Атмосфера, климат и погода

Атмосфера Земли является ключевым фактором в поддержании планетарной экосистемы. Тонкий слой газов, окружающий Землю, удерживается под действием силы тяжести планеты. Сухой воздух атмосферы состоит из 78 % азота, 21 % кислорода, 1 % аргона, углекислого газа и других соединений в незначительных количествах. Также воздух содержит непостоянное количество водяного пара. Атмосферное давление снижается постепенно с увеличением высоты и на высоте около 19—20 км уменьшается до такой степени, что начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека. Поэтому с точки зрения физиологии человека, «космос» начинается уже на высоте 15—19 км. Атмосфера Земли на высоте от 11 до 50 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20) имеет так называемый озоновый слой, состоящий из молекул O₃. Он играет важную роль в поглощении опасного ультрафиолетового (УФ) излучения, тем самым защищая всё живое на поверхности от губительного излучения. Атмосфера также сохраняет тепло в ночное время, уменьшая перепады температур.

Планетарный климат — мера долгосрочных тенденций в погоде. На климат планеты влияют различные факторы, в том числе океанические течения, поверхностное альбедо, парниковые газы, изменение солнечной светимости и изменения орбиты планеты. Согласно заключениям учёных, Земля в прошлом претерпевала кардинальные изменения климата, включая ледниковые периоды.

Климат региона зависит от ряда факторов и прежде всего от широты. Диапазон широт с подобными климатическими признаками образует климат региона. Существует несколько таких регионов, начиная от экваториального климата и заканчивая полярным климатом южного и северного полюсов. На климат также влияют сезоны, которые возникают вследствие наклона земной оси относительно плоскости орбиты. Из-за наклона летом или зимой одна часть планеты получает большее количество солнечной энергии, чем другая. Это ситуация меняется по мере того как Земля перемещается по орбите. В любой момент времени северное и южное полушария имеют противоположные сезоны.

Земные погодные явления происходят почти исключительно в нижней части атмосферы (тропосфере) и служат конвективной системой перераспределения тепла. Океанические течения являются одним из важнейших факторов, определяющим климат, особенно крупные подводные термохалинные циркуляции, которые распределяют тепловую энергию от экваториальных зон к полярным регионам. Эти потоки помогают смягчить температурные различия зимы и лета в умеренных зонах. Кроме того, без перераспределения тепловой энергии с помощью океанских течений и атмосферы, в тропиках было бы гораздо жарче, а в полярных регионах намного холоднее.

Погода может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Экстремальные погодные условия, такие как торнадо, ураганы и циклоны могут выделять большое количество энергии по пути следования и причинять сильные разрушения. Поверхностная растительность развила зависимость от сезонных изменений погоды, и резкие изменения, продолжающиеся всего несколько лет, могут оказать существенное влияние, как на растительность, так и на животных, которые потребляют растительность в пищу.

Погода является хаотической системой, которая легко меняется вследствие небольших изменений в окружающей среде, поэтому точные прогнозы погоды в настоящее время ограничиваются лишь несколькими днями. В настоящее время по всему миру происходят два процесса: средняя температура возрастает и региональный климат претерпевает заметные изменения.