне байланысты термосфераның полярлық аймақтарында тығыздығы да (жүздеген есе), температурасы да (жүздеген градусқа) өзгеріп тұрады. Тропосферадағы газ бөлшектерінің қозғалыс жылдамдығы орасан зор, бірақ кеңістіктің барынша селдір болуына байланысты олар өте сирек соқтығысады. Сондықтан жоғарғы температура сезілмейді. Термосфера ионданған өте селдір газдың сферасы, сондықтан да оны ионосфера деп атайды. Термосферада негізгі ионданған мынадай төрт қабат ажыратылады: Д (биіктігі80 км), Е (110 км), Ғі (120 км) және Ғ₂ (250—400 км). Бұл қабаттар күндіз айқын байқалады, түнде Е қабаты байқалмайды деуге болады, Ғі және Ғ₂ қабаттары қосылып кетеді. Иондану қабаттары кейде секундына 40—80 км жылдамдықпен вертикаль бағытта қозғалысқа түседі. Иондану арқылы термосфера электр өткізгіштік қасиетке ие болады. Онда қуатты электр токтары өтіп жатады.

Термосферадағы бөлшектердің қозғалысына магнит өрісі-әсерін тигізеді. 400 км-ден биікте бұның әсері басым. Магнит күші сызықтарын бойлап созылып жатқан зарядталған бөлшектердің бұлттары сағатына жүздеген км жылдамдықпен ауысып жатады. Күн әрекетіне байланысты термосферада поляр шұғыласы пайда болады.

Экзосфера — тек шартты түрде шектелген сыртқы сфера - шашырау сферасы, одан газдар планета аралық кеңістіккеұшып кете алады. Ол әлі аз зерттелген. Зерттеушілердің болжауына экзосферадағы температура 2000°С-қа жетеді; бір-бірінен алшақ жатқан өте тез қозғалатын бөлшектер бір-бірінесоқтығыспайды деуге болады. Көбінесе экзосферадан оныңжоғарғы - (2000 км-ден биік) қабаттарында үстем болатынсутегі атомдары кетіп жатады. Бұл сутегі жер тәжін құрайды.

Атмосфераның төменгі тікелей зерттеуге келетін қабаттарыкөбірек зерттелген. Жоғары жатқан қабаттардың құрылысымен құрамы ұзақ уақыт бойы қосалқы белгілеріне қарап болжалынып келді. Мәселен, метеориттердің жануы атмосфераның100 км-ден биікте айтарлықтай тығыз екендігін көрсетті, перламутр және күміс бұлттар сәйкес биіктіктерде су буы бар

екендігін болжауға мүмкіндік береді, ымырт құбылыстары,атмосферадағы дыбыстың таралуы оның құрылысы туралытұжырымдар үшін мәлімет береді т. т.

Тек XX ғ. 30-жылдарында ғана тұңғыш шар-зондтар (приборларды алып үшатын резина шарлар, шар жарылғаннанкейін приборлар парашютпен түседі) көтерілді. Қазіргі кездеЖерде 600-ден астам радиозонд станциялары жұмыс істейді.Жерге сигнал-мәліметтер беретін радиозондтар құрылықтан

және кемеден ұшырылады. Радиолокаторлар да қолданылады.1933 ж. бастап адам тікелей стратосфераға өте бастады(«СССР-1» стратостаты). Атмосфераны зерттеуде ракеталардың бергені көп. Олардың көтерілу жылдамдығы салмағы1500 кг болғанда 8000 км/сағ. дейін жетеді.

1950 ж. бастап арнаулы метеорологиялық ракеталар үзбей жіберіліп тұрады (150 км биіктікке дейін). Жоғары биіктіктен дерек әкелетін әрі әлденеше рет пайдаланылатын геофизикалық ракеталар ұшырылады. 1957 ж. Жердің жасанды спутниктері — ұшып жүретін және қозғалмайтын, жарты шардың жартысына бірдей көз жіберуге мүмкіндік беретін ұзақ жұмыс істейтін лабораториялар «іске қосылды».

Телевизиялық, инфрақызыл, актинометриялық құралдармен жабдықталған арнаулы метеспутниктер атмосфераның жоғарғы қабаттарынан деректер беруді қамтамасыз ете алады. Бір мезгілде және үздіксіз жұмыс істейтін арнаулы спутниктер атмосфера жағдайларының үнемі өзгеріп тұратын жалпы көрінісін көз алдына келтіруге мүмкіндік береді. Атмосфераны зерттеу үшін бірнеше елдер қатынасқан жер бетінен және космостық бақылаулардың тұтас жүйесі құрылады. Біздің елімізде атмосфераны зерттеуді Гидрометеорологиялық қызмет қамтамасыз етеді.

Сутегі төменгі термосферада су буы молекулаларының бөлінуі арқасында түзіледі деп болжалынады. «Қозғалмайтын» спутниктердің орбитасы жер экваторы кеңістігіне, алолардың жерді айнала айналуының бұрыштық жылдамдығы планетаның өз осінен айналуының бұрыштық жылдамдығына сәйкес келеді. Мұндай спутник жарты шарды түгелдей «көреді» деуге болады. «Қозғалмайтын» екі спутник бір мезгілде бүкіл Жерге «көз жібере» алады.