3.1.2. Природные процессы в атмосфере

Атмосфера поглощает и рассеивает солнечную радиацию, сама излучает длинноволновую инфракрасную радиацию, поглощает инфракрасную радиацию земной поверхности и обменивается теплом с земной поверхностью путём теплопроводности и фазовых переходов воды. В самой атмосфере тепло распространяется преимущественно с помощью турбулентного обмена, радиационных процессов и фазовых переходов воды.

В приземный слой воздуха (нижние 500–1000 м) непрерывно поступает водяной пар путём испарения с водных поверхностей и влажной почвы, а также в результате транспирации растениями.

Между подстилающей поверхностью и атмосферой происходит непрерывный круговорот воды. Причём в атмосфере водяной пар конденсируется, возникают туманы и облака, из последних могут выпадать осадки.

Процессы циркуляции. От земной поверхности водяной пар распространяется вверх, а воздушными течениями переносится из одних регионов в другие. В атмосфере возникает общая циркуляция и ряд местных (локальных) циркуляций. Общая циркуляция атмосферы приводит к обмену воздуха между различными широтами и областями Земли. Она осуществляется в форме циклонической деятельности, то есть с помощью атмосферных возмущений — циклонов и антициклонов. Под влиянием радиационных условий и циклонической деятельности происходит расчленение тропосферы на отдельные воздушные массы с резко разграничивающими их переходными зонами — фронтами. Образование последних в свою очередь поддерживает циклоническую деятельность.

Взаимодействие теплового режима с влагооборотом. Может возникать состояние насыщения воздуха влагой, особенно при понижении температуры воздуха. Тогда водяной пар переходит в жидкое или твёрдое состояние и образуются облака. Облака могут снова испаряться — тогда они рассеиваются или из них могут выпадать осадки. Водяной пар сильно поглощает длинноволновую инфракрасную радиацию, которую излучает земная поверхность. Сам он излучает инфракрасную радиацию, бóльшая часть которой идёт к земной поверхности. Таким образом влажный воздух способствует уменьшению ночного охлаждения земной поверхности и тем самым нижних слоёв воздуха.

Атмосфера обладает электрическим полем. В верхних слоях атмосферы, начиная со стратосферы, происходят различные фотохимические реакции, приводящие к образованию озона, диссоциации молекул кислорода, азота и других газов и к ионизации атмосферы. Ионизация в меньшей степени происходит и в тропосфере. Вследствие этого атмосфера обладает электропроводностью.

В воздухе образуются лёгкие аэроионы вследствие потери молекулами воздуха электрона или присоединения свободного электрона, а затем к заряжённой молекуле могут присоединяться другие заряжённые молекулы. Чистый воздух лесных массивов содержит 700–1500 отрицательных аэроионов в 1 см³, близ водопадов, у морского берега во время прибоя их число возрастает до 50–100 тыс. в 1 см³. Отрицательные аэроионы благотворно действуют на общее самочувствие человека, на кровяное давление, повышают внимательность, трудоспособность, улучшают функциональное состояние нервной системы.

В воздух попадают естественные аэрозольные примеси: это жидкие или твёрдые частицы — пыль почвенного происхождения, дым от лесных пожаров и вулканических извержений, частицы морской соли, разбрызгиваемые при волнении морской воды, бактерии, пыльца, споры, космическая пыль из межпланетного пространства или возникающая при сгорании метеоритов. Крупные аэрозольные частицы играют в атмосфере роль ядер конденсации. Аэрозольные примеси переносятся воздушными течениями на огромные расстояния: песчаная пыль пустынь Африки и Юго-Западной Азии выпадала в Южной и Средней Европе; дым и пепел при взрыве вулкана Кракатау и других крупных извержениях распространялись в высоких слоях атмосферы на большие расстояния, окутывая весь земной шар.

Упругие волны в атмосфере передают звук, а также возникают различные атмосферно-оптические явления при прохождении света сквозь атмосферу и при отражении и преломлении его капельками и кристаллами, взвешенными в атмосфере.