Атмосфера (от. греч. ατμός - «пар» и σφαῖρα - «сфера») - газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией. Атмосфера - газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водных паров и пыли. Через атмосферу осуществляется обмен вещества Земли с Космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы: водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, определяющей тепловой режим поверхности планеты, вызывающей диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов.
Атмосфера Земли содержит кислород, используемый большинством живых организмов для дыхания, и диоксид углерода, потребляемый растениями, водорослями и цианобактериями в процессе фотосинтеза. Атмосфера также является защитным слоем планеты, защищая её обитателей от солнечного ультрафиолетового излучения.
Атмосфера есть у всех массивных тел - планет земного типа, газовых гигантов.
Состав атмосферы
Атмосфера - это смесь газов, состоящая из азота (78,08 %), кислорода (20,95 %), углекислого газа (0,03 %), аргона (0,93 %), небольшого количества гелия, неона, ксенона, криптона (0,01 %), 0,038 % двуокиси углерода, и небольшое количество водорода, гелия, других благородных газов и загрязнителей.
Современный состав воздуха Земли установился более сотни миллионов лет назад, однако резко возросшая производственная деятельность человека все же привела к его изменению. В настоящее время отмечается увеличение содержания СО 2 примерно на 10-12 %.Входящие в состав атмосферы газы выполняют различные функциональные роли. Однако основное значение этих газов определяется прежде всего тем, что они очень сильно поглощают лучистую энергию и тем самым оказывают существенное влияние на температурный режим поверхности Земли и атмосферы.
Начальный состав атмосферы планеты обычно зависит от химических и температурных свойств солнца в период формирования планет и последующего выхода внешних газов. Затем состав газовой оболочки эволюционирует под действием различных факторов.
Атмосфера Венеры и Марса в основном состоят из двуокиси углерода с небольшими добавлениями азота, аргона, кислорода и других газов. Земная атмосфера в большой степени является продуктом живущих в ней организмов. Низкотемпературные газовые гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун - могут удерживать в основном газы с низкой молекулярной массой - водород и гелий. Высокотемпературные газовые гиганты, такие как Осирис или 51 Пегаса b, наоборот, не могут её удержать и молекулы их атмосферы рассеиваются в пространстве. Этот процесс протекает медленно, постоянно.
Азот, самый распространенный газ в атмосфере, химически мало активен.
Кислород , в отличие от азота, химически очень активный элемент. Специфическая функция кислорода - окисление органического вещества гетеротрофных организмов, горных пород и недоокисленных газов, выбрасываемых в атмосферу вулканами. Без кислорода не было бы разложения мертвого органического вещества.
Структура атмосферы
Структура атмосферы складывается из двух частей: внутренней- тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы, или ионосферы, и внешней - магнитосферы (экзосферы).
1)Тропосфера – это нижняя часть атмосферы, в которой сосредоточено 3\4 т.е. ~ 80% всей земной атмосферы. Её высота определяется интенсивностью вертикальных (восходящих или нисходящих) потоков воздуха, вызванных нагреванием земной поверхности и океана, поэтому толщина тропосферы на экваторе составляет 16 – 18 км, в умеренных широтах 10-11 км, а на полюсах – до 8 км. Температура воздуха в тропосфере на высоте понижается на 0,6ºС на каждые 100м и колеблется от +40 до - 50ºС.
2)Стратосфера находится выше тропосферы и имеет высоту до 50км от поверхности планеты. Температура на высоте до 30км постоянная -50ºС. Затем она начинает повышаться и на высоте 50 км достигает +10ºС.
Верхней границей биосферы являются озоновый экран.
Озоновый экран – это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющей максимальную плотность озона на высоте 20-26 км.
Высота озонового слоя у полюсов оценивается в 7 - 8 км, у экватора в 17-18км, а максимальная высота присутствия озона – 45-50 км. Выше озонового экрана жизнь невозможна из-за жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца. Если спрессовать все молекулы озона, то получится слой ~ 3мм вокруг планеты.
3)Мезосфера – верхняя граница этого слоя располагается до высоты 80км. Главная её особенность – резкое понижение температуры -90ºС у её верхней границы. Здесь фиксируется серебристые облака, состоящие из ледяных кристаллов.
4)Ионосфера (термосфера)- располагается до высоты 800 км и для неё характерно значительное повышение температуры:
150км температура +240ºС,
200км температура +500ºС,
600км температура +1500ºС.
Под действием ультрафиолетового излучения Солнца газы находятся в ионизированном состоянии. С ионизацией связано свечение газов и возникновение полярных сияний.
Ионосфера обладает способностью многократного отражения радиоволн, что обеспечивает дальнюю радиосвязь на планете.
5)Экзосфера – располагается выше 800км и простирается до 3000км. Здесь температура >2000ºС. Скорость движения газов приближается к критической ~ 11,2 км/сек. Господствуют атомы водорода и гелия, которые образуют вокруг Земли светящуюся корону, простирающуюся до высоты 20000км.
Функций атмосферы
1) Терморегулирующая – погода и климат на Земле зависит от распределения тепла, давления.
2) Жизнеобеспечивающая.
3) В тропосфере происходит глобальные вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс определяющий круговорот воды, теплообмен.
4) Практически все поверхности геологические процессы обусловлены взаимодействием атмосферы, литосферы и гидросферы.
5) Защитная – атмосфера защищает землю от космоса, солнечной радиации и метеоритной пыли.
Функции атмосферы . Без атмосферы жизнь на Земле была бы невозможна. Человек ежедневно потребляет 12-15 кг. воздуха, вдыхая каждую минуту от 5 до 100л, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище и воде. Кроме того, атмосфера надежно оберегает человека от опасностей, угрожающих ему из космоса: не пропускает метеориты, космические излучения. Без пищи человек может прожить пять недель, без воды - пять дней, без воздуха - пять минут. Нормальная жизнедеятельность людей требует не только воздуха, но и определенной его чистоты. От качества воздуха воздуха зависят здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность конструкций зданий, сооружений. Загрязненный воздух губителен для вод, суши, морей, почв. Атмосфера определяет световой и регулирует тепловой режимы земли, способствует перераспределению тепла на земном шаре. Газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного остывания и нагревания. Если бы наша планета не была бы окружена воздушной оболочкой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигла бы 200 С. Атмосфера спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Велико значение атмосферы в распределении света. Ее воздух разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает равномерное освещение. Атмосфера служит проводником звуков.
атмосфера экологический загрязнение
Атмосферный воздух - необходимый природный ресурс. Кислород, входящий в состав атмосферы, используется живыми организмами в процессе дыхания. Он применяется при сжигании любого топлива в различных производственных установках и двигателях. Атмосфера - важный путь сообщения, используемый авиацией .
Основные потребители воздуха в природе - флора и фауна Земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные организмы примерно за десять лет.
Атмосфера пронизана мощной солнечной радиацией, которая регулирует тепловой режим Земли, она способствует перераспределению тепла по земному шару. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.
Благодаря атмосфере на Земле не бывает резких переходов от мороза к жаре и обратно. .
Если бы Земля не была кружена атмосферой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигала бы 200 С: днем около +100 С, ночью около 100 С. Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Но благодаря атмосфере средняя температура Земли около +15 "С.
Атмосфера -- надежный щит, который спасает все живущие на Земле организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей, которые частично рассеиваются и частично поглощаются в ее верхних слоях.
Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землей и Космосом. При этом Земля теряет самые легкие газы - водород и гелий и получает космическую пыль и метеориты. Атмосфера защищает нас от звездных осколков. Размеры метеоритов в большинстве случаев не больше горошины; они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу с огромной скоростью 11-64 км/ с, за счет трения о воздух раскаляются и большей частью сгорают на высоте 60-70 км от поверхности Земли. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.
Благодаря атмосфере на Земле не бывает резких переходов от мороза к жаре и обратно. Если бы Земля не была кружена атмосферой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигала бы 200 С: днем около +100 С, ночью около 100 С. Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Но благодаря атмосфере средняя температура Земли около +15 "С.
Важнейшее защитное значение имеет озоновый экран. Он расположен в стратосфере, на высоте 20-50 км от поверхности Земли. Общее количество озона в атмосфере оценивается в 3,3 млрд. т. Мощность этого слоя сравнительно небольшая: от 2 мм - на экваторе до 4 мм - у полюсов при нормальных условиях. Основное значение озонового экрана состоит в защите живых организмов от ультрафиолетового излучения.
Атмосфера -- надежный щит, который спасает все живущие на Земле организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей, которые частично рассеиваются и частично поглощаются в ее верхних слоях. Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землей и Космосом. При этом Земля теряет самые легкие газы - водород и гелий и получает космическую пыль и метеориты. .
Атмосфера защищает нас от звездных осколков. Размеры метеоритов в большинстве случаев не больше горошины; они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу с огромной скоростью 11-64 км/ с, за счет трения о воздух раскаляются и большей частью сгорают на высоте 60-70 км от поверхности Земли. Атмосфера играет большое значение в распределении света. Воздух разбивает солнечные лучи на миллионы мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому мы привыкли.
Наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т. е. голубые, синие, фиолетовые. Иногда из-за наличия в атмосфере примесей цвет неба бывает не чисто голу. С поднятием вверх уменьшается плотность и засоренность воздуха, т.е. количество рассеивающих частиц, цвет неба становится темнее, переходит в густо-синий, а в стратосфере - в черно-фиолетовый. Атмосфера является той средой, где распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина. Мы не слышали бы ни друг друга, ни шума моря, ветра, леса и т.п. .
Ионосфера способствует передаче радиосигналов и распространению радиоволн.
Долгое время считали, что воздух не имеет массы. Только в 17 веке было доказано, что масса 1 м 3 сухого воздуха, если его взвесить на уровне моря при температуре 0° С, равна 1293 г, а на каждый квадратный сантиметр земной поверхности приходится 1033 г воздуха.
Ладонь человека испытывает давление воздуха силой около 1471Н, а на все тело человека воздух давит с силой 1471 * 103 Н. Мы не замечаем этой тяжести только потому, что все ткани нашего тела также насыщены воздухом, который уравновешивает внешнее давление. При нарушении этого равновесия наше самочувствие ухудшается: учащается пульс, появляется вялость, безразличие и т.д. Такие же ощущения испытывает человек при поднятии в гору или погружении на большую глубину, а также при взлете и посадке самолета. Вверху давление воздуха и его масса уменьшаются: на высоте 20 км масса 1 м 3 воздуха равна 43 г, а на высоте 40 км - 4 г. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.
Все процессы, развивающиеся в атмосфере, осуществляются за счет энергии Солнца. Благодаря ей ежегодно с поверхности Земли испаряются миллиарды тонн воды. Атмосфера выполняет роль перераспределения влаги на земном шаре.
Физические свойства и состояние атмосферы меняются: 1) во времени - в течение суток, сезонов, лет; 2) в пространстве -- в зависимости от высоты над уровнем моря, широты местности и удаленности от океана.
Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей. Источники загрязнения могут быть естественными и искусственными. К естественным источникам относятся: пыль (растительного, вулканического и космического происхождения), пыльные бури, частицы морской соли, продукты выветривания, туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров, различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. .
Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается.
Существенно загрязняют атмосферу крупные лесные и степные пожары. Чаще всего они возникают в засушливые годы. Дым от пожаров распространяется на огромные площади. Пыльные бури возникают в связи с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности мельчайших частиц почвы. Сильные ветры - смерчи, ураганы - поднимают в воздух и крупные обломки горных пород, но они не держатся долго в воздухе. При сильных бурях в воздух поднимается до 50 млн. т пыли. Причинами пыльных бурь являются засуха, суховеи, которые происходят из-за интенсивной распашки, выпаса скота, уничтожения лесов. Наиболее часты пыльные бури в степных, полупустынных и пустынных районах. Катастрофические явления, связанные с извержениями вулканов, пожарами и пыльными бурями, приводят к возникновению светозащитного экрана вокруг Земли, который несколько изменяет тепловой баланс планеты. Но в основном эти явления носят локальный характер. Совсем незначительный местный характер носят загрязнения атмосферного воздуха, связанные с выветриванием и разложением органических веществ. .
Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, такими как выпадение космической пыли, либо кратковременными стихийными, например, лесные и степные пожары, извержения вулканов и т.п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени. Искусственные загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается. .
Проблема загрязнения воздуха не нова. Более двух столетий назад серьезные опасения стало вызывать загрязнение воздуха в крупных промышленных центрах многих европейских стран. Однако длительное время эти загрязнения имели локальный характер. Дым и копоть загрязняли сравнительно небольшие участки атмосферы и легко разбавлялись массой чистого воздуха в то время, когда заводов и фабрик было немного и использование химических элементов было ограничено. Если в начале 20 в. в промышленности применялось 19 химических элементов, в середине века уже использовалось около 50 элементов, то в настоящее время - практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами.
Быстрый рост промышленности и транспорта привел к тому, что такое количество выбросов больше не может рассеиваться. Их концентрация увеличивается, что влечет за собой опасные и даже фатальные последствия для биосферы. Особенно острой эта проблема стала во второй половине 20 в., т. е. в период научно-технической революции, характеризующейся чрезвычайно высокими темпами роста промышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использования в большом количестве транспортных средств.
Основное загрязнение атмосферы создают ряд отраслей промышленности, автотранспорт и теплоэнергетика. Причем их участие в загрязнении атмосферы распределяется следующим образом: черная и цветная металлургия, нефтедобыча, нефтехимия, выпуск стройматериалов, химическая промышленность - 30% ; теплоэнергетика - 30 , автотранспорт - 40% .
Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы SO 2 , диоксид углерода СО 2 , оксиды азота NO x , углеводороды С п Н м и пыль. Примерный относительный состав вредных веществ в атмосфере больших промышленных городов составляет: СО - 45% , SO - 18% , С Н - 15% , пыль - 12%. .
Кроме этих веществ в загрязненном атмосферном воздухе встречаются и другие более токсичные вещества, но в меньшем количестве. Так, например, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество все увеличивается. Искусственные загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается.
Атмосфера - газовая оболочка нашей планеты, которая вращается вместе с Землей. Газ, находящийся в атмосфере, называют воздухом. Атмосфера соприкасается с гидросферой и частично покрывает литосферу. А вот верхние границы определить трудно. Условно принято считать, что атмосфера простирается вверх приблизительно на три тысячи километров. Там она плавно перетекает в безвоздушное пространство.
Формирование химического состава атмосферы началось около четырех миллиардов лет назад. Изначально атмосфера состояла лишь из легких газов - гелия и водорода. По мнению ученых исходными предпосылками создания газовой оболочки вокруг Земли стали извержения вулканов, которые вместе с лавой выбрасывали огромное количество газов. В дальнейшем начался газообмен с водными пространствами, с живыми организмами, с продуктами их деятельности. Состав воздуха постепенно менялся и в современном виде зафиксировался несколько миллионов лет назад.
Главные же составляющие атмосферы это азот (около 79%) и кислород (20%). Оставшийся процент (1%) приходится на следующие газы: аргон, неон, гелий, метан, углекислый газ, водород, криптон, ксенон, озон, аммиак, двуокиси серы и азота, закись азота и окись углерода, входящих в этот один процент.
Кроме того, в воздухе содержится водяной пар и твердые частицы (пыльца растений, пыль, кристаллики соли, примеси аэрозолей).
В последнее время ученые отмечают не качественное, а количественное изменение некоторых ингредиентов воздуха. И причина тому - человек и его деятельность. Только за последние 100 лет содержание углекислого газа значительно возросло! Это чревато многими проблемами, самая глобальная из которых - изменение климата.
Атмосфера играет важнейшую роль в формировании климата и погоды на Земле. Очень многое зависит от количества солнечных лучей, от характера подстилающей поверхности и атмосферной циркуляции.
Рассмотрим факторы по порядку.
1. Атмосфера пропускает тепло солнечных лучей и поглощает вредную радиацию. О том, что лучи Солнца падают на разные участки Земли под разными углами, знали еще древние греки. Само слово "климат" в переводе с древнегреческого означает "наклон". Так, на экваторе солнечные лучи падают практически отвесно, потому здесь очень жарко. Чем ближе к полюсам, тем больше угол наклона. И температура понижается.
2. Из-за неравномерного нагревания Земли в атмосфере формируются воздушные течения. Они классифицируются по своим размерам. Самые маленькие (десятки и сотни метров) - это местные ветра. Далее следуют муссоны и пассаты, циклоны и антициклоны, планетарные фронтальные зоны.
Все эти воздушные массы постоянно перемещаются. Некоторые из них довольно статичны. Например, пассаты, которые дуют от субтропиков по направлению к экватору. Движение других во многом зависит от атмосферного давления.
3. Атмосферное давление - еще один фактор, влияющий на формирование климата. Это давление воздуха на поверхность земли. Как известно, воздушные массы перемещаются с области с повышенным атмосферным давлением в сторону области, где это давление ниже.
Всего выделено 7 зон. Экватор - зона низкого давления. Далее, по обе стороны от экватора вплоть до тридцатых широт - область высокого давления. От 30° до 60° - опять низкое давление. А от 60° до полюсов - зона высокого давления. Между этими зонами и циркулируют воздушные массы. Те, что идут с моря на сушу, несут дожди и ненастье, а те, что дуют с континентов - ясную и сухую погоду. В местах, где воздушные течения сталкиваются, образуются зоны атмосферного фронта, которые характеризуются осадками и ненастной, ветреной погодой.
Ученые доказали, что от атмосферного давления зависит даже самочувствие человека. По международным стандартам нормальное атмосферное давление - 760 мм рт. столба при температуре 0°C. Этот показатель рассчитан на те участки суши, которые находятся практически вровень с уровнем моря. С высотой давление понижается. Поэтому, например, для Санкт-Петербурга 760 мм рт.ст. - это норма. А вот для Москвы, которая расположена выше, нормальное давление - 748 мм рт.ст.
Давление меняется не только по вертикали, но и по горизонтали. Особенно это чувствуется при прохождении циклонов.
Атмосфера напоминает слоеный пирог. И каждый слой имеет свои особенности.
. Тропосфера - самый близкий к Земле слой. "Толщина" этого слоя изменяется по мере удаления от экватора. Над экватором слой простирается ввысь на 16-18 км, в умеренных зонах - на 10-12км, на полюсах - на 8-10 км.
Именно здесь содержится 80% всей массы воздуха и 90% водяного пара. Здесь образуются облака, возникают циклоны и антициклоны. Температура воздуха зависит от высоты местности. В среднем она понижается на 0,65° C на каждые 100 метров.
. Тропопауза - переходный слой атмосферы. Его высота - от нескольких сотен метров до 1-2 км. Температура воздуха летом выше, чем зимой. Так, например, над полюсами зимой -65° C. А над экватором в любое время года держится -70° C.
. Стратосфера - это слой, верхняя граница которого проходит на высоте 50-55 километров. Турбулентность здесь низкая, содержание водяного пара в воздухе - ничтожное. Зато очень много озона. Максимальная его концентрация - на высоте 20-25 км. В стратосфере температура воздуха начинает повышаться и достигает отметки +0,8° C. Это обусловлено тем, что озоновый слой взаимодействует с ультрафиолетовым излучением.
. Стратопауза - невысокий промежуточный слой между стратосферой и следующей за ней мезосферой.
. Мезосфера - верхняя граница этого слоя - 80-85 километров. Здесь происходят сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов. Именно они обеспечивают то нежное голубое сияние нашей планеты, которое видится из космоса.
В мезосфере сгорает большинство комет и метеоритов.
. Мезопауза - следующий промежуточный слой, температура воздуха в котором минимум -90°.
. Термосфера - нижняя граница начинается на высоте 80 - 90 км, а верхняя граница слоя проходит приблизительно по отметке 800 км. Температура воздуха возрастает. Она может варьироваться от +500° C до +1000° C. В течение суток температурные колебания составляют сотни градусов! Но воздух здесь настолько разрежен, что понимание термина "температура" как мы его представляем, здесь не уместно.
. Ионосфера - объединяет мезосферу, мезопаузу и термосферу. Воздух здесь состоит в основном из молекул кислорода и азота, а также из квазинейтральной плазмы. Солнечные лучи, попадая в ионосферу сильно ионизируют молекулы воздуха. В нижнем слое (до 90 км) степень ионизация низкая. Чем выше, тем больше ионизация. Так, на высоте 100-110 км электроны концентрируются. Это способствует отражению коротких и средних радиоволн.
Самый важный слой ионосферы - верхний, который находится на высоте 150-400 км. Его особенность в том, что он отражает радиоволны, а это способствует передаче радиосигналов на значительные расстояния.
Именно в ионосфере происходят такое явление, как полярное сияние.
. Экзосфера - состоит из атомов кислорода, гелия и водорода. Газ в этом слое очень разрежен и нередко атомы водорода ускользают в космическое пространство. Поэтому этот слой и называют "зоной рассеивания".
Первым ученым, который предположил, что наша атмосфера имеет вес, был итальянец Э. Торричелли. Остап Бендер, например, в романе "Золотой теленок" сокрушался, что на каждого человека давит воздушный столб весом в 14 кг! Но великий комбинатор немного ошибался. Взрослый человек испытывает на себя давление в 13-15 тонн! Но мы не чувствуем этой тяжести, потому что атмосферное давление уравновешивается внутренним давлением человека. Вес нашей атмосферы составляет 5 300 000 000 000 000 тонн. Цифра колоссальная, хотя это всего лишь миллионная часть веса нашей планеты.
Окружающий мир образован из трех очень разных частей: земли, воды и воздуха. Каждая из них по-своему уникальна и интересна. Сейчас речь пойдет только о последней из них. Что такое атмосфера? Как она возникла? Из чего состоит и на какие части делится? Все эти вопросы чрезвычайно интересны.
Само название «атмосфера» образовано из двух слов греческого происхождения, в переводе на русский они означают «пар» и «шар». А если посмотреть точное определение, то можно прочитать следующее: «Атмосфера - это воздушная оболочка планеты Земля, которая несется вместе с ней в космическом пространстве». Она развивалась параллельно геологическим и геохимическим процессам, которые происходили на планете. И сегодня от нее зависят все процессы, протекающие в живых организмах. Без атмосферы планета стала бы безжизненной пустыней, подобной Луне.
Вопросом о том, что такое атмосфера и какие элементы в нее входят, заинтересовал людей уже давно. Основные составляющие этой оболочки были известны уже в 1774 году. Их установил Антуан Лавуазье. Он обнаружил, что состав атмосферы большей частью образован из азота и кислорода. С течением времени ее составляющие уточнялись. И теперь известно, что в ней находятся еще многие другие газы, а также вода и пыль.
Рассмотрим более подробно то, из чего состоит атмосфера Земли возле ее поверхности. Самый распространенный газ - азот. Его содержится немного больше 78 процентов. Но, несмотря на такое большое количество, в воздухе азот практически не активен.
Следующий по количеству и очень важный по значению элемент - кислород. Этого газа содержится почти 21%, и он как раз проявляет очень высокую активность. Его специфическая функция состоит в окислении мертвого органического вещества, которое в результате этой реакции разлагается.
Третий газ, который входит в состав атмосферы, - аргон. Его чуть-чуть меньше, чем один процент. После него идут углекислый газ с неоном, гелий с метаном, криптон с водородом, ксенон, озон и даже аммиак. Но их содержится настолько мало, что процентное содержание таких компонентов равняется сотым, тысячным и миллионным частям. Из них только углекислый газ играет существенную роль, поскольку он является строительным материалом, который необходим растениям для фотосинтеза. Другая его важная функция состоит в том, чтобы не пропускать радиацию и поглощать часть солнечного тепла.
Еще один малочисленный, но важный газ - озон существует для удержания ультрафиолетового излучения, идущего от Солнца. Благодаря этому свойству все живое на планете надежно защищено. С другой стороны, озон влияет на температуру стратосферы. Из-за того, что он поглощает это излучение, происходит нагревание воздуха.
Постоянство количественного состава атмосферы поддерживается безостановочным перемешиванием. Ее слои перемещаются как по горизонтали, так и по вертикали. Поэтому в любом месте земного шара достаточно кислорода и нет избытка углекислого газа.
Следует отметить, что в воздушном пространстве можно обнаружить пар и пыль. Последняя состоит из пыльцы и частичек почвы, в городе к ним присоединяются примеси твердых выбросов из выхлопных газов.
А вот воды в атмосфере много. При определенных условиях она конденсируется, и появляются облака и туман. По сути это одно и то же, только первые появляются высоко над поверхностью Земли, а последний стелется по ней. Облака принимают разнообразную форму. Этот процесс зависит от высоты над Землей.
Если они образовались в 2 км над сушей, то их называют слоистыми. Именно из них проливается на землю дождь или падает снег. Над ними до высоты 8 км формируются кучевые облака. Они всегда самые красивые и живописные. Именно их рассматривают и гадают, на что они похожи. Если такие образования появятся на следующих 10 км, они будут очень легкими и воздушными. Их название перистые.
Хотя они и имеют сильно отличающиеся друг от друга температуры, очень сложно сказать, на какой конкретной высоте начинается один слой и заканчивается другой. Это деление весьма условное и носит приблизительный характер. Однако слои атмосферы все же существуют и выполняют свои функции.
Самая нижняя часть воздушной оболочки названа тропосферой. Ее толщина увеличивается при перемещении от полюсов к экватору с 8 до18 км. Это самая теплая часть атмосферы, поскольку воздух в ней нагревается от земной поверхности. Большая часть водяного пара сосредоточена в тропосфере, поэтому в ней образуются тучи, выпадают осадки, гремят грозы и дуют ветра.
Следующий слой имеет толщину около 40 км и называется стратосферой. Если наблюдатель переместится в эту часть воздуха, то обнаружит, что небо стало фиолетовым. Это объясняется малой плотностью вещества, которое практически не рассеивает солнечные лучи. Именно в этом слое летают реактивные самолеты. Для них там открыты все просторы, поскольку практически нет облаков. Внутри стратосферы имеется слой, состоящий из большого количества озона.
После нее идут стратопауза и мезосфера. Последняя имеет толщину около 30 км. Она характеризуется резким понижением плотности воздуха и его температуры. Небо для наблюдателя видится в черном цвете. Здесь можно даже днем наблюдать звезды.
Продолжает строение атмосферы слой под названием термосфера - самая протяженная из всех остальных, ее толщина достигает 400 км. Этот слой отличается огромной температурой, которая может достигать 1700 °C.
Последние две сферы часто объединяют в одну и называют его ионосферой. Это связано с тем, что в них протекают реакции с выделением ионов. Именно эти слои позволяют наблюдать такое явление природы, как северное сияние.
Следующие 50 км от Земли отведены экзосфере. Это внешняя оболочка атмосферы. В ней происходит рассеивание частиц воздуха в космос. В этом слое обычно перемещаются спутники погоды.
Атмосфера Земли заканчивается магнитосферой. Именно она приютила большинство искусственных спутников планеты.
После всего сказанного, не должно остаться вопросов о том, что такое атмосфера. Если возникли сомнения в ее необходимости, то их легко развеять.
Главная функция атмосферы заключается в защите поверхности планеты от перегрева в дневное время и чрезмерного остывания ночью. Следующее важное значение этой оболочки, которое никто не будет оспаривать, в том, чтобы снабжать кислородом всех живых существ. Без этого они задохнулись бы.
Большинство метеоритов сгорают в верхних слоях, так и не долетев до поверхности Земли. И люди могут любоваться летящими огнями, принимая их за падающие звезды. Без атмосферы вся Земля была бы усеяна кратерами. А о защите от солнечного излучения уже говорилось выше.
Очень негативно. Это связано с разрастающейся деятельностью людей. Основная доля всех отрицательных моментов приходится на промышленность и транспорт. Кстати, именно автомобили выделяют почти 60% всех загрязняющих веществ, которые проникают в слои атмосферы. Оставшиеся сорок делят между собой энергетика и промышленность, а также отрасли по уничтожению отходов.
Список вредных веществ, которые ежедневно пополняют состав воздуха, очень длинный. Из-за транспорта в атмосфере оказываются: азот и сера, углерод, синец и сажа, а также сильный канцероген, вызывающий рак кожи - бензопирен.
На долю промышленности приходятся такие химические элементы: сернистый газ, углеводород и сероводород, аммиак и фенол, хлор и фтор. Если процесс будет продолжаться, то скоро ответы на вопросы: «Что такое атмосфера? Из чего она состоит?» будут совсем другими.
В существовании Земли значение атмосферы огромно. Если лишить нашу планету атмосферы, все живые организмы погибнут. Ее воздействие можно сравнить с ролью стекла в парнике, которое пропускает лучи света и не выпускает тепло обратно. Таким образом, атмосфера оберегает поверхность Земли от чрезмерного нагревания и остывания.
Воздушная оболочка земного шара является защитным слоем, спасающим все живое от корпускулярной и коротковолновой солнечной радиации. В атмосферной среде возникают все погодные условия, в которых живет и работает человек. Для изучения этой земной оболочки создаются метеорологические станции. Круглосуточно, в любую погоду метеорологи наблюдают за состоянием нижнего атмосферного слоя и фиксируют свои наблюдения. Несколько раз в сутки (в некоторых регионах каждый час) на станциях производят измерение температуры, влажности воздуха, давления, выявляют наличие облачности, направления ветра, каких-либо звуковых и электрических явлений, измеряют скорость ветра и количество осадков. Метеорологические станции рассеяны по всей нашей планете: в полярных областях, в тропиках, в высокогорье, тундре. На морях и океанах также производятся наблюдения со станций, расположенных на специально сооруженных устройствах на кораблях особого назначения.
С начала ХХ века стали выполнять измерения параметров состояния среды в свободной атмосфере. С этой целью выполняются запуски радиозондов. Они способны подниматься на высоту 25-35 км и с помощью радиоаппаратуры отправлять на поверхность Земли данные о давлении, температуре, скорости ветра и влажности воздуха. В современном мире зачастую прибегают к использованию метеорологических спутников и ракет. Они оборудованы телевизионными установками, которые точно воспроизводят изображения поверхности планеты и облаков.
Похожие материалы:
