يحتوي الهواء الجوي على الأكسجين. التركيب الكيميائي للهواء وأهميته الصحية

تتكون الطبقات السفلية من الغلاف الجوي من خليط من الغازات تسمى الهواء. , حيث يتم تعليق الجسيمات السائلة والصلبة. الكتلة الإجمالية لهذا الأخير غير ذات أهمية مقارنة بكامل الغلاف الجوي.

الهواء الجوي عبارة عن خليط من الغازات ، وأهمها النيتروجين N2 والأكسجين O2 والأرجون Ar وثاني أكسيد الكربون CO2 وبخار الماء. يسمى الهواء بدون بخار الماء بالهواء الجاف. بالقرب من سطح الأرض ، يتكون الهواء الجاف من 99٪ نيتروجين (78٪ بالحجم أو 76٪ بالكتلة) والأكسجين (21٪ بالحجم أو 23٪ بالكتلة). نسبة 1٪ المتبقية تقع بالكامل تقريبًا على الأرجون. يتبقى 0.08٪ فقط لثاني أكسيد الكربون CO2. العديد من الغازات الأخرى هي جزء من الهواء في جزء من الألف ومليون وحتى أجزاء أصغر من نسبة مئوية. هذه هي الكريبتون والزينون والنيون والهيليوم والهيدروجين والأوزون واليود والرادون والميثان والأمونيا وبيروكسيد الهيدروجين وأكسيد النيتروز وما إلى ذلك. واحد.

الجدول 1

تكوين الهواء الجاف في الغلاف الجوي بالقرب من سطح الأرض

	تركيز الحجم ،٪	الكتلة الجزيئية	كثافة فيما يتعلق بالكثافة هواء جاف
الأكسجين (O2)
ثاني أكسيد الكربون (CO2)
كريبتون (كر)
الهيدروجين (H2)
زينون (Xe)
هواء جاف

النسبة المئوية لتكوين الهواء الجاف بالقرب من سطح الأرض ثابتة للغاية وعمليًا هي نفسها في كل مكان. فقط محتوى ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يتغير بشكل كبير. نتيجة لعمليات التنفس والاحتراق ، يمكن أن يزيد محتواها الحجمي في هواء الأماكن المغلقة سيئة التهوية ، وكذلك المراكز الصناعية ، عدة مرات - ما يصل إلى 0.1-0.2 ٪. تتغير النسبة المئوية للنيتروجين والأكسجين بشكل ضئيل للغاية.

يتضمن تكوين الغلاف الجوي الحقيقي ثلاثة مكونات متغيرة مهمة - بخار الماء والأوزون وثاني أكسيد الكربون. يختلف محتوى بخار الماء في الهواء اختلافًا كبيرًا ، على عكس المكونات الأخرى للهواء: يختلف على سطح الأرض بين أجزاء من المائة وعدة في المائة (من 0.2٪ في خطوط العرض القطبية إلى 2.5٪ عند خط الاستواء ، وفي بعض الحالات يتقلب تقريبًا من صفر إلى 4٪). ويفسر ذلك حقيقة أنه في ظل الظروف الموجودة في الغلاف الجوي ، يمكن لبخار الماء أن ينتقل إلى الحالة السائلة والصلبة ، وعلى العكس من ذلك ، يمكن أن يدخل الغلاف الجوي مرة أخرى بسبب التبخر من سطح الأرض.

يدخل بخار الماء باستمرار إلى الغلاف الجوي عن طريق التبخر من أسطح المياه ومن التربة الرطبة وعن طريق نتح النباتات ، بينما يدخل في أماكن مختلفة وفي أوقات مختلفة بكميات مختلفة. ينتشر إلى أعلى من سطح الأرض ، ويتم حمله بواسطة التيارات الهوائية من مكان على الأرض إلى مكان آخر.

قد يحدث التشبع في الغلاف الجوي. في هذه الحالة ، يتم احتواء بخار الماء في الهواء بكمية هي أقصى درجة ممكنة عند درجة حرارة معينة. بخار الماء يسمى تشبع(أو مشبع)،والهواء الذي يحتويه مشبع.

عادة ما يتم الوصول إلى حالة التشبع عندما تنخفض درجة حرارة الهواء. عندما يتم الوصول إلى هذه الحالة ، مع مزيد من الانخفاض في درجة الحرارة ، يصبح جزء من بخار الماء زائداً عن الحاجة و يتكثفيتغير إلى الحالة السائلة أو الصلبة. تظهر قطرات الماء وبلورات الجليد من السحب والضباب في الهواء. يمكن أن تتبخر الغيوم مرة أخرى. في حالات أخرى ، يمكن أن تسقط قطيرات وبلورات السحب على سطح الأرض في شكل هطول أمطار. نتيجة لكل هذا ، يتغير باستمرار محتوى بخار الماء في كل جزء من الغلاف الجوي.

ترتبط أهم عمليات الطقس والسمات المناخية ببخار الماء في الهواء وتحولاته من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة والصلبة. يؤثر وجود بخار الماء في الغلاف الجوي بشكل كبير على الظروف الحرارية للغلاف الجوي وسطح الأرض. يمتص بخار الماء بقوة الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة المنبعثة من سطح الأرض. بدوره ، يقوم هو نفسه بإصدار الأشعة تحت الحمراء ، والتي يذهب معظمها إلى سطح الأرض. هذا يقلل من التبريد الليلي لسطح الأرض وبالتالي أيضًا الطبقات السفلية من الهواء.

تنفق كميات كبيرة من الحرارة على تبخر الماء من سطح الأرض ، وعندما يتكثف بخار الماء في الغلاف الجوي ، تنتقل هذه الحرارة إلى الهواء. تعكس السحب الناتجة عن التكثف الإشعاع الشمسي وتمتصه في طريقه إلى سطح الأرض. هطول الأمطار من السحب عنصر أساسي في الطقس والمناخ. أخيرًا ، يعد وجود بخار الماء في الغلاف الجوي ضروريًا للعمليات الفسيولوجية.

بخار الماء ، مثل أي غاز ، له مرونة (ضغط). ضغط بخار الماء هيتناسب مع كثافته (المحتوى لكل وحدة حجم) ودرجة حرارتها المطلقة. يتم التعبير عنه بنفس وحدات ضغط الهواء ، أي اما في ملليمتر من الزئبق ،اما في مليبار.

يسمى ضغط بخار الماء عند التشبع مرونة التشبع.هو - هي أقصى ضغط ممكن لبخار الماء عند درجة حرارة معينة.على سبيل المثال ، عند درجة حرارة 0 درجة ، تكون مرونة التشبع 6.1 ميغابايت . لكل 10 درجات من درجة الحرارة ، تتضاعف مرونة التشبع تقريبًا.

إذا كان الهواء يحتوي على بخار ماء أقل مما هو مطلوب لتشبعه عند درجة حرارة معينة ، فيمكن تحديد مدى قرب الهواء من التشبع. للقيام بذلك ، احسب الرطوبة النسبية.هذا هو اسم نسبة المرونة الفعلية هبخار الماء في الهواء لمرونة التشبع هفي نفس درجة الحرارة ، معبرًا عنها كنسبة مئوية ، أي

على سبيل المثال ، عند درجة حرارة 20 درجة ، تكون مرونة التشبع 23.4 ميجابايت.إذا كان ضغط البخار الفعلي في الهواء 11.7 ميجابايت ، فإن الرطوبة النسبية للهواء تكون

يتراوح ضغط بخار الماء بالقرب من سطح الأرض من أجزاء من الملي بار (في درجات حرارة منخفضة جدًا في الشتاء في أنتاركتيكا وياكوتيا) إلى 35 ميغا بايت أكثر (بالقرب من خط الاستواء). كلما كان الهواء أكثر دفئًا ، زاد بخار الماء الذي يمكن أن يحتويه دون تشبع ، وبالتالي زادت مرونة بخار الماء فيه.

يمكن أن تأخذ الرطوبة النسبية جميع القيم - من الصفر للهواء الجاف تمامًا ( ه= 0) إلى 100٪ لحالة التشبع (ه = ه).

المعطى في الجدول. 1.1 يخضع تكوين الهواء الجوي لتغييرات مختلفة في الأماكن المغلقة. أولاً ، تتغير النسبة المئوية لبعض المكونات الأساسية ، وثانيًا ، تظهر شوائب إضافية ليست من سمات الهواء النقي. في هذه الفقرة ، سنناقش التغييرات في تكوين الغاز وانحرافاته المسموح بها عن الطبيعي.

من أهم الغازات لحياة الإنسان الأكسجين وثاني أكسيد الكربون اللذان يشاركان في تبادل الغازات بين الإنسان والبيئة. يحدث تبادل الغازات هذا بشكل رئيسي في رئة الإنسان أثناء التنفس. يكون تبادل الغازات الذي يحدث عبر سطح الجلد أقل بحوالي 100 مرة من خلال الرئتين ، لأن سطح جسم الشخص البالغ حوالي 1.75 متر مربع ، وسطح الحويصلات الهوائية في الرئتين حوالي 200 متر مربع. عملية التنفس مصحوبة بتكوين حرارة في جسم الإنسان بكمية من 4.69 إلى 5.047 (في المتوسط ​​4.879) كيلو كالوري لكل 1 لتر من الأكسجين الممتص (ينتقل إلى ثاني أكسيد الكربون). وتجدر الإشارة إلى أنه يتم امتصاص جزء صغير فقط من الأكسجين الموجود في الهواء المستنشق (حوالي 20٪). لذلك ، إذا كان هناك ما يقرب من 21 ٪ من الأكسجين في الهواء الجوي ، فسيكون حوالي 17 ٪ في الهواء الذي يزفره الشخص. عادةً ما تكون كمية ثاني أكسيد الكربون الزفير أقل من كمية الأكسجين المأخوذة. يُطلق على نسبة أحجام ثاني أكسيد الكربون المنبعثة من الشخص والأكسجين الذي يمتصه معامل الجهاز التنفسي (RC) ، والذي يتراوح عادةً من 0.71 إلى 1. ومع ذلك ، إذا كان الشخص في حالة من الإثارة العالية أو يؤدي عملاً شاقًا للغاية ، يمكن أن يكون DC أكبر من واحد.

تعتمد كمية الأكسجين اللازمة للإنسان للحفاظ على نشاط حياته الطبيعي بشكل أساسي على شدة العمل الذي يؤديه ويتم تحديدها حسب درجة التوتر العصبي والعضلي. يتم امتصاص الأكسجين عن طريق الدم بشكل أفضل عند ضغط جزئي يبلغ حوالي 160 ملم زئبق. الفن الذي عند ضغط جوي 760 ملم زئبق. فن. يتوافق مع النسبة المئوية الطبيعية للأكسجين في الهواء الجوي ، أي 21٪.

نظرًا لقدرة جسم الإنسان على التكيف ، يمكن ملاحظة التنفس الطبيعي حتى مع وجود كميات أقل من الأكسجين.

إذا حدث انخفاض في محتوى الأكسجين في الهواء بسبب الغازات الخاملة (على سبيل المثال ، النيتروجين) ، فمن الممكن حدوث انخفاض كبير في كمية الأكسجين - حتى 12 ٪.

ومع ذلك ، في الأماكن المغلقة ، لا يصاحب انخفاض محتوى الأكسجين زيادة في تركيز الغازات الخاملة ، ولكن مع تراكم ثاني أكسيد الكربون. في ظل هذه الظروف ، يجب أن يكون الحد الأدنى المسموح به من محتوى الأكسجين في الهواء أعلى بكثير. عادة ، يعتبر محتوى الأكسجين الذي يساوي 17٪ من حيث الحجم هو المعيار لهذا التركيز. بشكل عام ، في الداخل ، لا تنخفض نسبة الأكسجين أبدًا إلى هذا المستوى ، نظرًا لأن تركيز ثاني أكسيد الكربون يصل إلى القيمة الحدية في وقت مبكر جدًا. لذلك ، من المهم عمليًا تحديد الحد الأقصى المسموح به من المعايير لمحتوى ليس الأكسجين ، ولكن ثاني أكسيد الكربون في الأماكن المغلقة.

ثاني أكسيد الكربون CO2 هو غاز عديم اللون له طعم ورائحة حامضة طفيفة ؛ إنه أثقل 1.52 مرة من الهواء ، وهو سام قليلاً. يؤدي تراكم ثاني أكسيد الكربون في الهواء الداخلي إلى الإصابة بالصداع والدوخة والضعف وفقدان الإحساس وحتى فقدان الوعي.

يُعتقد أن كمية ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي تبلغ 0.03٪ من حيث الحجم. هذا صحيح بالنسبة للمناطق الريفية. في هواء المراكز الصناعية الكبيرة ، عادة ما يكون محتواها أعلى. للحسابات ، يتم أخذ تركيز 0.04٪. يحتوي الهواء الذي ينفثه الإنسان على حوالي 4٪ من ثاني أكسيد الكربون.

بدون أي عواقب ضارة على جسم الإنسان ، يمكن تحمل تركيزات ثاني أكسيد الكربون أعلى بكثير من 0.04٪ في الهواء الداخلي.

تعتمد قيمة أقصى تركيز مسموح به لثاني أكسيد الكربون على طول مدة إقامة الأشخاص في مكان مغلق معين وعلى نوع مهنتهم. على سبيل المثال ، بالنسبة للملاجئ المغلقة ، عندما يوضع الأشخاص الأصحاء فيها لمدة لا تزيد عن 8 ساعات ، يمكن اعتبار معيار 2٪ على أنه أقصى تركيز مسموح به لثاني أكسيد الكربون. مع إقامة قصيرة للأشخاص ، يمكن زيادة هذا المعدل. تعود قدرة الشخص على البقاء في بيئة ذات تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون إلى قدرة جسم الإنسان على التكيف مع الظروف المختلفة. عند تركيز ثاني أكسيد الكربون أعلى من 1٪ ، يبدأ الشخص في استنشاق المزيد من الهواء بشكل ملحوظ. لذلك ، عند تركيز ثاني أكسيد الكربون بنسبة 3٪ ، يتضاعف التنفس حتى أثناء الراحة ، وهذا في حد ذاته لا يسبب عواقب سلبية ملحوظة أثناء إقامة قصيرة نسبيًا في مثل هذا الهواء للشخص. إذا بقي شخص في غرفة بها تركيز ثاني أكسيد الكربون 3٪ لفترة طويلة بما فيه الكفاية (3 أيام أو أكثر) ، فإنه مهدد بفقدان الوعي.

عندما يبقى الناس في غرف مغلقة لفترة طويلة وعندما يقوم الناس بعمل أو آخر ، يجب أن تكون قيمة أقصى تركيز مسموح به لثاني أكسيد الكربون أقل بكثير من 2٪. يمكن أن تتقلب من 0.1 إلى 1٪. يمكن أيضًا اعتبار محتوى ثاني أكسيد الكربون بنسبة 0.1 ٪ مقبولًا للمباني العادية غير المضغوطة للمباني والمنشآت لأغراض مختلفة. يجب وصف تركيز أقل من ثاني أكسيد الكربون (من 0.07-0.08) فقط لمباني المؤسسات الطبية والأطفال.

كما سيتضح مما يلي ، فإن متطلبات محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء في مباني المباني الأرضية عادة ما يتم الوفاء بها بسهولة إذا كانت مصادر إطلاقها هي الأشخاص. يختلف السؤال عندما يتراكم ثاني أكسيد الكربون في المباني الصناعية نتيجة لبعض العمليات التكنولوجية التي تحدث ، على سبيل المثال ، في محلات الخميرة والتخمير والتحلل المائي. في هذه الحالة ، يؤخذ 0.5٪ على أنه أقصى تركيز مسموح به لثاني أكسيد الكربون.

التركيب الكيميائي للهواء

يحتوي الهواء على التركيب الكيميائي التالي: نيتروجين - 78.08٪ ، أكسجين - 20.94٪ ، غازات خاملة - 0.94٪ ، ثاني أكسيد الكربون - 0.04٪. يمكن أن تتقلب هذه المؤشرات في الطبقة السطحية ضمن حدود غير مهمة. يحتاج الإنسان أساسًا إلى الأكسجين ، والذي بدونه لا يستطيع العيش ، مثل الكائنات الحية الأخرى. ولكن الآن تمت دراستها وإثبات أن المكونات الأخرى للهواء لها أهمية كبيرة أيضًا.

الأكسجين غاز عديم اللون والرائحة ، قابل للذوبان في الماء بدرجة عالية. يستنشق الشخص ما يقرب من 2722 لترًا (25 كجم) من الأكسجين يوميًا أثناء الراحة. يحتوي هواء الزفير على حوالي 16٪ أكسجين. تعتمد طبيعة شدة العمليات المؤكسدة في الجسم على كمية الأكسجين المستهلكة.

النيتروجين غاز عديم اللون والرائحة ، غير نشط ، وتركيزه في هواء الزفير لا يتغير تقريبًا. يلعب دورًا فسيولوجيًا مهمًا في خلق الضغط الجوي ، وهو أمر حيوي ، بالإضافة إلى الغازات الخاملة ، يخفف الأكسجين. مع الأطعمة النباتية (خاصة البقوليات) ، يدخل النيتروجين في شكل مرتبط جسم الحيوانات ويشارك في تكوين البروتينات الحيوانية ، وبالتالي بروتينات جسم الإنسان.

ثاني أكسيد الكربون هو غاز عديم اللون له طعم حامض ورائحة غريبة ، قابل للذوبان بشكل كبير في الماء. يحتوي الهواء المنبعث من الرئتين على ما يصل إلى 4.7٪. تؤثر زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون بنسبة 3٪ في الهواء المستنشق سلبًا على حالة الجسم ، فهناك إحساس بانضغاط الرأس والصداع ، يرتفع ضغط الدم ، ويتباطأ النبض ، ويظهر طنين الأذن ، ويمكن أن تكون الإثارة العقلية. لاحظ. مع زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 10٪ في الهواء المستنشق ، يحدث فقدان للوعي ، ومن ثم قد يحدث توقف التنفس. تركيزات كبيرة تؤدي بسرعة إلى شلل مراكز الدماغ والموت.

الشوائب الكيميائية الرئيسية التي تلوث الغلاف الجوي هي التالية.

أول أكسيد الكربون(CO) - غاز عديم اللون والرائحة ، يسمى "أول أكسيد الكربون". يتشكل نتيجة الاحتراق غير الكامل للوقود الأحفوري (الفحم والغاز والنفط) في ظروف نقص الأكسجين عند درجات الحرارة المنخفضة.

ثاني أكسيد الكربون(CO 2) ، أو ثاني أكسيد الكربون - غاز عديم اللون مع رائحة وطعم حامض ، نتاج الأكسدة الكاملة للكربون. إنه أحد الغازات المسببة للاحتباس الحراري.

ثاني أكسيد الكبريت(SO 2) أو ثاني أكسيد الكبريت هو غاز عديم اللون ذو رائحة نفاذة. يتشكل أثناء احتراق الوقود الأحفوري المحتوي على الكبريت ، وخاصة الفحم ، وكذلك أثناء معالجة خامات الكبريت. يشارك في تكوين المطر الحمضي. يؤدي التعرض المطول لثاني أكسيد الكبريت على الشخص إلى اضطرابات في الدورة الدموية وتوقف التنفس.

أكاسيد النيتروجين(أكسيد وثاني أكسيد النيتروجين). يتكون أثناء جميع عمليات الاحتراق في الغالب على شكل أكسيد النيتروجين. يتأكسد أكسيد النيتريك بسرعة إلى ثاني أكسيد ، وهو غاز أحمر-أبيض ذو رائحة كريهة تؤثر بشدة على الأغشية المخاطية للإنسان. كلما ارتفعت درجة حرارة الاحتراق ، زادت كثافة تكوين أكاسيد النيتروجين.

الأوزون- غاز له رائحة مميزة ، عامل مؤكسد أقوى من الأكسجين. يعتبر من أكثر ملوثات الهواء الشائعة سمية. في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي ، يتكون الأوزون نتيجة للعمليات الكيميائية الضوئية التي تتضمن ثاني أكسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs).

الهيدروكربونات- مركبات كيميائية من الكربون والهيدروجين. وتشمل هذه الآلاف من ملوثات الهواء المختلفة الموجودة في البنزين غير المحترق ، وسوائل التنظيف الجاف ، والمذيبات الصناعية ، وأكثر من ذلك. العديد من الهيدروكربونات تشكل خطرا في حد ذاتها. على سبيل المثال ، يمكن أن يتسبب البنزين ، وهو أحد مكونات البنزين ، في الإصابة بسرطان الدم ، ويمكن أن يتسبب الهكسان في أضرار جسيمة للجهاز العصبي للإنسان. البوتادين مادة مسرطنة قوية.

قيادة- معدن فضي رمادي سام بأي شكل معروف. تستخدم على نطاق واسع في إنتاج اللحام ، والطلاء ، والذخيرة ، وسبائك الطباعة ، إلخ. يؤدي دخول الرصاص ومركباته إلى جسم الإنسان إلى تقليل نشاط الإنزيمات وتعطيل عملية التمثيل الغذائي ، كما أن لها القدرة على التراكم في جسم الإنسان. تشكل مركبات الرصاص تهديدًا خاصًا للأطفال ، حيث تعطل نموهم العقلي ونموهم وسمعهم وكلام الطفل وقدرته على التركيز.

الفريونات- مجموعة من المواد المحتوية على الهالوجين يصنعها الإنسان. الفريونات ، وهي عبارة عن كربونات مكلورة ومفلورة (CFCs) ، كغازات غير مكلفة وغير سامة ، تستخدم على نطاق واسع كمبردات في الثلاجات ومكيفات الهواء ، وعوامل الرغوة ، في منشآت إطفاء حريق الغاز ، وسوائل العمل لحزم الهباء الجوي (الورنيش ، مزيلات العرق).

الغبار الصناعياعتمادًا على آلية تكوينهم ، يتم تقسيمهم إلى الفئات التالية:

الغبار الميكانيكي - يتكون نتيجة طحن المنتج أثناء العملية التكنولوجية ،

التسامي - تتشكل نتيجة التكثيف الحجمي لأبخرة المواد أثناء تبريد الغاز الذي يمر عبر جهاز المعالجة أو التركيب أو الوحدة ،

الرماد المتطاير - بقايا الوقود غير القابلة للاحتراق الموجودة في غاز المداخن المعلق ، تتشكل من شوائبها المعدنية أثناء الاحتراق ،

السخام الصناعي - كربون صلب شديد التشتت ، وهو جزء من انبعاث صناعي ، يتشكل أثناء الاحتراق غير الكامل أو التحلل الحراري للهيدروكربونات.

المعلمة الرئيسية التي تميز الجسيمات المعلقة هي حجمها ، والذي يختلف في نطاق واسع - من 0.1 إلى 850 ميكرون. أخطر الجسيمات هي من 0.5 إلى 5 ميكرون ، لأنها لا تستقر في الجهاز التنفسي وهي التي يستنشقها الشخص.

الديوكسيناتتنتمي إلى فئة المركبات متعددة الحلقات متعددة الكلور. تحت هذا الاسم ، يتم الجمع بين أكثر من 200 مادة - dibenzodioxins و dibenzofurans. العنصر الرئيسي للديوكسينات هو الكلور ، والذي في بعض الحالات يمكن استبداله بالبروم ، بالإضافة إلى أن الديوكسينات تحتوي على الأكسجين والكربون والهيدروجين.

يعمل الهواء الجوي كنوع من الوسيط لتلوث جميع الكائنات الأخرى في الطبيعة ، مما يساهم في انتشار كميات كبيرة من التلوث عبر مسافات كبيرة. تلوث الانبعاثات الصناعية المحمولة جواً (الشوائب) المحيطات ، وتحمض التربة والمياه ، وتغير المناخ وتدمر طبقة الأوزون.

لا يمكنك لمسها ، ولا يمكنك رؤيتها ، و الشيء الرئيسي الذي ندين له هو الحياة. بالطبع ، هذا هو الهواء الذي لم يحتل آخر مكان في التراث الشعبي لكل أمة. كيف تخيله الناس في العصور القديمة ، وما هو حقًا - سأكتب عن هذا أدناه.

الغازات التي يتكون منها الهواء

خليط طبيعي من الغازاتيسمى الهواء. لا يمكن التقليل من ضرورتها وأهميتها للعيش - فهي تلعب دورًا مهمًا فيها عمليات الأكسدة، والتي يصاحبها إطلاق الطاقة اللازمة لجميع الكائنات الحية. من خلال التجارب ، تمكن العلماء من تحديد تركيبته بدقة ، ولكن الشيء الرئيسي الذي يجب فهمه هو إنها ليست مادة متجانسة ، بل خليط غازي. حوالي 99٪ من التركيبة عبارة عن خليط من الأكسجين والنيتروجين وبشكل عام يشكل الهواء الغلاف الجويكوكبنا. لذلك يتكون الخليط من الغازات التالية:

• الميثان.
• الكريبتون.
• الهيليوم.
• زينون.
• هيدروجين؛
• نيون؛
• ثاني أكسيد الكربون؛
• الأكسجين.
• نتروجين؛
• الأرجون.

تجدر الإشارة إلى أن التكوين ليس ثابتًاويمكن أن تختلف بشكل كبير من موقع إلى آخر. على سبيل المثال ، تتميز المدن الكبيرة باحتوائها على نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون. في الجبال سيتم ملاحظتها انخفاض مستوى الأكسجينلأن هذا الغاز أثقل من النيتروجين ، ومع صعوده تنخفض كثافته. يقول العلم إن التركيب قد يختلف في أجزاء مختلفة من الكوكب 1٪ إلى 4٪ لكل غاز.

بالإضافة إلى النسبة المئوية للغازات ، يتميز الهواء بالمعلمات التالية:

• رطوبة؛
• درجة الحرارة؛
• الضغط.

الهواء يتحرك باستمرار، وتشكيل التدفقات الرأسية. أفقي - الرياح التي تعتمد على ظروف طبيعية معينة ، لذلك يمكن أن يكون لها خصائص مختلفة من حيث السرعة والقوة والاتجاه.

الهواء في الفولكلور

أساطير كل أمة منح الهواء بعض الصفات "الحية". كقاعدة عامة ، كانت أرواح هذا العنصر كائنات مراوغة وغير مرئية. وفقا للأسطورة ، هم قمم الجبال أو السحب المأهولة، واختلفوا في الاستعداد للإنسان. كانوا هم الذين اعتقدوا خلق الثلج وجمع السحبفي الغيوم ، وحلقت في السماء على الريح.

اعتبر المصريون الهواء رمزا للحياةوالهنود صدقوا ذلك زفير براهما - الحياة، والاستنشاق ، على التوالي - الموت. أما بالنسبة للسلاف ، فقد احتل الهواء (الرياح) مكانًا مركزيًا تقريبًا في أساطير هذا الشعب. كان يسمع وأحيانًا يلبي الطلبات الصغيرة. ومع ذلك ، لم يكن دائمًا لطيفًا ، وكان يتحدث أحيانًا إلى جانب قوى الشر. في شكل هائم شرير لا يمكن التنبؤ به.

الغلاف الجوي هو الغلاف الغازي لكوكبنا الذي يدور مع الأرض. يسمى الغاز الموجود في الغلاف الجوي بالهواء. الغلاف الجوي على اتصال مع الغلاف المائي ويغطي جزئيًا الغلاف الصخري. لكن من الصعب تحديد الحدود العليا. تقليديًا ، يُفترض أن الغلاف الجوي يمتد لأعلى لحوالي ثلاثة آلاف كيلومتر. هناك يتدفق بسلاسة في الفضاء الخالي من الهواء.

التركيب الكيميائي للغلاف الجوي للأرض

بدأ تكوين التركيب الكيميائي للغلاف الجوي منذ حوالي أربعة مليارات سنة. في البداية ، كان الغلاف الجوي يتألف فقط من الغازات الخفيفة - الهيليوم والهيدروجين. وفقًا للعلماء ، كانت المتطلبات الأولية لإنشاء قشرة غازية حول الأرض هي الانفجارات البركانية ، والتي ، جنبًا إلى جنب مع الحمم البركانية ، تنبعث منها كمية هائلة من الغازات. بعد ذلك ، بدأ تبادل الغازات بمساحات مائية ، مع الكائنات الحية ، مع منتجات نشاطها. تغير تكوين الهواء تدريجيًا وتم إصلاح شكله الحالي منذ عدة ملايين من السنين.

المكونات الرئيسية للغلاف الجوي هي النيتروجين (حوالي 79٪) والأكسجين (20٪). النسبة المتبقية (1٪) يتم حسابها من الغازات التالية: الأرجون ، النيون ، الهيليوم ، الميثان ، ثاني أكسيد الكربون ، الهيدروجين ، الكريبتون ، الزينون ، الأوزون ، الأمونيا ، ثاني أكسيد الكبريت والنيتروجين ، أكسيد النيتروز وأول أكسيد الكربون ، المدرجة في هذا واحد بالمئة.

بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الهواء على بخار الماء والمواد الجسيمية (حبوب اللقاح النباتية ، الغبار ، بلورات الملح ، شوائب الهباء الجوي).

في الآونة الأخيرة ، لم يلاحظ العلماء تغييرًا نوعيًا ، بل تغييرًا كميًا في بعض مكونات الهواء. والسبب في ذلك هو الشخص ونشاطه. فقط في المائة عام الماضية ، زاد محتوى ثاني أكسيد الكربون بشكل ملحوظ! هذا محفوف بالعديد من المشاكل ، وأكثرها عالمية هو تغير المناخ.

تكوين الطقس والمناخ

يلعب الغلاف الجوي دورًا حيويًا في تشكيل المناخ والطقس على الأرض. يعتمد الكثير على كمية ضوء الشمس ، على طبيعة السطح الأساسي ودورة الغلاف الجوي.

دعونا نلقي نظرة على العوامل بالترتيب.

1. ينقل الغلاف الجوي حرارة أشعة الشمس ويمتص الإشعاعات الضارة. عرف الإغريق القدماء أن أشعة الشمس تسقط على أجزاء مختلفة من الأرض بزوايا مختلفة. كلمة "مناخ" في الترجمة من اليونانية القديمة تعني "منحدر". لذلك ، عند خط الاستواء ، تسقط أشعة الشمس عموديًا تقريبًا ، لأنها شديدة الحرارة هنا. كلما اقتربنا من القطبين ، زادت زاوية الميل. ودرجة الحرارة تنخفض.

2. بسبب التسخين غير المتكافئ للأرض ، تتشكل تيارات الهواء في الغلاف الجوي. يتم تصنيفها حسب حجمها. أصغرها (عشرات ومئات الأمتار) هي الرياح المحلية. ويلي ذلك الرياح الموسمية والرياح التجارية والأعاصير والأعاصير المضادة ، والمناطق الأمامية للكواكب.

كل هذه الكتل الهوائية تتحرك باستمرار. بعضها ثابت تمامًا. على سبيل المثال ، الرياح التجارية التي تهب من المناطق شبه الاستوائية باتجاه خط الاستواء. حركة الآخرين تعتمد إلى حد كبير على الضغط الجوي.

3. الضغط الجوي هو عامل آخر يؤثر على تكوين المناخ. هذا هو ضغط الهواء على سطح الأرض. كما تعلم ، تتحرك الكتل الهوائية من منطقة ذات ضغط جوي مرتفع نحو منطقة يكون فيها هذا الضغط أقل.

هناك 7 مناطق في المجموع. خط الاستواء هو منطقة ضغط منخفض. علاوة على ذلك ، على جانبي خط الاستواء حتى خطوط العرض الثلاثين - منطقة ضغط مرتفع. من 30 درجة إلى 60 درجة - ضغط منخفض مرة أخرى. ومن 60 درجة إلى القطبين - منطقة الضغط العالي. تنتشر الكتل الهوائية بين هذه المناطق. تلك التي تنطلق من البحر إلى اليابسة تجلب الأمطار والطقس السيئ ، وتلك التي تهب من القارات تجلب طقسًا صافًا وجافًا. في الأماكن التي تتصادم فيها التيارات الهوائية ، تتشكل مناطق الجبهة الجوية ، والتي تتميز بهطول الأمطار والطقس العاصف والرياح.

لقد أثبت العلماء أنه حتى رفاهية الشخص تعتمد على الضغط الجوي. وفقًا للمعايير الدولية ، يبلغ الضغط الجوي الطبيعي 760 ملم زئبق. عمود عند 0 درجة مئوية. يتم حساب هذا الرقم لتلك المناطق من الأرض التي تكاد تكون متدفقة مع مستوى سطح البحر. الضغط يتناقص مع الارتفاع. لذلك ، على سبيل المثال ، بالنسبة لسانت بطرسبرغ 760 ملم زئبق. - هي القاعدة. لكن بالنسبة لموسكو ، الواقعة أعلى ، يبلغ الضغط الطبيعي 748 ملم زئبق.

لا يتغير الضغط رأسيًا فحسب ، بل يتغير أيضًا أفقيًا. هذا محسوس بشكل خاص أثناء مرور الأعاصير.

هيكل الغلاف الجوي

الغلاف الجوي يشبه طبقة الكعكة. ولكل طبقة خصائصها الخاصة.

. تروبوسفيرهي الطبقة الأقرب إلى الأرض. يتغير "سمك" هذه الطبقة كلما ابتعدت عن خط الاستواء. فوق خط الاستواء ، تمتد الطبقة لأعلى لمسافة 16-18 كم ، في المناطق المعتدلة - لمدة 10-12 كم ، عند القطبين - لمدة 8-10 كم.

هنا يتم احتواء 80٪ من الكتلة الكلية للهواء و 90٪ من بخار الماء. تتشكل الغيوم هنا ، وتنشأ الأعاصير والأعاصير المضادة. تعتمد درجة حرارة الهواء على ارتفاع المنطقة. في المتوسط ​​، تنخفض بمقدار 0.65 درجة مئوية لكل 100 متر.

. تروبوبوز- الطبقة الانتقالية للغلاف الجوي. يبلغ ارتفاعها من عدة مئات من الأمتار إلى 1-2 كم. تكون درجة حرارة الهواء في الصيف أعلى منها في الشتاء. لذلك ، على سبيل المثال ، فوق القطبين في الشتاء -65 درجة مئوية وفوق خط الاستواء في أي وقت من السنة تكون -70 درجة مئوية.

. الستراتوسفير- هذه طبقة ، يمتد حدها العلوي على ارتفاع 50-55 كيلومترًا. الاضطراب منخفض هنا ، ومحتوى بخار الماء في الهواء لا يكاد يذكر. لكن الكثير من الأوزون. أقصى تركيز له على ارتفاع 20-25 كم. في طبقة الستراتوسفير ، تبدأ درجة حرارة الهواء في الارتفاع لتصل إلى +0.8 درجة مئوية ، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن طبقة الأوزون تتفاعل مع الأشعة فوق البنفسجية.

. ستراتوبوز- طبقة متوسطة منخفضة بين الستراتوسفير والميزوسفير الذي يليها.

. الميزوسفير- الحد الأعلى لهذه الطبقة 80-85 كيلومتر. هنا تحدث عمليات كيميائية ضوئية معقدة تتضمن الجذور الحرة. هم الذين يوفرون ذلك التوهج الأزرق اللطيف لكوكبنا ، والذي يُرى من الفضاء.

تحترق معظم المذنبات والنيازك في طبقة الميزوسفير.

. الميزوبوس- الطبقة المتوسطة التالية ، درجة حرارة الهواء فيها على الأقل -90 درجة.

. ثيرموسفير- يبدأ الحد الأدنى على ارتفاع 80-90 كم ، ويمر الحد الأعلى للطبقة عند علامة 800 كم تقريبًا. درجة حرارة الهواء آخذة في الارتفاع. يمكن أن تتراوح من + 500 درجة مئوية إلى + 1000 درجة مئوية خلال النهار ، تصل تقلبات درجات الحرارة إلى مئات الدرجات! لكن الهواء هنا مخلخل لدرجة أن فهم مصطلح "درجة الحرارة" كما نتخيله غير مناسب هنا.

. الأيونوسفير- يوحد الميزوسفير ، الميزوبوز والغلاف الحراري. يتكون الهواء هنا بشكل أساسي من جزيئات الأكسجين والنيتروجين ، بالإضافة إلى البلازما شبه المحايدة. أشعة الشمس ، التي تسقط في طبقة الأيونوسفير ، تؤين جزيئات الهواء بقوة. في الطبقة السفلى (حتى 90 كم) ، تكون درجة التأين منخفضة. كلما زادت نسبة التأين. لذلك ، على ارتفاع 100-110 كم ، تتركز الإلكترونات. هذا يساهم في انعكاس موجات الراديو القصيرة والمتوسطة.

أهم طبقة من الأيونوسفير هي الطبقة العلوية التي تقع على ارتفاع 150-400 كم. خصوصيته أنه يعكس موجات الراديو ، وهذا يساهم في إرسال الإشارات الراديوية عبر مسافات طويلة.

في الأيونوسفير تحدث ظاهرة مثل الشفق القطبي.

. إكزوسفير- يتكون من ذرات الأكسجين والهيليوم والهيدروجين. يكون الغاز في هذه الطبقة متخلخًا جدًا ، وغالبًا ما تهرب ذرات الهيدروجين إلى الفضاء الخارجي. لذلك ، تسمى هذه الطبقة "منطقة التشتت".

أول عالم اقترح أن غلافنا الجوي له وزن هو الإيطالي E. Torricelli. أوستاب بندر ، على سبيل المثال ، في رواية "العجل الذهبي" أعرب عن أسفه لأن كل شخص تم ضغطه بواسطة عمود هوائي وزنه 14 كجم! لكن الاستراتيجي الكبير كان مخطئًا بعض الشيء. شخص بالغ يعاني من ضغط 13-15 طن! لكننا لا نشعر بهذا الثقل ، لأن الضغط الجوي يوازنه الضغط الداخلي للإنسان. وزن غلافنا الجوي هو 5،300،000،000،000،000 طن. الرقم هائل ، على الرغم من أنه لا يمثل سوى جزء من المليون من وزن كوكبنا.