Атмосфера Земли
Атмосфера играет важнейшую роль в тепловом балансе Земли. Видимые глазом солнечные лучи проходят через нее почти без ослабления. Они поглощаются земной поверхностью, которая при этом нагревается и излучает инфракрасные тепловые лучи, задерживаемые водяным паром, поставляемым гидросферой. Это поднимает температуру Земли и создает таким образом парниковый эффект. Атмосфера и гидросфера смягчают климат Земли, запасая днем и летом тепло, перенося течениями тепло из жарких стран в более холодные. Земная атмосфера содержит по объему 78% азота, 21% кислорода и ничтожное количество других газов. Из них, однако, кроме водяных паров, важен озон Оз. На высоте около 20 кмсодержание озона в атмосфере максимально. Озон предохраняет жизнь на Земле от чрезмерного потока ультрафиолетовых лучей, поглощая их. Атмосфера предохраняет нас и от непрерывной бомбардировки микрометеоритами и от разрушающего действия космических лучей. Космические лучи приходят к нам из космоса в виде частиц с колоссальной кинетической энергией.
Первичные космические лучи — это протоны, электроны и ядра тяжелых элементов, пронизывающие космос со скоростями, близкими к скорости света. Их кинетическая энергия составляет миллиарды электрон-вольт. Первичные космические лучи до Земли не доходят, так как, сталкиваясь с атомами газов атмосферы, разрушают их и порождают при этом вторичные космические лучи, которые достигают поверхности Земли. Около 1 % первичных космических лучей, изучаемых с искусственных спутников, приходит из атмосферы Солнца. Там они рождаются при ядерных реакциях от ускорения частиц в солнечной атмосфере. Остальные попадают в солнечную систему извне, и происхождение их еще выясняется.
Нижний слой атмосферы называется тропосферой, которая простирается до высот 10—12 км (в средних широтах). В ней температура падает с высотой; затем начинается стратосфера— слой постоянной температуры порядка — 40°С. С высот около 25 кмтемпература атмосферы медленно растет вследствие поглощения ею ультрафиолетового излучения Солнца.
Плотность атмосферы падает с высотой. На высоте 100 кмдавление в миллион раз меньше, чем на уровне моря. По торможению искусственных спутников Земли крайние следы атмосферы прослежены до 1800 км. Здесь и до высоты в несколько радиусов Земли имеется только разреженный водород, образующий геокорону. Ее плотность порядка сотен атомов в кубическом сантиметре.
Как следует из теории газов: чем выше температура газа, тем больше быстрых молекул. Всегда находятся молекулы со скоростью, большей, чем параболическая на поверхности планеты. Они улетают из атмосферы навсегда. Но среди оставшихся молекул снова происходит перераспределение скоростей, и снова часть молекул улетает. Так атмосфера через свои внешние слои постепенно рассеивается. Рассеяние происходит тем быстрее, чем выше температура и чем меньше ускорение силы тяжести на планете. Его может ослаблять или компенсировать выделение газа из планеты. Земле потеря атмосферы не угрожает, так как ее притяжение достаточно сильно. Луна и другие небольшие тела солнечной системы должны были потерять атмосферы еще в первый период своего существования. Водород в большой мере утратила и Земля.
В верхних слоях земной атмосферы солнечное излучение производит сильную ионизацию, создавая там ионосферу