Skorupa atmosfery. Atmosfera, człowiek i życie na ziemi. Atmosfera i jej znaczenie

Powietrze atmosferyczne składa się z azotu (77,99%), tlenu (21%), gazów obojętnych (1%) i dwutlenku węgla (0,01%). Udział dwutlenku węgla z biegiem czasu wzrasta, ponieważ do atmosfery uwalniane są produkty spalania paliw, a ponadto zmniejsza się powierzchnia lasów pochłaniających dwutlenek węgla i uwalniających tlen.

Atmosfera zawiera również niewielką ilość ozonu, który koncentruje się na wysokości około 25-30 km i tworzy tzw. warstwę ozonową. Warstwa ta tworzy barierę dla słonecznego promieniowania ultrafioletowego, które jest niebezpieczne dla organizmów żywych na Ziemi.

Ponadto atmosfera zawiera parę wodną i różne zanieczyszczenia - cząsteczki kurzu, sadzę itp. Stężenie zanieczyszczeń jest wyższe na powierzchni ziemi oraz w niektórych obszarach: nad dużymi miastami.

Następna warstwa atmosfery to stratosfera. Powietrze w nim jest znacznie bardziej rozrzedzone, a pary wodnej jest w nim znacznie mniej. Temperatura w dolnej części stratosfery wynosi -60 - -80°C i spada wraz ze wzrostem wysokości. W stratosferze znajduje się warstwa ozonowa. Stratosferę charakteryzują duże prędkości wiatru (do 80-100 m/s).

Mezosfera- środkowa warstwa atmosfery, leżąca nad stratosferą na wysokościach od 50 do S0-S5 km. Mezosfera charakteryzuje się spadkiem średniej temperatury wraz z wysokością od 0°C na dolnej granicy do -90°C na górnej granicy. W pobliżu górnej granicy mezosfery obserwuje się chmury noctilucentowe, nocą oświetlane przez słońce. na górnej granicy mezosfery jest 200 razy mniej niż na powierzchni Ziemi.

Termosfera- położony nad mezosferą, na wysokościach od SO do 400-500 km, w nim temperatura najpierw powoli, a następnie szybko zaczyna ponownie rosnąć. Powodem jest absorpcja ultrafioletu na wysokościach 150-300 km. W termosferze temperatura stale wzrasta do wysokości około 400 km, gdzie osiąga 700 - 1500 ° C (w zależności od aktywności Słońca). Pod wpływem ultrafioletu, promieniowania rentgenowskiego i promieniowania kosmicznego zachodzi również jonizacja powietrza („”). Główne obszary jonosfery leżą w termosferze.

Egzosfera- zewnętrzna, najbardziej rozrzedzona warstwa atmosfery, zaczyna się na wysokościach 450-000 km, a jej górna granica znajduje się w odległości kilku tysięcy km od powierzchni Ziemi, gdzie koncentracja cząstek staje się taka sama jak w międzyplanetarnych przestrzeń. Egzosfera składa się ze zjonizowanego gazu (plazmy); dolna i środkowa część egzosfery składa się głównie z tlenu i azotu; Wraz ze wzrostem wysokości względne stężenie gazów lekkich, zwłaszcza zjonizowanego wodoru, gwałtownie wzrasta. Temperatura w egzosferze wynosi 1300-3000° C; rośnie słabo wraz z wysokością. Pasy radiacyjne Ziemi zlokalizowane są głównie w egzosferze.

Atmosfera to powłoka powietrzna Ziemi, która ją otacza i obraca się wraz z nią. Skład chemiczny atmosfery to mieszanina gazów składających się z 78% azotu, 21% tlenu oraz gazów obojętnych, wodoru, dwutlenku węgla, pary wodnej, które stanowią około 1% objętości. Ponadto powietrze zawiera dużą ilość pyłów i różnych zanieczyszczeń powstających w wyniku procesów geochemicznych i biologicznych zachodzących na powierzchni Ziemi.

Masa atmosfery jest dość duża i wynosi 5,15 · 10 · 18 kg. Oznacza to, że każdy metr sześcienny otaczającego nas powietrza waży około 1 kg. Nazywa się ciężarem powietrza napierającego na nas ciśnienie atmosferyczne.Średnie ciśnienie atmosferyczne na powierzchni Ziemi wynosi 1 atm, czyli 760 mmHg. Oznacza to, że na każdy centymetr kwadratowy naszego ciała naciska obciążenie atmosferyczne o masie 1 kg. Wraz z wysokością gęstość i ciśnienie atmosfery szybko maleją.

Istnieją obszary w atmosferze o stabilnych minimalnych i maksymalnych temperaturach i ciśnieniach. Tak więc w rejonie Islandii i Aleutów

Na wyspach znajduje się obszar, który jest tradycyjnym miejscem narodzin cyklonów, które decydują o pogodzie w Europie. A na Syberii Wschodniej obszar niskiego ciśnienia latem ustępuje miejsca obszarowi wysokiego ciśnienia zimą. Niejednorodność atmosfery powoduje ruch mas powietrza - tak pojawiają się wiatry.

Atmosfera ziemska ma budowę warstwową, a warstwy różnią się właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Najważniejsze z nich to temperatura i ciśnienie, których zmiany leżą u podstaw rozdzielania się warstw atmosferycznych. Zatem atmosferę ziemską dzielimy na: troposferę, stratosferę, jonosferę, mezosferę, termosferę i egzosferę.

Troposfera- To dolna warstwa atmosfery, która decyduje o pogodzie na naszej planecie. Jego miąższość wynosi 10-18 km. Ciśnienie i temperatura spadają wraz z wysokością, aż do -55°C. Troposfera zawiera większość pary wodnej, tworzą się chmury i wszelkiego rodzaju opady atmosferyczne.

Następna warstwa atmosfery to stratosfera, rozciągający się na wysokość do 50 km. W dolnej części stratosfery temperatura jest stała, w górnej następuje wzrost temperatury w wyniku absorpcji promieniowania słonecznego przez ozon.

Jonosfera- ta część atmosfery, która zaczyna się na wysokości 50 km. Jonosfera składa się z jonów – elektrycznie naładowanych cząstek powietrza. Jonizacja powietrza zachodzi pod wpływem słońca. Jonosfera ma zwiększoną przewodność elektryczną, w wyniku czego odbija krótkie fale radiowe, umożliwiając komunikację na duże odległości.

Startuje z wysokości 80 km mezosfera, których rolą jest pochłanianie promieniowania ultrafioletowego Słońca przez ozon, parę wodną i dwutlenek węgla.

Na wysokości 90 - 200-400 km jest termosfera. W Zachodzą tu główne procesy absorpcji i przemiany słonecznego promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego. Na wysokości ponad 250 km stale wieją huraganowe wiatry, których przyczynę uważa się za promieniowanie kosmiczne.

Górny obszar atmosfery, rozciągający się od 450-800 km do 2000-3000 km, nazywany jest egzosfera. Zawiera tlen atomowy, hel i wodór. Niektóre z tych cząstek nieustannie uciekają w przestrzeń kosmiczną.

Efektem procesów samoregulacji zachodzących w atmosferze ziemskiej jest klimat naszej planety. To nie jest pogoda, która zmienia się każdego dnia. Pogoda jest bardzo zmienna i zależy od wahań wzajemnie powiązanych procesów, w wyniku których powstaje. Są to temperatura, wiatr, ciśnienie, opady. Pogoda jest głównie wynikiem interakcji atmosfery z lądem i oceanem.

Klimat to stan pogody w danym regionie w długim okresie czasu. Powstaje w zależności od szerokości geograficznej, wysokości i prądów powietrza. Rzeźba i rodzaj gleby mają mniejszy wpływ. Istnieje wiele stref klimatycznych na świecie, które mają zestaw podobnych cech związanych z sezonowymi temperaturami, opadami atmosferycznymi i siłą wiatru:

wilgotna strefa klimatu tropikalnego- średnie roczne temperatury przekraczają 18°C, nie ma chłodów, więcej opadów spada niż wyparowuje woda;

strefa klimatu suchego- obszar o niskich opadach atmosferycznych. Klimat suchy może być gorący, jak w tropikach, lub rześki, jak w Azji kontynentalnej;

strefa ciepłego klimatu- średnie temperatury w najzimniejszym okresie nie spadają tutaj poniżej -3°C, a przez co najmniej jeden miesiąc średnia temperatura przekracza 10°C. Przejście z zimy do lata jest dobrze określone;

zimna strefa klimatyczna północnej tajgi- w okresach chłodnych średnia temperatura spada poniżej - 3°C, natomiast w okresach ciepłych przekracza 10°C;

polarna strefa klimatyczna- nawet w najcieplejszych miesiącach średnie temperatury wynoszą tutaj poniżej 10°C, dlatego na tych obszarach lata są chłodne, a zimy bardzo mroźne;

górska strefa klimatyczna- obszary różniące się cechami klimatycznymi od strefy klimatycznej, w której się znajdują. Pojawienie się takich stref wynika z faktu, że średnie temperatury spadają wraz z wysokością, a ilość opadów jest bardzo zróżnicowana.

Klimat Ziemi ma wyraźny charakter cykliczność. Najbardziej znanym przykładem cykliczności klimatu są okresowe zlodowacenia, które miały miejsce na Ziemi. W ciągu ostatnich dwóch milionów lat nasza planeta doświadczyła od 15 do 22 epok lodowcowych. Świadczą o tym badania osadów zgromadzonych na dnie oceanów i jezior, a także badania próbek lodu z głębin lądolodu Antarktyki i Grenlandii. Tak więc podczas ostatniej epoki lodowcowej Kanadę i Skandynawię pokrył gigantyczny lodowiec, a Wyżyny Północno-Szkockie, góry Północnej Walii i Alpy miały ogromne czapy lodowe.

Żyjemy obecnie w okresie globalnego ocieplenia. Od 1860 roku średnia temperatura Ziemi wzrosła o 0,5°C. Obecnie średnie temperatury rosną w jeszcze szybszym tempie. Grozi to poważnymi zmianami klimatycznymi na całej planecie i innymi konsekwencjami, które zostaną omówione szerzej w rozdziale poświęconym problemom ochrony środowiska.

Jest niewidzialny, a jednak nie możemy bez Niego żyć.

Każdy z nas rozumie, jak potrzebne jest powietrze do życia. Wyrażenie „Jest potrzebne jak powietrze” można usłyszeć, gdy mówimy o czymś bardzo ważnym dla życia człowieka. Od dzieciństwa wiemy, że życie i oddychanie to praktycznie to samo.

Czy wiesz, jak długo człowiek może żyć bez powietrza?

Nie wszyscy ludzie wiedzą, ile powietrza wdychają. Okazuje się, że w ciągu doby człowiek, wykonując około 20 000 wdechów i wydechów, przepuszcza przez płuca 15 kg powietrza, podczas gdy wchłania jedynie około 1,5 kg pożywienia i 2-3 kg wody. Jednocześnie powietrze jest dla nas czymś oczywistym, jak wschód słońca każdego ranka. Niestety odczuwamy to tylko wtedy, gdy jest go za mało lub gdy jest zanieczyszczony. Zapominamy, że całe życie na Ziemi, rozwijające się przez miliony lat, przystosowało się do życia w atmosferze o określonym naturalnym składzie.

Zobaczmy, z czego składa się powietrze.

I podsumujmy: Powietrze jest mieszaniną gazów. Tlen w nim wynosi około 21% (około 1/5 objętościowo), azot stanowi około 78%. Pozostałe wymagane składniki to gazy obojętne (głównie argon), dwutlenek węgla i inne związki chemiczne.

Badania składu powietrza rozpoczęły się w XVIII wieku, kiedy chemicy nauczyli się zbierać gazy i przeprowadzać z nimi eksperymenty. Jeśli interesuje Cię historia nauki, obejrzyj krótki film poświęcony historii odkrycia powietrza.

Tlen zawarty w powietrzu jest niezbędny do oddychania organizmów żywych. Jaka jest istota procesu oddychania? Jak wiadomo, w procesie oddychania organizm zużywa tlen z powietrza. Tlen z powietrza jest niezbędny do licznych reakcji chemicznych, które stale zachodzą we wszystkich komórkach, tkankach i narządach organizmów żywych. Podczas tych reakcji, przy udziale tlenu, substancje dostarczone z pożywieniem powoli „spalają się”, tworząc dwutlenek węgla. Jednocześnie uwalniana jest zawarta w nich energia. Dzięki tej energii organizm istnieje, wykorzystując ją do wszystkich funkcji - syntezy substancji, skurczu mięśni, funkcjonowania wszystkich narządów itp.

W przyrodzie występują również mikroorganizmy, które potrafią wykorzystywać azot w procesie życia. Dzięki dwutlenkowi węgla zawartemu w powietrzu zachodzi proces fotosyntezy i żyje cała biosfera Ziemi.

Jak wiadomo, powłoka powietrzna Ziemi nazywana jest atmosferą. Atmosfera rozciąga się na odległość około 1000 km od Ziemi i stanowi swego rodzaju barierę pomiędzy Ziemią a przestrzenią kosmiczną. Zgodnie z charakterem zmian temperatury w atmosferze istnieje kilka warstw:

Atmosfera- To rodzaj bariery między Ziemią a kosmosem. Łagodzi skutki promieniowania kosmicznego i zapewnia na Ziemi warunki do rozwoju i istnienia życia. To atmosfera pierwszej z skorup Ziemi, która spotyka promienie słoneczne i pochłania twarde promieniowanie ultrafioletowe Słońca, które ma szkodliwy wpływ na wszystkie żywe organizmy.

Kolejna „zaleta” atmosfery polega na tym, że niemal całkowicie pochłania ona własne, niewidzialne promieniowanie cieplne (podczerwień) Ziemi i większość z niego oddaje z powrotem. Oznacza to, że atmosfera przezroczysta dla promieni słonecznych stanowi jednocześnie „koc” powietrzny, który nie pozwala na ochłodzenie Ziemi. W ten sposób nasza planeta utrzymuje optymalną temperaturę dla życia różnorodnych żywych istot.

Skład współczesnej atmosfery jest wyjątkowy, jedyny w naszym układzie planetarnym.

Pierwotna atmosfera Ziemi składała się z metanu, amoniaku i innych gazów. Wraz z rozwojem planety atmosfera uległa znaczącym zmianom. Organizmy żywe odegrały wiodącą rolę w kształtowaniu się składu powietrza atmosferycznego, który powstał i jest utrzymywany przy ich udziale do chwili obecnej. Możesz przyjrzeć się bardziej szczegółowo historii powstawania atmosfery na Ziemi.

Naturalne procesy zarówno zużycia, jak i powstawania składników atmosfery w przybliżeniu równoważą się, to znaczy zapewniają stały skład gazów tworzących atmosferę.

Bez działalności gospodarczej człowieka przyroda radzi sobie z takimi zjawiskami, jak przedostawanie się do atmosfery gazów wulkanicznych, dymu z naturalnych pożarów i pyłu z naturalnych burz piaskowych. Emisje te rozpraszają się w atmosferze, osiadają lub opadają na powierzchnię Ziemi w postaci opadów. Pobierają za nie mikroorganizmy glebowe, które ostatecznie przetwarzają je na dwutlenek węgla, związki siarki i azotu zawarte w glebie, czyli na „zwykłe” składniki powietrza i gleby. Z tego powodu powietrze atmosferyczne ma średnio stały skład. Wraz z pojawieniem się człowieka na Ziemi, najpierw stopniowo, potem szybko i teraz groźnie, rozpoczął się proces zmiany składu gazowego powietrza i niszczenia naturalnej stabilności atmosfery.Około 10 000 lat temu ludzie nauczyli się używać ognia. Do naturalnych źródeł zanieczyszczeń dodawane są produkty spalania różnych rodzajów paliw. Początkowo było to drewno i inne rodzaje materiału roślinnego.

Obecnie najbardziej szkodliwe dla atmosfery są paliwa produkowane sztucznie – produkty naftowe (benzyna, nafta, olej napędowy, olej opałowy) oraz paliwa syntetyczne. Podczas spalania tworzą się tlenki azotu i siarki, tlenek węgla, metale ciężkie i inne toksyczne substancje pochodzenia innego niż naturalne (zanieczyszczenia).

Biorąc pod uwagę ogromną skalę wykorzystania technologii w dzisiejszych czasach, można sobie wyobrazić, ile silników samochodów, samolotów, statków i innego sprzętu powstaje w każdej sekundzie. zabił atmosferę Aleksashina I.Yu., Kosmodamiansky A.V., Oreshchenko N.I. Przyroda: Podręcznik dla klasy VI szkół ogólnokształcących. – Petersburg: SpetsLit, 2001. – 239 s. .

Dlaczego trolejbusy i tramwaje są uważane za przyjazne dla środowiska środki transportu w porównaniu do autobusów?

Szczególnie niebezpieczne dla wszystkich istot żywych są stabilne układy aerozolowe, które tworzą się w atmosferze wraz z kwaśnymi i wieloma innymi gazowymi odpadami przemysłowymi. Europa jest jedną z najgęściej zaludnionych i uprzemysłowionych części świata. Rozbudowany system transportowy, duży przemysł, duże zużycie paliw kopalnych i surowców mineralnych powodują zauważalny wzrost stężeń substancji zanieczyszczających powietrze. W prawie wszystkich większych miastach Europy jest smog Smog to aerozol składający się z dymu, mgły i pyłu, będący jednym z rodzajów zanieczyszczeń powietrza w dużych miastach i ośrodkach przemysłowych. Więcej szczegółów można znaleźć na stronie: http://ru.wikipedia.org/wiki/Smog w powietrzu regularnie rejestruje się zwiększone poziomy niebezpiecznych substancji zanieczyszczających, takich jak tlenki azotu i siarki, tlenek węgla, benzen, fenole, drobny pył itp.

Nie ulega wątpliwości, że istnieje bezpośredni związek pomiędzy wzrostem zawartości szkodliwych substancji w atmosferze a wzrostem zachorowań na choroby alergiczne, oddechowe i szereg innych.

Konieczne są poważne działania w związku ze wzrostem liczby samochodów w miastach i planowanym w wielu rosyjskich miastach rozwojem przemysłu, co nieuchronnie spowoduje wzrost emisji zanieczyszczeń do atmosfery.

Zobacz, jak rozwiązywane są problemy czystości powietrza w „zielonej stolicy Europy” – Sztokholmie.

Zestaw środków mających na celu poprawę jakości powietrza musi koniecznie obejmować poprawę efektywności środowiskowej samochodów; budowa systemów oczyszczania gazu w przedsiębiorstwach przemysłowych; wykorzystanie gazu ziemnego zamiast węgla jako paliwa w przedsiębiorstwach energetycznych. Teraz w każdym rozwiniętym kraju istnieje usługa monitorowania stanu czystości powietrza w miastach i ośrodkach przemysłowych, co nieco poprawiło obecną złą sytuację. Tak więc w Petersburgu istnieje zautomatyzowany system monitorowania powietrza atmosferycznego w Petersburgu (ASM). Dzięki niemu o stanie powietrza atmosferycznego mogą dowiedzieć się nie tylko władze państwowe i samorządowe, ale także mieszkańcy miast.

Na zdrowie mieszkańców Petersburga – metropolii z rozwiniętą siecią autostrad komunikacyjnych – wpływają przede wszystkim główne zanieczyszczenia: tlenek węgla, tlenek azotu, dwutlenek azotu, substancje zawieszone (pyły), dwutlenek siarki, które przedostają się do powietrza atmosferycznego miasta z emisji z elektrociepłowni, przemysłu i transportu. Obecnie udział emisji z pojazdów mechanicznych wynosi 80% całkowitej emisji głównych substancji zanieczyszczających. (Według szacunków ekspertów w ponad 150 miastach Rosji transport samochodowy ma dominujący wpływ na zanieczyszczenie powietrza).

Jak sytuacja wygląda w Twoim mieście? Co Twoim zdaniem można i należy zrobić, aby powietrze w naszych miastach było czystsze?

Podawane są informacje o poziomie zanieczyszczenia powietrza na terenach, gdzie zlokalizowane są stacje AFM w Petersburgu.

Trzeba stwierdzić, że w Petersburgu można zaobserwować tendencję do zmniejszania emisji zanieczyszczeń do atmosfery, jednak przyczyny tego zjawiska wiążą się przede wszystkim ze spadkiem liczby działających przedsiębiorstw. Oczywiste jest, że z ekonomicznego punktu widzenia nie jest to najlepszy sposób na ograniczenie zanieczyszczeń.

Wyciągnijmy wnioski.

Powłoka powietrzna Ziemi – atmosfera – jest niezbędna do istnienia życia. Gazy tworzące powietrze biorą udział w tak ważnych procesach, jak oddychanie i fotosynteza. Atmosfera odbija i pochłania promieniowanie słoneczne, chroniąc w ten sposób organizmy żywe przed szkodliwym promieniowaniem rentgenowskim i ultrafioletowym. Dwutlenek węgla zatrzymuje promieniowanie cieplne z powierzchni ziemi. Atmosfera ziemska jest wyjątkowa! Od tego zależy nasze zdrowie i życie.

Człowiek bezmyślnie gromadzi w atmosferze odpady powstałe w wyniku swojej działalności, co powoduje poważne problemy środowiskowe. Wszyscy musimy nie tylko zdawać sobie sprawę z naszej odpowiedzialności za stan atmosfery, ale także w miarę naszych możliwości robić wszystko, co w naszej mocy, aby zachować czystość powietrza, będącego podstawą naszego życia.

Nie jest tajemnicą, że powietrze jest niezwykle ważną częścią biosfery. W końcu to jego unikalny skład zapewnia możliwość życia na planecie. Ale jak nazywa się ten latający, co to jest i dlaczego jest wyjątkowy? Jaki jest jego skład chemiczny i właściwości fizyczne? Te pytania interesują wielu.

Jak nazywa się skorupa powietrzna Ziemi?

Wiadomo, że życie na Ziemi możliwe jest w dużej mierze dzięki unikalnemu składowi powietrza. A powłoka gazowa nazywana jest atmosferą. Ta część biosfery całkowicie otacza planetę i jest utrzymywana wokół ciała niebieskiego przez grawitację.

Naturalnie ta skorupa ma pewne właściwości chemiczne i fizyczne. Jeśli chodzi o granice, nie da się ich wyraźnie wytyczyć. Bliżej powierzchni Ziemi atmosfera styka się z litosferą i hydrosferą. Jednak niezwykle trudno jest określić, gdzie kończy się powłoka gazowa, a zaczyna otwarta przestrzeń. Dziś granicę wyznacza się zwykle na wysokości 100 km, gdzie przebiega tzw. linia Karmana – aeronautyka nie jest już możliwa w tym rejonie.

Atmosfera jest powłoką powietrzną Ziemi, której znaczenie jest trudne do przecenienia. Przecież nie powinniśmy zapominać, że prawie wszystkie ciała niebieskie znajdują się pod wpływem promieniowania jonizującego i ultrafioletowego, które są niszczące dla żywych organizmów. To w powłoce gazowej promienie te są neutralizowane.

Teoria powstawania atmosfery

W rzeczywistości wiele osób zastanawia się, jak powstała otoczka powietrzna Ziemi. Odpowiedź na to pytanie raczej nie będzie dokładna, ponieważ obecnie istnieje kilka różnych teorii na temat pochodzenia atmosfery.

Według najczęstszej hipotezy pierwotna atmosfera powstała cztery miliardy lat temu z lekkich gazów, a mianowicie helu i wodoru, które zostały wychwycone z przestrzeni międzyplanetarnej. W wyniku dużej aktywności wulkanicznej utworzył się następnie wtórny płaszcz gazowy, który został nasycony dwutlenkiem węgla, parą wodną i amoniakiem.

Atmosfera trzeciorzędowa powstała w wyniku wielu procesów — reakcji chemicznych (takich jak błyskawica), ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe oraz wycieku helu i wodoru z powrotem do przestrzeni międzyplanetarnej.

Skład chemiczny atmosfery

Teraz, gdy stało się jasne, jak nazywa się powłoka powietrzna Ziemi, warto zastanowić się nad jej składem chemicznym, który jest uważany za wyjątkowy. Należy od razu zauważyć, że tylko dolne warstwy atmosfery są nasycone różnymi gazami. W szczególności w powietrzu, którym oddychamy, dominuje azot (78,08%). Poziom tlenu wynosi 20,95%. To są dwa główne gazy.

Ponadto powłoka powietrzna Ziemi zawiera inne składniki - wodór, argon, hel, ksenon, metan, tlenki siarki i azotu, ozon, amoniak.

Struktura powłoki powietrznej Ziemi

Atmosfera jest zwykle podzielona na kilka głównych warstw, z których każda ma inne właściwości fizyczne i chemiczne.

• Troposfera to warstwa znajdująca się najbliżej powierzchni Ziemi. To tutaj koncentruje się 80% całego powietrza. I to właśnie tutaj możliwe jest życie ludzkie. Nawiasem mówiąc, prawie cała woda atmosferyczna (90%) koncentruje się w tej warstwie. Tworzą się tutaj chmury i opady. Troposfera rozciąga się na odległość 18 km od powierzchni Ziemi. W miarę wchodzenia w górę temperatura tutaj spada.
• Stratosfera (12-50 km) to warstwa uważana za najspokojniejszą część atmosfery. To tutaj znajduje się warstwa ochronna ozonu.
• Termosfera jest częścią atmosfery, której górna granica wynosi około 700-800 km. Tutaj temperatura zaczyna gwałtownie rosnąć wraz ze wzrostem, a w niektórych obszarach osiąga około 1200 stopni Celsjusza. W granicach tej warstwy znajduje się tzw. jonosfera, w której powietrze ulega silnej zjonizacji pod wpływem promieniowania słonecznego.
• Egzosfera to strefa dyspersji, która na wysokości 3000 km przechodzi w przestrzeń kosmiczną. Powietrze tutaj jest nasycone lekkimi gazami, zwłaszcza wodorem i helem.

Podstawowe właściwości fizyczne atmosfery

Oczywiście niezwykle istotne są właściwości fizyczne powietrza. Na przykład, znając je, możesz określić, jak atmosfera wpływa na człowieka lub inny żywy organizm. Ponadto pomiar parametrów fizycznych jest po prostu niezbędny do określenia optymalnych właściwości samolotu, statku powietrznego itp. W szczególności brane są pod uwagę następujące wskaźniki fizyczne:

• Temperaturę powietrza mierzy się ze wzoru: t1 = t - 6,5H (tutaj t to temperatura powietrza na powierzchni ziemi, a H to wysokość).
• Gęstość powietrza to masa powietrza na metr sześcienny.
• Ciśnienie, które można mierzyć zarówno w paskalach, jak i w atmosferach.
• Wilgotność powietrza pokazuje ilość wody w jednostce powietrza. Należy pamiętać, że zerowa wilgotność jest możliwa tylko w warunkach laboratoryjnych. Im wyższy ten wskaźnik, tym mniejsza gęstość powietrza i odwrotnie.

Nawiasem mówiąc, nauką, która odpowiada na pytania dotyczące tego, jak nazywa się powłoka powietrzna Ziemi i jakie są jej właściwości i właściwości, jest meteorologia. Naukowcy nie tylko badają atmosferę, ale także monitorują jej ciągłe zmiany, które wpływają na pogodę i klimat.

Atmosfera i jej znaczenie

Znaczenie powłoki gazowej Ziemi jest bardzo trudne do przecenienia. Przecież zaledwie kilka minut bez powietrza prowadzi do utraty przytomności, niedotlenienia i nieodwracalnego uszkodzenia mózgu. Tylko dzięki niesamowitemu składowi atmosfery żywe organizmy mogą otrzymać potrzebny im tlen.

Ponadto powłoka powietrzna chroni powierzchnię planety przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym. Jednocześnie przez atmosferę przechodzi wystarczająca ilość promieni ultrafioletowych, które ogrzewają Ziemię. Naukowcy twierdzą, że ograniczenie promieniowania ultrafioletowego doprowadzi do obniżenia ogólnej temperatury i zamarzania. Ponadto pod wpływem światła słonecznego (w rozsądnej ilości) w tkankach ludzkiej skóry powstaje witamina D.

Warstwa ozonowa i jej znaczenie

Warstwa ozonowa znajduje się w stratosferze, na wysokości 12-50 km od powierzchni Ziemi. Tę część atmosfery odkryli w 1912 roku francuscy naukowcy C. Fabry i A. Buisson.

Ozon jest bezbarwnym gazem o ostrym, charakterystycznym zapachu. Składa się z trzech atomów tlenu. To właśnie ta część powłoki gazowej chroni powierzchnię ziemi przed niebezpiecznym promieniowaniem kosmicznym.

Niestety, w wyniku postępu technicznego i przemysłowego, w powłoce powietrznej Ziemi wzrosła ilość szkodliwych substancji, które stopniowo niszczą warstwę ozonową. Niezwykle niebezpiecznym problemem są tzw. dziury ozonowe.

efekt cieplarniany i kwaśne deszcze

Niestety stała, która kojarzona jest głównie z rozwiniętym przemysłem, prowadzi do znacznego pogorszenia. Do takich niebezpiecznych zmian zalicza się tzw. efekt cieplarniany. Faktem jest, że ciała ziemskie emitują fale głównie w zakresie podczerwieni - nie zawsze mogą one przedostać się przez atmosferę. Wzrost stężenia dwutlenku węgla, który pochłania promieniowanie podczerwone, prowadzi do wzrostu ogólnej temperatury w dolnych warstwach atmosfery, co odpowiednio wpływa na klimat.

Kwaśne deszcze to kolejny skutek przemysłowego zanieczyszczenia powietrza na Ziemi. Tlenki siarki i azotu emitowane do powietrza przez elektrownie cieplne, samochody, zakłady metalurgiczne i niektóre inne przedsiębiorstwa mogą reagować z atmosferyczną parą wodną - pod wpływem promieniowania słonecznego powstają tu kwasy, które opadają wraz z innymi opadami .

Atmosfera(z greckiego atmosfery - para i spharia - kula) - skorupa powietrzna Ziemi, obracająca się wraz z nią. Rozwój atmosfery był ściśle powiązany z procesami geologicznymi i geochemicznymi zachodzącymi na naszej planecie, a także z działalnością organizmów żywych.

Dolna granica atmosfery pokrywa się z powierzchnią Ziemi, ponieważ powietrze wnika w najmniejsze pory w glebie i rozpuszcza się nawet w wodzie.

Górna granica na wysokości 2000-3000 km stopniowo przechodzi w przestrzeń kosmiczną.

Dzięki atmosferze zawierającej tlen możliwe jest życie na Ziemi. Tlen atmosferyczny jest wykorzystywany w procesie oddychania ludzi, zwierząt i roślin.

Gdyby nie było atmosfery, Ziemia byłaby tak cicha jak Księżyc. W końcu dźwięk to wibracje cząstek powietrza. Błękitny kolor nieba tłumaczy się tym, że promienie słoneczne przechodzące przez atmosferę jak przez soczewkę rozkładają się na kolory składowe. W tym przypadku promienie kolorów niebieskiego i niebieskiego są najbardziej rozproszone.

Atmosfera zatrzymuje większość promieniowania ultrafioletowego Słońca, które ma szkodliwy wpływ na organizmy żywe. Zatrzymuje także ciepło w pobliżu powierzchni Ziemi, zapobiegając wychłodzeniu naszej planety.

Struktura atmosfery

W atmosferze można wyróżnić kilka warstw różniących się gęstością (ryc. 1).

Troposfera

Troposfera- najniższa warstwa atmosfery, której grubość nad biegunami wynosi 8-10 km, w umiarkowanych szerokościach geograficznych - 10-12 km, a nad równikiem - 16-18 km.

Ryż. 1. Budowa atmosfery ziemskiej

Powietrze w troposferze jest ogrzewane przez powierzchnię ziemi, czyli ląd i wodę. Dlatego też temperatura powietrza w tej warstwie spada wraz z wysokością średnio o 0,6°C na każde 100 m. Na górnej granicy troposfery osiąga -55°C. Jednocześnie w rejonie równika, przy górnej granicy troposfery, temperatura powietrza wynosi -70°C, a w rejonie bieguna północnego -65°C.

Około 80% masy atmosfery koncentruje się w troposferze, prawie cała para wodna jest zlokalizowana, występują burze, burze, chmury i opady atmosferyczne, zachodzi pionowy (konwekcja) i poziomy (wiatr) ruch powietrza.

Można powiedzieć, że pogoda kształtuje się głównie w troposferze.

Stratosfera

Stratosfera- warstwa atmosfery położona nad troposferą na wysokości od 8 do 50 km. Kolor nieba w tej warstwie wydaje się fioletowy, co tłumaczy się rozrzedzeniem powietrza, dzięki czemu promienie słoneczne prawie nie są rozproszone.

Stratosfera zawiera 20% masy atmosfery. Powietrze w tej warstwie jest rozrzedzone, praktycznie nie ma pary wodnej, dlatego prawie nie tworzą się chmury i opady. Jednak w stratosferze obserwuje się stabilne prądy powietrza, których prędkość sięga 300 km/h.

Warstwa ta jest skoncentrowana ozon(ekran ozonowy, ozonosfera), warstwa pochłaniająca promienie ultrafioletowe, zapobiegając ich przedostawaniu się do Ziemi i tym samym chroniąc organizmy żywe na naszej planecie. Dzięki ozonowi temperatura powietrza w górnej granicy stratosfery waha się od -50 do 4-55°C.

Pomiędzy mezosferą a stratosferą znajduje się strefa przejściowa - stratopauza.

Mezosfera

Mezosfera- warstwa atmosfery położona na wysokości 50-80 km. Gęstość powietrza jest tutaj 200 razy mniejsza niż na powierzchni Ziemi. Kolor nieba w mezosferze wydaje się czarny, a gwiazdy są widoczne w ciągu dnia. Temperatura powietrza spada do -75 (-90)°C.

Zaczyna się na wysokości 80 km termosfera. Temperatura powietrza w tej warstwie gwałtownie wzrasta do wysokości 250 m, a następnie utrzymuje się na stałym poziomie: na wysokości 150 km osiąga 220-240 ° C; na wysokości 500-600 km przekracza 1500°C.

W mezosferze i termosferze pod wpływem promieni kosmicznych cząsteczki gazu rozpadają się na naładowane (zjonizowane) cząstki atomów, dlatego ta część atmosfery nazywa się jonosfera- warstwa bardzo rozrzedzonego powietrza, położona na wysokości od 50 do 1000 km, składająca się głównie ze zjonizowanych atomów tlenu, cząsteczek tlenku azotu i wolnych elektronów. Warstwa ta charakteryzuje się dużą elektryzacją, a długie i średnie fale radiowe odbijają się od niej niczym od lustra.

W jonosferze pojawiają się zorze polarne - świecenie rozrzedzonych gazów pod wpływem naładowanych elektrycznie cząstek lecących ze Słońca - i obserwuje się ostre wahania pola magnetycznego.

Egzosfera

Egzosfera- zewnętrzna warstwa atmosfery położona powyżej 1000 km. Warstwa ta nazywana jest również sferą rozpraszającą, ponieważ cząstki gazu poruszają się tutaj z dużą prędkością i mogą zostać rozproszone w przestrzeń kosmiczną.

Skład atmosferyczny

Atmosfera jest mieszaniną gazów składającą się z azotu (78,08%), tlenu (20,95%), dwutlenku węgla (0,03%), argonu (0,93%), niewielkiej ilości helu, neonu, ksenonu, kryptonu (0,01%), ozon i inne gazy, ale ich zawartość jest znikoma (tab. 1). Współczesny skład ziemskiego powietrza został ustalony ponad sto milionów lat temu, ale gwałtownie zwiększona działalność produkcyjna człowieka doprowadziła jednak do jego zmiany. Obecnie obserwuje się wzrost zawartości CO 2 o około 10-12%.

Gazy tworzące atmosferę pełnią różne role funkcjonalne. Jednak o głównym znaczeniu tych gazów decyduje przede wszystkim fakt, że bardzo silnie pochłaniają one energię promieniowania i przez to mają istotny wpływ na reżim temperaturowy powierzchni Ziemi i atmosfery.

Tabela 1. Skład chemiczny suchego powietrza atmosferycznego w pobliżu powierzchni ziemi

Azot, Najpopularniejszy gaz w atmosferze, jest chemicznie nieaktywny.

Tlen w przeciwieństwie do azotu jest pierwiastkiem bardzo aktywnym chemicznie. Specyficzną funkcją tlenu jest utlenianie materii organicznej organizmów heterotroficznych, skał i niedotlenionych gazów emitowanych do atmosfery przez wulkany. Bez tlenu nie byłoby rozkładu martwej materii organicznej.

Rola dwutlenku węgla w atmosferze jest niezwykle duża. Do atmosfery przedostaje się w wyniku procesów spalania, oddychania organizmów żywych oraz rozkładu i jest przede wszystkim głównym materiałem budulcowym do tworzenia materii organicznej podczas fotosyntezy. Ponadto ogromne znaczenie ma zdolność dwutlenku węgla do przepuszczania krótkofalowego promieniowania słonecznego i pochłaniania części termicznego promieniowania długofalowego, co będzie powodować tzw. efekt cieplarniany, o czym będzie mowa poniżej.

Wpływ mają również na procesy atmosferyczne, zwłaszcza na reżim termiczny stratosfery ozon. Gaz ten pełni rolę naturalnego pochłaniacza promieniowania ultrafioletowego pochodzącego ze słońca, a absorpcja promieniowania słonecznego powoduje nagrzewanie się powietrza. Średnie miesięczne wartości całkowitej zawartości ozonu w atmosferze wahają się w zależności od szerokości geograficznej i pory roku w granicach 0,23-0,52 cm (jest to grubość warstwy ozonowej przy ciśnieniu gruntu i temperaturze). Występuje wzrost zawartości ozonu od równika do biegunów oraz cykl roczny z minimum jesienią i maksimum wiosną.

Charakterystyczną właściwością atmosfery jest to, że zawartość głównych gazów (azot, tlen, argon) zmienia się nieznacznie wraz z wysokością: na wysokości 65 km w atmosferze zawartość azotu wynosi 86%, tlenu - 19, argonu - 0,91 , na wysokości 95 km - azot 77, tlen - 21,3, argon - 0,82%. Stałość składu powietrza atmosferycznego w pionie i poziomie utrzymywana jest poprzez jego mieszanie.

Oprócz gazów powietrze zawiera para wodna I cząstki stałe. Te ostatnie mogą mieć pochodzenie naturalne i sztuczne (antropogeniczne). Są to pyłki, drobne kryształki soli, kurz drogowy i zanieczyszczenia w postaci aerozolu. Gdy promienie słoneczne przedostaną się przez okno, będzie je widać gołym okiem.

Cząstek stałych szczególnie dużo jest w powietrzu miast i dużych ośrodków przemysłowych, gdzie do aerozoli dodawane są szkodliwe gazy i ich zanieczyszczenia powstające podczas spalania paliw.

Stężenie aerozoli w atmosferze decyduje o przezroczystości powietrza, co wpływa na promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi. Największymi aerozolami są jądra kondensacji (od łac. kondensacja- zagęszczenie, zagęszczenie) - przyczyniają się do przemiany pary wodnej w kropelki wody.

O znaczeniu pary wodnej decyduje przede wszystkim fakt, że opóźnia ona długofalowe promieniowanie cieplne z powierzchni ziemi; reprezentuje główne ogniwo dużych i małych cykli wilgoci; zwiększa temperaturę powietrza podczas kondensacji złóż wodnych.

Ilość pary wodnej w atmosferze zmienia się w czasie i przestrzeni. Zatem stężenie pary wodnej na powierzchni Ziemi waha się od 3% w tropikach do 2-10 (15)% na Antarktydzie.

Średnia zawartość pary wodnej w pionowej kolumnie atmosfery w umiarkowanych szerokościach geograficznych wynosi około 1,6-1,7 cm (jest to grubość warstwy skondensowanej pary wodnej). Informacje dotyczące pary wodnej w różnych warstwach atmosfery są sprzeczne. Założono np., że w zakresie wysokości od 20 do 30 km wilgotność właściwa silnie wzrasta wraz z wysokością. Jednak kolejne pomiary wskazują na większą suchość stratosfery. Najwyraźniej wilgotność właściwa w stratosferze w niewielkim stopniu zależy od wysokości i wynosi 2-4 mg/kg.

Zmienność zawartości pary wodnej w troposferze wynika z wzajemnego oddziaływania procesów parowania, kondensacji i transportu poziomego. W wyniku kondensacji pary wodnej tworzą się chmury i opady atmosferyczne w postaci deszczu, gradu i śniegu.

Procesy przemian fazowych wody zachodzą głównie w troposferze, dlatego stosunkowo rzadko obserwuje się chmury w stratosferze (na wysokościach 20-30 km) i mezosferze (w pobliżu mezopauzy), zwane perłowymi i srebrzystymi, natomiast chmury troposferyczne pokrywają często około 50% całej powierzchni Ziemi.

Ilość pary wodnej, która może być zawarta w powietrzu, zależy od temperatury powietrza.

1 m 3 powietrza o temperaturze -20 ° C może zawierać nie więcej niż 1 g wody; w 0°C – nie więcej niż 5 g; w +10°C – nie więcej niż 9 g; w +30°C - nie więcej niż 30 g wody.

Wniosek: Im wyższa temperatura powietrza, tym więcej pary wodnej może ono zawierać.

Może być powietrze bogaty I nie nasycony para wodna. Jeśli więc w temperaturze +30°C 1 m 3 powietrza zawiera 15 g pary wodnej, to powietrze nie jest nasycone parą wodną; jeśli 30 g - nasycone.

Absolutna wilgotność to ilość pary wodnej zawartej w 1 m3 powietrza. Wyraża się go w gramach. Na przykład, jeśli mówią „wilgotność bezwzględna wynosi 15”, oznacza to, że 1 ml zawiera 15 g pary wodnej.

Wilgotność względna- jest to stosunek (w procentach) rzeczywistej zawartości pary wodnej w 1 m 3 powietrza do ilości pary wodnej, jaką w danej temperaturze może zawrzeć 1 ml L. Na przykład, jeśli radio nadało raport pogodowy, w którym wilgotność względna wynosi 70%, oznacza to, że powietrze zawiera 70% pary wodnej, jaką jest w stanie utrzymać w tej temperaturze.

Im wyższa wilgotność względna, tj. Im bliżej stanu nasycenia jest powietrze, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia opadów.

W strefie równikowej obserwuje się zawsze wysoką (do 90%) względną wilgotność powietrza, ponieważ temperatura powietrza utrzymuje się tam przez cały rok i następuje duże parowanie z powierzchni oceanów. Wilgotność względna jest również wysoka w regionach polarnych, ale ponieważ przy niskich temperaturach nawet niewielka ilość pary wodnej powoduje, że powietrze jest nasycone lub prawie nasycone. W umiarkowanych szerokościach geograficznych wilgotność względna zmienia się w zależności od pory roku - jest wyższa zimą, niższa latem.

Wilgotność względna powietrza na pustyniach jest szczególnie niska: 1 m 1 powietrza zawiera tam od dwóch do trzech razy mniej pary wodnej niż jest to możliwe w danej temperaturze.

Do pomiaru wilgotności względnej stosuje się higrometr (od greckiego hygros – mokry i metreco – mierzę).

Po ochłodzeniu nasycone powietrze nie może zatrzymać takiej samej ilości pary wodnej, gęstnieje (skrapla się), zamieniając się w kropelki mgły. Mgłę można zaobserwować latem w pogodną, ​​chłodną noc.

Chmury- to ta sama mgła, tyle że powstaje nie na powierzchni ziemi, ale na pewnej wysokości. W miarę unoszenia się powietrze ochładza się, a zawarta w nim para wodna ulega skraplaniu. Powstałe maleńkie kropelki wody tworzą chmury.

Tworzenie się chmur obejmuje również cząstki stałe zawieszone w troposferze.

Chmury mogą mieć różne kształty, co zależy od warunków ich powstawania (tab. 14).

Najniższe i najcięższe chmury to stratus. Znajdują się na wysokości 2 km od powierzchni ziemi. Na wysokości od 2 do 8 km można zaobserwować bardziej malownicze chmury cumulusowe. Najwyższe i najlżejsze są chmury cirrus. Znajdują się na wysokości od 8 do 18 km nad powierzchnią ziemi.

Ochrona atmosfery

Głównymi źródłami są przedsiębiorstwa przemysłowe i samochody. W dużych miastach problem zanieczyszczeń gazowych na głównych szlakach komunikacyjnych jest bardzo dotkliwy. Dlatego wiele dużych miast na całym świecie, w tym także nasz kraj, wprowadziło kontrolę środowiskową toksyczności spalin samochodowych. Zdaniem ekspertów dym i pył w powietrzu mogą o połowę zmniejszyć dopływ energii słonecznej do powierzchni ziemi, co doprowadzi do zmiany warunków naturalnych.