Мы живем на дне воздушного океана. Он простирается над нами на несколько сотен километров. У этого океана нет берегов, он окружает весь земной шар. Без воздуха жизнь на Земле не могла бы существовать.
Воздушную оболочку Земли ученые называют атмосферой (от греческих слов "атмос" — пар и "сфера" — шар). Она никогда не бывает спокойной, потому что образующий ее воздух необычайно подвижен. Когда солнечные лучи нагревают поверхность Земли, вместе с ней нагревается воздух. Он становится легче и поднимается вверх, а его место занимает холодный. Более тяжелый холодный воздух течет туда, где теплее, и давление выравнивается. Так образуется ветер. Он часто меняет направление в зависимости от разницы давления. Но существуют и постоянные воздушные течения. Например, ветры пассаты всегда имеют одно направление — вдоль экватора. Постоянные ветры дуют с большой силой на высотах около 30 км. Это — струйные течения. Ветры распределяют воздух в атмосфере.
Практически весь воздух атмосферы сосредоточен в ее нижнем слое — до 10— 12 км над поверхностью Земли. Этот слой называется тропосферой (от греческого слова "тропос" — поворот). Здесь воздух охлаждается и начинает опускаться вниз, здесь образуются облака, рождаются грозы, ливни, снегопады.
За погодой наблюдают ученые- метеорологи. На метеорологических станциях через определенные промежутки времени они измеряют влажность воздуха, температуру, силу и направление ветра. Автоматические метеорологические станции устанавливаются в труднодоступных районах: в горах, во льдах Северного Ледовитого океана. Сведения о погоде поступают автоматически по радио, а также с шаров- зондов или метеорологических ракет, запускаемых в верхние слои атмосферы. Полученные данные используют при составлении прогнозов погоды как на короткие периоды (один-два дня), так и на длительные (неделя, месяц, сезон, год).
В тропосфере температура понижается в среднем на 6 С на 1 км, и на высоте 10— 12 км она достигает —55 -60 С. А вот если подняться еще выше —до 50 км, то температура перестанет падать. Она остается практически постоянной, потому что уравновешиваются потоки тепла, идущие от Солнца и от Земли, которая, как всякое нагреваемое тело, тоже, остывая, излучает тепло. Этот слой называется стратосферой.
Если подняться еще выше, температура начнет повышаться. Это связано с появлением в атмосфере газа озона. Он образуется при поглощении молекулами кислорода самых быстрых частиц, идущих от Солнца и губительных для всего живого. Задерживая их, озоновый слой атмосферы защищает все живое на Земле. Толщина его — всего 2,5—3 км. Поэтому так много беспокойства вызывают сообщения о том, что над Антарктидой и другими районами Земли образовались "озоновые дыры". Конечно, в прямом смысле слова "дыр" там никаких нет, но над этими районами Земли содержание озона в атмосфере значительно уменьшилось. Произошло это потому, что в атмосферу попадают выделяемые при работе двигателей самолетов и ракет окислы азота, а также химические вещества фреоны, вступающие в реакцию с озоном.
В стратосфере воздух сильно разрежен, а небо кажется темно-фиолетовым, почти черным. Но время от времени на нем появляются удивительные светящиеся серебристые облака. Их происхождение окончательно еще не ясно. Предполагают, что они состоят из тончайших частиц пыли.
Еще выше, примерно до высоты 300 — 400 км, располагается атмосферный слой, называемый ионосферой, потому что сильно разреженный воздух содержит много заряженных электричеством частиц — ионов. Ионосфера отражает короткие радиоволны обратно к поверхности Земли. Именно поэтому они распространяются на большие расстояния. Здесь образуются полярные сияния.
Всему живому на Земле, кроме некоторых бактерий, необходим кислород. Мы дышим воздухом, в котором кислород находится в определенном соотношении с другими газами: азотом, аргоном, углекислым газом. Когда в воздух попадают отходы промышленного производства, это соотношение изменяется, что может оказаться губительным для растений, животных и человека. Например, все больше накапливается в воздухе углекислого газа. А он, как известно, действует в атмосфере, как стекло в парнике, — пропускает солнечную радиацию и не выпускает обратно тепловое излучение. Это явление стали называть парниковым эффектом. Атмосфера нагревается, и из-за этого может измениться климат на Земле. У нас принят закон об охране атмосферного воздуха. В крупных городах страны постоянно проверяется чистота воздуха. Установлены нормы допустимого содержания вредных веществ в воздухе.
Одно из самых удивительных атмосферных явлений можно увидеть высоко в горах или в Арктике. Бывает так, что туман стоит сплошной стеной и низкостоящее над горизонтом Солнце освещает его косыми лучами. Если человек окажется на пути солнечных лучей к стене тумана, то можно увидеть на ней сильно увеличенную тень с радужным венцом вокруг головы — точь-в-точь как у святых на иконах. Причина явления та же, что и у радуги.