Yer kürəsinin atmosferi

1. MİLLİ AVİASİYA AKADEMİYASI Yer kürəsinin atmosferi Mühazirəçi: Məlikov B.M.

2. Ümumi məlumat Atmosfer (qədim yunan dilində atmos — buxar və sphera — kürə) — Yer kürəsini əhatə edən qaz örtüyüdür (geosfera). Atmosfer Yer səthindən başlamış yerüstü kosmik fəzaya qədər yayılır. Atmosferin aşağı təbəqələri havanı müəyyən edirlər, havanın öyrənilməsi ilə meteorologiya elmi, havanın variasiyası ilə isə iqlimşünaslıq elmi məşqul olur.

3. Günəş sisteminin bütün planetləri özünəməxsus atmosferə malikdir, lakin yalnız yer atmosferində həyat üçün şərait vardır. 4,5 mlrd il əvvəl planetimiz formalaşanda o, atmosferə malik deyildi. Atmosfer sonrakı dövrlərdə vulkan püskürmələrinin məhsulu olan karbon-dioksid, azot və digər kimyəvi qarışıqlara malik su buxarından formalaşdı. Yer atmosferində oksigenin formalaşması təqribən 8-30 km hündürlükdə ozon təbəqəsinin yaranmasına səbəb oldu. Bununla da, planetimiz ultrabənövşəyi şüalanmanın məhvedici təsirinin qarşısını alan qoruyucu təbəqə qazandı. Bu təbəqə Yer kürəsində həyatın gələcək evolyusiyası üçün təkan rolunu oynadı. Belə ki, sürətli fotosintez nəticəsində atmosferdə oksigenin midqarı kəskin şəkildə artmağa başladı. Bu isə öz növbəsində həmçinin quruda canlıların formalaşması və mövcud olmasına şərait yaratdı. Atmosferdə olan qaz hissəciklərinə Yerin cazibə qüvvəsi təsir edir. Havanın sıxılan olduğunu nəzərə alsaq, kosmik fəzaya keçərkən onun sıxlığı hündürlüyə qalxdıqca tədricən azalır. Atmosferin ümumi kütləsinin yarısı aşağı 5 km-də, ¾ hissəsi aşağı 10 km-də, 9/10 hissəsi isə aşağı 20 km-də cəmlənmişdir. Yer atmosferinin 99%-i 30 km-dən aşağı hündürlüklərdə cəmlənmişdir.

4. Fiziki xüsusiyyətləri Atmosferin qalınlığı — Yer səthindən təqribən 2000-3000 km-ə qədər. Atmosferdə havanın ümumi kütləsi — (5,1—5,3)·1018 kq. Quru havanın kütləsi ümumi kütlənin 5,1352 ±0,0003·1018 kq təşkil edir, su buxarının ümumi miqdarı orta hesabla 1,27·1016 kq təşkil edir.

5. Kimyəvi tərkibi Yer kürəsinin atmosferi əsasən qazlar və müxtəlif qarışıqlardan (aerozol hissəciklər – toz, su damciları, buz kristalları, dəniz duzları, yanma məhsulları) ibarətdir. Şəkil 1. Atmosferdə qazların paylanma diaqramı

6. Quru havanın tərkibi

7. Atmosferin quruluşu Temperaturun hündürlükdən asılı olaraq dəyişməsinin fiziki xüsusiyyətlərinə gürə Yer atmosferini şərti olaraq aşağıdakı təbəqələrə ayırmaq olar: • Troposfer; • Stratosfer; • Mezosfer; • Termosfer; • Ekzosfer.

8. Troposfer Troposfer orta enliklərdə Yer səthindən 12 km hündürlüyə qədər yayılır. Məhz bu təbəqədə hava şəraiti formalaşır.Troposferdə temperatur hündürlükdən asılı olaraq adiabatik qanunla dəyişir, yəni temperaturun dəyişməsi hündürlükdən asılı olaraq təzyiqin azalması nəticəsində baş verir. Troposferin temperatur profili əsasən Yer səthinə düşən günəş radiasiyası ilə şərtlənir. Yer səthinin Günəş tərəfindən qızdırılması nəticəsində yuxarı istiqamətlənmiş konvektiv və turbulent axınlar yaranır. Bu axınlar hava formalaşdırır. Qeyd etmək lazımdır ki, yer səthinin troposferin aşağı hissələrinə təsiri 1,5 km hündürlüyə qədər yayılır. Bu zaman dağlıq ərazilər istisna olunur. Troposferin yuxarı sərhəddi tropopauzadir - atmosferin izotermik təbəqəsi. Tropopauzanın hündürlüyü coğrafi enlikdən asılı olaraq dəyişir. Ekvatorda onun hündürlüyü təqribən 16 km-dir və burada temperatur -80°C təşkil edir. Qütblərdə tropopauza nisbətən aşağı hündürlükdə - təqribən 8 km hündürlükdə yerləşir. Yayda burada temperatur -40°C, qışda isə -60°C təşkil edir. Tropopauza təbəqəsinin qalınlığı 1-2 km arasında tərəddüd edir. Tropopauzada şırnaq axınları müşahidə olunur ki, onların sürəti 200-300 km/saat-a çatır.

9. Stratosfer Startosferdə temperatur azalmır, əksinə, ilin fəslindən asılı olaraq təqribən 48 km hündürlükdə -30°C…+20°C–yə çatana qədər artır. Temperaturun bu cür artması stratosferdə yerləşən ozon təbəqəsi ilə ultrabənövşəyi şüalanmaniın qarşılıqlı təsirindən irəli gəlir. Ultrabənövşəyi şüalar ozon təbəqəsi tərəfindən udularaq yenidən ətraf havanın qızmasına səbəb olan infraqırmızı şua şəklində şüalanmaya məruz qalır. Stratosfer Yer səthindən təqribən 48 km hündürlüyə qədər yayılır və troposferlə birlikdə Yer atmosferinin 99,9%-ni təşkil edir. Stratosferin yuxarı sərhəddi stratopauzadır. Aviasiyada troposfer və aşağı stratosferi aviasiya atmosferi adlandırırlar.

10. Mezosfer Stratopauza üzərində temperatur yenidən azalmağa başlayır. Bu təbəqə mezosfer adlanır. Mezosferin yuxarı qatlarında temperatur -90°C-dən -110°C-dək azalir. Mezosferdə meteorit partlayışı kimi işiq hadisəsi baş verir (şəkil 2). Mezosferdə həmçinin gümüşü buludlar formalaşır ki, onları şimal yarımkürəində may ayından avqust ayına qədər qısa yay gecələrində müşahidə etmək mümkündür. Nazik gümüşü buludlar qalxan hava axınları nəticəsində formalaşırlar. Тонкие серебристые облака образуются вследствие восходящих потоков, формирующихся из-за достижения максимальной температуры стратопаузы вследствие максимального притока солнечной радиации.Gümüşü buludlar yuxarı mezosferdə təqribən yer əthindən 80 km hündürlükdə formalaşırlar. Mezosfer təqribən 85 km hündürlükdə mezopauza təbəqəsi ilə tammlanır.

11. Şəkil 2. Meteoritin düşməsi

12. Termosfer Atmosferin yuxarı təbəqəsi termosfer adlanır. Burada temoeratur yenidən əhəmiyyətli dərəcədə (günəş aktivliyindən asılı olaraq 500-1000°K qədər) artmağa başlayır. Butrada temperaturun sutkalıq tərəddüdü yüzlərlə dərəcə təşkil eir. Lakin termosferdə hava o qədər yüklənmiş olur ki, “temperatur” anlayışı burada bir məna kəsb etmir. Günəş partlayışları dövründə burada temperatur 2000 K-ə çatır. Ultrabənövşəyi, rentgen və kosmik şüalanma nəticəsində havanın ionlaşması (şəkil 3. Qütb parıltısı) baş verir – ionosferin əsas hissəsi termosferdə yerləşir. Günəş aktivliyindən asılı olaraq termopauzanın hündürlyü 200 və 500 km arasında dəyişir. 500 km-dən yuxarıda hava hissəciklərinin kəskin ionlaşması səbəbindən temperaturu təyin etmək mümkün deyildir. Ekzosfer — 800-1000 km-dən yuxarı hündürlükdə atmosfer ekzosferə və tədricən planetlərarası fəzaya keçir. Ekzosferdə qaz hissəcikləri kəskin ionlaşdığına görə onlar olanetlərarası fəzaya keçə bilirlər (dissipasiya). 2000-3500 km yüksəklikdə ekzosfer tədricən kosmikəyaxın vakuma keçir ki, burada güclü yüklənmiş planetlərarası qazlar, əsasən də hidrogen atomları üstünlük təşkil edir.

13. Şəkil 3. Qütb parıltısı

14. Atmosferin quruluş sxemi

15. Beynəlxalq standart atmosfer • Beynəlxalq standart atmosfer Международная стандартная атмосфера (BSA, ing. ISA) — yer atmosferində havanın temperaturunun, təzyiq və rütubətliyin hipotetik paylanması deməkdir. O, beynəlxalq razılaşmaya əsasən orta illik və orta enlik vəziyyəti ifadə edir. • BSA üçün aşağıdakı şərtlər doğrudur: orta dəniz səviyəsində 15°C temperaturda atmosfer təzyiqi 1013 mb (760 mm c.s.) təşkil edir, temperatur 11 km yüksəkliyə qədər hər 1 km hündürlüyə qalxdıqca 6,5°C (hər 1000 f –da 1,98 °C) azalır və 11 km yüksəklikdə -56,5°C təşkil edir ki, bu hündürlükdən sonra demək olar ki sabit qalır.

16. Atmosferin bütün parametrləri zaman və fəza daxilində dəyişkəndirlər. Meteoroloji kəmiyyətlərin qiymətlərinin belə dəyişkənliyi müxtəlif aviasiya texnikalarının sınaq nəticələrinin birbaşa müqayisəsini qeyri-mümkün edir. . Sınaq nəticələrinin müqayisəsini aparmaq, həmçinin ümumi beynəlxalq prosedurların həyata keçirilməsi üçün (məsələn, eşelonlaşdırmanı müəyyən etmək) standart atmosfer anlayışı qəbul olunmuşdur. Standart atmosfer Yer səthi və hündürlüklərdə meteoroloji kəmiyyətlərin ortalaşdırılmış qiymətlərinini ifadə edir. Bu qiymətlər bütün dünyada qəbul olunmaqla nə coğrafi rayondan, nə ilin fəslindən, nə də ki sutkanın vaxtından asılı deyillər.

17. keçilmiş mövzu üzrə məsələlər Məsələ 1. Uçuş hündürlüyüH=30 000 fut (10 000 m), verilmiş hündürlükdə faktiki temperatur T=-50°C. BSA-dan olan fərqi təyin etmək. Həlli: şaquli temperatur qradiyentinin standart qiymətini nəzərə alaraq (1,98 на 1000 футов), 30000 futda standart temperaturun qiymətini aşağıdakı düsturla müəyyən etmək olar: МСА=15-(1,98х30)=-44 °C Qiymətləri yerinə qoymaqla temperaturlar arasında fərqi müəyyən etmək olar Tfakt=МСА±Δ. Nəticə: verilmiş hündürlükdə faktiki temperaturun qiyməti BSA-dan -6°C fərqlənir.

18. Məsələ 2. Uçuş hündürlüyüH=22 000 fut, BSA-dan olan fərq +10 °C. Verilmiş hündürlükdə faktiki temperaturu məyyən etmək. Həlli: BSA-ya görə verilmiş hündürlük üçün temperaturu təyin edirik МСА=15-(1,98х22)=-28,56 °C Sonra temperaturlar arasında olan fərqə əsasən faktiki temperaturu təyin edirik Tfakt=МСА±Δ =-28,56 °C+10 °C=-18,56 Nəticə: 22000 futda faktiki temperatur -18,56°C təşkil edir.

19. Ədəbiyyat • Баранов А.М. и др. Авиационная метеорология. С.П. Гидрометиздат, 1992 г. • Богаткин О.Г. Авиационная метеорология. Санкт Петербург – 2005 г. • Гусейнов Н.Ш. Диспетчеру управления воздушным движением и летчику ометеорологии. Баку. Ширваннешр. 1998г. • Лещенко Г.П. Авиационная метеорология. Кировоград – 2009 г. • Позднякова В.А. Практическая авиационная метеорология. Екатеринбург 2010 г. • Meteorology – JAR.