Введение
Слой атмосферы, в котором объемные газы однородно смешаны Гомосфера - это слой атмосферы, в котором объемные газы однородно смешаны из-за турбулентного смешивания или вихревой диффузии. Основной состав воздуха в основном однородный, поэтому концентрации молекул одинаковы во всей гомосфере. Верхняя часть гомосферы называется гомопаузой, также известной как турбопауза. Над гомопаузой находится гетеросфера, где диффузия быстрее, чем смешивание, а тяжелые газы уменьшаются в плотности с высотой быстрее, чем легкие газы. Некоторые из процессов, обусловливающих эту однородность, включают тепловую конвекцию и модели воздушного потока. В тропосфере повышающийся теплый воздух заменяет более высокий более холодный воздух, который смешивает газы вертикально. Ветер толкает воздух по поверхности смешивая его горизонтально. На больших высотах существуют другие режимы атмосферной циркуляции, такие как циркуляция Брюера Добсона в земной стратосфере, которая смешивает воздух. В мезосфере Земли атмосферные волны становятся нестабильными и рассеиваются, создавая турбулентное смешивание в этой области.
The homosphere is the layer of an atmosphere where the bulk gases are homogeneously mixed due to turbulent mixing or eddy diffusion. The bulk composition of the air is mostly uniform so the concentrations of molecules are the same throughout the homosphere. The top of the homosphere is called the homopause, also known as the turbopause. Above the homopause is the heterosphere, where diffusion is faster than mixing, and heavy gases decrease in density with altitude more rapidly than lighter gases. Some of the processes driving this uniformity include heating convection and air flow patterns. In the troposphere, rising warm air replaces higher cooler air which mix gases vertically. Wind patterns push air across the surface mixing it horizontally. At higher altitudes, other atmospheric circulation regimes exist, such as the Brewer Dobson circulation in the terrestrial stratosphere, which mixes the air. In Earth's mesophere, atmospheric waves become unstable and dissipate, creating turbulent mixing of this region.
Земная гомосфера
Гомосфера Земли начинается на поверхности Земли и простирается до турбопаузы примерно в 100 км. Она включает в себя всю тропосферу, стратосферу, мезосферу и нижнюю часть термосферы. Химически гомосфера состоит из 78% азота, 21% кислорода и следовых количеств других молекул, таких как аргон и углекислый газ. По определению и особенно, она также включает в себя 10 км (6 миль) толщиной полосы элементарной мезосферы натрия.
Изменения концентрации
Одним из крупномасштабных исключений для эффективного смешивания является озоновый слой, сосредоточенный примерно на 20-30 км (12,5-19 миль) в высоте, где концентрация O3 намного выше, чем в остальной части атмосферы. Это связано с попаданием ультрафиолетового света, превращающего O2 в O3. Этот созданный озоном сам блокирует большинство ультрафиолетовых лучей от проникновения в нижние слои атмосферы и создания аналогичных уровней озона там. При комнатной температуре озоновый слой имеет период полураспада около дня, но он разрушается до того, как сможет полностью смешаться с нижними слоями атмосферы. Озоновая дыра - относительно стабильная структура, вызванная сочетанием загрязнения и антарктических ветров в стратосфере. Концентрация водяного пара (влажность) значительно варьируется, особенно в тропосфере, и является основным компонентом погоды. Испарение воды происходит из-за теплоты от входящего солнечного излучения, а колебания температуры могут привести к тому, что насыщенный водой воздух выбросит воду в виде дождя, снега или тумана. Тепло, получаемое и теряемое водой в результате этих процессов, увеличивает турбулентность в нижних слоях атмосферы, особенно в мезо- и микромасштабах. Циркуляция Брюера-Добсона - это теория крупномасштабной циркуляции озона. Концентрации других следовых газов выше вблизи природных и искусственных источников. Это включает в себя загрязнение от деятельности человека (особенно сельского хозяйства, промышленности и транспорта), месторождения природного газа, радона, образующегося в результате радиоактивного распада некоторых минералов, вулканического газа, выбросов от лимнических извержений. Кислород выделяется, а углекислый газ поглощается растениями и микроорганизмами, осуществляющими фотосинтез, но уровни CO2 наиболее сильно влияют на лесные пожары и деятельность человека.