Атмосферен слой, в който протича човешкият живот. Атмосферата, нейният състав и структура

- въздушната обвивка на земното кълбо, която се върти със Земята. Горната граница на атмосферата обикновено се провежда на височини от 150-200 км. Долната граница е повърхността на Земята.

Атмосферният въздух е смес от газове. По-голямата част от обема му в повърхностния въздушен слой е азот (78%) и кислород (21%). Освен това въздухът съдържа инертни газове (аргон, хелий, неон и др.), въглероден диоксид (0,03), водна пара и различни твърди частици (прах, сажди, солни кристали).

Въздухът е безцветен, а цветът на небето се обяснява с особеностите на разсейването на светлинните вълни.

Атмосферата се състои от няколко слоя: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера.

Долният слой въздух се нарича тропосфера.На различни географски ширини силата му не е еднаква. Тропосферата повтаря формата на планетата и участва заедно със Земята в осово въртене. На екватора дебелината на атмосферата варира от 10 до 20 km. На екватора е по-голямо, а на полюсите е по-малко. Тропосферата се характеризира с максимална плътност на въздуха, в нея е концентрирана 4/5 от масата на цялата атмосфера. Тропосферата определя климатичните условия: тук се образуват различни въздушни маси, образуват се облаци и валежи, възниква интензивно хоризонтално и вертикално движение на въздуха.

Над тропосферата, до надморска височина от 50 km, се намира стратосфера.Характеризира се с по-ниска плътност на въздуха, в него няма водни пари. В долната част на стратосферата на височина около 25 км. има "озонов екран" - слой от атмосферата с висока концентрация на озон, който абсорбира ултравиолетовото лъчение, което е фатално за организмите.

На надморска височина от 50 до 80-90 km се простира мезосфера.С увеличаване на надморската височина температурата се понижава със среден вертикален градиент (0,25-0,3)°/100 m, а плътността на въздуха намалява. Основният енергиен процес е лъчист топлообмен. Сиянието на атмосферата се дължи на сложни фотохимични процеси, включващи радикали, вибрационно възбудени молекули.

Термосфераразположени на надморска височина от 80-90 до 800 км. Плътността на въздуха тук е минимална, степента на йонизация на въздуха е много висока. Температурата се променя в зависимост от активността на Слънцето. Поради големия брой заредени частици тук се наблюдават полярни сияния и магнитни бури.

Атмосферата е от голямо значение за природата на Земята.Без кислород живите организми не могат да дишат. Неговият озонов слой предпазва всички живи същества от вредните ултравиолетови лъчи. Атмосферата изглажда температурните колебания: земната повърхност не се преохлажда през нощта и не се прегрява през деня. В плътни слоеве на атмосферния въздух, които не достигат повърхността на планетата, метеоритите изгарят от тръни.

Атмосферата взаимодейства с всички черупки на земята. С негова помощ обменът на топлина и влага между океана и сушата. Без атмосферата нямаше да има облаци, валежи, ветрове.

Човешката дейност оказва значително неблагоприятно въздействие върху атмосферата. Възниква замърсяване на въздуха, което води до повишаване на концентрацията на въглероден окис (CO 2 ). А това допринася за глобалното затопляне и засилва "парниковия ефект". Озоновият слой на Земята се разрушава поради промишлени отпадъци и транспорт.

Атмосферата трябва да бъде защитена. В развитите страни се предприемат комплекс от мерки за опазване на атмосферния въздух от замърсяване.

Имате ли някакви въпроси? Искате ли да научите повече за атмосферата?
За да получите помощ от учител -.

blog.site, при пълно или частично копиране на материала е необходима връзка към източника.

Земната атмосфера е газовата обвивка на нашата планета. Долната му граница преминава на нивото на земната кора и хидросферата, а горната преминава в околоземната област на космическото пространство. Атмосферата съдържа около 78% азот, 20% кислород, до 1% аргон, въглероден диоксид, водород, хелий, неон и някои други газове.

Тази земна обвивка се характеризира с ясно изразена наслоеност. Слоевете на атмосферата се определят от вертикалното разпределение на температурата и различната плътност на газовете на различните й нива. Има такива слоеве на земната атмосфера: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, екзосфера. Отделно се отделя йоносферата.

До 80% от общата маса на атмосферата е тропосферата - долният повърхностен слой на атмосферата. Тропосферата в полярните зони е разположена на ниво до 8-10 km над земната повърхност, в тропическата зона - максимум до 16-18 km. Между тропосферата и надлежащата стратосфера е тропопаузата - преходният слой. В тропосферата температурата намалява с увеличаване на надморската височина, а атмосферното налягане намалява с надморската височина. Средният температурен градиент в тропосферата е 0,6°C на 100 м. Температурата на различните нива на тази обвивка се определя от абсорбцията на слънчевата радиация и ефективността на конвекцията. Почти цялата човешка дейност се извършва в тропосферата. Най-високите планини не излизат извън тропосферата, само въздушният транспорт може да пресече горната граница на тази черупка до малка височина и да бъде в стратосферата. Голяма част от водната пара се съдържа в тропосферата, което определя образуването на почти всички облаци. Освен това почти всички аерозоли (прах, дим и др.), които се образуват на земната повърхност, са концентрирани в тропосферата. В граничния долен слой на тропосферата са изразени дневните колебания на температурата и влажността на въздуха, скоростта на вятъра обикновено намалява (увеличава се с надморската височина). В тропосферата има променливо разделение на въздушния стълб на въздушни маси в хоризонтална посока, които се различават по редица характеристики в зависимост от зоната и зоната на тяхното формиране. На атмосферните фронтове - границите между въздушните маси - се образуват циклони и антициклони, които определят времето в определен район за определен период от време.

Стратосферата е слоят на атмосферата между тропосферата и мезосферата. Границите на този слой варират от 8-16 km до 50-55 km над земната повърхност. В стратосферата газовият състав на въздуха е приблизително същият като в тропосферата. Отличителна черта е намаляването на концентрацията на водни пари и увеличаването на съдържанието на озон. Озоновият слой на атмосферата, който защитава биосферата от агресивното въздействие на ултравиолетовата светлина, е на ниво от 20 до 30 км. В стратосферата температурата се покачва с височина, а стойностите на температурата се определят от слънчевата радиация, а не от конвекцията (движения на въздушни маси), както е в тропосферата. Нагряването на въздуха в стратосферата се дължи на поглъщането на ултравиолетовото лъчение от озона.

Мезосферата се простира над стратосферата до ниво от 80 km. Този слой на атмосферата се характеризира с факта, че с увеличаване на височината температурата намалява от 0 ° C до - 90 ° C. Това е най-студената област на атмосферата.

Над мезосферата е термосферата до ниво 500 км. От границата с мезосферата до екзосферата температурата варира от приблизително 200 K до 2000 K. До ниво от 500 km плътността на въздуха намалява няколкостотин хиляди пъти. Относителният състав на атмосферните компоненти на термосферата е подобен на повърхностния слой на тропосферата, но с увеличаване на надморската височина повече кислород преминава в атомно състояние. Определена част от молекулите и атомите на термосферата са в йонизирано състояние и са разпределени в няколко слоя, те се обединяват от понятието йоносфера. Характеристиките на термосферата варират в широки граници в зависимост от географската ширина, количеството слънчева радиация, времето на годината и деня.

Горният слой на атмосферата е екзосферата. Това е най-тънкият слой на атмосферата. В екзосферата средният свободен път на частиците е толкова огромен, че частиците могат свободно да избягат в междупланетното пространство. Масата на екзосферата е една десет милионна от общата маса на атмосферата. Долната граница на екзосферата е нивото от 450-800 км, а горната граница е зоната, където концентрацията на частици е същата като в открития космос - няколко хиляди километра от повърхността на Земята. Екзосферата се състои от плазма, йонизиран газ. Също така в екзосферата са радиационните пояси на нашата планета.

Видео презентация - слоеве на земната атмосфера:

Свързано съдържание:

Синята планета...

Тази тема трябваше да се появи на сайта една от първите. В крайна сметка хеликоптерите са атмосферни летателни апарати. Земна атмосфера- тяхното, така да се каже, местообитание :-). НО физични свойства на въздухапросто определете качеството на това местообитание :-). Така че това е една от основите. И винаги първо се пише основата. Но чак сега осъзнах това. Въпреки това, както знаете, по-добре е късно, отколкото никога ... Нека да се докоснем до този въпрос, но без да навлизаме в дивата природа и ненужни трудности :-).

Така… Земна атмосфера. Това е газовата обвивка на нашата синя планета. Всеки знае това име. Защо синьо? Просто защото „синият“ (както и синият и виолетовият) компонент на слънчевата светлина (спектър) е най-добре разпръснат в атмосферата, като по този начин я оцветява в синкаво-синкаво, понякога с виолетов оттенък (в слънчев ден, разбира се :-)) .

Състав на земната атмосфера.

Съставът на атмосферата е доста широк. Няма да изброявам всички компоненти в текста, има добра илюстрация за това.Съставът на всички тези газове е почти постоянен, с изключение на въглеродния диоксид (CO 2 ). Освен това атмосферата задължително съдържа вода под формата на пари, суспендирани капчици или ледени кристали. Количеството вода не е постоянно и зависи от температурата и в по-малка степен от атмосферното налягане. Освен това земната атмосфера (особено сегашната) също съдържа известно количество, бих казал "всякаква гадост" :-). Това са SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, освен това има живачни пари Hg. Вярно, всичко това го има в малки количества, слава Богу :-).

Земна атмосфераПрието е да се разделят на няколко зони, следващи една след друга по височина над повърхността.

Първият, най-близо до земята, е тропосферата. Това е най-ниският и, така да се каже, основният слой за живота на различни видове. Той съдържа 80% от масата на целия атмосферен въздух (въпреки че по обем съставлява само около 1% от цялата атмосфера) и около 90% от цялата атмосферна вода. По-голямата част от всички ветрове, облаци, дъждове и снегове 🙂 идват от там. Тропосферата се простира до височини от около 18 km в тропическите ширини и до 10 km в полярните ширини. Температурата на въздуха в него се понижава с покачване с около 0,65º на всеки 100 m.

атмосферни зони.

Втората зона е стратосферата. Трябва да кажа, че между тропосферата и стратосферата се разграничава друга тясна зона - тропопаузата. Спира падането на температурата с височина. Тропопаузата има средна дебелина 1,5-2 km, но нейните граници са неясни и тропосферата често припокрива стратосферата.

Така че стратосферата има средна височина от 12 км до 50 км. Температурата в него до 25 км остава непроменена (около -57ºС), след това някъде до 40 км се повишава до около 0ºС и по-нататък до 50 км остава непроменена. Стратосферата е сравнително тиха част от земната атмосфера. В него практически няма неблагоприятни климатични условия. Именно в стратосферата известният озонов слой се намира на височини от 15-20 км до 55-60 км.

Следва малка стратопауза на граничния слой, в която температурата се задържа около 0ºС, а след това следващата зона е мезосферата. Простира се на надморска височина 80-90 км, като в него температурата пада до около 80ºС. В мезосферата обикновено стават видими малки метеори, които започват да светят в нея и изгарят там.

Следващата тясна празнина е мезопаузата и отвъд нея зоната на термосферата. Височината му е до 700-800 км. Тук температурата отново започва да се покачва и на надморска височина от около 300 км може да достигне стойности от порядъка на 1200ºС. След това тя остава постоянна. Йоносферата е разположена вътре в термосферата до височина около 400 km. Тук въздухът е силно йонизиран поради излагане на слънчева радиация и има висока електропроводимост.

Следващата и като цяло последна зона е екзосферата. Това е така наречената зона на разсейване. Тук присъстват главно много разреден водород и хелий (с преобладаване на водород). На височини около 3000 км екзосферата преминава в близкия космически вакуум.

Някъде е така. Защо около? Защото тези слоеве са доста условни. Възможни са различни промени в надморската височина, състава на газовете, водата, температурата, йонизацията и т.н. Освен това има много повече термини, които определят структурата и състоянието на земната атмосфера.

Например хомосфера и хетеросфера. При първия атмосферните газове са добре смесени и съставът им е доста хомогенен. Вторият се намира над първия и там практически няма такова смесване. Газовете се разделят чрез гравитация. Границата между тези слоеве се намира на надморска височина 120 km и се нарича турбопауза.

Нека приключим с термините, но определено ще добавя, че конвенционално се приема, че границата на атмосферата се намира на надморска височина от 100 км. Тази граница се нарича линията на Карман.

Ще добавя още две снимки, за да илюстрирам структурата на атмосферата. Първият обаче е на немски, но е пълен и достатъчно лесен за разбиране :-). Може да се увеличи и добре да се разгледа. Вторият показва промяната на атмосферната температура с надморската височина.

Структурата на земната атмосфера.

Промяна на температурата на въздуха с височина.

Съвременните пилотирани орбитални кораби летят на височини около 300-400 км. Това обаче вече не е авиация, въпреки че областта, разбира се, е в известен смисъл тясно свързана и със сигурност ще говорим отново за нея :-).

Авиационната зона е тропосферата. Съвременните атмосферни самолети могат да летят и в долните слоеве на стратосферата. Например практическият таван на МИГ-25РБ е 23 000 m.

Полет в стратосферата.

И то точно физични свойства на въздухатропосферите определят как ще бъде полетът, колко ефективна ще бъде системата за управление на самолета, как ще се отрази турбуленцията в атмосферата, как ще работят двигателите.

Първото основно свойство е температура на въздуха. В газовата динамика може да се определи по скалата на Целзий или по скалата на Келвин.

температура t1на дадена височина зпо скалата на Целзий се определя:

t 1 \u003d t - 6,5N, където Tе температурата на въздуха при земята.

Температурата по скалата на Келвин се нарича абсолютна температураНулата в тази скала е абсолютна нула. При абсолютна нула топлинното движение на молекулите спира. Абсолютната нула по скалата на Келвин съответства на -273º по скалата на Целзий.

Съответно температурата Tна високо зпо скалата на Келвин се определя:

T = 273K + t - 6.5H

Въздушно налягане. Атмосферното налягане се измерва в паскали (N / m 2), в старата система за измерване в атмосфери (атм.). Има и такова нещо като барометрично налягане. Това е налягането, измерено в милиметри живачен стълб с помощта на живачен барометър. Барометрично налягане (налягане на морското равнище), равно на 760 mm Hg. Изкуство. наречен стандартен. Във физиката 1 атм. точно равно на 760 mm Hg.

Плътност на въздуха. В аеродинамиката най-често използваната концепция е масовата плътност на въздуха. Това е масата на въздуха в 1 m3 обем. Плътността на въздуха се променя с височината, въздухът става по-разреден.

Влажност на въздуха. Показва количеството вода във въздуха. Има понятие " относителна влажност". Това е съотношението на масата на водната пара към максималната възможна при дадена температура. Концепцията за 0%, тоест когато въздухът е напълно сух, може да съществува като цяло само в лабораторията. От друга страна, 100% влажност е съвсем реална. Това означава, че въздухът е погълнал цялата вода, която може да поеме. Нещо като абсолютно "пълна гъба". Високата относителна влажност намалява плътността на въздуха, докато ниската относителна влажност съответно я увеличава.

Поради факта, че полетите на самолетите се извършват при различни атмосферни условия, техните летателни и аеродинамични параметри в един режим на полет могат да бъдат различни. Ето защо, за правилна оценка на тези параметри, въведохме Международна стандартна атмосфера (ISA). Той показва промяната в състоянието на въздуха с повишаване на надморската височина.

Основните параметри на състоянието на въздуха при нулева влажност се приемат като:

налягане P = 760 mm Hg. Изкуство. (101,3 kPa);

температура t = +15°C (288 K);

плътност на масата ρ \u003d 1,225 kg / m 3;

За ISA се приема (както беше споменато по-горе :-)), че температурата в тропосферата пада с 0,65º на всеки 100 метра надморска височина.

Стандартна атмосфера (пример до 10000 m).

ISA таблиците се използват за калибриране на инструменти, както и за навигационни и инженерни изчисления.

Физични свойства на въздухавключват също такива понятия като инертност, вискозитет и свиваемост.

Инерцията е свойство на въздуха, което характеризира способността му да устои на промените в състоянието на покой или равномерно праволинейно движение. . Мярката за инерция е масовата плътност на въздуха. Колкото по-високо е то, толкова по-голяма е инерцията и съпротивлението на средата, когато самолетът се движи в нея.

Вискозитет. Определя съпротивлението на триене срещу въздуха при движение на самолета.

Свиваемостта измерва промяната в плътността на въздуха при промяна на налягането. При ниски скорости на самолета (до 450 km/h) няма промяна в налягането, когато въздушният поток го обтича, но при високи скорости започва да се проявява ефектът на свиваемост. Особено изразено е влиянието му върху свръхзвука. Това е отделна област на аеродинамиката и тема за отделна статия :-).

Е, изглежда това е всичко за сега ... Време е да приключим с това малко досадно изброяване, което обаче не може да се отмени :-). Земна атмосфера, неговите параметри, физични свойства на въздухаса толкова важни за самолета, колкото и параметрите на самия апарат, и беше невъзможно да не ги споменем.

За сега, до следващи срещи и още интересни теми 🙂 …

P.S. За десерт предлагам да гледате видео, заснето от пилотската кабина на близнак МИГ-25ПУ по време на полета му в стратосферата. Явно заснет от турист, който има пари за такива полети :-). Снимано предимно през предното стъкло. Обърнете внимание на цвета на небето...

В атмосферата - (5,1-5,3)⋅10 18 кг. От тях масата на сухия въздух е (5,1352 ± 0,0003)⋅10 18 kg, общата маса на водните пари е средно 1,27⋅10 16 kg.

В допълнение към газовете, посочени в таблицата, атмосферата съдържа N 2 O (\displaystyle ((\ce (N2O))))и други азотни оксиди ( NO 2 (\displaystyle (\ce (NO2))), ), пропан и други въглеводороди, O 3 (\displaystyle ((\ce (O3)))) , Cl 2 (\displaystyle (\ce (Cl2))) , SO 2 (\displaystyle (\ce (SO2))) , NH 3 (\displaystyle (\ce (NH3))) , , HCl (\displaystyle (\ce (HCl))) , HF (\displaystyle (\ce (HF))) , HBr (\displaystyle (\ce (HBr))) , HI (\displaystyle ((\ce (HI)))), двойки Hg (\displaystyle (\ce (Hg))) , I 2 (\displaystyle (\ce (I2))) , Br 2 (\displaystyle (\ce (Br2))), както и много други газове в малки количества. В тропосферата постоянно има голямо количество суспендирани твърди и течни частици (аерозоли). Най-редкият газ в земната атмосфера е Rn (\displaystyle (\ce (Rn))) .

Структурата на атмосферата

граничен слой на атмосферата

Долният слой на тропосферата (с дебелина 1-2 km), в който състоянието и свойствата на земната повърхност влияят пряко върху динамиката на атмосферата.

Тропосфера

Горната му граница е на надморска височина 8-10 km в полярните, 10-12 km в умерените и 16-18 km в тропичните ширини; по-ниска през зимата, отколкото през лятото.
Долният, основен слой на атмосферата съдържа повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух и около 90% от цялата водна пара, присъстваща в атмосферата. В тропосферата са силно развити турбулентността и конвекцията, появяват се облаци, развиват се циклони и антициклони. Температурата намалява с надморска височина със среден вертикален градиент от 0,65°/100 метра.

тропопауза

Преходният слой от тропосферата към стратосферата, слоят на атмосферата, в който спира намаляването на температурата с височина.

Стратосфера

Слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Леко изменение на температурата в слоя 11-25 km (долния слой на стратосферата) и нейното повишаване в слоя 25-40 km от минус 56,5 до +0,8 °C (горния слой на стратосферата или областта на инверсия) са типични. Достигнала стойност от около 273 K (почти 0 °C) на надморска височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата. В средата на 19-ти век се смяташе, че на височина 12 км (6 хил. туаз) земната атмосфера свършва (Пет седмици в балон, гл. 13). Стратосферата съдържа озоновия слой, който предпазва Земята от ултравиолетовото лъчение.

Стратопауза

Граничният слой на атмосферата между стратосферата и мезосферата. Има максимум във вертикалното разпределение на температурата (около 0 °C).

Мезосфера

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до надморска височина от 200-300 km, където достига стойности от порядъка на 1500 K, след което остава почти постоянна до голяма надморска височина. Под въздействието на слънчевата радиация и космическата радиация въздухът се йонизира („полярни сияния“) - основните области на йоносферата се намират вътре в термосферата. На надморска височина над 300 км преобладава атомният кислород. Горната граница на термосферата до голяма степен се определя от текущата активност на Слънцето. В периоди на ниска активност - например през 2008-2009 г. - има забележимо намаляване на размера на този слой.

Термопауза

Областта на атмосферата над термосферата. В този регион поглъщането на слънчевата радиация е незначително и температурата практически не се променя с височината.

Екзосфера (разсейваща сфера)

До височина 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. В по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от техните молекулни маси, концентрацията на по-тежките газове намалява по-бързо с отдалечаване от повърхността на Земята. Поради намаляването на плътността на газа температурата пада от 0 °C в стратосферата до минус 110 °C в мезосферата. Но кинетичната енергия на отделните частици на височини от 200-250 km съответства на температура от ~ 150 °C. Над 200 km се наблюдават значителни колебания в температурата и плътността на газа във времето и пространството.

На височина около 2000-3500 км екзосферата постепенно преминава в т.нар. близък космически вакуум, който е пълен с редки частици междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само част от междупланетната материя. Другата част е съставена от прахообразни частици от кометен и метеоритен произход. В допълнение към изключително разредените прахообразни частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

Анализът на данните от инструмента SWAN на космическия кораб SOHO показа, че най-външната част от екзосферата на Земята (геокороната) се простира на около 100 радиуса на Земята или около 640 хиляди км, тоест много по-далеч от орбитата на Луната.

Преглед

Тропосферата представлява около 80% от масата на атмосферата, стратосферата представлява около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малко от 0,05% от общата маса на атмосферата.

Въз основа на електрическите свойства в атмосферата те излъчват неутросфератаи йоносфера.

В зависимост от състава на газа в атмосферата те отделят хомосфераи хетеросфера. хетеросфера- това е област, в която гравитацията влияе върху разделянето на газовете, тъй като тяхното смесване на такава височина е незначително. Оттук следва променливият състав на хетеросферата. Под него се намира добре смесена, хомогенна част от атмосферата, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза, тя се намира на надморска височина от около 120 км.

Други свойства на атмосферата и въздействие върху човешкото тяло

Вече на надморска височина от 5 км необучен човек развива кислороден глад и без адаптация производителността на човека значително намалява. Тук свършва физиологичната зона на атмосферата. Човешкото дишане става невъзможно на височина от 9 км, въпреки че до около 115 км атмосферата съдържа кислород.

Атмосферата ни осигурява необходимия кислород за дишане. Въпреки това, поради спада на общото налягане на атмосферата, докато се издигате на височина, парциалното налягане на кислорода също намалява съответно.

История на образуването на атмосферата

Според най-разпространената теория атмосферата на Земята е била в три различни състава през цялата си история. Първоначално се състои от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Този т.нар първична атмосфера. На следващия етап активната вулканична дейност доведе до насищане на атмосферата с газове, различни от водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Ето как вторична атмосфера. Тази атмосфера беше възстановяваща. Освен това процесът на образуване на атмосферата се определя от следните фактори:

• изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
• химични реакции, протичащи в атмосферата под въздействието на ултравиолетово лъчение, мълнии и някои други фактори.

Постепенно тези фактори доведоха до образуването третична атмосфера, характеризиращ се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образуван в резултат на химични реакции от амоняк и въглеводороди).

Азот

Образуването на голямо количество азот се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера от молекулярен кислород O 2 (\displaystyle (\ce (O2))), които започват да идват от повърхността на планетата в резултат на фотосинтеза, започвайки от преди 3 милиарда години. Също и азот N 2 (\displaystyle (\ce (N2)))се отделя в атмосферата в резултат на денитрификацията на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озон до НЕ (\displaystyle ((\ce (НЕ))))в горните слоеве на атмосферата.

Азот N 2 (\displaystyle (\ce (N2)))влиза в реакции само при определени условия (например по време на разряд на мълния). Окисляването на молекулярен азот от озон по време на електрически разряди се използва в малки количества в промишленото производство на азотни торове. Може да се окислява с ниска консумация на енергия и да се превръща в биологично активна форма от цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и нодулни бактерии, които образуват ризобиална симбиоза с бобови растения, които могат да бъдат ефективни растения за зелено торене, които не изтощават, а обогатяват почвата с естествени торове.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живите организми на Земята, в резултат на фотосинтеза, придружена от освобождаване на кислород и усвояване на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се е изразходвал за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, желязната форма на желязото, съдържаща се в океаните и др. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да расте. Постепенно се формира модерна атмосфера с окислителни свойства. Тъй като това предизвика сериозни и резки промени в много процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено Кислородна катастрофа.

инертни газове

Източниците на инертни газове са вулканични изригвания и разпад на радиоактивни елементи. Земята като цяло и атмосферата в частност са изчерпани на инертни газове в сравнение с космоса и някои други планети. Това се отнася за хелий, неон, криптон, ксенон и радон. Концентрацията на аргон, напротив, е аномално висока и възлиза на почти 1% от газовия състав на атмосферата. Голямо количество от този газ се дължи на интензивния разпад на радиоактивния изотоп калий-40 в недрата на Земята.

Замърсяване на въздуха

Напоследък човекът започна да влияе върху еволюцията на атмосферата. Резултатът от човешката дейност е постоянно увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата поради изгарянето на въглеводородни горива, натрупани в предишни геоложки епохи. Огромни количества се консумират при фотосинтезата и се абсорбират от световните океани. Този газ навлиза в атмосферата поради разлагането на карбонатни скали и органични вещества от растителен и животински произход, както и поради вулканизъм и човешки производствени дейности. През последните 100 години съдържание CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2)))в атмосферата се увеличи с 10%, като основната част (360 милиарда тона) идва от изгаряне на гориво. Ако скоростта на нарастване на изгарянето на горивото продължи, тогава през следващите 200-300 години количеството CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2)))в атмосферата ще се удвои и може да доведе до глобално изменение на климата.

Изгарянето на гориво е основният източник и на двата замърсителни газове ( CO (\displaystyle ((\ce (CO)))) ,

Атмосферата е газовата обвивка на нашата планета, която се върти заедно със Земята. Газът в атмосферата се нарича въздух. Атмосферата е в контакт с хидросферата и частично покрива литосферата. Но е трудно да се определят горните граници. Обикновено се приема, че атмосферата се простира нагоре на около три хиляди километра. Там тя плавно се влива в безвъздушното пространство.

Химическият състав на земната атмосфера

Формирането на химическия състав на атмосферата започва преди около четири милиарда години. Първоначално атмосферата се е състояла само от леки газове - хелий и водород. Според учените първоначалните предпоставки за създаването на газова обвивка около Земята са били вулканични изригвания, които заедно с лавата са отделили огромно количество газове. Впоследствие започва газообмен с водните пространства, с живите организми, с продуктите на тяхната дейност. Съставът на въздуха постепенно се променя и в сегашния си вид е фиксиран преди няколко милиона години.

Основните компоненти на атмосферата са азот (около 79%) и кислород (20%). Останалият процент (1%) се дължи на следните газове: аргон, неон, хелий, метан, въглероден диоксид, водород, криптон, ксенон, озон, амоняк, серен диоксид и азот, азотен оксид и въглероден оксид, включени в това един процент.

Освен това въздухът съдържа водна пара и прахови частици (растителен прашец, прах, солни кристали, аерозолни примеси).

Напоследък учените отбелязват не качествена, а количествена промяна в някои съставки на въздуха. А причината за това е човекът и неговата дейност. Само през последните 100 години съдържанието на въглероден диоксид се е увеличило значително! Това е изпълнено с много проблеми, най-глобалният от които е изменението на климата.

Образуване на времето и климата

Атмосферата играе жизненоважна роля при формирането на климата и времето на Земята. Много зависи от количеството слънчева светлина, от естеството на подстилащата повърхност и атмосферната циркулация.

Нека да разгледаме факторите по ред.

1. Атмосферата пропуска топлината на слънчевите лъчи и поглъща вредните лъчения. Древните гърци са знаели, че слънчевите лъчи падат върху различни части на Земята под различен ъгъл. Самата дума "климат" в превод от старогръцки означава "наклон". И така, на екватора слънчевите лъчи падат почти вертикално, защото тук е много горещо. Колкото по-близо до полюсите, толкова по-голям е ъгълът на наклон. И температурата пада.

2. Поради неравномерното нагряване на Земята в атмосферата се образуват въздушни течения. Те са класифицирани според техния размер. Най-малките (десетки и стотици метри) са местните ветрове. Следват мусони и пасати, циклони и антициклони, планетарни фронтални зони.

Всички тези въздушни маси се движат непрекъснато. Някои от тях са доста статични. Например пасатите, които духат от субтропиците към екватора. Движението на другите до голяма степен зависи от атмосферното налягане.

3. Атмосферното налягане е друг фактор, влияещ върху формирането на климата. Това е налягането на въздуха върху земната повърхност. Както знаете, въздушните маси се движат от зона с високо атмосферно налягане към област, където това налягане е по-ниско.

Има общо 7 зони. Екваторът е зона с ниско налягане. Освен това от двете страни на екватора до тридесетата ширина - зона на високо налягане. От 30° до 60° - отново ниско налягане. А от 60° до полюсите - зона на високо налягане. Между тези зони циркулират въздушни маси. Тези, които отиват от морето към сушата, носят дъжд и лошо време, а тези, които духат откъм континентите, носят ясно и сухо време. На местата, където се сблъскват въздушните течения, се образуват зони на атмосферния фронт, които се характеризират с валежи и лошо, ветровито време.

Учените са доказали, че дори благосъстоянието на човек зависи от атмосферното налягане. Според международните стандарти нормалното атмосферно налягане е 760 mm Hg. колона при 0°C. Тази цифра е изчислена за онези участъци от земята, които са почти изравнени с морското равнище. Налягането намалява с надморска височина. Следователно, например, за Санкт Петербург 760 mm Hg. - е норма. Но за Москва, която се намира по-високо, нормалното налягане е 748 mm Hg.

Налягането се променя не само вертикално, но и хоризонтално. Това се усеща особено при преминаването на циклоните.

Структурата на атмосферата

Атмосферата е като на пластова торта. И всеки слой има свои собствени характеристики.

. Тропосферае най-близкият до Земята слой. „Дебелината“ на този слой се променя, докато се отдалечавате от екватора. Над екватора слоят се простира нагоре за 16-18 km, в умерените зони - за 10-12 km, на полюсите - за 8-10 km.

Тук се съдържат 80% от общата маса на въздуха и 90% от водните пари. Тук се образуват облаци, възникват циклони и антициклони. Температурата на въздуха зависи от надморската височина на района. Средно тя пада с 0,65°C на всеки 100 метра.

. тропопауза- преходен слой на атмосферата. Височината му е от няколкостотин метра до 1-2 км. Температурата на въздуха през лятото е по-висока от тази през зимата. Така например над полюсите през зимата -65 ° C. А над екватора по всяко време на годината е -70 ° C.

. Стратосфера- това е слой, чиято горна граница минава на надморска височина 50-55 километра. Тук турбулентността е ниска, съдържанието на водни пари във въздуха е незначително. Но много озон. Максималната му концентрация е на височина 20-25 км. В стратосферата температурата на въздуха започва да се повишава и достига +0,8 ° C. Това се дължи на факта, че озоновият слой взаимодейства с ултравиолетовото лъчение.

. Стратопауза- нисък междинен слой между стратосферата и мезосферата след нея.

. Мезосфера- горната граница на този слой е 80-85 километра. Тук протичат сложни фотохимични процеси с участието на свободни радикали. Именно те осигуряват онова нежно синьо сияние на нашата планета, което се вижда от космоса.

Повечето комети и метеорити изгарят в мезосферата.

. Мезопауза- следващият междинен слой, температурата на въздуха в който е най-малко -90 °.

. Термосфера- долната граница започва на надморска височина 80 - 90 km, а горната граница на слоя преминава приблизително на 800 km. Температурата на въздуха се повишава. Тя може да варира от +500° C до +1000° C. През деня температурните колебания достигат стотици градуси! Но въздухът тук е толкова разреден, че разбирането на термина "температура", както си го представяме, не е подходящо тук.

. йоносфера- обединява мезосфера, мезопауза и термосфера. Въздухът тук се състои основно от кислородни и азотни молекули, както и от квазинеутрална плазма. Слънчевите лъчи, попадайки в йоносферата, силно йонизират молекулите на въздуха. В долния слой (до 90 km) степента на йонизация е ниска. Колкото по-високо, толкова по-голяма е йонизацията. И така, на височина 100-110 км се концентрират електрони. Това допринася за отразяването на къси и средни радиовълни.

Най-важният слой на йоносферата е горният, който се намира на височина 150-400 км. Неговата особеност е, че отразява радиовълните и това допринася за предаването на радиосигнали на големи разстояния.

Именно в йоносферата се случва такова явление като полярното сияние.

. Екзосфера- състои се от кислородни, хелиеви и водородни атоми. Газът в този слой е много разреден и често водородните атоми излизат в открития космос. Следователно този слой се нарича "зона на разсейване".

Първият учен, който предположи, че нашата атмосфера има тегло, беше италианецът Е. Торичели. Остап Бендер, например, в романа "Златният телец" се оплаква, че всеки човек е бил притиснат от въздушна колона с тегло 14 кг! Но великият стратег малко се заблуди. Възрастен човек изпитва натиск от 13-15 тона! Но ние не усещаме тази тежест, защото атмосферното налягане се балансира от вътрешното налягане на човек. Теглото на нашата атмосфера е 5 300 000 000 000 000 тона. Цифрата е колосална, въпреки че е само една милионна от теглото на нашата планета.