3.1.Тропосфера. Фізичні властивості тропосфери в значній мірі визначаються впливом земної поверхні, яка є її нижньою межею. Найбільша висота тропосфери на- блюдается в екваторіальній і тропічній зонах. Тут вона досягає 16 - 18 км. і порівняно мало піддається добовим і сезонним змінам. Над пріполюсном і суміжними областями верхня межа тропосфери лежить в середньому на рівні 8 - 10 км. У середніх широтах вона коливається від 6 - 8 до 14 - 16 км.
У тропосфері зосереджено понад 4/5 маси земної атмосфери і майже весь міститься в ній водяна пара. Крім того, від поверхні землі до верхньої межі тропосфери температура знижується в середньому на 0,65 ° на кожні 100 м. Це пояснюється тим, що повітря в тропосфері нагрівається і охолоджується переважно від поверхні землі.
Відповідно до припливом сонячної енергії температура по- ніжа від екватора до полюсів. Так, середня температура повітря біля поверхні землі на екваторі досягає + 26о, над полярними областями взимку -34 °, -36 °, а влітку близько 0 ° С. Таким чином, різниця температур екватор - полюс взимку складає 60 °, а влітку лише 26 °.
Енергію атмосферної циркуляції можна визначити контра- стами температури екватор - полюс. Так як взимку величина контрастів температури більше, то атмосферні процеси протікають більш інтенсивно, ніж влітку. Цим же пояснюється той факт, що переважаючі західні вітри взимку в тропосфері мають великі швидкості, ніж влітку. При цьому швидкість вітру, як правило, з висотою зростає, доходячи до максимуму рівному близько 100 м / сек. на висоті 60 - 65 км. Горизонтальний перенос супроводжується вертикальними переміщеннями повітря і турбулентним рухом. Внаслідок підйому і опускання великих обсягів повітря утворюються і розсіюються хмари, виникають і припиняються опади. Перехідним шаром між тропосферою і вищерозміщеної сферою є тропопауза. Вище неї лежить стратосфера.
3.2. Стратосфера простягається від висот 8 - 17 до 50 - 55 км.Онабила відкрита на початку нашого століття. За фізичними властивостями стратосфера різко відрізняється від тропосфери вже тим, що темпера- туру повітря тут, як правило, підвищується в середньому на 1 ° -2 ° на кілометр підняття і на верхній межі, на висоті 50 - 55 км, стає навіть позитивною: + 10о. Підвищення температури в цій сфері викликано наявністю тут озону (О3), який утворюється під впливом ультрафіолетової радіації Сонця. Шар озону займає майже всю стратосферу. Цей шар, кордони якого приблизно відповідають кордонів стратосфери, називають озоносферой. Це шар 10 - 60 км, що містить озон з максимумом на висоті 22- 25 км.
Взимку, в умовах полярної ночі, в високих широтах в шарі озону відбувається випромінювання та охолодження повітря. В результаті в стратосфері високих широт (в Арктиці й Антарктиці) взимку формується область холоду, стратосферний циклонний вихор з великими горизонтальними градієнтами температури і тиску, який зумовлює західні вітри над середніми широтами земної кулі.
Влітку, в умовах полярного дня, в високих широтах в шарі озону відбувається поглинання сонячного тепла і прогрівання повітря. В результаті підвищення температури в стратосфері високих широт формується область тепла і стратосферний анти- циклонний вихор. Тому над середніми широтами земної кулі вище 20 км. влітку в стратосфері переважають східні вітри, з максимальними швидкостями до 70 м / с. на висоті 55-60 км.
Стратосфера дуже бідна водяною парою. Тут не відбувається бурхливих процесів облакообразованія і не випадають опади.
Ще зовсім недавно припускали, що стратосфера є порівняно спокійною середовищем, де не відбувається перемішування повітря, як в тропосфері. Тому вважали, що гази в стратосфері розділені на шари, в відповідності зі своїми питомими вагами. Звідси і назва стратосфери ( «стратус» - шаруватий). Вважали також, що температура в стратосфері формується під дією променистої рівноваги, тобто за однакової кількості поглиненої і відображеної радіації.
Нові дані, отримані за допомогою радіозондов і метео-рологіческіх ракет, показали, що в стратосфері, як і у верхній тропосфері, здійснюється інтенсивна циркуляція повітря з великими змінами температури і вітру. Тут, як і в тропосфері, повітря зазнає значних вертикальні перемішування, турбулентні руху при сильних горизонтальних повітряних течіях. Все це - результат неоднорідного розподілу температури.
Перехідним шаром між стратосферой і вищерозміщеної сферою є стратопауза.
3.3. Мезосфера. Спостереженнями за допомогою метеорологічних ра-кет і іншими способами встановлено, що загальне підвищення тим-ператури, що спостерігається в стратосфері, закінчується на висо-тах 50 - 55 км. Вище цього шару температура знову знижується і біля верхньої межі мезосфери (близько 80 км.) Досягає -75 °, -90 °. Тиск повітря вгорі мезосфери приблизно в 200 разів менше, ніж у земної поверхні. На рівні 80 км. від поверхні Землі укладено понад 99,5% всієї маси атмосфери. Далі знову відбувається підвищення температури з висотою.
Цікаво відзначити, що характерне для мезосфери поніже- ня температури з висотою відбувається неоднаково на различ- них широтах і протягом року. У низьких широтах падіння температури відбувається більш повільно, ніж у високих: середній для мезосфери вертикальний градієнт температури дорівнює соответст- венно 0,23 ° - 0,31 ° на 100 м. Або 2,3 ° - 3,1 ° на 1 км. Влітку він зна-ве більше, ніж взимку. Як показали новітні досліджень-ня в високих широтах, температура на верхній межі мезосфери влітку на кілька десятків градусів нижче, ніж взимку.