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Hogar  /  Enfermedades infantiles/ Breves características de las capas de la atmósfera. Atmósfera: la envoltura de aire de la Tierra.

Breve descripción de las capas de la atmósfera. Atmósfera: la envoltura de aire de la Tierra.

Su límite superior está a una altitud de 8 a 10 km en latitudes polares, de 10 a 12 km en templadas y de 16 a 18 km en latitudes tropicales; menor en invierno que en verano. La capa principal e inferior de la atmósfera. Contiene más del 80% de la masa total de aire atmosférico y aproximadamente el 90% de todo el vapor de agua presente en la atmósfera. En la troposfera la turbulencia y la convección están muy desarrolladas, surgen nubes y se desarrollan ciclones y anticiclones. La temperatura disminuye al aumentar la altitud con un gradiente vertical promedio de 0,65°/100 m

Se aceptan como “condiciones normales” en la superficie de la Tierra: densidad de 1,2 kg/m3, presión barométrica de 101,35 kPa, temperatura de más de 20 °C y humedad relativa del 50%. Estos indicadores condicionales tienen un significado puramente técnico.

Estratosfera

Capa de la atmósfera ubicada a una altitud de 11 a 50 km. Se caracteriza por un ligero cambio de temperatura en la capa de 11 a 25 km (capa inferior de la estratosfera) y un aumento de temperatura en la capa de 25 a 40 km de −56,5 a 0,8 ° (capa superior de la estratosfera o región de inversión). Habiendo alcanzado un valor de unos 273 K (casi 0 °C) a una altitud de unos 40 km, la temperatura permanece constante hasta una altitud de unos 55 km. Esta región de temperatura constante se llama estratopausa y es el límite entre la estratosfera y la mesosfera.

estratopausa

La capa límite de la atmósfera entre la estratosfera y la mesosfera. En la distribución vertical de la temperatura hay un máximo (aproximadamente 0 °C).

mesosfera

mesopausia

Capa de transición entre la mesosfera y la termosfera. Hay un mínimo en la distribución vertical de la temperatura (alrededor de -90°C).

Línea Karmán

La altura sobre el nivel del mar, que convencionalmente se acepta como el límite entre la atmósfera terrestre y el espacio.

termosfera

El límite superior es de unos 800 km. La temperatura aumenta a altitudes de 200-300 km, donde alcanza valores del orden de 1500 K, después de lo cual permanece casi constante en altitudes elevadas. Bajo la influencia de ultravioleta y rayos X. radiación solar Y radiación cósmica Se produce la ionización del aire (" auroras"): las principales regiones de la ionosfera se encuentran dentro de la termosfera. En altitudes superiores a los 300 km predomina el oxígeno atómico.

Exosfera (esfera de dispersión)

Hasta una altitud de 100 km, la atmósfera es una mezcla de gases homogénea y bien mezclada. En las capas superiores, la distribución de los gases por altura depende de sus masas moleculares; la concentración de gases más pesados ​​disminuye más rápidamente con la distancia a la superficie de la Tierra. Debido a la disminución de la densidad del gas, la temperatura desciende de 0 °C en la estratosfera a -110 °C en la mesosfera. Sin embargo, la energía cinética de las partículas individuales a altitudes de 200 a 250 km corresponde a una temperatura de ~1500°C. Por encima de los 200 km se observan importantes fluctuaciones de temperatura y densidad de gas en el tiempo y el espacio.

A una altitud de unos 2000-3000 km, la exosfera se convierte gradualmente en la llamada vacío casi espacial, que está lleno de partículas muy enrarecidas de gas interplanetario, principalmente átomos de hidrógeno. Pero este gas representa sólo una parte de la materia interplanetaria. La otra parte está formada por partículas de polvo de origen cometario y meteórico. Además de las partículas de polvo extremadamente enrarecidas, en este espacio penetra radiación electromagnética y corpuscular de origen solar y galáctico.

La troposfera representa aproximadamente el 80% de la masa de la atmósfera, la estratosfera, aproximadamente el 20%; la masa de la mesosfera no supera el 0,3%, la termosfera es menos del 0,05% de la masa total de la atmósfera. Residencia en propiedades electricas La atmósfera se divide en neutronosfera e ionosfera. Actualmente se cree que la atmósfera se extiende hasta una altitud de 2000-3000 km.

Dependiendo de la composición del gas en la atmósfera, emiten homosfera Y heterosfera. heterosfera- Esta es la zona donde la gravedad afecta la separación de los gases, ya que su mezcla a tal altitud es insignificante. Esto implica una composición variable de la heterosfera. Debajo se encuentra una parte homogénea y bien mezclada de la atmósfera, llamada homósfera. El límite entre estas capas se llama turbopausa y se encuentra a una altitud de unos 120 km.

Propiedades físicas

El espesor de la atmósfera está aproximadamente a 2000 - 3000 km de la superficie de la Tierra. La masa de aire total es (5,1-5,3)?10 18 kg. La masa molar del aire limpio y seco es 28,966. Presión a 0 °C al nivel del mar 101,325 kPa; temperatura crítica ?140,7 °C; presión crítica 3,7 MPa; C p 1,0048?10? J/(kg K)(a 0 °C), C v 0,7159 10? J/(kg K) (a 0 °C). La solubilidad del aire en agua a 0°C es del 0,036%, a 25°C es del 0,22%.

Propiedades fisiológicas y de otro tipo de la atmósfera.

Ya a una altitud de 5 km sobre el nivel del mar, una persona no entrenada comienza a experimentar falta de oxígeno y, sin adaptación, el rendimiento de una persona se reduce significativamente. Aquí termina la zona fisiológica de la atmósfera. La respiración humana se vuelve imposible a una altitud de 15 km, aunque hasta aproximadamente 115 km la atmósfera contiene oxígeno.

La atmósfera nos proporciona el oxígeno necesario para respirar. Sin embargo, debido a la caída de la presión total de la atmósfera, a medida que se asciende en altitud, la presión parcial de oxígeno disminuye en consecuencia.

Los pulmones humanos contienen constantemente unos 3 litros de aire alveolar. La presión parcial de oxígeno en el aire alveolar a presión atmosférica normal es de 110 mmHg. Art., Presión de dióxido de carbono - 40 mm Hg. Art., Y vapor de agua - 47 mm Hg. Arte. A medida que aumenta la altitud, la presión de oxígeno disminuye y la presión de vapor total de agua y dióxido de carbono en los pulmones permanece casi constante: alrededor de 87 mm Hg. Arte. El suministro de oxígeno a los pulmones se detendrá por completo cuando la presión del aire ambiente sea igual a este valor.

A una altitud de unos 19-20 km, la presión atmosférica desciende a 47 mm Hg. Arte. Por tanto, a esta altitud, el agua y el líquido intersticial comienzan a hervir en el cuerpo humano. Fuera de la cabina presurizada a estas altitudes, la muerte ocurre casi instantáneamente. Así, desde el punto de vista de la fisiología humana, el “espacio” comienza ya a una altitud de 15 a 19 km.

Las densas capas de aire (la troposfera y la estratosfera) nos protegen de los efectos dañinos de la radiación. Con suficiente rarefacción del aire, a altitudes de más de 36 km, la radiación ionizante tiene un efecto intenso en el cuerpo: primario rayos cósmicos; A altitudes de más de 40 km, la parte ultravioleta del espectro solar es peligrosa para los humanos.

A medida que nos elevamos a una altura cada vez mayor sobre la superficie de la Tierra, fenómenos tan familiares que se observan en las capas inferiores de la atmósfera como la propagación del sonido, la aparición de sustentación y resistencia aerodinámica, la transferencia de calor por convección, etc., se debilitan gradualmente y luego desaparecen por completo. .

En capas de aire enrarecido, la propagación del sonido es imposible. Hasta altitudes de 60 a 90 km, todavía es posible utilizar la resistencia del aire y la sustentación para un vuelo aerodinámico controlado. Pero a partir de altitudes de 100 a 130 km, los conceptos de número M y barrera del sonido, familiares para todo piloto, pierden su significado por allí pasa la convencional Línea Karman, más allá de la cual comienza la esfera del vuelo puramente balístico, que sólo puede realizarse; controlarse mediante fuerzas reactivas.

En altitudes superiores a los 100 km, la atmósfera carece de otra propiedad notable: la capacidad de absorber, conducir y transmitir energía térmica por convección (es decir, mezclando aire). Esto significa que varios elementos de equipos, equipos orbitales estación espacial no podrá enfriar el exterior como se hace habitualmente en un avión, con la ayuda de chorros de aire y radiadores de aire. A esta altitud, como en el espacio en general, la única forma de transferir calor es la radiación térmica.

Composición atmosférica

La atmósfera terrestre se compone principalmente de gases y diversas impurezas (polvo, gotas de agua, cristales de hielo, sales marinas, productos de combustión).

La concentración de gases que componen la atmósfera es casi constante, a excepción del agua (H 2 O) y el dióxido de carbono (CO 2).

Composición del aire seco.
Gas Contenido
en volumen,%
Contenido
en peso,%
Nitrógeno 78,084 75,50
Oxígeno 20,946 23,10
Argón 0,932 1,286
Agua 0,5-4 -
Dióxido de carbono 0,032 0,046
Neón 1.818×10-3 1,3×10-3
Helio 4,6×10-4 7,2×10-5
Metano 1,7×10-4 -
Criptón 1,14×10-4 2,9×10-4
Hidrógeno 5×10-5 7,6×10-5
Xenón 8,7×10-6 -
Óxido nitroso 5×10-5 7,7×10-5

Además de los gases indicados en la tabla, la atmósfera contiene SO 2, NH 3, CO, ozono, hidrocarburos, HCl, vapores, I 2, así como muchos otros gases en pequeñas cantidades. La troposfera contiene constantemente una gran cantidad de partículas sólidas y líquidas en suspensión (aerosoles).

Historia de la formación atmosférica.

Según la teoría más común, la atmósfera terrestre ha tenido cuatro composiciones diferentes a lo largo del tiempo. Inicialmente, estaba formado por gases ligeros (hidrógeno y helio) capturados del espacio interplanetario. Este es el llamado atmósfera primaria(hace unos cuatro mil millones de años). En la siguiente etapa, la actividad volcánica activa provocó la saturación de la atmósfera con gases distintos del hidrógeno (dióxido de carbono, amoníaco, vapor de agua). Así se formó atmósfera secundaria(unos tres mil millones de años antes de la actualidad). Esta atmósfera fue reconfortante. Además, el proceso de formación de la atmósfera estuvo determinado por los siguientes factores:

  • fuga de gases ligeros (hidrógeno y helio) al espacio interplanetario;
  • reacciones químicas que ocurren en la atmósfera bajo la influencia de la radiación ultravioleta, descargas de rayos y algunos otros factores.

Poco a poco estos factores condujeron a la formación atmósfera terciaria, caracterizado por un contenido mucho menor de hidrógeno y un contenido mucho mayor de nitrógeno y dióxido de carbono (formado como resultado de reacciones quimicas de amoníaco e hidrocarburos).

Nitrógeno

La formación de una gran cantidad de N 2 se debe a la oxidación de la atmósfera de amoníaco-hidrógeno por el O 2 molecular, que comenzó a emerger de la superficie del planeta como resultado de la fotosíntesis, que comenzó hace 3 mil millones de años. El N2 también se libera a la atmósfera como resultado de la desnitrificación de nitratos y otros compuestos que contienen nitrógeno. El ozono oxida el nitrógeno a NO en la atmósfera superior.

El nitrógeno N 2 reacciona solo en condiciones específicas (por ejemplo, durante la descarga de un rayo). La oxidación del nitrógeno molecular por el ozono durante las descargas eléctricas se utiliza en la producción industrial de fertilizantes nitrogenados. Oxidarlo con bajo consumo energético y convertirlo en biológico. forma activa Cianobacterias (algas verdiazules) y bacterias nódulos que forman simbiosis rizobia con leguminosas, las llamadas. abono verde.

Oxígeno

La composición de la atmósfera comenzó a cambiar radicalmente con la aparición de organismos vivos en la Tierra, como resultado de la fotosíntesis, acompañada de la liberación de oxígeno y la absorción de dióxido de carbono. Inicialmente, el oxígeno se gastaba en la oxidación de compuestos reducidos: amoníaco, hidrocarburos, hierro ferroso contenido en los océanos, etc. Al final de esta etapa, el contenido de oxígeno en la atmósfera comenzó a aumentar. Poco a poco se fue formando una atmósfera moderna con propiedades oxidantes. Dado que esto causó graves y cambios repentinos Muchos procesos que ocurren en la atmósfera, la litosfera y la biosfera, este evento se llamó la catástrofe del oxígeno.

Dióxido de carbono

El contenido de CO 2 en la atmósfera depende de la actividad volcánica y de los procesos químicos en las capas terrestres, pero sobre todo, de la intensidad de la biosíntesis y descomposición de la materia orgánica en la biosfera terrestre. Casi toda la biomasa actual del planeta (unas 2,4 × 10 12 toneladas) se forma a partir del dióxido de carbono, el nitrógeno y el vapor de agua contenidos en el aire atmosférico. Los compuestos orgánicos enterrados en el océano, los pantanos y los bosques se convierten en carbón, petróleo y gas natural. (ver ciclo geoquímico del carbono)

Gases nobles

Contaminación del aire

EN últimamente El hombre empezó a influir en la evolución de la atmósfera. El resultado de sus actividades fue un aumento significativo constante en el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera debido a la combustión de combustibles de hidrocarburos acumulados en eras geológicas anteriores. Durante la fotosíntesis se consumen enormes cantidades de CO 2 y los océanos del mundo lo absorben. Este gas ingresa a la atmósfera por la descomposición de rocas carbonatadas y sustancias orgánicas de origen vegetal y animal, así como por el vulcanismo y la actividad industrial humana. En los últimos 100 años, el contenido de CO 2 en la atmósfera ha aumentado un 10%, y la mayor parte (360 mil millones de toneladas) proviene de la quema de combustibles. Si continúa la tasa de crecimiento de la quema de combustibles, en los próximos 50 a 60 años la cantidad de CO 2 en la atmósfera se duplicará y podría provocar un cambio climático global.

La quema de combustibles es la principal fuente de gases contaminantes (CO, SO2). El dióxido de azufre es oxidado por el oxígeno atmosférico a SO 3 en las capas superiores de la atmósfera, que a su vez interactúa con el agua y el vapor de amoníaco, y el ácido sulfúrico resultante (H 2 SO 4) y el sulfato de amonio ((NH 4) 2 SO 4 ) regresan a la superficie de la Tierra en forma de los llamados. lluvia ácida. El uso de motores de combustión interna provoca una importante contaminación atmosférica con óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y compuestos de plomo (tetraetilo de plomo Pb(CH 3 CH 2) 4)).

La contaminación de la atmósfera por aerosoles se debe tanto a causas naturales (erupciones volcánicas, tormentas de polvo, arrastre de gotas de agua de mar y polen de plantas, etc.) como a actividad económica humanos (extracción de minerales y materiales de construcción, quema de combustible, fabricación de cemento, etc.). Eliminación intensiva a gran escala materia particulada a la atmósfera - uno de posibles razones cambios en el clima del planeta.

Literatura

  1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov “Biología y medicina espaciales” (segunda edición, revisada y ampliada), M.: “Prosveshchenie”, 1975, 223 págs.
  2. N. V. Gusakova “Química” ambiente", Rostov del Don: Phoenix, 2004, 192 con ISBN 5-222-05386-5
  3. Sokolov V. A.. Geoquímica de los gases naturales, M., 1971;
  4. McEwen M., Phillips L.. Química atmosférica, M., 1978;
  5. Wark K., Warner S., Contaminación del aire. Fuentes y control, trad. Del inglés, M.. 1980;
  6. Seguimiento de la contaminación de fondo de los entornos naturales. v. 1, L., 1982.

Ver también

Campo de golf

la atmósfera de la tierra

10,045×10 3 J/(kg*K) (en el rango de temperatura de 0-100°C), C v 8,3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500°C). La solubilidad del aire en agua a 0°C es del 0,036%, a 25°C es del 0,22%.

Composición atmosférica

Historia de la formación atmosférica.

Historia temprana

Actualmente, la ciencia no puede rastrear todas las etapas de la formación de la Tierra con una precisión del cien por cien. Según la teoría más común, la atmósfera terrestre ha tenido cuatro composiciones diferentes a lo largo del tiempo. Inicialmente, estaba formado por gases ligeros (hidrógeno y helio) capturados del espacio interplanetario. Este es el llamado atmósfera primaria. En la siguiente etapa, la actividad volcánica activa provocó la saturación de la atmósfera con gases distintos del hidrógeno (hidrocarburos, amoníaco, vapor de agua). Así se formó atmósfera secundaria. Esta atmósfera fue reconfortante. Además, el proceso de formación de la atmósfera estuvo determinado por los siguientes factores:

  • fuga constante de hidrógeno al espacio interplanetario;
  • reacciones químicas que ocurren en la atmósfera bajo la influencia de la radiación ultravioleta, descargas de rayos y algunos otros factores.

Poco a poco estos factores condujeron a la formación atmósfera terciaria, caracterizado por un contenido mucho menor de hidrógeno y un contenido mucho mayor de nitrógeno y dióxido de carbono (formado como resultado de reacciones químicas a partir de amoníaco e hidrocarburos).

El surgimiento de la vida y el oxígeno.

Con la aparición de organismos vivos en la Tierra como resultado de la fotosíntesis, acompañada de la liberación de oxígeno y la absorción de dióxido de carbono, la composición de la atmósfera comenzó a cambiar. Sin embargo, existen datos (análisis de la composición isotópica del oxígeno atmosférico y del liberado durante la fotosíntesis) que indican el origen geológico del oxígeno atmosférico.

Inicialmente, el oxígeno se gastaba en la oxidación de compuestos reducidos: hidrocarburos, formas ferrosas del hierro contenidas en los océanos, etc. Al final de esta etapa, el contenido de oxígeno en la atmósfera comenzó a aumentar.

En la década de 1990, se llevaron a cabo experimentos para crear un sistema ecológico cerrado ("Biosfera 2"), durante los cuales no fue posible crear un sistema estable con una composición de aire uniforme. La influencia de los microorganismos provocó una disminución de los niveles de oxígeno y un aumento de la cantidad de dióxido de carbono.

Nitrógeno

La formación de una gran cantidad de N 2 se debe a la oxidación de la atmósfera primaria de amoníaco-hidrógeno con O 2 molecular, que comenzó a emerger de la superficie del planeta como resultado de la fotosíntesis, supuestamente hace unos 3 mil millones de años (según (según otra versión, el oxígeno atmosférico es de origen geológico). El nitrógeno se oxida a NO en la atmósfera superior, se utiliza en la industria y se une mediante bacterias fijadoras de nitrógeno, mientras que el N2 se libera a la atmósfera como resultado de la desnitrificación de nitratos y otros compuestos que contienen nitrógeno.

El nitrógeno N 2 es un gas inerte y reacciona sólo en condiciones específicas (por ejemplo, durante la descarga de un rayo). Las cianobacterias y algunas bacterias (por ejemplo, las bacterias nódulos que forman simbiosis rizobia con leguminosas) pueden oxidarlo y convertirlo en forma biológica.

La oxidación del nitrógeno molecular mediante descargas eléctricas se utiliza en la producción industrial de fertilizantes nitrogenados y también condujo a la formación de depósitos de nitrato únicos en el desierto de Atacama en Chile.

Gases nobles

La quema de combustibles es la principal fuente de gases contaminantes (CO, NO, SO2). El dióxido de azufre es oxidado por el aire O 2 a SO 3 en las capas superiores de la atmósfera, que interactúa con los vapores de H 2 O y NH 3, y el H 2 SO 4 y (NH 4) 2 SO 4 resultantes regresan a la superficie de la Tierra. junto con las precipitaciones. El uso de motores de combustión interna provoca una importante contaminación atmosférica con óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y compuestos de Pb.

La contaminación de la atmósfera por aerosoles se debe tanto a causas naturales (erupciones volcánicas, tormentas de polvo, arrastre de gotas de agua de mar y partículas de polen de plantas, etc.) como a actividades económicas humanas (extracción de minerales y materiales de construcción, quema de combustible, fabricación de cemento, etc.) .) . La intensa liberación a gran escala de partículas a la atmósfera es una de las posibles causas del cambio climático en el planeta.

La estructura de la atmósfera y las características de las conchas individuales.

El estado físico de la atmósfera está determinado por el tiempo y el clima. Parámetros básicos de la atmósfera: densidad del aire, presión, temperatura y composición. A medida que aumenta la altitud, la densidad del aire y presión atmosférica están disminuyendo. La temperatura también cambia con los cambios de altitud. La estructura vertical de la atmósfera se caracteriza por diferentes temperaturas y propiedades eléctricas, y diferentes condiciones del aire. Dependiendo de la temperatura de la atmósfera, se distinguen las siguientes capas principales: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, exosfera (esfera de dispersión). Las regiones de transición de la atmósfera entre capas vecinas se denominan tropopausa, estratopausa, etc., respectivamente.

Troposfera

Estratosfera

Permanece en la estratosfera mayoría Se produce la parte de onda corta de la radiación ultravioleta (180-200 nm) y la transformación de la energía de onda corta. Bajo la influencia de estos rayos cambian. campos magnéticos, las moléculas se desintegran, se produce ionización y se produce nueva formación de gases y otros compuestos químicos. Estos procesos se pueden observar en forma de auroras boreales, relámpagos y otros resplandores.

En la estratosfera y capas superiores, bajo la influencia de la radiación solar, las moléculas de gas se disocian en átomos (por encima de 80 km se disocian CO 2 y H 2, por encima de 150 km - O 2, por encima de 300 km - H 2). A una altitud de 100 a 400 km, la ionización de gases también se produce en la ionosfera; a una altitud de 320 km, la concentración de partículas cargadas (O + 2, O − 2, N + 2) es ~ 1/300 de la ionosfera; concentración de partículas neutras. En las capas superiores de la atmósfera hay radicales libres: OH, HO 2, etc.

Casi no hay vapor de agua en la estratosfera.

mesosfera

Hasta una altitud de 100 km, la atmósfera es una mezcla de gases homogénea y bien mezclada. En las capas superiores, la distribución de los gases por altura depende de sus masas moleculares; la concentración de gases más pesados ​​disminuye más rápidamente con la distancia a la superficie de la Tierra. Debido a una disminución en la densidad del gas, la temperatura cae de 0°C en la estratosfera a -110°C en la mesosfera. Sin embargo, la energía cinética de las partículas individuales a altitudes de 200 a 250 km corresponde a una temperatura de ~1500°C. Por encima de los 200 km se observan importantes fluctuaciones de temperatura y densidad de gas en el tiempo y el espacio.

A una altitud de unos 2.000-3.000 km, la exosfera se convierte gradualmente en el llamado vacío del espacio cercano, que está lleno de partículas muy enrarecidas de gas interplanetario, principalmente átomos de hidrógeno. Pero este gas representa sólo una parte de la materia interplanetaria. La otra parte está formada por partículas de polvo de origen cometario y meteórico. Además de estas partículas extremadamente enrarecidas, en este espacio penetra radiación electromagnética y corpuscular de origen solar y galáctico.

La troposfera representa aproximadamente el 80% de la masa de la atmósfera, la estratosfera, aproximadamente el 20%; la masa de la mesosfera no supera el 0,3%, la termosfera es menos del 0,05% de la masa total de la atmósfera. Según las propiedades eléctricas de la atmósfera, se distinguen la neutronosfera y la ionosfera. Actualmente se cree que la atmósfera se extiende hasta una altitud de 2000-3000 km.

Dependiendo de la composición del gas en la atmósfera, emiten homosfera Y heterosfera. heterosfera- Esta es la zona donde la gravedad afecta la separación de los gases, ya que su mezcla a tal altitud es insignificante. Esto implica una composición variable de la heterosfera. Debajo se encuentra una parte homogénea y bien mezclada de la atmósfera llamada homósfera. El límite entre estas capas se llama turbopausa y se encuentra a una altitud de unos 120 km.

Propiedades atmosféricas

Ya a una altitud de 5 km sobre el nivel del mar, una persona no entrenada comienza a experimentar falta de oxígeno y, sin adaptación, el rendimiento de una persona se reduce significativamente. Aquí termina la zona fisiológica de la atmósfera. La respiración humana se vuelve imposible a una altitud de 15 km, aunque hasta aproximadamente 115 km la atmósfera contiene oxígeno.

La atmósfera nos proporciona el oxígeno necesario para respirar. Sin embargo, debido a la caída de la presión total de la atmósfera, a medida que se asciende en altitud, la presión parcial de oxígeno disminuye en consecuencia.

Los pulmones humanos contienen constantemente unos 3 litros de aire alveolar. La presión parcial de oxígeno en el aire alveolar a presión atmosférica normal es de 110 mmHg. Art., Presión de dióxido de carbono - 40 mm Hg. Art., y vapor de agua −47 mm Hg. Arte. A medida que aumenta la altitud, la presión de oxígeno disminuye y la presión de vapor total de agua y dióxido de carbono en los pulmones permanece casi constante: alrededor de 87 mm Hg. Arte. El suministro de oxígeno a los pulmones se detendrá por completo cuando la presión del aire ambiente sea igual a este valor.

A una altitud de unos 19-20 km, la presión atmosférica desciende a 47 mm Hg. Arte. Por tanto, a esta altitud, el agua y el líquido intersticial comienzan a hervir en el cuerpo humano. Fuera de la cabina presurizada a estas altitudes, la muerte ocurre casi instantáneamente. Así, desde el punto de vista de la fisiología humana, el “espacio” comienza ya a una altitud de 15 a 19 km.

Las densas capas de aire (la troposfera y la estratosfera) nos protegen de los efectos dañinos de la radiación. Con suficiente rarefacción del aire, a altitudes de más de 36 km, la radiación ionizante (rayos cósmicos primarios) tiene un efecto intenso en el cuerpo; A altitudes de más de 40 km, la parte ultravioleta del espectro solar es peligrosa para los humanos.

La atmósfera es lo que hace posible la vida en la Tierra. Recibimos las primeras informaciones y datos sobre la atmósfera en escuela primaria. En la escuela secundaria nos familiarizamos más con este concepto en las lecciones de geografía.

Concepto de atmósfera terrestre.

No sólo la Tierra tiene atmósfera, sino también otras. cuerpos celestes. Este es el nombre que se le da a la capa gaseosa que rodea a los planetas. La composición de esta capa de gas varía significativamente entre planetas. Veamos la información básica y los hechos sobre el también llamado aire.

Su componente más importante es el oxígeno. Algunas personas piensan erróneamente que la atmósfera terrestre está compuesta enteramente de oxígeno, pero en realidad el aire es una mezcla de gases. Contiene un 78% de nitrógeno y un 21% de oxígeno. El uno por ciento restante incluye ozono, argón, dióxido de carbono, vapor de agua. Dejar porcentaje Estos gases son pequeños en número, pero cumplen una función importante: absorben una parte importante de la energía radiante solar, evitando así que la luminaria convierta en cenizas toda la vida de nuestro planeta. Las propiedades de la atmósfera cambian según la altitud. Por ejemplo, a una altitud de 65 km, el nitrógeno es del 86% y el oxígeno es del 19%.

Composición de la atmósfera terrestre.

  • Dióxido de carbono Necesario para la nutrición de las plantas. Aparece en la atmósfera como resultado del proceso de respiración de los organismos vivos, pudrición y combustión. Su ausencia en la atmósfera haría imposible la existencia de plantas.
  • Oxígeno- un componente vital de la atmósfera para los humanos. Su presencia es una condición para la existencia de todos los organismos vivos. Constituye aproximadamente el 20% del volumen total de gases atmosféricos.
  • Ozono es un absorbente natural de la radiación ultravioleta solar, que tiene un efecto perjudicial sobre los organismos vivos. La mayor parte forma una capa separada de la atmósfera: la pantalla de ozono. Recientemente, la actividad humana ha provocado que poco a poco comience a colapsar, pero como es de gran importancia, se está llevando a cabo. trabajo activo para su conservación y restauración.
  • vapor de agua determina la humedad del aire. Su contenido puede variar dependiendo de varios factores: temperatura del aire, ubicación territorial, estación del año. A bajas temperaturas hay muy poco vapor de agua en el aire, tal vez menos del uno por ciento, y a altas temperaturas su cantidad alcanza el 4%.
  • Además de todo lo anterior, la composición de la atmósfera terrestre siempre contiene un cierto porcentaje impurezas sólidas y líquidas. Esto es hollín, ceniza sal marina, polvo, gotas de agua, microorganismos. Pueden llegar al aire tanto de forma natural como antropogénica.

Capas de la atmósfera

La temperatura, densidad y composición de la calidad del aire no son las mismas en todas partes. diferentes alturas. Por este motivo, se acostumbra distinguir diferentes capas de la atmósfera. Cada uno de ellos tiene sus propias características. Averigüemos qué capas de la atmósfera se distinguen:

  • Troposfera: esta capa de la atmósfera es la más cercana a la superficie de la Tierra. Su altura es de 8 a 10 km sobre los polos y de 16 a 18 km en los trópicos. Aquí se encuentra el 90% de todo el vapor de agua de la atmósfera, por lo que se produce una formación activa de nubes. También en esta capa se observan procesos como el movimiento del aire (viento), la turbulencia y la convección. Las temperaturas oscilan entre +45 grados al mediodía en la estación cálida en los trópicos y -65 grados en los polos.
  • La estratosfera es la segunda capa más distante de la atmósfera. Ubicado a una altitud de 11 a 50 km. En la capa inferior de la estratosfera la temperatura es de aproximadamente -55ºC, alejándose de la Tierra aumenta a +1˚С. Esta región se llama inversión y es el límite de la estratosfera y la mesosfera.
  • La mesosfera se encuentra a una altitud de 50 a 90 km. La temperatura en su límite inferior es de aproximadamente 0ºC, en el superior alcanza -80...-90 ˚С. Los meteoritos que entran en la atmósfera terrestre se queman por completo en la mesosfera, razón por la que aquí se producen resplandores de aire.
  • La termosfera tiene aproximadamente 700 km de espesor. La aurora boreal aparece en esta capa de la atmósfera. Aparecen por la influencia de la radiación cósmica y la radiación que emana del Sol.
  • La exosfera es la zona de dispersión del aire. Aquí la concentración de gases es pequeña y poco a poco escapan al espacio interplanetario.

Se considera que el límite entre la atmósfera terrestre y el espacio exterior es de 100 km. Esta línea se llama línea de Karman.

Presión atmosférica

Cuando escuchamos el pronóstico del tiempo, a menudo escuchamos lecturas de presión barométrica. Pero, ¿qué significa la presión atmosférica y cómo puede afectarnos?

Descubrimos que el aire se compone de gases e impurezas. Cada uno de estos componentes tiene su propio peso, lo que significa que la atmósfera no carece de peso, como se creía hasta el siglo XVII. La presión atmosférica es la fuerza con la que todas las capas de la atmósfera presionan sobre la superficie de la Tierra y sobre todos los objetos.

Los científicos realizaron cálculos complejos y demostraron que la atmósfera presiona con una fuerza de 10.333 kg por metro cuadrado de superficie. Medio, cuerpo humano expuesto a la presión del aire, cuyo peso es de 12 a 15 toneladas. ¿Por qué no sentimos esto? Es nuestra presión interna la que nos salva, la que equilibra la externa. Puedes sentir la presión de la atmósfera mientras estás en un avión o en lo alto de las montañas, ya que la presión atmosférica en la altitud es mucho menor. En este caso, es posible que se produzcan molestias físicas, oídos tapados y mareos.

Se puede decir mucho sobre el ambiente que lo rodea. sabemos mucho sobre ella hechos interesantes, y algunos de ellos pueden parecer sorprendentes:

  • El peso de la atmósfera terrestre es de 5.300.000.000.000.000 de toneladas.
  • Promueve la transmisión del sonido. A una altitud de más de 100 km, esta propiedad desaparece debido a cambios en la composición de la atmósfera.
  • El movimiento de la atmósfera es provocado por el calentamiento desigual de la superficie terrestre.
  • Se utiliza un termómetro para determinar la temperatura del aire y un barómetro para determinar la presión de la atmósfera.
  • La presencia de una atmósfera salva a nuestro planeta de 100 toneladas de meteoritos cada día.
  • La composición del aire se mantuvo fija durante varios cientos de millones de años, pero comenzó a cambiar con el inicio de la rápida actividad industrial.
  • Se cree que la atmósfera se extiende hasta una altura de 3.000 km.

La importancia de la atmósfera para los humanos.

La zona fisiológica de la atmósfera es de 5 km. A una altitud de 5000 m sobre el nivel del mar, una persona comienza a experimentar falta de oxígeno, que se expresa en una disminución de su rendimiento y un deterioro del bienestar. Esto demuestra que una persona no puede sobrevivir en un espacio donde no existe esta sorprendente mezcla de gases.

Toda la información y los hechos sobre la atmósfera sólo confirman su importancia para las personas. Gracias a su presencia, fue posible desarrollar vida en la Tierra. Ya hoy, habiendo evaluado la magnitud del daño que la humanidad es capaz de causar con sus acciones al aire que da vida, deberíamos pensar en nuevas medidas para preservar y restaurar la atmósfera.

ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA

Atmósfera(del griego antiguo ἀτμός - vapor y σφαῖρα - bola): la capa de gas (geosfera) que rodea el planeta Tierra. Su superficie interior cubre la hidrosfera y en parte la corteza terrestre, mientras que su superficie exterior limita con la parte cercana a la Tierra del espacio exterior.

Propiedades físicas

El espesor de la atmósfera es de aproximadamente 120 km desde la superficie de la Tierra. La masa total de aire en la atmósfera es (5,1-5,3) 10 18 kg. De estos, la masa de aire seco es (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, la masa total de vapor de agua es en promedio 1,27 10 16 kg.

La masa molar del aire limpio y seco es 28,966 g/mol y la densidad del aire en la superficie del mar es aproximadamente 1,2 kg/m3. La presión a 0 °C al nivel del mar es 101,325 kPa; temperatura crítica - −140,7 °C; presión crítica - 3,7 MPa; C p a 0 °C - 1,0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0,7159·10 3 J/(kg·K) (a 0 °C). Solubilidad del aire en agua (en masa) a 0 °C - 0,0036%, a 25 °C - 0,0023%.

Se aceptan como “condiciones normales” en la superficie de la Tierra: densidad de 1,2 kg/m3, presión barométrica de 101,35 kPa, temperatura de más de 20 °C y humedad relativa del 50%. Estos indicadores condicionales tienen un significado puramente técnico.

La estructura de la atmósfera.

La atmósfera tiene una estructura en capas. Las capas de la atmósfera se diferencian entre sí por la temperatura del aire, su densidad, la cantidad de vapor de agua en el aire y otras propiedades.

Troposfera(Griego antiguo τρόπος - "giro", "cambio" y σφαῖρα - "bola") - la capa inferior y más estudiada de la atmósfera, de 8 a 10 km de altura en las regiones polares, hasta 10-12 km en latitudes templadas, en el ecuador - 16-18 km.

Al ascender en la troposfera, la temperatura disminuye una media de 0,65 K cada 100 my alcanza los 180-220 K en la parte superior. Esta capa superior de la troposfera, en la que se detiene el descenso de temperatura con la altura, se llama tropopausa. La siguiente capa de la atmósfera, ubicada por encima de la troposfera, se llama estratosfera.

Más del 80% de la masa total de aire atmosférico se concentra en la troposfera, la turbulencia y la convección están muy desarrolladas, se concentra la parte predominante del vapor de agua, surgen nubes, se forman frentes atmosféricos, se desarrollan ciclones y anticiclones, entre otros procesos. que determinan el tiempo y el clima. Los procesos que ocurren en la troposfera son causados ​​principalmente por convección.

La parte de la troposfera dentro de la cual es posible la formación de glaciares en la superficie terrestre se llama quionosfera.

tropopausa(del griego τροπος - girar, cambiar y παῦσις - detener, terminar) - una capa de la atmósfera en la que se detiene la disminución de temperatura con la altura; Capa de transición de la troposfera a la estratosfera. En la atmósfera terrestre, la tropopausa se encuentra a altitudes de 8 a 12 km (sobre el nivel del mar) en las regiones polares y hasta 16 a 18 km sobre el ecuador. La altura de la tropopausa también depende de la época del año (en verano la tropopausa se sitúa más alta que en invierno) y de la actividad ciclónica (en los ciclones es menor, y en los anticiclones es mayor)

El espesor de la tropopausa varía desde varios cientos de metros hasta 2-3 kilómetros. En los subtrópicos, se observan rupturas de la tropopausa debido a poderosas corrientes en chorro. La tropopausa sobre ciertas áreas a menudo se destruye y se vuelve a formar.

Estratosfera(del latín estrato - piso, capa) - una capa de la atmósfera ubicada a una altitud de 11 a 50 km. Caracterizado por un ligero cambio de temperatura en la capa de 11-25 km (capa inferior de la estratosfera) y un aumento de temperatura en la capa de 25-40 km de −56,5 a 0,8 °C (capa superior de la estratosfera o región de inversión) . Habiendo alcanzado un valor de aproximadamente 273 K (casi 0 °C) a una altitud de aproximadamente 40 km, la temperatura permanece constante hasta una altitud de aproximadamente 55 km. Esta región de temperatura constante se llama estratopausa y es el límite entre la estratosfera y la mesosfera. La densidad del aire en la estratosfera es decenas y cientos de veces menor que a nivel del mar.

Es en la estratosfera donde se encuentra la capa de ozono (“capa de ozono”) (a una altitud de 15-20 a 55-60 km), lo que determina el límite superior de vida en la biosfera. El ozono (O 3) se forma como resultado de reacciones fotoquímicas con mayor intensidad a una altitud de ~30 km. La masa total de O 3 ascendería a una capa de 1,7 a 4,0 mm de espesor a presión normal, pero esto es suficiente para absorber la radiación ultravioleta del Sol, que destruye la vida. La destrucción del O 3 se produce cuando interactúa con radicales libres, NO y compuestos que contienen halógenos (incluidos los "freones").

En la estratosfera se retiene la mayor parte de la parte de onda corta de la radiación ultravioleta (180-200 nm) y se transforma la energía de las ondas cortas. Bajo la influencia de estos rayos, los campos magnéticos cambian, las moléculas se desintegran, se produce ionización y se forman nuevos gases y otros compuestos químicos. Estos procesos se pueden observar en forma de auroras boreales, relámpagos y otros resplandores.

En la estratosfera y capas superiores, bajo la influencia de la radiación solar, las moléculas de gas se disocian en átomos (por encima de 80 km se disocian CO 2 y H 2, por encima de 150 km - O 2, por encima de 300 km - N 2). A una altitud de 200-500 km, la ionización de gases también ocurre en la ionosfera; a una altitud de 320 km, la concentración de partículas cargadas (O + 2, O − 2, N + 2) es ~ 1/300 de la ionosfera; concentración de partículas neutras. En las capas superiores de la atmósfera hay radicales libres: OH, HO 2, etc.

Casi no hay vapor de agua en la estratosfera.

Los vuelos a la estratosfera comenzaron en la década de 1930. Es ampliamente conocido el vuelo del primer globo estratosférico (FNRS-1), realizado por Auguste Picard y Paul Kipfer el 27 de mayo de 1931 a una altitud de 16,2 km. Los aviones comerciales supersónicos y de combate modernos vuelan en la estratosfera a altitudes generalmente de hasta 20 km (aunque el techo dinámico puede ser mucho mayor). Los globos meteorológicos de gran altitud se elevan hasta 40 km; el récord para un globo no tripulado es de 51,8 km.

Recientemente, en los círculos militares estadounidenses se ha prestado mucha atención al desarrollo de capas de la estratosfera por encima de los 20 km, a menudo llamadas "pre-espacio". « cerca del espacio» ). Se supone que los dirigibles no tripulados y los aviones propulsados ​​por energía solar (como el Pathfinder de la NASA) podrán mucho tiempo estar a una altitud de unos 30 km y proporcionar vigilancia y comunicaciones a áreas muy grandes, sin dejar de ser poco vulnerable a los sistemas de defensa aérea; Estos dispositivos serán muchas veces más baratos que los satélites.

estratopausa- una capa de la atmósfera que es el límite entre dos capas, la estratosfera y la mesosfera. En la estratosfera, la temperatura aumenta al aumentar la altitud, y la estratopausa es la capa donde la temperatura alcanza su máximo. La temperatura de la estratopausa es de unos 0 °C.

Este fenómeno se observa no solo en la Tierra, sino también en otros planetas que tienen atmósfera.

En la Tierra, la estratopausa se encuentra a una altitud de 50 a 55 km sobre el nivel del mar. La presión atmosférica es aproximadamente 1/1000 de la del nivel del mar.

mesosfera(del griego μεσο- - "medio" y σφαῖρα - "bola", "esfera") - una capa de la atmósfera en altitudes de 40-50 a 80-90 km. Caracterizado por un aumento de temperatura con la altitud; la temperatura máxima (aproximadamente +50°C) se encuentra a una altitud de aproximadamente 60 km, después de lo cual la temperatura comienza a descender a -70° o -80°C. Este descenso de temperatura está asociado a la vigorosa absorción de la radiación solar (radiación) por parte del ozono. El término fue adoptado por la Unión Geográfica y Geofísica en 1951.

La composición gaseosa de la mesosfera, como la de las capas atmosféricas subyacentes, es constante y contiene aproximadamente un 80% de nitrógeno y un 20% de oxígeno.

La mesosfera está separada de la estratosfera subyacente por la estratopausa y de la termosfera suprayacente por la mesopausa. La mesopausia coincide básicamente con la turbopausa.

Los meteoros comienzan a brillar y, por regla general, se queman por completo en la mesosfera.

Pueden aparecer nubes noctilucentes en la mesosfera.

Para los vuelos, la mesosfera es una especie de "zona muerta": el aire aquí está demasiado enrarecido para soportar aviones o globos (a una altitud de 50 km, la densidad del aire es 1000 veces menor que al nivel del mar), y al mismo tiempo Demasiado denso para vuelos artificiales de satélites en órbitas tan bajas. Los estudios directos de la mesosfera se llevan a cabo principalmente utilizando cohetes meteorológicos suborbitales; En general, la mesosfera ha sido menos estudiada que otras capas de la atmósfera, razón por la cual los científicos la han apodado "ignorosfera".

mesopausia

mesopausia- una capa de la atmósfera que separa la mesosfera y la termosfera. En la Tierra se encuentra a una altitud de 80 a 90 km sobre el nivel del mar. En la mesopausia se produce una temperatura mínima de unos –100 °C. Abajo (a partir de una altitud de unos 50 km) la temperatura desciende con la altura, más arriba (hasta una altitud de unos 400 km) vuelve a subir. La mesopausia coincide con el límite inferior de la región de absorción activa de rayos X y radiación ultravioleta de onda corta del Sol. A esta altitud se observan nubes noctilucentes.

La mesopausa ocurre no solo en la Tierra, sino también en otros planetas que tienen atmósfera.

Línea Karmán- altitud sobre el nivel del mar, que convencionalmente se acepta como el límite entre la atmósfera terrestre y el espacio.

Según la definición de la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), la línea Karman se encuentra a una altitud de 100 km sobre el nivel del mar.

La altura lleva el nombre de Theodore von Karman, un científico estadounidense de origen húngaro. Fue el primero en determinar que aproximadamente a esta altitud la atmósfera se vuelve tan enrarecida que la aeronáutica se vuelve imposible, ya que la velocidad de la aeronave necesaria para crear suficiente sustentación se vuelve mayor que la primera velocidad cósmica y, por lo tanto, para alcanzar mayores altitudes es necesario utilizar la astronáutica.

La atmósfera de la Tierra continúa más allá de la línea de Karman. La parte exterior de la atmósfera terrestre, la exosfera, se extiende hasta una altitud de 10 mil km o más; a esta altitud, la atmósfera se compone principalmente de átomos de hidrógeno que son capaces de salir de la atmósfera;

Lograr la Línea Karman fue la primera condición para recibir el Premio Ansari X, ya que es la base para reconocer el vuelo como un vuelo espacial.

Troposfera

Su límite superior está a una altitud de 8 a 10 km en latitudes polares, de 10 a 12 km en templadas y de 16 a 18 km en latitudes tropicales; menor en invierno que en verano. La capa principal inferior de la atmósfera contiene más del 80% de la masa total de aire atmosférico y aproximadamente el 90% del vapor de agua total presente en la atmósfera. En la troposfera la turbulencia y la convección están muy desarrolladas, surgen nubes y se desarrollan ciclones y anticiclones. La temperatura disminuye al aumentar la altitud con un gradiente vertical promedio de 0,65°/100 m

tropopausa

La capa de transición de la troposfera a la estratosfera, una capa de la atmósfera en la que se detiene la disminución de temperatura con la altura.

Estratosfera

Capa de la atmósfera ubicada a una altitud de 11 a 50 km. Caracterizado por un ligero cambio de temperatura en la capa de 11-25 km (capa inferior de la estratosfera) y un aumento de temperatura en la capa de 25-40 km de −56,5 a 0,8 °C (capa superior de la estratosfera o región de inversión) . Habiendo alcanzado un valor de aproximadamente 273 K (casi 0 °C) a una altitud de aproximadamente 40 km, la temperatura permanece constante hasta una altitud de aproximadamente 55 km. Esta región de temperatura constante se llama estratopausa y es el límite entre la estratosfera y la mesosfera.

estratopausa

La capa límite de la atmósfera entre la estratosfera y la mesosfera. En la distribución vertical de la temperatura hay un máximo (aproximadamente 0 °C).

mesosfera

La mesosfera comienza a una altitud de 50 km y se extiende hasta 80-90 km. La temperatura disminuye con la altura con un gradiente vertical promedio de (0,25-0,3)°/100 m. El principal proceso energético es la transferencia de calor radiante. Procesos fotoquímicos complejos que involucran radicales libres, moléculas excitadas por vibración, etc. causan luminiscencia atmosférica.

mesopausia

Capa de transición entre la mesosfera y la termosfera. En la distribución vertical de la temperatura hay un mínimo (alrededor de -90 °C).

Línea Karmán

La altura sobre el nivel del mar, que convencionalmente se acepta como el límite entre la atmósfera terrestre y el espacio. La línea Karman se encuentra a una altitud de 100 km sobre el nivel del mar.

Límite de la atmósfera terrestre.

termosfera

El límite superior es de unos 800 km. La temperatura aumenta a altitudes de 200-300 km, donde alcanza valores del orden de 1500 K, después de lo cual permanece casi constante en altitudes elevadas. Bajo la influencia de la radiación solar ultravioleta y de rayos X y la radiación cósmica, se produce la ionización del aire ("auroras"): las principales regiones de la ionosfera se encuentran dentro de la termosfera. En altitudes superiores a los 300 km predomina el oxígeno atómico. El límite superior de la termosfera está determinado en gran medida por la actividad actual del Sol. Durante los períodos de baja actividad, se produce una notable disminución del tamaño de esta capa.

termopausa

La región de la atmósfera adyacente a la termosfera. En esta zona la absorción radiación solar insignificantemente y la temperatura en realidad no cambia con la altitud.

Exosfera (esfera de dispersión)

Capas atmosféricas hasta una altitud de 120 km.

La exosfera es la zona de dispersión, la parte exterior de la termosfera, situada por encima de los 700 km. El gas en la exosfera está muy enrarecido y desde aquí sus partículas se filtran al espacio interplanetario (disipación).

Hasta una altitud de 100 km, la atmósfera es una mezcla de gases homogénea y bien mezclada. En las capas superiores, la distribución de los gases por altura depende de sus masas moleculares; la concentración de gases más pesados ​​disminuye más rápidamente con la distancia a la superficie de la Tierra. Debido a la disminución de la densidad del gas, la temperatura desciende de 0 °C en la estratosfera a -110 °C en la mesosfera. Sin embargo, la energía cinética de las partículas individuales a altitudes de 200 a 250 km corresponde a una temperatura de ~150 °C. Por encima de los 200 km se observan importantes fluctuaciones de temperatura y densidad de gas en el tiempo y el espacio.

A una altitud de unos 2.000-3.500 km, la exosfera se convierte gradualmente en el llamado vacío del espacio cercano, que está lleno de partículas muy enrarecidas de gas interplanetario, principalmente átomos de hidrógeno. Pero este gas representa sólo una parte de la materia interplanetaria. La otra parte está formada por partículas de polvo de origen cometario y meteórico. Además de las partículas de polvo extremadamente enrarecidas, en este espacio penetra radiación electromagnética y corpuscular de origen solar y galáctico.

La troposfera representa aproximadamente el 80% de la masa de la atmósfera, la estratosfera, aproximadamente el 20%; la masa de la mesosfera no supera el 0,3%, la termosfera es menos del 0,05% de la masa total de la atmósfera. Según las propiedades eléctricas de la atmósfera, se distinguen la neutronosfera y la ionosfera. Actualmente se cree que la atmósfera se extiende hasta una altitud de 2000-3000 km.

Dependiendo de la composición del gas en la atmósfera, se distinguen la homosfera y la heterosfera. La heterosfera es una zona donde la gravedad afecta la separación de los gases, ya que su mezcla a tal altura es insignificante. Esto implica una composición variable de la heterosfera. Debajo se encuentra una parte homogénea y bien mezclada de la atmósfera llamada homósfera. El límite entre estas capas se llama turbopausa y se encuentra a una altitud de unos 120 km.