Погода интересует всех

В ионосфере образование ионов вызывается тем, что ультрафиолетовая радиация Солнца выбивает отдельные электроны из оболочек атомов атмосферных газов. Ионосфера не является однородным слоем, в котором ионы распределены равномерно. Наоборот, в зависимости от времени суток и сезона в ней образуется несколько различных слоев повышенной ионизации, получивших название слоев D, E_b Е₂, F₁ и F₂. По имени открывших их ученых слои Е называются также слоями Хивисайда, а слои F — слоями Эпльтона. Область наибольшей концентрации ионов зимой располагается в слое Е на высоте 100 км, а в слое F — на высоте около 150 км над уровнем моря. Летом эти области перемещаются на высоты 120 и 350 км соответственно.

Последний «этаж» атмосферы образует экзосфера, являющаяся переходным слоем между воздушной оболочкой Земли и межзвездным пространством.

Ионосфера и экзосфера, заметно отличающиеся друг от друга по свойствам, не имеют резких границ, отделяющих их от соседних с ними слоев. Следовательно, невозможно точно указать высоту, на которой оканчивается одна сфера и начинается другая. Сферы постепенно переходят друг в друга.

Начиная с нижней границы ионосферы температура воздуха быстро возрастает и на высоте 500 км при атмосферном давлении 1/160 000 000 торр она уже превышает 1000°. Находящиеся здесь молекулы атмосферных газов движутся со скоростью несколько километров в секунду. Вследствие больших скоростей молекулы или атомы могут покидать земную атмосферу и улетать в межзвездное пространство. Однако масса атмосферы не меняется. Это видно из того, что давление у земной поверхности не испытывает непрерывного уменьшения. Точно такое же число газовых частиц, какое покидает земную атмосферу, вновь улавливается благодаря силе земного тяготения. Речь идет о частицах, приходящих из космоса, но имеющих сравнительно небольшую скорость, а также об атомах газов, которые в момент «выскакивания» из экзосферы сталкиваются с другими частицами, теряют часть своей кинетической энергии и вновь улавливаются полем земного тяготения. Отсюда следует, что земная атмосфера не имеет четкой верхней границы. В период МГГ были получены данные о том, что газы земной атмосферы встречаются над Землей даже на расстоянии, равном половине расстояния до Луны, т. е. на высоте около 200 000 км.

Рассмотрим теперь несколько подробнее свойства тропосферы. Если принять, что высота атмосферы составляет 1000 км[14], то вертикальная протяженность тропосферы равна лишь 1 % общей высоты всей воздушной оболочки Земли. Однако мы не получили бы правильного представления о тропосфере, если бы не учли характера вертикального распределения массы атмосферы. Атмосферное давление убывает с высотой и на уровне тропопаузы составляет только ¹∕₄ давления на уровне моря. Значит, в тропосфере сосредоточено ³∕₄ всей массы атмосферы.

В отличие от остальных слоев атмосферы, воздух тропосферы, в которой как раз и формируется погода, непосредственно соприкасается с земной поверхностью. Моря, раскаленные пустыни, ледяные пространства полярных областей и другие области земной поверхности резко различаются по своим свойствам. Соприкасающийся с ними воздух приобретает не только температуру и влажность, характерные для этих областей, но также и свойственную им запыленность.

Таким образом, вследствие различий в подстилающей поверхности в тропосфере наблюдаются большие горизонтальные контрасты метеорологических элементов. Значительный объем воздуха, который на протяжении многих дней располагается над однородной подстилающей поверхностью, сам приобретает однородную структуру. Такой объем воздуха называют в метеорологии воздушной массой. Тропосфера состоит из большого числа воздушных масс, которые особенно интенсивно формируются в устойчивых областях повышенного атмосферного давления.

Различают два типа воздушных масс, а именно тропические и полярные. В зависимости от географического положения очага формирования и от траектории движения над Европой выделяют еще шесть подтипов. Полярную воздушную массу подразделяют на старый полярный воздух, собственно полярный воздух и арктический полярный воздух, а тропическую воздушную массу — на африканский тропический воздух, собственно тропический воздух и умеренный (тропический) воздух[15]. Воздушные массы непрерывно взаимодействуют друг с другом. На границах, разделяющих соседние массы и называемых атмосферными фронтами, контрасты в значениях метеорологических элементов особенно велики. Вдоль атмосферных фронтов нередко возникают шквалы, грозы и выпадают осадки. Иногда различные воздушные массы перемещаются рядом друг с другом, иногда же очень холодные массы арктического воздуха движутся навстречу обильно увлажненным массам тропического воздуха. Таким образом, тропосфера находится в постоянном движении. Как перемещаются воздушные массы и куда они при этом переносятся, зависит от распределения атмосферного давления.