Слой атмосферы на высоте от 10 до 50 километров называют озоносферой: здесь сосредоточена основная масса озона, содержащегося в атмосфере Земли. Общее количество этого газа, молекула которого состоит из трех атомов кислорода, мало: при нормальном давлении и температуре 0°С он распределился бы по земной поверхности тонким слоем в 2—3 миллиметра. Но даже такое небольшое количество играет важную роль во всех биологических процессах на Земле. Озон верхних слоев атмосферы поглощает большую часть ультрафиолетовой радиации, кото-рую посылает Солнце, и предохраняет все живое от чрезмерного влияния этих «энергичных» лучей. За содержанием озона в атмосфере Земли наблюдают более 127 действующих в мире озонометрических станций. Как показали измерения, содержание озона в атмосфере зависит от времени года и от широты местности. Широкий пояс вдоль экватора, от 28° северной широты до 28° южной широты, занимающий почти половину поверхности земного шара, содержит небольшое количество озона. Повидимому, особый цвет «южного» загара и сильное, а иногда даже тяжелое влияние лучей тропического солнца на организм человека объясняются именно этим. В поясе умеренных широт, 35—70° северной широты, количество озона самое большое. Сезонные его колебания практически совпадают с сезонными колебаниями солнечной, световой энергии, падающей на Землю. Максимум приходится на весенние месяцы, минимум — на осеннезимние. В высоких широтах, в арктическом поясе, озона сравнительно мало.

Глобальное потепление в ближайшие 10-20 лет - явление почти неизбежное. Лишь немедленное уменьшение промышленных выбросов могло бы замедлить накопление в атмосфере газов, обусловливающих парниковый эффект, и ослабить последствия этого рискованного планетарного «эксперимента». В 1957 г. Роджер Ревелл и Ганс Э.Суесс из Скриппсовского океанографического института заметили, что человечество проводит «крупномасштабный геофизический эксперимент», проводит не в лаборатории, не на компьютере, а на собственной планете. Начало этого «эксперимента» совпало с началом промышленной революции, а первые результаты должны проявиться в ближайшие десятилетия. За это время, сжигая уголь, нефть и другие виды ископаемого топлива и вырубая леса, человечество уже увеличило на 25010 концентрацию в атмосфере диоксида углерода (углекислого газа). Общее содержание диоксида углерода в атмосфере невелико - около 0,03%, но наряду с водяным паром и некоторыми другими газами, такими как метан и хлорфторуглероды (ХФУ), этот газ играет важнейшую роль в поддержании на Земле определенного климата. Еще в XIX в. ученые поняли, что наличие в атмосфере диоксида углерода служит причиной так называемого «парникового эффекта». В парнике стеклянная крыша и стены пропускают солнечную радиацию, но не дают уходить теплу главным образом благодаря тому, что нагретый воздух не смешивается с наружным холодным воздухом. Подобно этому, диоксид углерода и другие парниковые газы, относительно прозрачные для солнечной радиации, задерживают длинноволновое тепловое излучение Земли, не давая ему уходить в космос.

Под влиянием человеческой деятельности изменяется сложная смесь газов в атмосфере. Некоторые следствия этих изменений уже проявляются в виде кислотных дождей и смога. Другие ждут нас в будущем.

Атмосфера Земли никогда не оставалась неизменной: ее состав, температура и способность к самоочищению беспрерывно менялись с тех самых пор, как сформировалась наша планета. Однако в последние два столетия эти изменения стали идти с заметной скоростью: в частности, состав атмосферы меняется значительно быстрее, чем когда-либо в истории человечества. Учащаются и усиливаются следствия этих изменений: вымывание из атмосферы кислот, коррозия материалов на открытом воздухе, смог в городах и утончение слоя стратосферного озона, который защищает Землю от губительного ультрафиолетового излучения Солнца. Ученые полагают также, что в скором времени на нашей планете станет теплее (что вызовет значительные изменения климата) из-за усиления парникового эффекта - влияния газов, которые поглощают инфракрасную радиацию, испускаемую поверхностью планеты, и переизлучают эту радиацию назад к поверхности. Как это ни удивительно, но столь важные явления не связаны с изменениями в содержании основных составляющих атмосферного воздуха. За исключением водяного пара, содержание которого меняется в довольно широких пределах, концентрации основных компонентов атмосферного воздуха, составляющих 99,9 % атмосферы по объему, а именно азота (N2), кислорода (02) и не вступающих ни в какие реакции благородных газов, остаются практически постоянными на протяжении длительного периода - дольше, чем существует на Земле человек.

Понять происхождение и пути эволюции Солнца и планет, выявить специфические и общие черты различных планет, более глубоко уяснить закономерности, относящиеся к каждой из них,— вот главная задача современного исследования планет, цель системного анализа всех полученных результатов. Сравнительное изучение условий погоды и климата на планетах — одна из важных сторон такого рода системного подхода. Планеты можно рассматривать как созданные природой модели, которые помогают нам более глубоко понять многие важные закономерности развития Земли, помогают понять, как формируется атмосфера, как меняется ее тепловой режим, атмосферная циркуляция, как формируется облачный покров в зависимости от параметров орбиты, скорости вращения, размеров, массы планеты.

Говоря о погоде, имеют в виду состояние атмосферы в данный момент и изменчивость этого состояния: подул ветер, начался дождь или закружила метель — мы говорим, что погода ухудшилась. Климат характеризует среднее состояние атмосферы за длительные промежутки времен». Строго говоря, мы пока не можем судить ни о погоде с ее быстрыми переменами, ни о климате на Венере (особенно о медленных изменениях климата). Почти все наблюдения за планетой сейчас носят эпизодический характер. Поскольку климат определяется совокупностью погодных условий, а среди них есть такие, которые на Венере изменяются очень медленно и в пространстве и во времени (например, температура поверхности планеты), мы не будем проводить резкой границы между понятиями погоды и климата. Теоретические расчеты средних величин атмосферного давления, температуры и других параметров дают возможность достаточно правильно оценить условия климата. Системный анализ условий погоды и климата на планетах имеет важное практическое значение: помогает более глубоко понять соответствующие закономерности на Земле. Поскольку размеры и масса Венеры и нашей планеты довольно близки, то еще несколько десятков лет назад считали, что и во всех остальных отношениях Венера похожа на Землю: что она имеет примерно такую же температуру, сходный состав атмосферы и облачный покров, состоящий из воды. Этот взгляд подкреплялся и тем, что Венера поглощает примерно столько же солнечной радиации, сколько Земля. (Хотя Венера из-за того, что она расположена ближе к Солнцу, получает солнечной энергии вдвое больше, чем Земля, высокая отражательная способность венерианских облаков приводит к большой потере солнечного тепла за счет отражения.)

Долгое время считалось, что ионосфера, лежащая выше тропосферы и стратосферы, метеорологически статична, что в ней нет движения ветра. Ионосферу изучали лишь как магнитоактивный слой атмосферы, играющий важную роль в распространении радиоволн. Однако оказалось, что для решения как раз этих проблем необходимо учитывать ветровой режим в нижней ионосфере — ее области D. Иркутские ученые создали специальную экспериментальную установку для постоянных наблюдений за динамикой ионосферной плазмы и много лет ведут эти наблюдения, координируя их с такими же работами ученых в ГДР. Благодаря этому оказалось возможным выявить общие закономерности и региональные особенности ветрового режима в ионосфере над Центральной Европой и Восточной Сибирью, которая прежде была в этом отношении «белым пятном». Многолетние исследования показали, что для исследуемой области характерна скорость ветра до 40 метров в секунду. Летом и зимой основное его направление с запада на восток, весной и осенью — с востока на запад. Динамика ионосферного движения в области D оказалась весьма чувствительной к изменениям метеорологического состояния нижележащей стратосферы — к циклонам и антициклонам, и особенно к внезапным зимним потеплениям.