Koje sfere nisu u zemljinoj atmosferi. Atmosfera - vazdušni omotač Zemlje

Stratosfera je jedan od gornjih slojeva vazdušne ljuske naše planete. Počinje na nadmorskoj visini od oko 11 km iznad tla. Ovdje više ne lete putnički avioni i rijetko se stvaraju oblaci. U stratosferi postoji ozon - tanka ljuska koja štiti planetu od prodora štetnog ultraljubičastog zračenja.

Vazdušni omotač planete

Atmosfera je plinoviti omotač Zemlje, koji svojom unutrašnjom površinom graniči sa hidrosferom i zemljinom korom. Njegova vanjska granica postepeno prelazi u svemir. Sastav atmosfere uključuje plinove: dušik, kisik, argon, ugljični dioksid i tako dalje, kao i nečistoće u obliku prašine, kapljica vode, kristala leda i produkata izgaranja. Omjer glavnih elemenata zračne ljuske ostaje konstantan. Izuzetak su ugljični dioksid i voda - njihova količina u atmosferi se često mijenja.

Slojevi plinske školjke

Atmosfera je podijeljena na nekoliko slojeva, koji se nalaze jedan iznad drugog i imaju sljedeće karakteristike:

    granični sloj - neposredno uz površinu planete, proteže se do visine od 1-2 km;

    troposfera - drugi sloj, vanjska granica se nalazi u prosjeku na nadmorskoj visini od 11 km, ovdje je koncentrirana gotovo sva vodena para atmosfere, nastaju oblaci, nastaju cikloni i anticikloni, a kako se visina povećava, temperatura raste;

    tropopauza - prijelazni sloj karakteriziran prestankom pada temperature;

    stratosfera je sloj koji se prostire do visine od 50 km i podijeljen je u tri zone: od 11 do 25 km temperatura se neznatno mijenja, od 25 do 40 - temperatura raste, od 40 do 50 - temperatura ostaje konstantna (stratopauza );

    mezosfera se proteže do visine od 80-90 km;

    termosfera doseže 700-800 km nadmorske visine, ovdje je na nadmorskoj visini od 100 km Karmanova linija, koja se uzima kao granica između Zemljine atmosfere i svemira;

    Egzosfera se naziva i zona raspršenja; čestice materije se ovdje jako gube i odlijeću u svemir.

Temperaturne promjene u stratosferi

Dakle, stratosfera je dio gasnog omotača planete koji slijedi troposferu. Ovdje temperatura zraka, konstantna tokom tropopauze, počinje da se mijenja. Visina stratosfere je oko 40 km. Donja granica je 11 km nadmorske visine. Počevši od ove tačke, temperatura prolazi kroz neznatne promjene. Na visini od 25 km, brzina grijanja počinje polako rasti. Na 40 km nadmorske visine temperatura raste od -56,5º do +0,8ºS. Zatim ostaje blizu nula stepeni do visine od 50-55 km. Zona između 40 i 55 kilometara naziva se stratopauza jer se ovdje temperatura ne mijenja. To je prelazna zona iz stratosfere u mezosferu.

Karakteristike stratosfere

Zemljina stratosfera sadrži oko 20% mase cijele atmosfere. Vazduh je ovde toliko razređen da je nemoguće da čovek ostane bez specijalnog skafandera. Ova činjenica je jedan od razloga zašto su se letovi u stratosferu počeli obavljati tek relativno nedavno.

Još jedna karakteristika plinovitog omotača planete na visini od 11-50 km je vrlo mala količina vodene pare. Iz tog razloga, oblaci se gotovo nikada ne formiraju u stratosferi. To jednostavno nije za njih građevinski materijal. Međutim, rijetko je moguće uočiti takozvane sedefne oblake kojima je stratosfera "ukrašena" (fotografija ispod) na nadmorskoj visini od 20-30 km. Tanke formacije, kao da sijaju iznutra, mogu se promatrati nakon zalaska sunca ili prije izlaska sunca. Oblik sedefastih oblaka je sličan cirusu ili cirokumulusu.

Zemljin ozonski omotač

Dom razlikovna karakteristika Stratosfera je maksimalna koncentracija ozona u cijeloj atmosferi. Nastaje pod uticajem sunčeve svetlosti i štiti sav život na planeti od njihovog razornog zračenja. Zemljin ozonski omotač nalazi se na nadmorskoj visini od 20-25 km. Molekuli O 3 su raspoređeni po cijeloj stratosferi i čak postoje blizu površine planete, ali na ovom nivou se uočava njihova najveća koncentracija.

Treba napomenuti da je ozonski omotač Zemlje svega 3-4 mm. To će biti njegova debljina ako se čestice ovog gasa stave pod uslove normalan pritisak, na primjer, blizu površine planete. Ozon nastaje kao rezultat razgradnje molekule kisika pod utjecajem ultraljubičastog zračenja na dva atoma. Jedan od njih se spaja sa "punom" molekulom i nastaje ozon - O 3.

Dangerous Defender

Dakle, danas je stratosfera istraženiji sloj atmosfere nego početkom prošlog stoljeća. Međutim, budućnost ozonskog omotača, bez kojeg ne bi nastao život na Zemlji, ostaje nejasna. Dok zemlje smanjuju proizvodnju freona, neki naučnici kažu da to neće doneti veliku korist, barem ovom brzinom, dok drugi kažu da to uopšte nije potrebno, jer većina štetne materije nastaje prirodnim putem. Vrijeme će suditi ko je u pravu.

- vazdušna školjka globusa, koja rotira zajedno sa Zemljom. Gornja granica atmosfere konvencionalno se povlači na visinama od 150-200 km. Donja granica je površina Zemlje.

Atmosferski vazduh je mešavina gasova. Najveći dio njegovog volumena u površinskom sloju zraka čini dušik (78%) i kisik (21%). Pored toga, vazduh sadrži inertne gasove (argon, helijum, neon itd.), ugljen-dioksid (0,03), vodenu paru i razne čvrste čestice (prašinu, čađ, kristale soli).

Vazduh je bezbojan, a boja neba se objašnjava karakteristikama rasipanja svetlosnih talasa.

Atmosfera se sastoji od nekoliko slojeva: troposfere, stratosfere, mezosfere i termosfere.

Donji prizemni sloj vazduha se naziva troposfera. Na različitim geografskim širinama njegova snaga nije ista. Troposfera prati oblik planete i učestvuje zajedno sa Zemljom u aksijalnoj rotaciji. Na ekvatoru debljina atmosfere varira od 10 do 20 km. Na ekvatoru je veći, a na polovima manji. Troposferu karakterizira maksimalna gustina zraka, u njoj je koncentrisano 4/5 mase cijele atmosfere. Troposfera određuje vrijeme: Ovdje se formiraju različite zračne mase, nastaju oblaci i padavine, dolazi do intenzivnog horizontalnog i vertikalnog kretanja zraka.

Iznad troposfere, do visine od 50 km, nalazi se stratosfera. Odlikuje se manjom gustinom vazduha i nema vodene pare. U donjem dijelu stratosfere na visinama od oko 25 km. postoji „ozonski ekran“ - sloj atmosfere sa visokom koncentracijom ozona, koji apsorbuje ultraljubičasto zračenje, koje je pogubno za organizme.

Na nadmorskoj visini od 50 do 80-90 km prostire se mezosfera. Sa povećanjem nadmorske visine, temperatura opada sa prosečnim vertikalnim gradijentom od (0,25-0,3)°/100 m, a gustina vazduha opada. Glavni energetski proces je prijenos topline zračenja. Atmosferski sjaj je uzrokovan složenim fotohemijskim procesima koji uključuju radikale i vibracijski pobuđene molekule.

Termosfera nalazi se na nadmorskoj visini od 80-90 do 800 km. Gustina vazduha je ovde minimalna, a stepen jonizacije vazduha veoma visok. Temperatura se mijenja ovisno o aktivnosti Sunca. Zbog velikog broja nabijenih čestica, ovdje se uočavaju aurore i magnetne oluje.

Atmosfera ima velika vrijednost za prirodu Zemlje. Bez kiseonika, živi organizmi ne mogu disati. Njegov ozonski omotač štiti sva živa bića od štetnih ultraljubičastih zraka. Atmosfera izglađuje temperaturne fluktuacije: Zemljina površina se ne prehlađuje noću i ne pregreva se tokom dana. U gustim slojevima atmosferski vazduh Prije nego što stignu na površinu planete, meteoriti izgaraju od trnja.

Atmosfera je u interakciji sa svim slojevima Zemlje. Uz njegovu pomoć, toplina i vlaga se razmjenjuju između okeana i kopna. Bez atmosfere ne bi bilo oblaka, padavina ili vjetrova.

Ljudske ekonomske aktivnosti imaju značajan negativan uticaj na atmosferu. Dolazi do zagađenja atmosferskog zraka, što dovodi do povećanja koncentracije ugljičnog monoksida (CO 2). I ovo doprinosi globalno zagrijavanje klimu i poboljšava" Efekat staklenika" Zemljin ozonski omotač je uništen zbog industrijskog otpada i transporta.

Atmosferi je potrebna zaštita. U razvijenim zemljama sprovodi se niz mjera zaštite atmosferskog zraka od zagađenja.

Imate još pitanja? Želite li saznati više o atmosferi?
Da biste dobili pomoć od tutora, registrujte se.

web stranicu, kada kopirate materijal u cijelosti ili djelomično, link na izvor je obavezan.

Struktura i sastav Zemljine atmosfere, mora se reći, nisu uvijek bili konstantne vrijednosti u jednom ili drugom periodu razvoja naše planete. Danas je vertikalna struktura ovog elementa, koja ima ukupnu "debljinu" od 1,5-2,0 hiljada km, predstavljena sa nekoliko glavnih slojeva, uključujući:

  1. Troposfera.
  2. Tropopauza.
  3. Stratosfera.
  4. Stratopauza.
  5. Mezosfera i mezopauza.
  6. Termosfera.
  7. Egzosfera.

Osnovni elementi atmosfere

Troposfera je sloj u kojem se uočavaju jaka vertikalna i horizontalna kretanja; tu se javljaju vremenske prilike, sedimentne pojave, klimatskim uslovima. Proteže se 7-8 kilometara od površine planete gotovo svuda, s izuzetkom polarnih područja (do 15 km tamo). U troposferi dolazi do postepenog pada temperature, otprilike za 6,4 °C sa svakim kilometrom nadmorske visine. Ovaj indikator se može razlikovati za različite geografske širine i godišnja doba.

Sastav Zemljine atmosfere u ovom dijelu predstavljen je sljedećim elementima i njihovim procentima:

Azot - oko 78 posto;

Kiseonik - skoro 21 posto;

Argon - oko jedan posto;

Ugljični dioksid - manje od 0,05%.

Pojedinačna kompozicija do visine od 90 kilometara

Osim toga, ovdje možete pronaći prašinu, kapljice vode, vodenu paru, produkte sagorijevanja, kristale leda, morske soli, mnoge čestice aerosola, itd. Ovakav sastav Zemljine atmosfere posmatra se do otprilike devedeset kilometara visine, tako da je zrak približno isti po hemijskom sastavu, ne samo u troposferi, već iu gornjim slojevima. Ali tamo atmosfera ima fundamentalno drugačija fizička svojstva. Sloj koji ima zajedničku hemijski sastav, naziva se homosfera.

Koji drugi elementi čine Zemljinu atmosferu? U procentima (po zapremini, na suvom vazduhu) gasovi kao što su kripton (oko 1,14 x 10 -4), ksenon (8,7 x 10 -7), vodonik (5,0 x 10 -5), metan (oko 1,7 x 10 -5) 4), azot oksid (5,0 x 10 -5) itd. U masenim procentima najviše navedenih komponenti su azot oksid i vodonik, zatim helijum, kripton itd.

Fizička svojstva različitih atmosferskih slojeva

Fizička svojstva Troposfera je usko povezana sa njenom blizinom površini planete. Odavde se reflektirana sunčeva toplina u obliku infracrvenih zraka usmjerava natrag prema gore, uključujući procese provodljivosti i konvekcije. Zato, sa udaljenosti od zemljine površine temperatura pada. Ovaj fenomen se opaža do visine stratosfere (11-17 kilometara), zatim temperatura postaje gotovo nepromijenjena do 34-35 km, a zatim temperatura ponovo raste do visine od 50 kilometara (gornja granica stratosfere) . Između stratosfere i troposfere nalazi se tanak srednji sloj tropopauze (do 1-2 km), gdje se stalne temperature primjećuju iznad ekvatora - oko minus 70 ° C i ispod. Iznad polova, tropopauza se ljeti „zagrije“ na minus 45°C, zimi se temperature ovdje kreću oko -65°C.

Gasni sastav Zemljine atmosfere uključuje tako važan element kao što je ozon. Na površini ga ima relativno malo (deset do minus šesti stepen od jednog procenta), budući da se gas formira pod uticajem sunčeve svetlosti atomskog kiseonika u gornjim delovima atmosfere. Konkretno, najviše ozona ima na nadmorskoj visini od oko 25 km, a cijeli „ozonski ekran“ nalazi se na područjima od 7-8 km na polovima, od 18 km na ekvatoru i do pedesetak kilometara ukupno iznad površine planete.

Atmosfera štiti od sunčevog zračenja

Sastav vazduha u Zemljinoj atmosferi igra veoma važnu ulogu u očuvanju života, od pojedinca hemijski elementi a kompozicije uspješno ograničavaju pristup sunčevog zračenja zemljinoj površini i ljudima, životinjama i biljkama koje žive na njoj. Na primjer, molekuli vodene pare efikasno apsorbuju gotovo sve opsege infracrvenog zračenja, sa izuzetkom dužina u rasponu od 8 do 13 mikrona. Ozon apsorbuje ultraljubičasto zračenje do talasne dužine od 3100 A. Bez svog tankog sloja (samo 3 mm u prosjeku ako se nalazi na površini planete), samo voda na dubini većoj od 10 metara i podzemne pećine u kojima sunčevo zračenje ne djeluje domet može biti naseljen. .

Nula Celzijusa na stratopauzi

Između sljedeća dva nivoa atmosfere, stratosfere i mezosfere, nalazi se izvanredan sloj – stratopauza. Približno odgovara visini maksimuma ozona, a temperatura je ovdje relativno ugodna za ljude - oko 0°C. Iznad stratopauze, u mezosferi (počinje negdje na visini od 50 km i završava na nadmorskoj visini od 80-90 km), opet se opaža pad temperature sa povećanjem udaljenosti od Zemljine površine (na minus 70-80 °C ). Meteori obično potpuno izgore u mezosferi.

U termosferi - plus 2000 K!

Hemijski sastav Zemljine atmosfere u termosferi (počinje nakon mezopauze sa visina od oko 85-90 do 800 km) određuje mogućnost pojave takvog fenomena kao što je postepeno zagrijavanje slojeva vrlo razrijeđenog "vazduha" pod utjecajem sunčevog zračenja. . U ovom dijelu "vazdušnog pokrivača" planete temperature se kreću od 200 do 2000 K, koje se dobijaju ionizacijom kiseonika (iznad 300 km nalazi se atomski kiseonik), kao i rekombinacijom atoma kiseonika u molekule , popraćeno izdanjem velika količina toplota. Termosfera je mjesto gdje se pojavljuju aurore.

Iznad termosfere nalazi se egzosfera - vanjski sloj atmosfere, iz kojeg svjetlosni i brzo pokretni atomi vodika mogu pobjeći u svemir. Hemijski sastav Zemljine atmosfere ovdje je uglavnom predstavljen pojedinačnim atomima kisika u donjim slojevima, atomima helija u srednjim slojevima i gotovo isključivo atomima vodika u gornjim slojevima. Ovdje oni dominiraju visoke temperature- oko 3000 K i nema atmosferskog pritiska.

Kako je nastala Zemljina atmosfera?

Ali, kao što je gore spomenuto, planeta nije uvijek imala takav sastav atmosfere. Ukupno postoje tri koncepta porijekla ovog elementa. Prva hipoteza sugerira da je atmosfera uzeta kroz proces akrecije iz protoplanetarnog oblaka. Međutim, danas je ova teorija podložna značajnim kritikama, budući da je takvu primarnu atmosferu trebao uništiti solarni “vjetar” sa zvijezde u našem planetarnom sistemu. Osim toga, pretpostavlja se da se hlapljivi elementi ne mogu zadržati u zoni formiranja zemaljskih planeta zbog previsokih temperatura.

Sastav Zemljine primarne atmosfere, kako sugerira druga hipoteza, mogao je nastati uslijed aktivnog bombardiranja površine asteroidima i kometama koje su stizale iz okolnog područja. Solarni sistem u ranim fazama razvoja. Prilično je teško potvrditi ili opovrgnuti ovaj koncept.

Eksperimentišite na IDG RAS

Najvjerojatnija se čini treća hipoteza, koja vjeruje da je atmosfera nastala kao rezultat oslobađanja plinova iz omotača zemljine kore prije otprilike 4 milijarde godina. Ovaj koncept je testiran na Institutu za geografiju Ruske akademije nauka tokom eksperimenta pod nazivom "Carev 2", kada je uzorak supstance meteorskog porekla zagrejan u vakuumu. Tada je zabeleženo oslobađanje gasova kao što su H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 itd. Stoga su naučnici s pravom pretpostavili da hemijski sastav primarne atmosfere Zemlje uključuje vodu i ugljen-dioksid, fluorovodonik ( HF), gas ugljični monoksid (CO), sumporovodik (H 2 S), jedinjenja azota, vodonik, metan (CH 4), para amonijaka (NH 3), argon itd. U formiranju je učestvovala vodena para iz primarne atmosfere. hidrosfere, ugljični dioksid je u većoj mjeri bio u vezanom stanju u organskim tvarima i stijene ah, azot je prešao u sastav savremenog vazduha, a takođe ponovo u sedimentne stene i organsku materiju.

Sastav Zemljine primarne atmosfere ne bi dozvolio savremeni ljudi biti u njemu bez aparata za disanje, jer tada nije bilo kiseonika u potrebnim količinama. Ovaj element se pojavio u značajnim količinama prije milijardu i pol godina, a vjeruje se da je povezan s razvojem procesa fotosinteze u plavo-zelenim i drugim algama, koje su najstariji stanovnici naše planete.

Minimum kiseonika

Da je sastav Zemljine atmosfere u početku bio gotovo bez kisika, govori činjenica da se u najstarijim (katarhejskim) stijenama nalazi lako oksidirani, ali ne i oksidirani grafit (ugljik). Nakon toga, tzv. banded željezne rude, koji je uključivao slojeve obogaćenih oksida gvožđa, što znači pojavu na planeti moćnog izvora kiseonika u molekularnom obliku. Ali ovi su elementi pronađeni samo povremeno (možda su se iste alge ili drugi proizvođači kisika pojavili na malim otocima u anoksičnoj pustinji), dok je ostatak svijeta bio anaeroban. Ovo posljednje potkrepljuje i činjenica da je lako oksidirani pirit pronađen u obliku kamenčića obrađenih strujom bez tragova hemijske reakcije. Kako tekuće vode ne mogu biti loše aerirane, razvilo se mišljenje da je atmosfera prije kambrija sadržavala manje od jedan posto današnjeg sastava kisika.

Revolucionarna promjena u sastavu zraka

Otprilike sredinom proterozoika (prije 1,8 milijardi godina) dogodila se „revolucija kisika“, kada je svijet prešao na aerobno disanje, tokom kojeg iz jednog molekula nutrijent(glukoze) možete dobiti 38, a ne dvije (kao kod anaerobnog disanja) jedinice energije. Sastav Zemljine atmosfere, u smislu kiseonika, počeo je da prelazi jedan odsto današnjeg, a počeo je da se pojavljuje i ozonski omotač koji štiti organizme od zračenja. Od nje su se, na primjer, tako drevne životinje kao što su trilobiti "sakrile" ispod debelih školjki. Od tada do našeg vremena, sadržaj glavnog "respiratornog" elementa se postepeno i polako povećavao, osiguravajući raznolikost razvoja životnih oblika na planeti.

Enciklopedijski YouTube

    1 / 5

    ✪ Svemirski brod Zemlja (Epizoda 14) - Atmosfera

    ✪ Zašto atmosfera nije povučena u svemirski vakuum?

    ✪ Ulazak svemirske letjelice Soyuz TMA-8 u Zemljinu atmosferu

    ✪ Struktura atmosfere, značenje, studija

    ✪ O. S. Ugoljnikov "Gornja atmosfera. Susret Zemlje i svemira"

    Titlovi

Atmosferska granica

Atmosferom se smatra ono područje oko Zemlje u kojem se gasoviti medij rotira zajedno sa Zemljom kao jedinstvenom cjelinom. Atmosfera prelazi u međuplanetarni prostor postepeno, u egzosferi, počevši od visine od 500-1000 km od Zemljine površine.

Prema definiciji koju je predložila Međunarodna vazduhoplovna federacija, granica atmosfere i prostora povučena je duž Karmanove linije, koja se nalazi na visini od oko 100 km, iznad koje letovi avijacije postaju potpuno nemogući. NASA koristi oznaku od 122 kilometra (400.000 stopa) kao atmosfersku granicu, gdje se šatlovi prebacuju sa manevriranja na pogon na aerodinamičko manevriranje.

Fizička svojstva

Pored gasova navedenih u tabeli, atmosfera sadrži Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, ugljovodonike, HCl, HBr, pare, I 2, Br 2, kao i mnoge druge gasove u manjim količinama. Troposfera stalno sadrži veliku količinu suspendovanih čvrstih i tečnih čestica (aerosol). Najrjeđi gas u Zemljinoj atmosferi je radon (Rn).

Struktura atmosfere

Atmosferski granični sloj

Donji sloj troposfere (debljine 1-2 km), u kojem stanje i svojstva Zemljine površine direktno utiču na dinamiku atmosfere.

Troposfera

Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim geografskim širinama; niže zimi nego ljeti.
Donji, glavni sloj atmosfere sadrži više od 80% ukupne mase atmosferskog vazduha i oko 90% ukupne vodene pare prisutne u atmosferi. Turbulencija i konvekcija su jako razvijene u troposferi, pojavljuju se oblaci, a razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada sa povećanjem nadmorske visine sa prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65°/100 metara.

Tropopauza

Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem se zaustavlja smanjenje temperature sa visinom.

Stratosfera

Sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Karakterizira ga blaga promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i povećanje temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 do +0,8 ° (gornji sloj stratosfere ili inverzija) . Nakon dostizanja vrijednosti od oko 273 K (skoro 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere.

Stratopauza

Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. U vertikalnoj raspodjeli temperature postoji maksimum (oko 0 °C).

Mezosfera

Termosfera

Gornja granica je oko 800 km. Temperatura raste do visine od 200-300 km, gdje dostiže vrijednosti reda 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih visina. Pod uticajem sunčevog zračenja i kosmičkog zračenja dolazi do jonizacije vazduha ("aurore") - glavni delovi jonosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kiseonik. Gornja granica termosfere je u velikoj mjeri određena trenutnom aktivnošću Sunca. U periodima niske aktivnosti - na primjer, 2008-2009 - primetno je smanjenje veličine ovog sloja.

Termopauza

Područje atmosfere u susjedstvu iznad termosfere. U ovoj regiji, apsorpcija sunčevog zračenja je zanemarljiva i temperatura se zapravo ne mijenja s visinom.

Egzosfera (sfera raspršivanja)

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana mješavina plinova. U višim slojevima distribucija plinova po visini ovisi o njihovoj molekularnoj težini; koncentracija težih plinova opada brže s udaljenosti od Zemljine površine. Zbog smanjenja gustine gasa, temperatura pada sa 0 °C u stratosferi na -110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinačnih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~150 °C. Iznad 200 km, primjećuju se značajne fluktuacije temperature i gustine gasa u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3500 km egzosfera se postepeno pretvara u tzv. blizu svemirskog vakuuma, koji je ispunjen rijetkim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodonika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog porijekla. Pored izuzetno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetno i korpuskularno zračenje solarnog i galaktičkog porijekla.

Pregled

Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere - ne više od 0,3%, termosfere - manje od 0,05% ukupna masa atmosfera.

Na osnovu električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutrosfera I jonosfera .

U zavisnosti od sastava gasa u atmosferi, oni emituju homosfera I heterosfera. Heterosfera- Ovo je oblast u kojoj gravitacija utiče na odvajanje gasova, jer je njihovo mešanje na takvoj visini zanemarljivo. To implicira promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega leži dobro izmiješan, homogen dio atmosfere, nazvan homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza, nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.

Ostala svojstva atmosfere i uticaji na ljudski organizam

Već na nadmorskoj visini od 5 km, neobučena osoba počinje iskusiti gladovanje kisikom i bez adaptacije, performanse osobe su značajno smanjene. Ovdje se završava fiziološka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemoguće na visini od 9 km, iako do otprilike 115 km atmosfera sadrži kisik.

Atmosfera nas opskrbljuje kisikom neophodnim za disanje. Međutim, zbog pada ukupni pritisak atmosfere, kako se dižete na visinu, parcijalni pritisak kiseonika se shodno tome smanjuje.

Istorija nastanka atmosfere

Prema najčešćoj teoriji, Zemljina atmosfera je kroz svoju istoriju imala tri različita sastava. U početku se sastojao od lakih gasova (vodonik i helijum) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. Ovo je tzv primarna atmosfera. U sljedećoj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere drugim plinovima osim vodonika (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Ovako je nastala sekundarna atmosfera. Ova atmosfera je bila obnavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim faktorima:

  • curenje lakih gasova (vodonik i helijum) u međuplanetarni prostor;
  • hemijske reakcije koje se dešavaju u atmosferi pod uticajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja groma i nekih drugih faktora.

Postepeno su ovi faktori doveli do formiranja tercijarne atmosfere, koju karakterizira mnogo manji sadržaj vodika i mnogo veći sadržaj dušika i ugljičnog dioksida (nastalih kao rezultat kemijskih reakcija iz amonijaka i ugljikovodika).

Nitrogen

Formiranje velike količine dušika N2 posljedica je oksidacije atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom O2, koji je počeo dolaziti s površine planete kao rezultat fotosinteze, počevši prije 3 milijarde godina. Dušik N2 se također oslobađa u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadrže dušik. Azot se oksidira ozonom u NO u gornjoj atmosferi.

Azot N 2 reaguje samo pod određenim uslovima (na primer, tokom pražnjenja groma). Oksidacija molekularnog azota ozonom tokom električnih pražnjenja koristi se u malim količinama u industrijskoj proizvodnji azotnih đubriva. Cijanobakterije (plavo-zelene alge) i bakterije kvržice, koje formiraju rizobijalnu simbiozu sa mahunarkama, koje mogu biti efikasna zelena gnojiva – biljke koje ne iscrpljuju, ali obogaćuju tlo prirodnim gnojivima, mogu ga oksidirati uz malu potrošnju energije i pretvoriti ga u biološki aktivan oblik.

Kiseonik

Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji kao rezultat fotosinteze, praćene oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida. U početku se kisik trošio na oksidaciju reduciranih spojeva - amonijaka, ugljikovodika, željeznog oblika željeza sadržanog u oceanima i drugih. Na kraju ove faze, sadržaj kiseonika u atmosferi počeo je da raste. Postepeno se formirala moderna atmosfera sa oksidativnim svojstvima. Budući da je to izazvalo ozbiljne i nagle promjene u mnogim procesima u atmosferi, litosferi i biosferi, ovaj događaj je nazvan kisikovom katastrofom.

Plemeniti gasovi

Zagađenje zraka

IN U poslednje vremeČovjek je počeo utjecati na evoluciju atmosfere. Rezultat ljudske aktivnosti je konstantno povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog sagorijevanja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim erama. Ogromne količine CO 2 troše se tokom fotosinteze i apsorbuju ga svjetski okeani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog porijekla, kao i zbog vulkanizma i ljudske industrijske aktivnosti. U proteklih 100 godina, sadržaj CO 2 u atmosferi porastao je za 10%, pri čemu najveći dio (360 milijardi tona) dolazi od sagorijevanja goriva. Ako se nastavi stopa rasta sagorijevanja goriva, onda će se u sljedećih 200-300 godina količina CO 2 u atmosferi udvostručiti i mogla bi dovesti do globalnih klimatskih promjena.

Sagorevanje goriva je glavni izvor zagađujućih gasova (CO, SO2). Sumpor dioksid se oksidira kisikom iz atmosfere do SO 3, a dušikov oksid u NO 2 u gornjim slojevima atmosfere, koji zauzvrat stupaju u interakciju s vodenom parom, a rezultirajuća sumporna kiselina H 2 SO 4 i dušična kiselina HNO 3 padaju u površine Zemlje u obliku tzv kisela kiša. Upotreba

Atmosfera (od grčkog ατμός - "para" i σφαῖρα - "sfera") je plinoviti omotač nebeskog tijela koji se drži oko sebe gravitacijom. Atmosfera je plinovita ljuska planete, koja se sastoji od mješavine raznih plinova, vodene pare i prašine. Atmosfera razmjenjuje materiju između Zemlje i Kosmosa. Zemlja prima kosmičku prašinu i meteorit, a gubi najlakše gasove: vodonik i helijum. Kroz Zemljinu atmosferu prodire snažno zračenje sa Sunca, koje određuje termički režim površine planete, izazivajući disocijaciju molekula atmosferskih gasova i jonizaciju atoma.

Zemljina atmosfera sadrži kisik, koji većina živih organizama koristi za disanje, i ugljični dioksid, koji troše biljke, alge i cijanobakterije tokom fotosinteze. Atmosfera je takođe zaštitni sloj planete, koji štiti njene stanovnike od sunčevog ultraljubičastog zračenja.

Sva masivna tijela - zemaljske planete i plinoviti divovi - imaju atmosferu.

Sastav atmosfere

Atmosfera je mešavina gasova koja se sastoji od azota (78,08%), kiseonika (20,95%), ugljen-dioksida (0,03%), argona (0,93%), male količine helijuma, neona, ksenona, kriptona (0,01%), 0,038% ugljičnog dioksida, te male količine vodonika, helijuma, drugih plemenitih plinova i zagađivača.

Savremeni sastav Zemljinog zraka uspostavljen je prije više od stotinu miliona godina, ali je naglo povećana ljudska proizvodna aktivnost ipak dovela do njegove promjene. Trenutno postoji povećanje sadržaja CO 2 za približno 10-12% Gasovi sadržani u atmosferi imaju različite funkcionalne uloge. Međutim, glavni značaj ovih gasova određen je prvenstveno činjenicom da oni veoma snažno apsorbuju energiju zračenja i time imaju značajan uticaj na temperaturni režim Zemljina površina i atmosfera.

Početni sastav atmosfere planete obično zavisi od hemijskih i temperaturnih svojstava Sunca tokom formiranja planeta i kasnijeg izbijanja spoljni gasovi. Tada se sastav plinske ljuske razvija pod utjecajem različitih faktora.

Atmosfere Venere i Marsa prvenstveno su sastavljene od ugljičnog dioksida sa malim dodacima dušika, argona, kisika i drugih plinova. Zemljina atmosfera je uglavnom proizvod organizama koji u njoj žive. Niskotemperaturni plinoviti divovi - Jupiter, Saturn, Uran i Neptun - mogu zadržati uglavnom plinove niske molekularne težine - vodonik i helijum. Visokotemperaturni plinoviti divovi, kao što su Oziris ili 51 Pegasi b, naprotiv, ne mogu ga zadržati i molekuli njihove atmosfere su raspršeni u svemiru. Ovaj proces se odvija polako i konstantno.

Nitrogen, Najčešći gas u atmosferi, hemijski je neaktivan.

Kiseonik, za razliku od dušika, je kemijski vrlo aktivan element. Specifična funkcija kiseonika je oksidacija organska materija heterotrofni organizmi, stijene i nedovoljno oksidirani plinovi koje vulkani ispuštaju u atmosferu. Bez kiseonika ne bi došlo do raspadanja mrtve organske materije.

Atmosferska struktura

Struktura atmosfere sastoji se od dva dijela: unutrašnjeg - troposfere, stratosfere, mezosfere i termosfere, odnosno jonosfere, i vanjskog - magnetosfere (egzosfere).

1) Troposfera– ovo je donji dio atmosfere u kojem je koncentrisano 3/4 tj. ~ 80% ukupne Zemljine atmosfere. Njegova visina je određena intenzitetom vertikalnih (uzlaznih ili silaznih) strujanja zraka uzrokovanih zagrijavanjem zemljine površine i okeana, pa je debljina troposfere na ekvatoru 16-18 km, u umjerenim geografskim širinama 10-11 km, a na polovima – do 8 km. Temperatura vazduha u troposferi na nadmorskoj visini opada za 0,6ºS na svakih 100 m i kreće se od +40 do - 50ºS.

2) Stratosfera nalazi se iznad troposfere i ima visinu do 50 km od površine planete. Temperatura na visini do 30 km je konstantna -50ºS. Zatim počinje da raste i na visini od 50 km dostiže +10ºS.

Gornja granica biosfere je ozonski ekran.

Ozonski ekran je sloj atmosfere unutar stratosfere, koji se nalazi na različitim visinama od površine Zemlje i ima maksimalnu gustinu ozona na visini od 20-26 km.

Visina ozonskog omotača na polovima procjenjuje se na 7-8 km, na ekvatoru na 17-18 km, a maksimalna visina prisustva ozona je 45-50 km. Život iznad ozonskog štita je nemoguć zbog oštrog ultraljubičastog zračenja Sunca. Ako komprimirate sve molekule ozona, dobit ćete sloj od ~3 mm oko planete.

3) Mezosfera– gornja granica ovog sloja se nalazi do visine od 80 km. Njegova glavna karakteristika je oštar pad temperature -90ºS na gornjoj granici. Ovdje su zabilježeni noćni oblaci koji se sastoje od kristala leda.

4) jonosfera (termosfera) - nalazi se na nadmorskoj visini od 800 km i karakteriše ga značajan porast temperature:

150 km temperatura +240ºS,

200 km temperatura +500ºS,

600 km temperatura +1500ºS.

Pod uticajem ultraljubičastog zračenja Sunca, gasovi su u jonizovanom stanju. Ionizacija je povezana sa sjajem gasova i pojavom aurore.

Jonosfera ima sposobnost da više puta reflektuje radio talase, što osigurava radio komunikaciju na daljinu na planeti.

5) Egzosfera– nalazi se iznad 800 km i proteže se do 3000 km. Ovde je temperatura >2000ºS. Brzina kretanja gasa se približava kritičnoj ~ 11,2 km/sec. Dominantni atomi su vodonik i helijum, koji formiraju blistavu koronu oko Zemlje, koja se proteže do visine od 20.000 km.

Funkcije atmosfere

1) Termoregulacija - vreme i klima na Zemlji zavise od raspodele toplote i pritiska.

2) Održavanje života.

3) U troposferi se dešavaju globalna vertikalna i horizontalna kretanja vazdušnih masa, koja određuju kruženje vode i razmenu toplote.

4) Gotovo svi površinski geološki procesi uzrokovani su interakcijom atmosfere, litosfere i hidrosfere.

5) Zaštitni - atmosfera štiti zemlju od svemira, sunčevog zračenja i meteoritske prašine.

Funkcije atmosfere. Bez atmosfere život na Zemlji bio bi nemoguć. Čovjek dnevno konzumira 12-15 kg. vazduha, udišući svake minute od 5 do 100 litara, što znatno premašuje prosječne dnevne potrebe za hranom i vodom. Osim toga, atmosfera pouzdano štiti ljude od opasnosti koje im prijete iz svemira: ne dopušta prolaz meteoritima ili kosmičkom zračenju. Čovek može da živi bez hrane pet nedelja, bez vode pet dana, bez vazduha pet minuta. Normalan ljudski život zahtijeva ne samo zrak, već i određenu njegovu čistoću. Od kvaliteta zraka ovise zdravlje ljudi, stanje flore i faune, čvrstoća i trajnost građevinskih konstrukcija i konstrukcija. Zagađeni vazduh je destruktivan za vode, zemljište, mora i tlo. Atmosfera određuje svjetlost i regulira toplinske režime Zemlje, podstiče preraspodjelu topline u globus. Gasna školjka štiti Zemlju od prekomjernog hlađenja i zagrijavanja. Da naša planeta nije okružena vazdušnom ljuskom, tada bi u roku od jednog dana amplituda temperaturnih fluktuacija dostigla 200 C. Atmosfera spašava sve što živi na Zemlji od razornog ultraljubičastog, rendgenskog i kosmičkog zračenja. Atmosfera igra veliku ulogu u distribuciji svjetlosti. Vazduh joj puca sunčeve zrake u milion malih zraka, raspršuje ih i stvara jednolično osvetljenje. Atmosfera služi kao provodnik zvukova.

Povezane publikacije