Koje sfere nisu u zemljinoj atmosferi. Atmosfera – zračni omotač Zemlje
Stratosfera je jedan od gornjih slojeva zračnog omotača našeg planeta. Počinje na visini od otprilike 11 km iznad tla. Ovdje više ne lete putnički zrakoplovi i rijetko se stvaraju oblaci. U stratosferi se nalazi ozon - tanka ljuska koja štiti planet od prodiranja štetnog ultraljubičastog zračenja.
Zračni omotač planeta
Atmosfera je plinoviti omotač Zemlje koji svojom unutarnjom površinom graniči s hidrosferom i zemljinom korom. Njegova vanjska granica postupno prelazi u svemir. Sastav atmosfere uključuje plinove: dušik, kisik, argon, ugljikov dioksid i tako dalje, kao i nečistoće u obliku prašine, kapljica vode, kristala leda i produkata izgaranja. Omjer glavnih elemenata zračne školjke ostaje konstantan. Izuzetak su ugljični dioksid i voda – njihova se količina u atmosferi često mijenja.
Slojevi plinske ljuske
Atmosfera je podijeljena u nekoliko slojeva koji se nalaze jedan iznad drugog i imaju sljedeće karakteristike:
granični sloj - neposredno uz površinu planeta, proteže se do visine od 1-2 km;
troposfera - drugi sloj, vanjska granica nalazi se u prosjeku na visini od 11 km, ovdje je koncentrirana gotovo sva vodena para atmosfere, nastaju oblaci, nastaju ciklone i anticiklone, a s porastom nadmorske visine temperatura raste;
tropopauza - prijelazni sloj karakteriziran prestankom pada temperature;
stratosfera je sloj koji se proteže do visine od 50 km i podijeljen je u tri zone: od 11 do 25 km temperatura se lagano 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 iznad razine mora, ovdje na visini od 100 km nalazi se Karmanova linija, koja se uzima kao granica između Zemljine atmosfere i svemira;
Egzosfera se također naziva i zona raspršenja, gdje se čestice materije jako gube i odlijeću u svemir.
Promjene temperature u stratosferi
Dakle, stratosfera je dio plinskog omotača planeta koji slijedi nakon troposfere. Ovdje se počinje mijenjati temperatura zraka, konstantna tijekom cijele tropopauze. Visina stratosfere je otprilike 40 km. Donja granica je 11 km nadmorske visine. Počevši od ove točke, temperatura prolazi kroz male promjene. Na visini od 25 km, brzina zagrijavanja počinje polako rasti. Na 40 km nadmorske visine temperatura raste od -56,5º do +0,8ºS. Zatim ostaje blizu nula stupnjeva do visine od 50-55 km. Zona između 40 i 55 kilometara naziva se stratopauza jer se ovdje temperatura ne mijenja. To je prijelazna zona iz stratosfere u mezosferu.
Značajke stratosfere
Zemljina stratosfera sadrži oko 20% mase cijele atmosfere. Zrak je ovdje toliko razrijeđen da je nemoguće da osoba ostane bez posebnog svemirskog odijela. Ova činjenica jedan je od razloga zašto su se letovi u stratosferu počeli provoditi tek relativno nedavno.
Još jedna značajka plinovite ljuske planeta na nadmorskoj visini od 11-50 km je vrlo mala količina vodene pare. Zbog toga se oblaci gotovo nikada ne stvaraju u stratosferi. Jednostavno nije za njih gradevinski materijal. Međutim, rijetko je moguće promatrati takozvane sedefaste oblake kojima je stratosfera "ukrašena" (fotografija ispod) na nadmorskoj visini od 20-30 km. Tanke formacije, kao da svijetle iznutra, mogu se promatrati nakon zalaska sunca ili prije izlaska sunca. Oblik sedefastih oblaka sličan je cirusima ili cirokumulusima.
Zemljin ozonski omotač
Dom Posebnost Stratosfera je najveća koncentracija ozona u cijeloj atmosferi. Nastaje pod utjecajem sunčeve svjetlosti i štiti sav život na planeti od njihovog razornog zračenja. Ozonski omotač Zemlje nalazi se na nadmorskoj visini od 20-25 km iznad razine mora. Molekule O 3 raspoređene su po stratosferi i čak postoje blizu površine planeta, ali na ovoj razini opaža se njihova najveća koncentracija.
Treba napomenuti da je ozonski omotač Zemlje samo 3-4 mm. To će biti njegova debljina ako se čestice ovog plina stave pod uvjete normalan pritisak, na primjer, blizu površine planeta. Ozon nastaje kao rezultat razgradnje molekule kisika pod utjecajem ultraljubičastog zračenja na dva atoma. Jedan od njih spaja se s "punom" molekulom i nastaje ozon - O 3.
Opasan branič
Tako je danas stratosfera istraženiji sloj atmosfere nego početkom prošlog stoljeća. Međutim, budućnost ozonskog omotača, bez kojeg život na Zemlji ne bi nastao, ostaje nedovoljno jasna. Dok zemlje smanjuju proizvodnju freona, neki znanstvenici kažu da to neće donijeti veliku korist, barem ovim tempom, dok drugi kažu da to uopće nije potrebno, budući da je većina štetne tvari nastaje prirodno. Vrijeme će procijeniti tko je u pravu.
- zračni omotač globusa, koji se okreće zajedno sa Zemljom. Gornja granica atmosfere konvencionalno se povlači na visinama od 150-200 km. Donja granica je Zemljina površina.
Atmosferski zrak je mješavina plinova. Najveći dio njegovog volumena u površinskom sloju zraka čine dušik (78%) i kisik (21%). Osim toga, zrak sadrži inertne plinove (argon, helij, neon i dr.), ugljikov dioksid (0,03), vodenu paru i razne krute čestice (prašinu, čađu, kristale soli).
Zrak je bezbojan, a boja neba objašnjava se karakteristikama raspršenja svjetlosnih valova.
Atmosfera se sastoji od nekoliko slojeva: troposfere, stratosfere, mezosfere i termosfere.
Donji prizemni sloj zraka naziva se troposfera. Na različitim geografskim širinama njegova snaga nije ista. Troposfera prati oblik planeta i zajedno sa Zemljom sudjeluje u osnoj rotaciji. Na ekvatoru debljina atmosfere varira od 10 do 20 km. Na ekvatoru je veća, a na polovima manja. Troposferu karakterizira najveća gustoća zraka, u njoj je koncentrirano 4/5 mase cjelokupne atmosfere. Troposfera određuje vrijeme: Ovdje nastaju različite zračne mase, stvaraju se naoblaka i padaline, dolazi do intenzivnog horizontalnog i vertikalnog kretanja zraka.
Iznad troposfere, do visine od 50 km, nalazi se stratosfera. Karakterizira ga manja gustoća zraka i nedostatak vodene pare. U donjem dijelu stratosfere na visinama od oko 25 km. postoji “ozonski ekran” - sloj atmosfere s visokom koncentracijom ozona koji apsorbira ultraljubičasto zračenje koje je pogubno za organizme.
Na nadmorskoj visini od 50 do 80-90 km prostire se mezosfera. S porastom nadmorske visine temperatura opada s prosječnim vertikalnim gradijentom od (0,25-0,3)°/100 m, a smanjuje se i gustoća zraka. Glavni energetski proces je prijenos topline zračenjem. Atmosferski sjaj uzrokuju složeni fotokemijski procesi koji uključuju radikale i vibracijski pobuđene molekule.
Termosfera nalazi se na nadmorskoj visini od 80-90 do 800 km. Gustoća zraka ovdje je minimalna, a stupanj ionizacije zraka vrlo visok. Temperatura se mijenja ovisno o aktivnosti Sunca. Zbog velikog broja nabijenih čestica ovdje se opažaju polarne svjetlosti i magnetske oluje.
Atmosfera ima velika vrijednost za prirodu Zemlje. Bez kisika živi organizmi ne mogu disati. Njegov ozonski omotač štiti sva živa bića od štetnih ultraljubičastih zraka. Atmosfera ublažava temperaturne fluktuacije: Zemljina površina se noću ne prehladi i ne pregrije danju. U gustim slojevima atmosferski zrak Prije nego što stignu do površine planeta, meteoriti izgaraju iz trnja.
Atmosfera je u interakciji sa svim slojevima zemlje. Uz njegovu pomoć izmjenjuju se toplina i vlaga između oceana i kopna. Bez atmosfere ne bi bilo oblaka, padalina ni vjetrova.
Ljudske gospodarske aktivnosti imaju značajan negativan utjecaj na atmosferu. Dolazi do onečišćenja atmosferskog zraka što dovodi do povećanja koncentracije ugljičnog monoksida (CO 2). I ovo doprinosi globalno zatopljenje klimu i poboljšava " Efekt staklenika" Ozonski omotač Zemlje uništava se zbog industrijskog otpada i transporta.
Atmosferi je potrebna zaštita. U razvijenim zemljama provodi se niz mjera za zaštitu atmosferskog zraka od onečišćenja.
Još uvijek imate pitanja? Želite li znati više o atmosferi?
Za pomoć od mentora, registrirajte se.
web stranice, pri kopiranju materijala u cijelosti ili djelomično, poveznica na izvor je obavezna.
Struktura i sastav Zemljine atmosfere, mora se reći, nisu uvijek bile konstantne vrijednosti u jednom ili drugom razdoblju razvoja našeg planeta. Danas je vertikalna struktura ovog elementa, čija ukupna "debljina" iznosi 1,5-2,0 tisuća km, predstavljena s nekoliko glavnih slojeva, uključujući:
- Troposfera.
- Tropopauza.
- Stratosfera.
- Stratopauza.
- Mezosfera i mezopauza.
- Termosfera.
- Egzosfera.
Osnovni elementi atmosfere
Troposfera je sloj u kojem se opažaju jaka vertikalna i horizontalna kretanja; tu se događaju vremenske prilike, sedimentne pojave, klimatskim uvjetima. Proteže se 7-8 kilometara od površine planeta gotovo posvuda, s izuzetkom polarnih područja (tamo do 15 km). U troposferi dolazi do postupnog pada temperature, otprilike za 6,4°C sa svakim kilometrom nadmorske visine. Ovaj pokazatelj može se razlikovati za različite geografske širine i godišnja doba.
Sastav Zemljine atmosfere u ovom dijelu predstavljen je sljedećim elementima i njihovim postocima:
Dušik - oko 78 posto;
Kisik - gotovo 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 izgaranja, kristale leda, morske soli, mnoge čestice aerosola itd. Ovakav sastav Zemljine atmosfere promatra se do otprilike devedeset kilometara visine, pa je zrak približno isti u kemijskom sastavu, ne samo u troposferi, već iu gornjim slojevima. Ali tamo atmosfera ima bitno drugačija fizikalna svojstva. Sloj koji ima zajedničku kemijski sastav, naziva se homosfera.
Koji drugi elementi čine Zemljinu atmosferu? U postocima (po volumenu, u suhom zraku) plinovi kao što su kripton (oko 1,14 x 10 -4), ksenon (8,7 x 10 -7), vodik (5,0 x 10 -5), metan (oko 1,7 x 10 -5) ovdje su zastupljeni 4), dušikov oksid (5,0 x 10 -5) itd. U masenom postotku od navedenih komponenti najviše je dušikovog oksida i vodika, zatim helij, kripton itd.
Fizička svojstva različitih atmosferskih slojeva
Fizička svojstva Troposfera je usko povezana sa svojom blizinom površini planeta. Odavde se reflektirana sunčeva toplina u obliku infracrvenih zraka usmjerava natrag prema gore, uključujući procese kondukcije i konvekcije. Zato, s distancom od Zemljina površina temperatura pada. Ova pojava se opaža do visine stratosfere (11-17 kilometara), zatim temperatura postaje gotovo nepromijenjena do 34-35 km, a zatim temperatura ponovno raste do visine od 50 kilometara (gornja granica stratosfere) . Između stratosfere i troposfere nalazi se tanki srednji sloj tropopauze (do 1-2 km), gdje se opažaju stalne temperature iznad ekvatora - oko minus 70 ° C i niže. Iznad polova tropopauza se ljeti "zagrije" do minus 45°C, zimi se ovdje temperature kreću oko -65°C.
Plinski sastav Zemljine atmosfere uključuje tako važan element kao što je ozon. Na površini ga ima relativno malo (deset na minus šestu potenciju od jednog postotka), budući da plin nastaje pod utjecajem sunčeve svjetlosti iz atomskog kisika u gornjim dijelovima atmosfere. Konkretno, najviše ozona ima na visini od oko 25 km, a cijeli “ozonski ekran” nalazi se u područjima od 7-8 km na polovima, od 18 km na ekvatoru i do pedesetak kilometara ukupno iznad površine planeta.
Atmosfera štiti od sunčevog zračenja
Sastav zraka u Zemljinoj atmosferi ima vrlo važnu ulogu u očuvanju života, budući da pojedinačni kemijski elementi i sastavi uspješno ograničavaju pristup sunčevog zračenja zemljinoj površini i ljudima, životinjama i biljkama koje žive na njoj. Na primjer, molekule vodene pare učinkovito apsorbiraju gotovo sve raspone infracrvenog zračenja, s izuzetkom duljina u rasponu od 8 do 13 mikrona. Ozon apsorbira ultraljubičasto zračenje do valne duljine od 3100 A. Bez njegovog tankog sloja (samo 3 mm u prosjeku ako se postavi na površinu planeta) ostaje samo voda na dubini većoj od 10 metara i podzemne špilje u kojima sunčevo zračenje ne djeluje. doseg se može naseliti..
Nula Celzija u stratopauzi
Između sljedeće dvije razine atmosfere, stratosfere i mezosfere, nalazi se značajan sloj - stratopauza. Otprilike odgovara visini maksimuma ozona i ovdje je temperatura relativno ugodna za čovjeka - oko 0°C. Iznad stratopauze, u mezosferi (počinje negdje na visini od 50 km i završava na visini od 80-90 km), ponovno se opaža pad temperature s povećanjem udaljenosti od površine Zemlje (na minus 70-80 °C ). Meteori obično potpuno izgore u mezosferi.
U termosferi - plus 2000 K!
Kemijski sastav Zemljine atmosfere u termosferi (počinje nakon mezopauze od visina od oko 85-90 do 800 km) određuje mogućnost takvog fenomena kao što je postupno zagrijavanje slojeva vrlo rijetkog "zraka" pod utjecajem sunčevog zračenja . U ovom dijelu “zračnog pokrivača” planeta temperature se kreću od 200 do 2000 K, koje se dobivaju ionizacijom kisika (iznad 300 km nalazi se atomski kisik), kao i rekombinacijom atoma kisika u molekule. , popraćeno priopćenjem velika količina toplina. Termosfera je mjesto gdje se pojavljuju aurore.
Iznad termosfere nalazi se egzosfera - vanjski sloj atmosfere, iz kojeg svjetlost i atomi vodika koji se brzo kreću mogu pobjeći u svemir. Kemijski sastav Zemljine atmosfere ovdje je predstavljen uglavnom 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 tlaka.
Kako je nastala zemljina atmosfera?
Ali, kao što je gore spomenuto, planet nije uvijek imao takav atmosferski sastav. Ukupno postoje tri koncepta podrijetla 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 sustavu. Osim toga, pretpostavlja se da se hlapljivi elementi nisu mogli zadržati u zoni formiranja terestričkih planeta zbog previsokih temperatura.
Sastav Zemljine primarne atmosfere, kako sugerira druga hipoteza, mogao je biti formiran zbog aktivnog bombardiranja površine od strane asteroida i kometa koji su stigli iz okolnog područja Sunčev sustav u ranim fazama razvoja. Prilično je teško potvrditi ili opovrgnuti ovaj koncept.
Eksperiment u IDG RAS
Čini se da je najvjerojatnija treća hipoteza, koja vjeruje da je atmosfera nastala kao rezultat oslobađanja plinova iz omotača zemljine kore prije otprilike 4 milijarde godina. Ovaj koncept testiran je na Institutu za geografiju Ruske akademije znanosti tijekom eksperimenta nazvanog "Tsarev 2", kada je uzorak tvari meteorskog podrijetla zagrijavan u vakuumu. Tada je zabilježeno oslobađanje plinova kao što su H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 itd. Stoga su znanstvenici s pravom pretpostavili da kemijski sastav Zemljine primarne atmosfere uključuje vodu i ugljikov dioksid, fluorovodik ( HF), plin ugljični monoksid (CO), sumporovodik (H 2 S), dušikovi spojevi, vodik, metan (CH 4), amonijačne pare (NH 3), argon itd. U nastanku je sudjelovala vodena para iz primarne atmosfere. hidrosfere ugljični dioksid bio je većim dijelom u vezanom stanju u organskim tvarima i stijene ah, dušik je prešao u sastav modernog zraka, a također opet u sedimentne stijene i organsku tvar.
Sastav Zemljine primarne atmosfere ne bi dopustio moderni ljudi biti u njemu bez aparata za disanje, jer tada nije bilo kisika u potrebnim količinama. Ovaj element pojavio se u značajnim količinama prije milijardu i pol godina, vjeruje se da je povezan s razvojem procesa fotosinteze u modrozelenim i drugim algama, koje su najstariji stanovnici našeg planeta.
Minimum kisika
Da je sastav Zemljine atmosfere u početku bio gotovo bez kisika, govori podatak da se u najstarijim (katarhejskim) stijenama nalazi lako oksidirajući, ali ne i oksidirani grafit (ugljik). Naknadno, trakasti tzv željezne rude, koji je uključivao slojeve obogaćenih željeznih oksida, što znači pojavu na planetu snažnog izvora kisika u molekularnom obliku. No ti su se elementi nalazili 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 činjenica da je lako oksidirani pirit pronađen u obliku oblutaka obrađenih strujom bez tragova kemijske reakcije. Budući da tekuće vode ne mogu biti slabo prozračene, 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, tijekom kojeg se iz jedne molekule hranjiva tvar(glukoza) možete dobiti 38, a ne dvije (kao kod anaerobnog disanja) jedinice energije. Sastav Zemljine atmosfere, u smislu kisika, počeo je prelaziti jedan posto današnjeg, a počeo se pojavljivati i ozonski omotač koji štiti organizme od zračenja. Od nje su se, na primjer, takve drevne životinje poput trilobita "sakrile" pod debelim školjkama. Od tada do našeg vremena, sadržaj glavnog "respiratornog" elementa postupno i polako raste, osiguravajući raznolikost razvoja oblika života na planetu.
Enciklopedijski YouTube
1 / 5
✪ Svemirski brod Zemlja (Epizoda 14) - Atmosfera
✪ Zašto atmosfera nije povučena u vakuum svemira?
✪ Ulazak svemirske letjelice Soyuz TMA-8 u Zemljinu atmosferu
✪ Struktura atmosfere, značenje, proučavanje
✪ O. S. Ugolnikov "Viša atmosfera. Susret Zemlje i svemira"
titlovi
Atmosferska granica
Atmosferom se smatra ono područje oko Zemlje u kojem plinoviti medij rotira zajedno sa Zemljom kao jedinstvena cjelina. Atmosfera prelazi u međuplanetarni prostor postupno, u egzosferi, počevši od visine 500-1000 km od površine Zemlje.
Prema definiciji koju je predložila Međunarodna zrakoplovna federacija, granica atmosfere i svemira povučena je duž Karmanove linije, koja se nalazi na visini od oko 100 km, iznad koje zrakoplovni letovi postaju potpuno nemogući. NASA koristi oznaku od 122 kilometra (400.000 stopa) kao atmosfersku granicu, gdje shuttleovi prelaze s pogonskog na aerodinamičko manevriranje.
Fizička svojstva
Osim plinova navedenih u tablici, atmosfera sadrži Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, ugljikovodike, HCl, HBr, pare, I 2, Br 2, kao i mnoge druge plinove. u manjim količinama. U troposferi se stalno nalazi velika količina suspendiranih čvrstih i tekućih čestica (aerosol). Najrjeđi plin u Zemljinoj atmosferi je radon (Rn).
Struktura atmosfere
Atmosferski granični sloj
Donji sloj troposfere (1-2 km debljine), u kojem stanje i svojstva Zemljine površine izravno utječu 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 širinama; niža zimi nego ljeti.
Donji, glavni sloj atmosfere sadrži više od 80% ukupne mase atmosferskog zraka i oko 90% ukupne vodene pare prisutne u atmosferi. U troposferi su jako razvijene turbulencija i konvekcija, pojavljuju se oblaci, razvijaju se ciklone i anticiklone. Temperatura opada s porastom nadmorske visine s prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65°/100 metara.
Tropopauza
Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem prestaje opadanje temperature s visinom.
Stratosfera
Sloj atmosfere koji se nalazi na visini od 11 do 50 km. Obilježena blagom promjenom temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i povećanjem temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 do +0,8 ° (gornji sloj stratosfere ili područje inverzije) . Postigavši vrijednost od oko 273 K (gotovo 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 granica je 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 visina od 200-300 km, gdje doseže vrijednosti reda veličine 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih nadmorskih visina. Pod utjecajem sunčevog zračenja i kozmičkog zračenja dolazi do ionizacije zraka ("aurore") - glavna područja ionosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kisik. Gornja granica termosfere uvelike je određena trenutnom aktivnošću Sunca. U razdobljima niske aktivnosti - na primjer, 2008.-2009. - primjetno je smanjenje veličine ovog sloja.
Termopauza
Područje atmosfere koje se nalazi iznad termosfere. U ovom području, apsorpcija sunčevog zračenja je zanemariva i temperatura se zapravo ne mijenja s visinom.
Egzosfera (sfera raspršenja)
Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana smjesa plinova. U višim slojevima raspodjela plinova po visini ovisi o njihovoj molekulskoj masi, a koncentracija težih plinova brže opada s udaljenošću od površine Zemlje. Zbog smanjenja gustoće plina temperatura pada od 0 °C u stratosferi do −110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinačnih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~150 °C. Iznad 200 km uočavaju se značajne fluktuacije temperature i gustoće plina u vremenu i prostoru.
Na visini od oko 2000-3500 km egzosfera postupno prelazi u tzv. bliski svemirski vakuum, koji je ispunjen rijetkim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog podrijetla. Osim iznimno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetsko i korpuskularno zračenje sunčevog i galaktičkog podrijetla.
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 temelju električnih svojstava u atmosferi razlikuju neutrosfera I ionosfera .
Ovisno o sastavu plina u atmosferi, emitiraju homosfera I heterosfera. Heterosfera- To je područje gdje gravitacija utječe na razdvajanje plinova, jer je njihovo miješanje na tolikoj visini zanemarivo. To podrazumijeva promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega nalazi se dobro izmiješan, homogeni dio atmosfere koji se naziva homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza, nalazi se na visini od oko 120 km.
Ostala svojstva atmosfere i djelovanje na ljudski organizam
Već na visini od 5 km iznad razine mora, neobučena osoba počinje osjećati gladovanje kisikom i bez prilagodbe, performanse osobe značajno se smanjuju. Ovdje 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 potrebnim za disanje. Međutim, zbog pada ukupni pritisak atmosferi, kako se dižete na visinu, parcijalni tlak kisika u skladu s tim opada.
Povijest nastanka atmosfere
Prema najrasprostranjenijoj teoriji, Zemljina je atmosfera kroz svoju povijest imala tri različita sastava. U početku se sastojao od lakih plinova (vodika i helija) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. Ovo je tzv primarna atmosfera. U sljedećoj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere plinovima koji nisu vodik (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Tako je nastala sekundarna atmosfera. Ova je atmosfera bila oporavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim čimbenicima:
- curenje lakih plinova (vodika i helija) u međuplanetarni prostor;
- kemijske reakcije koje se odvijaju u atmosferi pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja munje i nekih drugih čimbenika.
Postupno su ti čimbenici doveli do formiranja tercijarna atmosfera, karakteriziran znatno nižim udjelom vodika i puno većim udjelom dušika i ugljičnog dioksida (nastalog kao rezultat kemijskih reakcija iz amonijaka i ugljikovodika).
Dušik
Stvaranje velike količine dušika N2 posljedica je oksidacije atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom O2, koji je počeo dolaziti s površine planeta kao rezultat fotosinteze, počevši prije 3 milijarde godina. Dušik N2 također se oslobađa u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadrže dušik. Dušik se oksidira ozonom u NO u gornjoj atmosferi.
Dušik N 2 reagira samo pod određenim uvjetima (na primjer, tijekom pražnjenja munje). Oksidacija molekularnog dušika ozonom tijekom električnih pražnjenja koristi se u malim količinama u industrijskoj proizvodnji dušičnih gnojiva. Cijanobakterije (modrozelene alge) i kvržične bakterije, koje tvore rizobijalnu simbiozu s leguminoznim biljkama, mogu biti učinkovite zelene gnojidbe - biljke koje ne iscrpljuju, već obogaćuju tlo prirodnim gnojivima, mogu ga uz mali utrošak energije oksidirati i pretvoriti u tlo. u biološki aktivan oblik.
Kisik
Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji kao rezultat fotosinteze, popraćene 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 kisika u atmosferi počeo je rasti. Postupno se formirala moderna atmosfera s oksidacijskim svojstvima. Budući da je to izazvalo ozbiljne i nagle promjene u mnogim procesima koji se odvijaju u atmosferi, litosferi i biosferi, ovaj događaj je nazvan kisikovom katastrofom.
Plemeniti plinovi
Zagađenje zraka
U U zadnje vrijemeČovjek je počeo utjecati na razvoj atmosfere. Rezultat ljudske aktivnosti je konstantan porast sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog izgaranja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim razdobljima. Ogromne količine CO 2 troše se tijekom fotosinteze i apsorbiraju ga svjetski oceani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog podrijetla, kao i zbog vulkanizma i ljudske industrijske aktivnosti. Tijekom proteklih 100 godina sadržaj CO 2 u atmosferi povećao se za 10%, pri čemu najveći dio (360 milijardi tona) dolazi izgaranjem goriva. Ako se stopa rasta izgaranja goriva nastavi, tada će se u sljedećih 200-300 godina količina CO 2 u atmosferi udvostručiti i mogla bi dovesti do globalnih klimatskih promjena.
Izgaranje goriva glavni je izvor zagađujućih plinova (CO, SO2). Sumporni dioksid se oksidira atmosferskim kisikom u SO 3, a dušikov oksid u NO 2 u gornjim slojevima atmosfere, koji zauzvrat stupaju u interakciju s vodenom parom, a nastala sumporna kiselina H 2 SO 4 i dušična kiselina HNO 3 padaju u površine Zemlje u obliku tzv kisela kiša. Korištenje
Atmosfera (od grčkog ατμός - "para" i σφαῖρα - "sfera") je plinska ljuska nebeskog tijela koju oko sebe drži gravitacija. Atmosfera je plinoviti omotač planeta koji se sastoji od mješavine raznih plinova, vodene pare i prašine. Atmosfera vrši razmjenu tvari između Zemlje i Kosmosa. Zemlja prima kozmičku prašinu i materijal meteorita, a gubi najlakše plinove: vodik i helij. U Zemljinu atmosferu prodire snažno Sunčevo zračenje, koje određuje toplinski režim površine planeta, uzrokujući disocijaciju molekula atmosferskih plinova i ionizaciju atoma.
Zemljina atmosfera sadrži kisik, koji većina živih organizama koristi za disanje, i ugljikov dioksid, koji konzumiraju biljke, alge i cijanobakterije tijekom fotosinteze. Atmosfera je također zaštitni sloj planeta koji štiti njegove stanovnike od sunčevog ultraljubičastog zračenja.
Sva masivna tijela - zemaljski planeti i plinoviti divovi - imaju atmosferu.
Atmosferski sastav
Atmosfera je mješavina plinova koja se sastoji od dušika (78,08%), kisika (20,95%), ugljičnog dioksida (0,03%), argona (0,93%), male količine helija, neona, ksenona, kriptona (0,01%), 0,038% ugljičnog dioksida, te male količine vodika, helija, drugih plemenitih plinova i zagađivača.
Suvremeni sastav Zemljinog zraka uspostavljen je prije više od stotinu milijuna godina, no naglo povećana ljudska proizvodna aktivnost dovela je do njegove promjene. Trenutačno se bilježi porast sadržaja CO 2 za otprilike 10-12%.Plinovi sadržani u atmosferi imaju različite funkcionalne uloge. Međutim, glavno značenje ovih plinova određeno je prvenstveno činjenicom da vrlo snažno apsorbiraju energiju zračenja i time imaju značajan utjecaj na temperaturni režim Zemljina površina i atmosfera.
Početni sastav atmosfere planeta obično ovisi o kemijskim i temperaturnim svojstvima sunca tijekom planetarnog formiranja i kasnijeg pojavljivanja vanjski plinovi. Zatim se sastav plinske ljuske razvija pod utjecajem različitih čimbenika.
Atmosfere Venere i Marsa prvenstveno se sastoje od ugljičnog dioksida s manjim dodacima dušika, argona, kisika i drugih plinova. Zemljina atmosfera velikim je dijelom proizvod organizama koji u njoj žive. Niskotemperaturni plinoviti divovi - Jupiter, Saturn, Uran i Neptun - mogu zadržati uglavnom plinove niske molekularne težine - vodik i helij. Visokotemperaturni plinoviti divovi, kao što su Osiris ili 51 Pegasi b, naprotiv, ne mogu ga zadržati i molekule njihove atmosfere su raspršene u svemiru. Taj se proces odvija polako i neprestano.
Dušik, Najčešći plin u atmosferi, kemijski je neaktivan.
Kisik, za razliku od dušika, kemijski je vrlo aktivan element. Specifična funkcija kisika je oksidacija organska tvar heterotrofni organizmi, stijene i nedovoljno oksidirani plinovi koje u atmosferu ispuštaju vulkani. Bez kisika ne bi bilo razgradnje mrtve organske tvari.
Struktura atmosfere
Građu atmosfere čine dva dijela: unutarnji - troposfera, stratosfera, mezosfera i termosfera, odnosno ionosfera, i vanjski - magnetosfera (egzosfera).
1) Troposfera– ovo je donji dio atmosfere u kojem je koncentrirano 3/4 tj. ~ 80% cjelokupne zemljine atmosfere. Visina mu je određena intenzitetom vertikalnih (uzlaznih ili silaznih) strujanja zraka uzrokovanih zagrijavanjem zemljine površine i oceana, pa je debljina troposfere na ekvatoru 16–18 km, u umjerenim geografskim širinama 10–11 km, a na polovima – do 8 km. Temperatura zraka u troposferi na 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 planeta. Temperatura na nadmorskoj visini do 30 km je konstantna -50ºS. Zatim počinje rasti i na nadmorskoj visini od 50 km doseže +10ºS.
Gornja granica biosfere je ozonski ekran.
Ozonski ekran je sloj atmosfere unutar stratosfere, koji se nalazi na različitim visinama od Zemljine površine i ima najveću gustoću 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 najveća visina prisutnosti ozona je 45-50 km. Život iznad ozonskog štita je nemoguć zbog jakog ultraljubičastog zračenja Sunca. Ako sabijete sve molekule ozona, dobit ćete sloj od ~ 3 mm oko planeta.
3) Mezosfera– gornja granica ovog sloja nalazi se do visine od 80 km. Njegova glavna značajka je oštar pad temperature -90ºS na gornjoj granici. Ovdje su zabilježeni noktilucentni oblaci koji se sastoje od kristala leda.
4) Ionosfera (termosfera) - nalazi se do nadmorske visine od 800 km i karakterizira ga značajan porast temperature:
150 km temperatura +240ºS,
200 km temperatura +500ºS,
600 km temperatura +1500ºS.
Pod utjecajem ultraljubičastog zračenja Sunca plinovi su u ioniziranom stanju. Ionizacija je povezana sa sjajem plinova i pojavom polarne svjetlosti.
Ionosfera ima sposobnost opetovane refleksije radiovalova, što osigurava radiokomunikacije na velikim udaljenostima na planetu.
5) Egzosfera– nalazi se iznad 800 km i proteže se do 3000 km. Ovdje je temperatura >2000ºS. Brzina kretanja plina približava se kritičnim ~ 11,2 km/s. Dominantni atomi su vodik i helij, koji tvore svjetleću koronu oko Zemlje, koja se proteže do visine od 20 000 km.
Funkcije atmosfere
1) Termoregulacijski - vrijeme i klima na Zemlji ovise o rasporedu topline i tlaka.
2) Održavanje života.
3) U troposferi se događaju globalna vertikalna i horizontalna kretanja zračnih masa koja određuju kruženje vode i izmjenu topline.
4) Gotovo svi površinski geološki procesi uzrokovani su međudjelovanjem atmosfere, litosfere i hidrosfere.
5) Zaštitna - atmosfera štiti zemlju od svemira, sunčevog zračenja i meteoritske prašine.
Funkcije atmosfere. Bez atmosfere bi život na Zemlji bio nemoguć. Čovjek dnevno unosi 12-15 kg. zraka, 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 prolazak meteorita ili kozmičkog zračenja. Čovjek može živjeti bez hrane pet tjedana, bez vode pet dana, bez zraka pet minuta. Normalan ljudski život zahtijeva ne samo zrak, već i njegovu određenu čistoću. O kakvoći zraka ovisi zdravlje ljudi, stanje flore i faune, čvrstoća i trajnost građevinskih konstrukcija i građevina. Zagađeni zrak je destruktivan za vode, zemlju, mora i tlo. Atmosfera određuje svjetlost i regulira toplinske režime zemlje, potiče preraspodjelu topline Globus. Plinski omotač štiti Zemlju od pretjeranog hlađenja i zagrijavanja. Kada naš planet ne bi bio okružen zračnom ljuskom, tada bi unutar jednog dana amplituda temperaturnih kolebanja dosegla 200 C. Atmosfera spašava sve živo na Zemlji od razornog ultraljubičastog, rendgenskog i kozmičkog zračenja. Atmosfera ima veliku ulogu u raspodjeli svjetlosti. Zrak joj se lomi sunčeve zrake u milijun malih zraka, raspršuje ih i stvara ravnomjerno osvjetljenje. Atmosfera služi kao dirigent zvukova.
