Зовнішній шар атмосфери Землі. Земна атмосфера

Енциклопедичний YouTube

1 / 5

✪ Земля космічний корабель(14 Серія) - Атмосфера

✪ Чому атмосферу не втягло у космічний вакуум?

✪ Вхід в атмосферу Землі корабля "Союз ТМА-8"

✪ Атмосфера будова, значення, вивчення

✪ О. С. Угольников "Верхня атмосфера. Зустріч Землі та космосу"

Субтитри

Кордон атмосфери

Атмосферою прийнято вважати ту область навколо Землі, в якій газове середовище обертається разом із Землею як єдине ціле. Атмосфера перетворюється на міжпланетне простір поступово, в екзосфері , що починається висоті 500-1000 км від Землі .

За визначенням, запропонованим Міжнародною, авіаційною федерацією, кордон атмосфери і космосу проводиться по лінії Кишені, розташованої на висоті близько 100 км, вище якої авіаційні польоти стають повністю неможливими. NASA використовує як межу атмосфери позначку в 122 кілометри (400 000 футів), де «шатли» перемикаються з маневрування за допомогою двигунів на аеродинамічний маневрування.

Фізичні властивості

Крім зазначених у таблиці газів, в атмосфері містяться Cl 2 , SO 2 , NH 3 , СО , O 3 , NO 2 , вуглеводні , HCl , , HBr , , пари , I 2 , Br 2 , а також і багато інших газів у незначних кількостях. У тропосфері постійно знаходиться велика кількістьзважених твердих та рідких частинок (аерозоль). Найрідкіснішим газом у Земній атмосфері є радон (Rn).

Будова атмосфери

Прикордонний шар атмосфери

Нижній шар тропосфери (1-2 км завтовшки), у якому стан та властивості поверхні Землі безпосередньо впливають на динаміку атмосфери.

Тропосфера

Її верхня межа знаходиться на висоті 8-10 км у полярних, 10-12 км у помірних та 16-18 км у тропічних широтах; взимку нижче, ніж улітку. Нижній основний шар атмосфери містить понад 80 % усієї маси. атмосферного повітряі близько 90 % всього водяної пари, що є в атмосфері. У тропосфері сильно розвинені турбулентність та конвекція, виникають хмари, розвиваються циклони та антициклони. Температура зменшується зі зростанням висоти із середнім вертикальним градієнтом 0,65°/100 м

Тропопауза

Перехідний шар від тропосфери до стратосфери, шар атмосфери, де припиняється зниження температури з висотою.

Стратосфера

Шар атмосфери, що знаходиться на висоті від 11 до 50 км. Характерна незначна зміна температури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від −56,5 до 0,8° (верхній шар стратосфери чи область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення близько 273 К (майже 0 °C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою.

Стратопауза

Прикордонний шар атмосфери між стратосферою та мезосферою. У вертикальному розподілі температури є максимум (близько 0 °C).

Мезосфера

Термосфера

Верхня межа – близько 800 км. Температура зростає до висот 200-300 км, де досягає значень близько 1500 К, після чого залишається майже постійною до висот. Під дією сонячної радіації та космічного випромінювання відбувається іонізація повітря («полярні сяйва») - основні області іоносфери лежать усередині термосфери. На висотах понад 300 км. переважає атомарний кисень. Верхня межа термосфери значною мірою визначається поточною активністю Сонця. У періоди низької активності – наприклад, у 2008-2009 роках – відбувається помітне зменшення розмірів цього шару.

Термопауза

Область атмосфери, що прилягає зверху до термосфери. У цій галузі поглинання сонячного випромінювання незначне, і температура фактично не змінюється з висотою.

Екзосфера (сфера розсіювання)

До висоти 100 км атмосфера є гомогенною добре перемішаною сумішшю газів. У вищих шарах розподіл газів за висотою залежить від них молекулярних мас, Концентрація більш важких газів зменшується швидше в міру віддалення від поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 °C у стратосфері до −110 °C у мезосфері. Однак кінетична енергіяокремих частинок на висотах 200-250 км. відповідає температурі ~150 °C. Понад 200 км спостерігаються значні флуктуації температури та щільності газів у часі та просторі.

На висоті близько 2000-3500 км екзосфера поступово переходить у так званий ближньокосмічний вакуум, Який заповнений рідкісними частинками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частиною міжпланетної речовини. Іншу частину складають пилоподібні частинки кометного та метеорного походження. Окрім надзвичайно розріджених пилоподібних частинок, у цей простір проникає електромагнітна та корпускулярна радіація сонячного та галактичного походження.

Огляд

Перед тропосфери припадає близько 80 % маси атмосфери, частку стратосфери - близько 20 %; маса мезосфери - трохи більше 0,3 %, термосфери - менше 0,05 % від загальної маси атмосфери.

На підставі електричних властивостейв атмосфері виділяють нейтросферуі іоносферу .

Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферуі гетеросферу. Гетеросфера- це область, де гравітація впливає поділ газів, оскільки їх перемішування такий висоті незначно. Звідси випливає змінний склад гетеросфери. Нижче лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери, звана гомосфера . Кордон між цими шарами називається турбопаузою, вона лежить на висоті близько 120 км.

Інші властивості атмосфери та вплив на людський організм

Вже на висоті 5 км над рівнем моря у нетренованої людини з'являється кисневе голодування і без адаптації працездатність людини значно знижується. Тут кінчається фізіологічна зона атмосфери. Подих людини стає неможливим на висоті 9 км, хоча приблизно до 115 км атмосфера містить кисень.

Атмосфера забезпечує нас необхідним для дихання киснем. Однак унаслідок падіння загального тиску атмосфери у міру підйому на висоту відповідно знижується і парціальний тиск кисню.

У розріджених шарах повітря поширення звуку виявляється неможливим. До висот 60-90 км ще можливе використання опору та підйомної сили повітря для керованого аеродинамічного польоту. Але починаючи з висот 100-130 км, знайомі кожному льотчику поняття числа М і звукового бар'єра втрачають свій сенс: там проходить умовна лінія Кишені, за якою починається область чисто балістичного польоту, керувати яким можна, лише використовуючи реактивні сили.

На висотах понад 100 км атмосфера позбавлена ​​й іншої чудової властивості - здатності поглинати, проводити та передавати теплову енергіюшляхом конвекції (тобто за допомогою перемішування повітря). Це означає що різні елементиобладнання, апаратури орбітальної космічної станціїне зможуть охолоджуватися зовні так, як це робиться зазвичай літаком, - за допомогою повітряних струменів і повітряних радіаторів. На такій висоті, як і взагалі в космосі, єдиним способом передачі тепла є теплове випромінювання.

Історія освіти атмосфери

Згідно з найпоширенішою теорією, атмосфера Землі протягом історії останньої перебула в трьох різних складах. Спочатку вона складалася з легких газів (водню та гелію), захоплених із міжпланетного простору. Це так звана первинна атмосфера. на наступному етапіактивна вулканічна діяльність призвела до насичення атмосфери та іншими газами, крім водню (вуглекислим газом, аміаком, водяним паром). Так утворилася вторинна атмосфера. Ця атмосфера була відновною. Далі процес утворення атмосфери визначався такими факторами:

• витік легких газів (водню та гелію) в міжпланетний простір;
• хімічні реакції, що відбуваються в атмосфері під впливом ультрафіолетового випромінювання, грозових розрядів та деяких інших факторів.

Поступово ці фактори призвели до утворення третинної атмосфери, що характеризується набагато меншим вмістом водню і набагато більшим - азоту та Вуглекислий газ(утворені в результаті хімічних реакційз аміаку та вуглеводнів).

Азот

Утворення великої кількості азоту N 2 обумовлено окисленням аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем О 2 , який став надходити з поверхні планети в результаті фотосинтезу, починаючи з 3 млрд. років тому. Також азот N 2 виділяється в атмосферу в результаті денітрифікації нітратів та інших азотовмісних сполук. Азот окислюється озоном до NO в верхніх шарахатмосфери.

Азот N 2 вступає у реакції лише у специфічних умовах (наприклад, при розряді блискавки). Окислення молекулярного азоту озоном при електричних розрядах у малих кількостях використовується у промисловому виготовленні азотних добрив. Окислювати його з малими енерговитратами і переводити в біологічно активну форму можуть ціанобактерії (синьо-зелені водорості) і бульбочкові бактерії, що формують ризобіальний симбіоз з бобовими рослинами, які можуть бути ефективними сидератами - рослинами, які не виснажують, а збагачуються.

Кисень

Склад атмосфери почав радикально змінюватися з появою на Землі живих організмів, в результаті фотосинтезу, що супроводжується виділенням кисню та поглинанням вуглекислого газу. Спочатку кисень витрачався на окислення відновлених сполук - аміаку, вуглеводнів, закисної форми заліза, що містилася в океанах та ін. Після закінчення даного етапу вміст кисню в атмосфері почав зростати. Поступово утворилася сучасна атмосфера, що має окислювальні властивості. Оскільки це викликало серйозні та різкі зміни багатьох процесів, що протікають в атмосфері, літосфері та біосфері, ця подія отримала назву Киснева-катастрофа.

Шляхетні гази

Забруднення атмосфери

У Останнім часомна еволюцію атмосфери стала впливати людина. Результатом людської діяльності стало постійне зростання вмісту в атмосфері вуглекислого газу через спалювання вуглеводневого палива, накопиченого в попередніх геологічних епох. Величезні кількості СО 2 споживаються при фотосинтезі і поглинаються світовим океаном. Цей газ надходить в атмосферу завдяки розкладанню карбонатних. гірських поріді органічних речовинрослинного та тваринного походження, а також внаслідок вулканізму та виробничої діяльності людини. За останні 100 років вміст СО 2 в атмосфері зріс на 10%, причому основна частина (360 млрд тонн) надійшла від спалювання палива. Якщо темпи зростання спалювання палива збережуться, то в найближчі 200-300 років кількість СО 2 в атмосфері подвоїться і може призвести до глобальних змін клімату.

Спалювання палива - основне джерело та забруднюючих газів (СО , , SO 2). Діоксид сірки окислюється киснем повітря до SO 3 , а оксид азоту до NO 2 у верхніх шарах атмосфери, які в свою чергу взаємодіють з парами води, а сірчана кислота Н 2 SO 4 і азотна кислота НNO 3 випадають на поверхню Землі у вигляді т.з. кислотних дощів. Використання

Газова оболонка, що оточує нашу планету, Земля, відома як атмосфера, складається з п'яти основних шарів. Ці шари беруть початок на поверхні планети, від рівня моря (іноді нижче) і піднімаються до космічного простору в наступній послідовності:

• Тропосфера;
• Стратосфера;
• мезосфера;
• Термосфера;
• Екзосфера.

Схема основних верств атмосфери Землі

У проміжку між кожним з цих п'яти основних шарів знаходяться перехідні зони, звані «паузами», де відбуваються зміни температури, складу і щільності повітря. Разом із паузами, атмосфера Землі загалом включає 9 шарів.

Тропосфера: де відбувається погода

Зі всіх шарів атмосфери тропосфера є тим, з яким ми найбільше знайомі (усвідомлюєте ви це чи ні), тому що ми живемо на її дні – поверхні планети. Вона огортає поверхню Землі і простягається на кілька кілометрів. Слово тропосфера означає "зміна кулі". Дуже відповідна назваТак як цей шар, де відбувається наша повсякденна погода.

Починаючи з поверхні планети тропосфера піднімається на висоту від 6 до 20 км. Нижня третина шару, найближча до нас, містить 50% всіх атмосферних газів. Це єдина частина всього складу атмосфери, що дихає. Завдяки тому, що повітря нагрівається знизу земною поверхнею, що поглинає теплову енергію Сонця, зі збільшенням висоти температура та тиск тропосфери знижуються.

На вершині знаходиться тонкий шар, званий тропопаузою, який є лише буфером між тропосферою і стратосферою.

Стратосфера: будинок озону

Стратосфера – наступний шар атмосфери. Він тягнеться від 6-20 км до 50 км над земною поверхнею Землі. Це шар, у якому літають більшість комерційних авіалайнерів та подорожують повітряні кулі.

Тут повітря не тече вгору і вниз, а рухається паралельно до поверхні в дуже швидких повітряних потоках. У міру того, як ви піднімаєтеся, температура збільшується, завдяки великій кількості природного озону (O 3) - побічного продукту сонячної радіації та кисню, який має здатність поглинати шкідливі ультрафіолетові промені сонця (будь-яке підвищення температури з висотою в метеорології, відоме як "інверсія") .

Оскільки стратосфера має більше теплі температуривнизу та більш прохолодні нагорі, конвекція (вертикальні переміщення повітряних мас) зустрічається рідко у цій частині атмосфери. Фактично, ви можете розглядати зі стратосфери бурю, що бушує в тропосфері, оскільки шар діє як «ковпачок» для конвекції, через який не проникають штормові хмари.

Після стратосфери знову слідує буферний шар, цього разу званий стратопаузою.

Мезосфера: середня атмосфера

Мезосфера знаходиться приблизно на відстані 50-80 км від Землі. Верхня область мезосфери є найхолоднішим природним місцем Землі, де температура може опускатися нижче -143° C.

Термосфера: верхня атмосфера

Після мезосфери і мезопаузи слідує термосфера, розташована між 80 і 700 км над поверхнею планети, і містить менше 0,01% всього повітря в атмосферній оболонці. Температури тут досягають до +2000 ° C, але через сильну розрідженість повітря і нестачу молекул газу для перенесення тепла, ці високі температурисприймаються як дуже холодні.

Екзосфера: кордон атмосфери та космосу

На висоті близько 700-10 000 км над земною поверхнею знаходиться екзосфера - зовнішній край атмосфери, що межує з космосом. Тут метеорологічні супутники обертаються довкола Землі.

Як щодо іоносфери?

Іоносфера є окремим шаром, а насправді цей термін використовується для позначення атмосфери на висоті від 60 до 1000 км. Вона включає найвищі частини мезосфери, всю термосферу і частину екзосфери. Іоносфера отримала свою назву, тому що в цій частині атмосфери випромінювання Сонця іонізується, коли проходить магнітні поляЗемлі на і. Це явище спостерігається із землі як північне сяйво.

Займається метеорологія, а тривалими варіаціями – кліматологія.

Товщина атмосфери 1500 км. від поверхні Землі. Сумарна маса повітря, тобто суміші газів, що становлять атмосферу, - 5,1-5,3 * 10^15 т. Молекулярна маса чистого сухого повітря становить 29. Тиск при 0 ° С на рівні моря 101325 Па, або 760 мм. рт. ст.; критична температура- 140,7 ° С; критичний тиск 3,7 МПа. Розчинність повітря у воді при 0 ° С – 0,036 %, при 25 ° С – 0,22 %.

Фізичний станатмосфери визначається. Основні параметри атмосфери: щільність повітря, тиск, температура та склад. Зі збільшенням висоти щільність повітря і зменшується. Температура також змінюється в залежності від зміни висоти. Вертикальне характеризується різними температурними та електричними властивостями, різним станом повітря. Залежно від температури у атмосфері розрізняють такі основні верстви: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, екзосферу (сферу розсіювання). Перехідні області атмосфери між сусідніми оболонками називають відповідно тропопауза, стратопауза тощо.

Тропосфера- нижній, основний, найбільш вивчений, висотою в полярних областях 8-10 км, в помірних широтах до 10-12 км, на екваторі – 16-18 км. У тропосфері зосереджено приблизно 80-90% всієї маси атмосфери та майже всі водяні пари. При підйомі кожні 100 м температура в тропосфері знижується в середньому на 0,65 ° С і досягає -53 ° С у верхній частині. Цей верхній шар тропосфери називають тропопаузою. У тропосфері сильно розвинені турбулентність та конвекція, зосереджена переважна частина, виникають хмари, розвиваються.

Стратосфера- Шар атмосфери, що розташовується на висоті 11-50 км. Характерна незначна зміна температури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від -56,5 до 0,8 °С (верхній шар стратосфери або область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення 273 К (0 °С), температура залишається постійною до висоти 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою.

Саме в стратосфері розташовується шар озоносфери(«озоновий шар», на висоті від 15-20 до 55-60 км), який визначає верхню межу життя в . Важливий компонент стратосфери та мезосфери – озон, що утворюється в результаті фотохімічних реакцій найбільш інтенсивно на висоті, що дорівнює 30 км. Загальна маса озону склала б при нормальному тиску шар товщиною 1,7-4 мм, але і цього достатньо для поглинання згубного для життя ультрафіолетового. Руйнування озону відбувається за його взаємодії з вільними радикалами, оксидом азоту, галогенсодержащими сполуками (зокрема «фреонами»). Озон - алотропія кисню, що утворюється в результаті наступної хімічної реакції, зазвичай після дощу, коли отримана сполука піднімається у верхні шари тропосфери; озон має специфічний запах.

У стратосфері затримується більшість короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання (180-200 нм) і відбувається трансформація енергії коротких хвиль. Під впливом цих променів змінюються магнітні поля, розпадаються молекули, відбувається іонізація, новоутворення газів та інших хімічних сполук. Ці процеси можна спостерігати у вигляді північних сяйв, блискавок, та інших світінь. У стратосфері майже немає водяної пари.

Мезосферапочинається на висоті 50 км і тягнеться до 80-90 км. до висоти 75-85 км. знижується до -88 °С. Верхня межа мезосфери — мезопауза.

Термосфера(інша назва – іоносфера) – шар атмосфери, що йде за мезосферою, – починається на висоті 80-90 км і простягається до 800 км. Температура повітря в термосфері швидко і неухильно зростає та сягає кількох сотень і навіть тисяч градусів.

Екзосфера- Зона розсіювання, зовнішня частина термосфери, розташована вище 800 км. Газ в екзосфері сильно розріджений, і звідси йде витік його частинок у міжпланетний простір (дисипація).
До висоти 100 км атмосфера є гомогенною (однофазною), добре перемішаною сумішшю газів. У більш високих шарах розподіл газів по висоті залежить від їх молекулярних мас, концентрація більш важких газів зменшується швидше при віддаленні поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 ° С у стратосфері до -110 ° С у мезосфері. Однак кінетична енергія окремих частинок на висотах 200-250 км. відповідає температурі приблизно 1500 °С. Понад 200 км спостерігаються значні флуктуації температури та щільності газів у часі та просторі.

На висоті близько 2000-3000 км екзосфера поступово перетворюється на так званий близькокосмічний вакуум, який заповнений сильно розрідженими частинками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частиною міжпланетної речовини. Іншу частину складають пилоподібні частинки кометного та метеорного походження. Крім цих надзвичайно розріджених частинок, у цей простір проникає електромагнітна та корпускулярна радіація сонячного та галактичного походження.

Перед тропосфери припадає близько 80 % маси атмосфери, частку стратосфери - близько 20 %; маса мезосфери - трохи більше 0,3 %, термосфери - менше 0,05 % від загальної маси атмосфери. На підставі електричних властивостей в атмосфері виділяють нейтросферу та іоносферу. В даний час вважають, що атмосфера тягнеться до висоти 2000-3000 км.

Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферу та гетеросферу. Гетеросфера- це область, де гравітація впливає поділ газів, т.к. їхнє перемішування на такій висоті незначне. Звідси випливає змінний склад гетеросфери. Нижче лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери звана гомосферою. Кордон між цими шарами називається турбопаузою, він лежить на висоті близько 120 км.

Атмосферний тиск - тиск атмосферного повітря на предмети, що знаходяться в ньому, і земну поверхню. Нормальним атмосферним тиском є ​​показник 760 мм рт. ст. (101325 Па). При збільшенні висоти на кожен кілометр тиск падає на 100 мм.

Склад атмосфери

Повітряна оболонка Землі, що складається в основному з газів та різних домішок (пил, краплі води, кристали льоду, морські солі, продукти горіння), кількість яких є непостійною. Основними газами є азот (78%), кисень (21%) та аргон (0,93%). Концентрація газів, що становлять атмосферу, практично постійна, за винятком вуглекислого газу СО2 (0,03%).

Також в атмосфері містяться SO2, СН4, NH3, СО, вуглеводні, НС1, HF, пари Hg, I2, а також NO та багато інших газів у незначних кількостях. У тропосфері постійно знаходиться велика кількість завислих твердих і рідких частинок (аерозоль).

Він невидимий, і все ж таки без нього ми жити не можемо

Кожен з нас розуміє, наскільки повітря необхідне для життя. Вираз «Це необхідно як повітря» можна почути, коли говорять про щось дуже важливе для життя людини. Ми з дитинства знаємо, що жити і дихати - це практично одне й те саме.

А Ви знаєте скільки часу людина може прожити без повітря?

Не всі люди знають скільки повітря вони вдихають. Виявляється, за добу, роблячи близько 20 000 вдихів-видихів, людина пропускає через легені 15 кг повітря, тоді як їжі він поглинає всього приблизно 1,5 кг, а води 2-3 кг. У той же час повітря для нас - щось зрозуміле, як схід сонця щоранку. На жаль, ми відчуваємо його тільки тоді, коли його не вистачає або коли він забруднений. Ми забуваємо, що все живе на Землі, розвиваючись протягом мільйонів років, пристосувалося до життя в умовах атмосфери певного природного складу.

Давайте подивимося, з чого складається повітря.

І зробимо висновок: Повітря – це суміш газів. Кисню у ньому близько 21 % (приблизно 1/5 за обсягом), частку азоту припадає близько 78 %. Інші обов'язкові складові - інертні гази (насамперед аргон), вуглекислий газ, а також інші хімічні сполуки.

Вивчати склад повітря почали у XVIII ст., коли хіміки навчилися збирати гази та проводити з ними досліди. Якщо Ви цікавитеся історією науки, перегляньте невеликий фільм, присвячений історії відкриття повітря.

Кисень, що міститься в повітрі, потрібний для дихання живих організмів. У чому полягає суть процесу дихання? Як відомо, у процесі дихання організм споживає кисень повітря. Кисень повітря потрібний для численних хімічних реакцій, які безперервно протікають у всіх клітинах, тканинах та органах живих організмів. У цих реакцій за участю кисню повільно «згоряють» з утворенням вуглекислого газу ті речовини, які надійшли з їжею. При цьому звільняється енергія, що міститься в них. За рахунок цієї енергії організм і існує, використовуючи її на всі функції – синтез речовин, скорочення м'язів, роботу всіх органів та ін.

У природі існують деякі мікроорганізми, здатні використовувати в процесі життєдіяльності азот. За рахунок вуглекислого газу, що міститься у повітрі, відбувається процес фотосинтезу, живе біосфера Землі загалом.

Як Ви знаєте, повітряна оболонка Землі називається атмосферою. Атмосфера сягає приблизно 1000 км від Землі - це своєрідний бар'єр між Землею і космосом. За характером зміни температури в атмосфері існує кілька шарів:

Атмосфера- це своєрідний бар'єр між Землею та космосом. Вона пом'якшує дію космічного випромінювання та забезпечує на Землі умови для розвитку та існування життя. Саме атмосфера першої із земних оболонок зустрічає сонячні промені та поглинає жорстке ультрафіолетове випромінюванняСонце, що згубно діє на всі живі організми.

Ще одна «заслуга» атмосфери пов'язана з тим, що вона майже повністю поглинає власне невидиме теплове (інфрачервоне) випромінювання Землі та повертає більшу його частину назад. Тобто атмосфера, прозора щодо сонячним променям, в той же час є повітряною «ковдрою», яка не дозволяє Землі остигати. Тим самим на нашій планеті підтримується оптимальна для життя різноманітних живих істот температура.

Склад сучасної атмосфери – унікальний, єдиний у нашій планетній системі.

Первинна атмосфера Землі складалася з метану, аміаку та інших газів. Разом із розвитком планети атмосфера суттєво змінювалася. Живі організми відіграли провідну роль в утворенні того складу атмосферного повітря, яке виникло і підтримується за їх участі в даний час. Ви можете подивитись детальніше історію формування атмосфери на Землі.

Природні процеси, як споживання, і утворення компонентів атмосфери приблизно врівноважують одне одного, тобто забезпечують постійний склад газів, складових атмосферу.

Без господарської діяльностілюдину природа справляється з такими явищами, як надходження в атмосферу вулканічних газів, диму від природних пожеж, пилу від природних курних бур. Ці викиди розсіюються в атмосфері, осідають чи випадають поверхню Землі з опадами. За них приймаються ґрунтові мікроорганізми, і врешті-решт переробляють їх у вуглекислий газ, сірчисті та азотні сполуки ґрунту, тобто в «звичайні» компоненти повітря та ґрунту. У цьому полягає причина те, що атмосферне повітря має у середньому постійний склад. З появою людини на Землі спочатку поступово, потім бурхливо та нині загрозливо розпочався процес зміни газового складу повітря та руйнування природної стійкості атмосфери.Близько 10 тисяч років тому люди навчилися користуватися вогнем. До природним джереламзабруднення додалися продукти згоряння різного видупалива. Спочатку це були деревина та інші види рослинного матеріалу.

В даний час найбільше шкоди атмосфері приносить штучно вироблене паливо - продукти переробки нафти (бензин, гас, солярове масло, мазут) та синтетичне паливо. Згоряючи, вони утворюють оксиди азоту та сірки, чадний газ, важкі метали та інші отруйні речовини неприродного походження (забруднювачі)

Враховуючи величезний масштаб використання техніки в наші дні, можна уявити собі, скільки двигунів автомобілів, літаків, кораблів та іншої техніки щомитівб'ють атмосферу Алексашина І.Ю., Космодаміанський А.В., Орещенко Н.І. Природознавство: Підручник для 6 класу загальноосвітніх установ. - СПб.: СпецЛіт, 2001. - 239 с. .

Чому тролейбус і трамвай вважаються екологічно чистими видамитранспорту в порівнянні з автобусом?

Особливо небезпечні для живого ті стійкі аерозольні системи, які утворюються в атмосфері поряд з кислотними і багатьма іншими газоподібними відходами виробництва. Європа - одна з найбільш густонаселених та промислово розвинених частин світу. Потужна транспортна система, велика промисловість, високе споживання органічного палива та мінеральної сировини ведуть до помітного підвищення концентрацій забруднювачів у повітрі. Практично у всіх великих містахЄвропи спостерігаєтьсясмог Смог - аерозоль, що складається з диму, туману та пилу, один із видів забруднення повітря у великих містах та промислових центрах. Детальніше див: http://ua.wikipedia.org/wiki/Смог та регулярно фіксується підвищений вміст у повітрі таких небезпечних забруднювачів, як оксиди азоту та сірки, чадний газ, бензол, феноли, дрібний пил та ін.

Не викликає сумніву прямий зв'язок підвищення змісту шкідливих речовинв атмосфері зі зростанням алергічних захворювань та хвороб органів дихання, а також рядом інших захворювань.

Необхідні серйозні заходи у зв'язку зі зростанням у містах кількості автомобілів, запланованим у низці міст Росії розвитком промисловості, що неминуче збільшить кількість викидів забруднюючих речовин, у атмосферу.

Подивіться, як вирішуються проблеми чистоти атмосферного повітря у «зеленій столиці Європи» – Стокгольмі.

Комплекс заходів для покращення якості повітря повинен неодмінно включати покращення екологічних характеристикавтомобілів; будівництво системи газоочищення на промислових підприємствах; використання природного газу, а не вугілля як палива на підприємствах енергетики. Зараз у кожній розвиненій країні існує служба контролю за станом чистоти повітря в містах і промислових центрах, що дещо покращило цю погану ситуацію. Так, у Санкт-Петербурзі діє автоматизована системамоніторингу атмосферного повітря Санкт-Петербурга (АСМ) Завдяки їй не лише органи державної владиі місцевого самоврядування, але й мешканці міста можуть дізнаватись про стан атмосферного повітря.

На здоров'я жителів Санкт-Петербурга - мегаполісу з розвиненою мережею транспортних магістралей - впливають насамперед основні забруднюючі речовини: оксид вуглецю, оксид азоту, діоксид азоту, зважені речовини (пил), діоксид сірки, які надходять в атмосферне повітря міста від викидів підприємств теплоенергетики, промисловості та від транспорту. Нині частка викидів автотранспорту становить 80% від загального обсягу викидів основних забруднюючих речовин. (За експертними оцінками, більш ніж у 150 містах Росії переважний вплив на забруднення повітряного басейну має саме автотранспорт).

А як справи у вашому місті? Як Ви думаєте, що можна і потрібно робити, щоб повітря в наших містах стало чистішим?

Вміщено інформацію про рівень забруднення атмосферного повітря у районах розташування станцій АСМ біля Санкт-Петербурга.

Треба сказати, що у Санкт-Петербурзі відзначено тенденцію до зменшення викидів забруднювачів у повітря, проте причини цього явища пов'язані переважно зі зменшенням кількості працюючих підприємств. Зрозуміло, що з економічного погляду це не кращий спосібзниження забруднення.

Зробимо висновки.

Повітряна оболонка Землі - атмосфера - необхідна існування. Гази, що входять до складу повітря, беруть участь у таких важливих процесах як дихання, фотосинтез. Атмосфера відображає та поглинає сонячну радіаціюі таким чином захищає живі організми від згубних рентгенівських та ультрафіолетових променів. Вуглекислий газ утримує теплове випромінювання земної поверхні. Атмосфера Землі є унікальною! Від неї залежать наше здоров'я та життя.

Людина бездумно накопичує в атмосфері відходи своєї діяльності, що спричиняє серйозні екологічні проблеми. Нам усім необхідно не тільки усвідомлювати свою відповідальність за стан атмосфери, а й у міру сил робити те, що ми можемо, для збереження чистоти повітря, основи нашого життя.

Атмосфера – це повітряна оболонка Землі. Що простягається вгору на 3000 км від земної поверхні. Її сліди простежуються до висоти до 10000 км. А. має нерівномірну щільність 50 5 її маси зосереджені до 5 км, 75% - до 10 км, 90% до 16 км.

Атмосфера складається з повітря – механічної суміші кількох газів.

Азот(78%) в атмосфері відіграє роль розріджувача кисню, регулюючи темп окислення, а отже швидкість і напруженість біологічних процесів. Азот - головний елементземної атмосфери, який безперервно обмінюється з живою речовиною біосфери, причому складовими частинамиостаннього служать сполуки азоту (амінокислоти, пурини та інших.). Вилучення азоту з атмосфери відбувається неорганічним та біохімічним шляхами, хоча вони тісно взаємопов'язані. Неорганічне вилучення пов'язані з утворенням його сполук N 2 O, N 2 O 5 , NO 2 , NH 3 . Вони знаходяться в атмосферних опадах і утворюються в атмосфері під дією електричних розрядівпід час гроз чи фотохімічних реакцій під впливом сонячної радіації.

Біологічне зв'язування азоту здійснюється деякими бактеріями в симбіозі з вищими рослинамиу ґрунтах. Азот також фіксується деякими мікроорганізмами планктону та водоростями у морському середовищі. У кількісному відношеннібіологічне зв'язування азоту перевищує його неорганічну фіксацію. Обмін всього азоту атмосфери відбувається приблизно 10 млн. років. Азот міститься в газах вулканічного походження та у вивержених гірських породах. При нагріванні різних зразків кристалічних порід та метеоритів азот звільняється у вигляді молекул N 2 та NH 3 . Однак головною формоюПрисутність азоту, як на Землі, так і на планетах земної групи, є молекулярною. Аміак, потрапляючи до верхніх шарів атмосфери, швидко окислюється, вивільняючи азот. В осадових гірських породах він захоронюється разом з органічною речовиною і перебуває у підвищеній кількості бітумінозних відкладеннях. У процесі регіонального метаморфізму цих порід азот у різній формівиділяється у повітря Землі.

Геохімічний кругообіг азоту (

Кисень(21%) використовується живими організмами для дихання, входить до складу органічної речовини (білки, жири, вуглеводи). Озон О 3 . затримує згубну для життя ультрафіолетову радіацію Сонця.

Кисень – другий за поширенням газ атмосфери, що грає виключно важливу рольу багатьох процесах біосфери. Панівною формою існування є Про 2 . У верхніх шарах атмосфери під впливом ультрафіолетової радіації відбувається дисоціація молекул кисню, а на висоті приблизно 200 км відношення атомарного кисню до молекулярного (О: Про 2) стає рівним 10. При взаємодії цих форм кисню в атмосфері (на висоті 20-30 км) озоновий пояс (озоновий екран). Озон (О 3) необхідний живим організмам, затримуючи згубну їм більшу частину ультрафіолетової радіації Сонця.

На ранніх етапах розвитку Землі вільний кисень виникав у дуже малих кількостях внаслідок фотодисоціації молекул вуглекислого газу та води у верхніх шарах атмосфери. Однак ці малі кількості швидко витрачалися на окислення інших газів. З появою в океані автотрофних фотосинтезуючих організмів становище суттєво змінилося. Кількість вільного кисню у атмосфері стало прогресивно зростати, активно окислюючи багато компонентів біосфери. Так, перші порції вільного кисню сприяли насамперед переходу закисних форм заліза в окисні, а сульфідів у сульфати.

Зрештою кількість вільного кисню в атмосфері Землі досягла певної маси і виявилася збалансованою таким чином, що кількість виробленого дорівнювала кількості поглинається. У атмосфері встановилося відносне сталість вмісту вільного кисню.

Геохімічний кругообіг кисню (В.А. Вронський, Г.В. Войткевич)

Вуглекислий газ, йде на освіту живої речовини, а разом із водяною парою створює так званий «оранжерейний (парниковий) ефект».

Вуглець (вуглекислота) - його більша частина в атмосфері знаходиться у вигляді 2 і значно менша у формі СН 4 . Значення геохімічної історії вуглецю у біосфері винятково велике, оскільки він входить до складу всіх живих організмів. У межах живих організмів переважають відновлені форми знаходження вуглецю, а в навколишньому середовищібіосфери – окислені. Таким чином, встановлюється хімічний обмін життєвого циклу: СО 2 ↔ жива речовина.

Джерелом первинної вуглекислоти в біосфері є вулканічна діяльність, пов'язана із віковою дегазацією мантії та нижніх горизонтів земної кори. Частина цієї вуглекислоти виникає при термічному розкладі стародавніх вапняків у різних зонах метаморфізму. Міграція 2 в біосфері протікає двома способами.

Перший спосіб виявляється у поглинанні СО 2 у процесі фотосинтезу з утворенням органічних речовин і в подальшому похованні у сприятливих відновлювальних умовах у літосфері у вигляді торфу, вугілля, нафти, горючих сланців. За другим способом міграція вуглецю призводить до створення карбонатної системи в гідросфері, де 2 переходить в Н 2 3 , НСО 3 -1 , 3 -2 . Потім за участю кальцію (рідше магнію та заліза) відбувається осадження карбонатів біогенним та абіогенним шляхом. Виникають потужні товщі вапняків та доломітів. За оцінкою А.Б. Ронова, співвідношення органічного вуглецю (С орг) до карбонатного вуглецю (С карб) в історії біосфери становило 1:4.

Поряд із глобальним кругообігом вуглецю існує ще ряд його малих кругообігів. Так, на суші зелені рослини поглинають СО 2 для процесу фотосинтезу денний час, а нічне – виділяють їх у атмосферу. З загибеллю живих організмів на земній поверхні відбувається окислення органічних речовин (з участю мікроорганізмів) із СО 2 в атмосферу. В останні десятиліття особливе місце у кругообігу вуглецю займає масове спалювання викопного палива та зростання його вмісту в сучасній атмосфері.

Кругообіг вуглецю в географічній оболонці (за Ф. Рамадом, 1981)

Аргон- третій за розповсюдженням атмосферний газ, що різко відрізняє його від вкрай мізерно поширених інших інертних газів. Однак аргон у своїй геологічної історіїподіляє долю цих газів, котрим характерні дві особливості:

1. незворотність їхнього накопичення в атмосфері;
2. тісний зв'язок із радіоактивним розпадом певних нестійких ізотопів.

Інертні гази знаходяться поза кругообігом більшості циклічних елементів у біосфері Землі.

Усі інертні гази можна поділити на первинні та радіогенні. До первинних відносяться ті, які були захоплені Землею під час її утворення. Вони поширені дуже рідко. Первинна частина аргону представлена ​​переважно ізотопами 36 Ar і 38 Ar, тоді як атмосферний аргон складається повністю з ізотопу 40 Ar (99,6%), який, безперечно, є радіогенним. У калійвмісних породах відбувалося і відбувається накопичення радіогенного аргону за рахунок розпаду калію-40 шляхом електронного захоплення: 40 К + е → 40 Аr.

Тому вміст аргону в гірських породах визначається їх віком та кількістю калію. Такою мірою концентрація гелію в породах служить функцією їхнього віку та вмісту торію та урану. Аргон і гелій виділяються в атмосферу із земних надр під час вулканічних вивержень, по тріщинах земної кориу вигляді газових струменів, а також при вивітрюванні гірських порід. Згідно з розрахунками, виконаними П. Даймоном і Дж. Калпом, гелій і аргон сучасну епохунакопичуються в земній корі та порівняно малих кількостях надходять в атмосферу. Швидкість надходження цих радіогенних газів настільки мала, що не могла протягом геологічної історії Землі забезпечити спостережуваний вміст їх у сучасній атмосфері. Тому залишається припустити, що більша частина аргону атмосфери надійшла з надр Землі на ранніх етапах її розвитку і значно менша додалася згодом у процесі вулканізму і при вивітрюванні гірських порід, що містять калій.

Таким чином, протягом геологічного часу у гелію та аргону були різні процесиміграції. Гелія в атмосфері дуже мало (близько 5 * 10 -4%), причому «гелієве дихання» Землі було більш полегшеним, так як він, як найлегший газ, випаровувався в космічний простір. А «аргонове дихання» – важким і аргон залишався в межах нашої планети. Більшість первинних інертних газів, як неон і ксенон, пов'язані з первинним неоном, захопленим Землею під час її утворення, і навіть із виділенням при дегазації мантії у повітря. Вся сукупність даних з геохімії благородних газівсвідчить про те, що первинна атмосфера Землі виникла на самих ранніх стадіяхсвого розвитку.

В атмосфері міститься і водяна параі водау рідкому та твердому стані. Вода в атмосфері є важливим акумулятором тепла.

У нижніх шарах атмосфери міститься велика кількість мінерального та техногенного пилу та аерозолів, продуктів горіння, солей, спор та пилку рослин тощо.

До висоти 100-120 км, внаслідок повного перемішування повітря склад атмосфери однорідний. Співвідношення між азотом та киснем постійно. Вище переважають інертні гази, водень та ін. У нижніх шарах атмосфери знаходиться водяна пара. З віддаленням від землі утримання його падає. Вище співвідношення газів змінюється, наприклад, на висоті 200- 800 км, кисень переважає над азотом в 10-100 разів.