Katere krogle niso prisotne v zemeljskem ozračju. Atmosfera - zračna lupina Zemlje
Stratosfera je ena od zgornjih plasti zračne lupine našega planeta. Začne se na nadmorski višini približno 11 km nad tlemi. Tu ne letijo več potniška letala in le redko nastanejo oblaki. Ozon se nahaja v stratosferi - tanki lupini, ki ščiti planet pred prodiranjem škodljivega ultravijoličnega sevanja.
Zračna lupina planeta
Atmosfera je plinasta lupina Zemlje, ki meji na notranjo površino hidrosfere in zemeljske skorje. Njegova zunanja meja postopoma prehaja v vesolje. Sestava atmosfere vključuje pline: dušik, kisik, argon, ogljikov dioksid in tako naprej, pa tudi nečistoče v obliki prahu, vodnih kapljic, ledenih kristalov, produktov izgorevanja. Razmerje glavnih elementov zračne lupine je konstantno. Izjema sta ogljikov dioksid in voda – njuna količina v ozračju se pogosto spreminja.
Plasti plinastega ovoja
Ozračje je razdeljeno na več plasti, ki se nahajajo ena nad drugo in imajo značilnosti v sestavi:
mejna plast - neposredno ob površini planeta, ki sega do višine 1-2 km;
troposfera je druga plast, zunanja meja se nahaja v povprečju na nadmorski višini 11 km, tukaj je koncentrirana skoraj vsa vodna para ozračja, nastajajo oblaki, nastajajo cikloni in anticikloni, temperatura narašča z naraščanjem višine;
tropopavza - prehodna plast, za katero je značilno prenehanje znižanja temperature;
stratosfera je plast, ki sega do višine 50 km in je razdeljena na tri cone: od 11 do 25 km se temperatura rahlo spreminja, od 25 do 40 - temperatura se dvigne, od 40 do 50 - temperatura ostane konstantna (stratopavza);
mezosfera sega do višine do 80-90 km;
termosfera doseže 700-800 km nadmorske višine, tukaj na nadmorski višini 100 km je Karmanova črta, ki velja za mejo med zemeljsko atmosfero in vesoljem;
Eksosfero imenujemo tudi cona razpršitve, tu veliko izgubi delce snovi, ki odletijo v vesolje.
Temperaturne spremembe v stratosferi
Torej, stratosfera je del plinastega ovoja planeta, ki sledi troposferi. Tu se začne spreminjati temperatura zraka, ki je ves čas tropopavze konstantna. Višina stratosfere je približno 40 km. Spodnja meja je 11 km nad morjem. Od te oznake naprej se temperatura nekoliko spremeni. Na višini 25 km začne indeks segrevanja počasi naraščati. Do oznake 40 km nad morsko gladino se temperatura dvigne od -56,5º do +0,8ºС. Nadalje ostaja blizu nič stopinj do nadmorske višine 50-55 km. Območje med 40 in 55 kilometri imenujemo stratopavza, saj se temperatura tu ne spreminja. Je prehodno območje iz stratosfere v mezosfero.
Značilnosti stratosfere
Zemljina stratosfera vsebuje približno 20 % mase celotne atmosfere. Zrak je tukaj tako redek, da človek ne more ostati brez posebnega skafandra. To dejstvo je eden od razlogov, zakaj so poleti v stratosfero začeli izvajati šele relativno nedavno.
Druga značilnost plinskega ovoja planeta na nadmorski višini 11-50 km je zelo majhna količina vodne pare. Zaradi tega se v stratosferi skoraj nikoli ne tvorijo oblaki. Za njih preprosto ni gradbeni material. Vendar pa je redko mogoče opaziti tako imenovane biserne oblake, ki "okrasijo" stratosfero (fotografija je predstavljena spodaj) na nadmorski višini 20-30 km. Tanek, kot da se svetleče tvorbe iz notranjosti opazujejo po sončnem zahodu ali pred sončnim vzhodom. Oblika bisernih oblakov je podobna cirusom ali cirokumulusom.
Zemljin ozonski plašč
domov značilnost Stratosfera je najvišja koncentracija ozona v celotnem ozračju. Nastaja pod vplivom sončne svetlobe in ščiti vse življenje na planetu pred njihovim uničujočim sevanjem. Ozonski plašč Zemlje se nahaja na nadmorski višini 20-25 km. Molekule O 3 so razporejene po vsej stratosferi in obstajajo celo blizu površine planeta, vendar je njihova največja koncentracija opažena na tej ravni.
Treba je opozoriti, da je ozonski plašč Zemlje le 3-4 mm. To bo njegova debelina, če delce tega plina postavimo pod pogoje normalen pritisk, na primer na površini planeta. Ozon nastane kot posledica razgradnje molekule kisika pod vplivom ultravijoličnega sevanja na dva atoma. Eden od njih se združi s "polnopravno" molekulo in nastane ozon - O 3.
Nevaren branilec
Tako je danes stratosfera bolj raziskana plast ozračja kot na začetku prejšnjega stoletja. Prihodnost ozonske plasti, brez katere življenje na Zemlji ne bi nastalo, pa še vedno ni povsem jasna. Medtem ko države zmanjšujejo proizvodnjo freona, nekateri znanstveniki pravijo, da to ne bo prineslo veliko koristi, vsaj s tako hitrostjo, drugi pa, da to sploh ni potrebno, saj glavnina škodljive snovi nastala naravno. Kdo ima prav, bo pokazal čas.
- zračna lupina globusa, ki se vrti z Zemljo. Zgornja meja ozračja se običajno izvaja na nadmorski višini 150-200 km. Spodnja meja je površina Zemlje.
Atmosferski zrak je mešanica plinov. Večino njegove prostornine v površinski plasti zraka predstavljata dušik (78 %) in kisik (21 %). Poleg tega zrak vsebuje inertne pline (argon, helij, neon itd.), ogljikov dioksid (0,03), vodno paro in različne trdne delce (prah, saje, kristali soli).
Zrak je brezbarven, barvo neba pa pojasnjujejo posebnosti sipanja svetlobnih valov.
Ozračje je sestavljeno iz več plasti: troposfere, stratosfere, mezosfere in termosfere.
Spodnja plast zraka se imenuje troposfera. Na različnih zemljepisnih širinah njegova moč ni enaka. Troposfera ponavlja obliko planeta in skupaj z Zemljo sodeluje pri osnem vrtenju. Na ekvatorju se debelina ozračja spreminja od 10 do 20 km. Na ekvatorju je večja, na polih pa manjša. Za troposfero je značilna največja gostota zraka, v njej je koncentriranih 4/5 mase celotne atmosfere. Troposfera določa vreme: tu nastajajo različne zračne mase, nastajajo oblaki in padavine, prihaja do intenzivnega horizontalnega in vertikalnega gibanja zraka.
Nad troposfero se nahaja do nadmorske višine 50 km stratosfera. Zanj je značilna manjša gostota zraka, v njem ni vodne pare. V spodnjem delu stratosfere na nadmorski višini okoli 25 km. obstaja »ozonski zaslon« – plast ozračja z visoko koncentracijo ozona, ki absorbira ultravijolično sevanje, ki je za organizme pogubno.
Na nadmorski višini od 50 do 80-90 km se razprostira mezosfera. Z naraščanjem nadmorske višine se temperatura znižuje s povprečnim navpičnim gradientom (0,25-0,3)° / 100 m, gostota zraka pa se zmanjšuje. Glavni energetski proces je prenos toplote s sevanjem. Sijaj atmosfere je posledica zapletenih fotokemičnih procesov, ki vključujejo radikale, vibracijsko vzbujene molekule.
Termosfera ki se nahaja na nadmorski višini od 80-90 do 800 km. Gostota zraka je tukaj minimalna, stopnja ionizacije zraka je zelo visoka. Temperatura se spreminja glede na aktivnost sonca. Zaradi velikega števila nabitih delcev so tukaj opazni polarni sij in magnetne nevihte.
Vzdušje ima dobra vrednost za naravo zemlje. Brez kisika živi organizmi ne morejo dihati. Njegova ozonska plast ščiti vsa živa bitja pred škodljivimi ultravijoličnimi žarki. Atmosfera zgladi temperaturna nihanja: zemeljska površina se ponoči ne prehladi in se podnevi ne pregreje. V gostih plasteh atmosferski zrak preden dosežejo površje planeta, meteoriti gorijo iz trnja.
Atmosfera je v interakciji z vsemi lupinami zemlje. Z njegovo pomočjo poteka izmenjava toplote in vlage med oceanom in kopnim. Brez ozračja ne bi bilo oblakov, padavin, vetrov.
Človekove dejavnosti močno škodljivo vplivajo na ozračje. Prihaja do onesnaženja zraka, kar vodi do povečanja koncentracije ogljikovega monoksida (CO 2). In to prispeva globalno segrevanje klimo in krepi Učinek tople grede". Ozonski plašč Zemlje se uničuje zaradi industrijskih odpadkov in prometa.
Ozračje je treba zaščititi. V razvitih državah se izvaja vrsta ukrepov za zaščito atmosferskega zraka pred onesnaževanjem.
Imaš kakšno vprašanje? Želite izvedeti več o vzdušju?
Za pomoč mentorja - registrirajte se.
spletno mesto, s popolnim ali delnim kopiranjem gradiva je obvezna povezava do vira.
Struktura in sestava zemeljske atmosfere, je treba reči, nista bili vedno stalni vrednosti v enem ali drugem obdobju razvoja našega planeta. Danes je navpična struktura tega elementa, ki ima skupno "debelino" 1,5-2,0 tisoč km, predstavljena z več glavnimi plastmi, vključno z:
- Troposfera.
- tropopavza.
- Stratosfera.
- Stratopavza.
- mezosfera in mezopavza.
- Termosfera.
- eksosfera.
Osnovni elementi ozračja
Troposfera je plast, v kateri so opazna močna vertikalna in horizontalna gibanja, tu se dogajajo vreme, padavinski pojavi, podnebne razmere. Razteza se 7-8 kilometrov od površine planeta skoraj povsod, z izjemo polarnih regij (tam - do 15 km). V troposferi se temperatura postopoma znižuje, približno 6,4 °C z vsakim kilometrom nadmorske višine. Ta številka se lahko razlikuje glede na zemljepisne širine in letne čase.
Sestavo zemeljske atmosfere v tem delu predstavljajo naslednji elementi in njihovi odstotki:
Dušik - približno 78 odstotkov;
Kisik - skoraj 21 odstotkov;
Argon - približno en odstotek;
Ogljikov dioksid - manj kot 0,05%.
Enotna kompozicija do višine 90 kilometrov
Poleg tega lahko tukaj najdete prah, vodne kapljice, vodno paro, produkte izgorevanja, ledene kristale, morske soli, številne aerosolne delce itd. To sestavo zemeljske atmosfere opazujemo do približno devetdeset kilometrov višine, zato je zrak približno enak po kemični sestavi, ne samo v troposferi, ampak tudi v plasteh, ki ležijo. Toda tam ima atmosfera bistveno drugačne fizikalne lastnosti. Plast, ki ima skupno kemična sestava se imenuje homosfera.
Kateri drugi elementi so v zemeljskem ozračju? V odstotkih (po prostornini, v suhem zraku) so tu zastopani plini, kot so kripton (približno 1,14 x 10 -4), ksenon (8,7 x 10 -7), vodik (5,0 x 10 -5), metan (približno 1,7 x 10 -4), dušikov oksid (5,0 x 10 -5) in drugi, vodik, ki mu sledijo helij, kripton itd.
Fizikalne lastnosti različnih atmosferskih plasti
Fizične lastnosti troposfera je tesno povezana z njeno mejo na površino planeta. Od tu se odbita sončna toplota v obliki infrardečih žarkov pošilja nazaj navzgor, vključno s procesi toplotne prevodnosti in konvekcije. Zato z odstranitvijo zemeljsko površje temperatura pade. Ta pojav opazimo do višine stratosfere (11-17 kilometrov), nato temperatura postane praktično nespremenjena do nivoja 34-35 km, nato pa ponovno pride do povišanja temperatur do višine 50 kilometrov (zgornja meja stratosfere). Med stratosfero in troposfero je tanka vmesna plast tropopavze (do 1-2 km), kjer opazimo stalne temperature nad ekvatorjem - približno minus 70 ° C in nižje. Nad poli se tropopavza poleti "segreje" do minus 45°C, pozimi se temperature tukaj gibljejo okoli -65°C.
Plinska sestava zemeljske atmosfere vključuje tako pomemben element, kot je ozon. Ob površju ga je razmeroma malo (deset na minus šesto potenco odstotka), saj plin nastaja pod vplivom sončne svetlobe iz atomarnega kisika v zgornjih delih ozračja. Zlasti večina ozona je na nadmorski višini približno 25 km, celoten "ozonski zaslon" pa se nahaja na območjih od 7-8 km v območju polov, od 18 km na ekvatorju in do petdeset kilometrov na splošno nad površjem planeta.
Atmosfera ščiti pred sončnim sevanjem
Sestava zraka v zemeljski atmosferi igra zelo pomembno vlogo pri ohranjanju življenja, saj posameznik kemični elementi in sestave uspešno omejujejo dostop sončnega sevanja do zemeljskega površja in na njem živečih ljudi, živali in rastlin. Na primer, molekule vodne pare učinkovito absorbirajo skoraj vse razpone infrardečega sevanja, razen dolžin v območju od 8 do 13 mikronov. Ozon pa absorbira ultravijolično do valovne dolžine 3100 A. Brez njegove tanke plasti (v povprečju bo le 3 mm, če jo položimo na površje planeta) so lahko naseljene le vode na globini več kot 10 metrov in podzemne jame, kamor sončno sevanje ne doseže.
Nič Celzija v stratopavzi
Med naslednjima dvema nivojema atmosfere, stratosfero in mezosfero, je izjemna plast – stratopavza. Približno ustreza višini ozonskih maksimumov in tukaj opazimo razmeroma udobno temperaturo za ljudi - približno 0 ° C. Nad stratopavzo, v mezosferi (začne se nekje na nadmorski višini 50 km in konča na nadmorski višini 80-90 km), ponovno pride do padca temperature z naraščajočo oddaljenostjo od zemeljske površine (do minus 70-80 ° C). V mezosferi meteorji običajno popolnoma izgorijo.
V termosferi - plus 2000 K!
Kemična sestava zemeljske atmosfere v termosferi (začne se po mezopavzi od višin približno 85-90 do 800 km) določa možnost takšnega pojava, kot je postopno segrevanje plasti zelo redkega "zraka" pod vplivom sončnega sevanja. V tem delu "zračnega pokrova" planeta se pojavljajo temperature od 200 do 2000 K, ki nastanejo v povezavi z ionizacijo kisika (nad 300 km je atomski kisik), pa tudi z rekombinacijo atomov kisika v molekule, ki jih spremlja sproščanje veliko število toplota. Termosfera je kraj, kjer izvirajo aurore.
Nad termosfero je eksosfera – zunanja plast atmosfere, iz katere lahko svetloba in hitro premikajoči se atomi vodika uhajajo v vesolje. Kemično sestavo zemeljske atmosfere tukaj predstavljajo bolj posamezni atomi kisika v spodnjih plasteh, atomi helija v srednjih in skoraj izključno atomi vodika v zgornjih. Tukaj kraljujte visoke temperature- približno 3000 K in ni atmosferskega tlaka.
Kako je nastala zemeljska atmosfera?
Toda, kot je navedeno zgoraj, planet ni imel vedno takšne sestave ozračja. Skupaj obstajajo trije koncepti izvora tega elementa. Prva hipoteza predpostavlja, da je atmosfera nastala v procesu akrecije iz protoplanetarnega oblaka. Vendar je danes ta teorija podvržena precejšnjim kritikam, saj je moralo takšno primarno atmosfero uničiti sončni "veter" iz zvezde v našem planetarnem sistemu. Poleg tega se domneva, da hlapni elementi zaradi previsokih temperatur niso mogli ostati v območju nastanka planetov, kot je zemeljska skupina.
Sestava Zemljine primarne atmosfere, kot nakazuje druga hipoteza, bi lahko nastala zaradi aktivnega bombardiranja površja z asteroidi in kometi, ki so prispeli iz bližine. solarni sistem v zgodnjih fazah razvoja. Ta koncept je precej težko potrditi ali ovreči.
Eksperiment v IDG RAS
Najbolj verjetna je tretja hipoteza, ki meni, da se je atmosfera pojavila kot posledica sproščanja plinov iz plašča zemeljske skorje pred približno 4 milijardami let. Ta koncept je bil preizkušen na Inštitutu za geologijo in geokemijo Ruske akademije znanosti med poskusom, imenovanim "Tsarev 2", ko so vzorec meteorne snovi segrevali v vakuumu. Nato so zabeležili sproščanje plinov, kot so H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 itd.. Zato so znanstveniki upravičeno domnevali, da kemična sestava primarne atmosfere Zemlje vključuje vodo in ogljikov dioksid, hlape vodikovega fluorida (HF), ogljikov monoksid (CO), vodikov sulfid (H 2 S), dušikove spojine, vodik, metan (CH 4), hlape amoniaka (NH 3), argon, itd. Vodna para iz primarne atmosfere je sodelovala pri nastanku hidrosfere, izkazalo se je, da je ogljikov dioksid bolj v vezanem stanju v organskih snoveh in skale ah, dušik je prešel v sestavo sodobnega zraka in tudi spet v sedimentne kamnine in organsko snov.
Sestava zemeljske primarne atmosfere ne bi dopuščala sodobni ljudje biti v njej brez dihalnih aparatov, saj takrat ni bilo kisika v potrebnih količinah. Ta element se je pojavil v znatnih količinah pred milijardo in pol let, kot se domneva, v povezavi z razvojem procesa fotosinteze v modrozelenih in drugih algah, ki so najstarejši prebivalci našega planeta.
Minimalna količina kisika
Da je bila sestava zemeljske atmosfere sprva skoraj anoksična, pove dejstvo, da se v najstarejših (katarhejskih) kamninah nahaja lahko oksidiran, ne pa oksidiran grafit (ogljik). Kasneje, tako imenovani banded železove rude, ki je vključeval vmesne sloje obogatenih železovih oksidov, kar pomeni pojav na planetu močnega vira kisika v molekularni obliki. Toda ti elementi so se pojavljali le občasno (morda so se iste alge ali drugi proizvajalci kisika pojavili kot majhni otoki v anoksični puščavi), medtem ko je bil preostali svet anaeroben. Slednje podpira dejstvo, da je bil najden lahko oksidiran pirit v obliki kamenčkov, ki jih je tok obdelal brez sledi. kemične reakcije. Ker tekoče vode ne morejo biti slabo prezračene, se je razvilo mnenje, da je predkambrijsko ozračje vsebovalo manj kot odstotek kisika današnje sestave.
Revolucionarna sprememba sestave zraka
Približno sredi proterozoika (pred 1,8 milijarde let) se je zgodila »kisikova revolucija«, ko je svet prešel na aerobno dihanje, med katerim iz ene molekule hranilo(glukoza) lahko dobite 38 in ne dveh (kot pri anaerobnem dihanju) enot energije. Sestava Zemljine atmosfere je po vsebnosti kisika začela presegati en odstotek sodobne, pojavljati se je začela ozonska plast, ki ščiti organizme pred sevanjem. Iz nje so se pod debelimi lupinami "skrile" na primer tako starodavne živali, kot so trilobiti. Od takrat do našega časa se je vsebnost glavnega "dihalnega" elementa postopoma in počasi povečevala, kar je zagotovilo raznolik razvoj življenjskih oblik na planetu.
Enciklopedični YouTube
1 / 5
✪ Zemeljska vesoljska ladja (Epizoda 14) - Atmosfera
✪ Zakaj atmosfera ni bila povlečena v vakuum vesolja?
✪ Vstop vesoljskega plovila "Sojuz TMA-8" v zemeljsko atmosfero
✪ Struktura atmosfere, pomen, študija
✪ O. S. Ugolnikov "Zgornja atmosfera. Srečanje Zemlje in vesolja"
Podnapisi
Atmosferska meja
Za atmosfero štejemo tisto območje okoli Zemlje, v katerem se plinasti medij vrti skupaj z Zemljo kot celoto. Atmosfera prehaja v medplanetarni prostor postopoma, v eksosferi, začenši na nadmorski višini 500-1000 km od zemeljske površine.
Po definiciji, ki jo je predlagala Mednarodna letalska zveza, je meja med atmosfero in vesoljem potegnjena po črti Karmana, ki se nahaja na nadmorski višini približno 100 km, nad katero postanejo zračni leti popolnoma nemogoči. NASA uporablja oznako 122 kilometrov (400.000 ft) kot mejo atmosfere, kjer raketoplani preklopijo s pogonskega manevriranja na aerodinamično manevriranje.
Fizične lastnosti
Poleg plinov, navedenih v tabeli, vsebuje atmosfera Cl 2 , SO 2 , NH 3 , CO , O 3 , NO 2 , ogljikovodike , HCl , , HBr , hlape , I 2 , Br 2 , pa tudi številne druge pline v majhnih količinah. V troposferi je stalno velika količina suspendiranih trdnih in tekočih delcev (aerosol). Radon (Rn) je najredkejši plin v Zemljinem ozračju.
Struktura ozračja
mejna plast ozračja
Spodnja plast troposfere (debelina 1-2 km), v kateri stanje in lastnosti zemeljske površine neposredno vplivajo na dinamiko ozračja.
Troposfera
Njegova zgornja meja je na nadmorski višini 8-10 km v polarnih, 10-12 km v zmernih in 16-18 km v tropskih širinah; nižja pozimi kot poleti.
Spodnja, glavna plast atmosfere vsebuje več kot 80 % celotne mase atmosferskega zraka in okoli 90 % vse vodne pare, ki je prisotna v atmosferi. V troposferi sta močno razviti turbulenca in konvekcija, pojavljajo se oblaki, razvijajo se cikloni in anticikloni. Temperatura pada z nadmorsko višino s povprečnim navpičnim gradientom 0,65°/100 metrov.
tropopavza
Prehodna plast iz troposfere v stratosfero, plast ozračja, v kateri se upadanje temperature z višino ustavi.
Stratosfera
Plast ozračja, ki se nahaja na nadmorski višini od 11 do 50 km. Značilna je rahla sprememba temperature v plasti 11-25 km (spodnja plast stratosfere) in njeno povečanje v plasti 25-40 km od -56,5 do +0,8 ° (zgornja stratosfera ali območje inverzije). Ko je na nadmorski višini približno 40 km dosegla vrednost približno 273 K (skoraj 0 °C), temperatura ostane konstantna do višine približno 55 km. To območje konstantne temperature imenujemo stratopavza in je meja med stratosfero in mezosfero.
Stratopavza
Mejna plast ozračja med stratosfero in mezosfero. V navpični porazdelitvi temperature je največ (približno 0 °C).
Mezosfera
Termosfera
Zgornja meja je približno 800 km. Temperatura se dvigne do nadmorske višine 200-300 km, kjer doseže vrednosti reda 1500 K, nato pa ostane skoraj konstantna do velikih nadmorskih višin. Pod vplivom sončnega sevanja in kozmičnega sevanja se zrak ionizira ("polarne luči") - glavna področja ionosfere ležijo znotraj termosfere. Na nadmorski višini nad 300 km prevladuje atomski kisik. Zgornjo mejo termosfere v veliki meri določa trenutna aktivnost Sonca. V obdobjih nizke aktivnosti - na primer v letih 2008-2009 - je opazno zmanjšanje velikosti te plasti.
Termopavza
Območje ozračja nad termosfero. V tem območju je absorpcija sončnega sevanja zanemarljiva in temperatura se dejansko ne spreminja z višino.
Eksosfera (krogla disperzije)
Do višine 100 km je atmosfera homogena, dobro premešana mešanica plinov. V višjih plasteh je razporeditev plinov po višini odvisna od njihovih molekulskih mas, koncentracija težjih plinov se z oddaljenostjo od površja Zemlje hitreje zmanjšuje. Zaradi zmanjšanja gostote plina temperatura pade od 0 °C v stratosferi do −110 °C v mezosferi. Vendar pa kinetična energija posameznih delcev na višinah 200–250 km ustreza temperaturi ~150 °C. Nad 200 km opazimo znatna nihanja temperature in gostote plina v času in prostoru.
Na višini približno 2000-3500 km eksosfera postopoma prehaja v t.i. vakuum v bližnjem vesolju, ki je napolnjen z redkimi delci medplanetarnega plina, predvsem atomi vodika. Toda ta plin je le del medplanetarne snovi. Drugi del je sestavljen iz prahu podobnih delcev kometnega in meteorskega izvora. V ta prostor prodira poleg izredno redkih prašnih delcev tudi elektromagnetno in korpuskularno sevanje sončnega in galaktičnega izvora.
Pregled
Troposfera predstavlja približno 80% mase ozračja, stratosfera predstavlja približno 20%; masa mezosfere - ne več kot 0,3%, termosfere - manj kot 0,05% totalna teža vzdušje.
Na podlagi električnih lastnosti v atmosferi oddajajo nevtrosfera in ionosfera .
Odvisno od sestave plina v ozračju, ki ga oddajajo homosfera in heterosfera. heterosfera- to je področje, kjer gravitacija vpliva na ločevanje plinov, saj je njihovo mešanje na taki višini zanemarljivo. Iz tega sledi spremenljiva sestava heterosfere. Pod njo leži dobro premešan, homogen del ozračja, imenovan homosfera. Meja med temi plastmi se imenuje turbopavza, leži na nadmorski višini približno 120 km.
Druge lastnosti ozračja in učinki na človeško telo
Že na nadmorski višini 5 km se pri netrenirani osebi pojavi stradanje kisika, brez prilagoditve pa se zmogljivost osebe znatno zmanjša. Tu se konča fiziološka cona ozračja. Človeško dihanje postane nemogoče na višini 9 km, čeprav do približno 115 km atmosfera vsebuje kisik.
Ozračje nam zagotavlja kisik, ki ga potrebujemo za dihanje. Vendar zaradi padca skupni tlak atmosferi, ko se dvignete v višino, se parcialni tlak kisika ustrezno zmanjša.
Zgodovina nastanka ozračja
Po najpogostejši teoriji je bilo Zemljino ozračje v svoji zgodovini v treh različnih sestavah. Sprva je bil sestavljen iz lahkih plinov (vodika in helija), zajetih iz medplanetarnega prostora. Ta t.i primarna atmosfera. Na naslednji stopnji je aktivna vulkanska aktivnost povzročila nasičenost ozračja s plini, ki niso vodik (ogljikov dioksid, amoniak, vodna para). Tako je sekundarna atmosfera. To vzdušje je bilo krepčilno. Nadalje so proces nastajanja ozračja določili naslednji dejavniki:
- uhajanje lahkih plinov (vodika in helija) v medplanetarni prostor;
- kemične reakcije, ki se pojavljajo v ozračju pod vplivom ultravijoličnega sevanja, strele in nekaterih drugih dejavnikov.
Postopoma so ti dejavniki pripeljali do nastanka terciarna atmosfera, za katerega je značilna veliko nižja vsebnost vodika in veliko višja vsebnost dušika in ogljikovega dioksida (nastalega kot posledica kemijskih reakcij iz amoniaka in ogljikovodikov).
Dušik
Nastanek velike količine dušika N 2 je posledica oksidacije atmosfere amoniak-vodik z molekularnim kisikom O 2, ki je začel prihajati s površine planeta kot posledica fotosinteze, začenši pred 3 milijardami let. Dušik N 2 se sprošča v ozračje tudi kot posledica denitrifikacije nitratov in drugih spojin, ki vsebujejo dušik. Dušik oksidira ozon v NO v zgornji atmosferi.
Dušik N 2 vstopa v reakcije le pod določenimi pogoji (na primer med razelektritvijo strele). Oksidacija molekularnega dušika z ozonom med električnimi razelektritvami se v majhnih količinah uporablja v industrijski proizvodnji dušikovih gnojil. Z nizko porabo energije ga lahko oksidirajo in pretvorijo v biološko aktivno obliko cianobakterije (modrozelene alge) in gomoljne bakterije, ki tvorijo rizobialno simbiozo s stročnicami, ki so lahko učinkovite rastline za zeleno gnojenje, ki ne izčrpavajo, temveč bogatijo zemljo z naravnimi gnojili.
kisik
Sestava atmosfere se je začela korenito spreminjati s prihodom živih organizmov na Zemljo, kar je posledica fotosinteze, ki jo spremlja sproščanje kisika in absorpcija ogljikovega dioksida. Sprva je bil kisik porabljen za oksidacijo reduciranih spojin - amoniaka, ogljikovodikov, železove oblike železa v oceanih in drugih. Na koncu te stopnje je vsebnost kisika v ozračju začela rasti. Postopoma je nastala sodobna atmosfera z oksidativnimi lastnostmi. Ker je to povzročilo resne in nenadne spremembe v številnih procesih, ki se dogajajo v ozračju, litosferi in biosferi, so ta dogodek poimenovali kisikova katastrofa.
žlahtni plini
Onesnaževanje zraka
IN Zadnje časečlovek je začel vplivati na razvoj ozračja. Posledica človekovega delovanja je nenehno povečevanje vsebnosti ogljikovega dioksida v ozračju zaradi zgorevanja ogljikovodikov, nabranih v prejšnjih geoloških obdobjih. Med fotosintezo se porabijo ogromne količine CO 2 , ki jih absorbirajo svetovni oceani. Ta plin pride v ozračje zaradi razgradnje karbonatnih kamnin in organskih snovi rastlinskega in živalskega izvora, pa tudi zaradi vulkanizma in človekovih proizvodnih dejavnosti. V zadnjih 100 letih se je vsebnost CO 2 v ozračju povečala za 10 %, pri čemer glavnina (360 milijard ton) izvira iz zgorevanja goriva. Če se bo stopnja rasti izgorevanja goriva nadaljevala, se bo v naslednjih 200-300 letih količina CO 2 v ozračju podvojila in lahko povzroči globalne podnebne spremembe.
Zgorevanje goriva je glavni vir onesnaževanja plinov (CO,, SO 2). Žveplov dioksid se oksidira s kisikom zraka v SO 3, dušikov oksid pa v NO 2 v zgornji atmosferi, ti pa medsebojno delujejo z vodno paro, nastali žveplova kislina H 2 SO 4 in dušikova kislina HNO 3 padeta na zemeljsko površje v obliki t.i. kisel dež. Uporaba
Atmosfera (iz grščine ατμός - "para" in σφαῖρα - "krogla") - plinasta lupina nebesnega telesa, ki jo okoli sebe drži gravitacija. Atmosfera - plinasta lupina planeta, sestavljena iz mešanice različnih plinov, vodne pare in prahu. Preko ozračja poteka izmenjava snovi med Zemljo in vesoljem. Zemlja sprejema kozmični prah in meteoritsko snov, izgublja najlažja plina: vodik in helij. Atmosfero Zemlje skozi in skozi prodira močno sončno sevanje, ki določa toplotni režim površine planeta, povzroča disociacijo molekul atmosferskega plina in ionizacijo atomov.
Zemljina atmosfera vsebuje kisik, ki ga večina živih organizmov uporablja za dihanje, in ogljikov dioksid, ki ga porabijo rastline, alge in cianobakterije med fotosintezo. Ozračje je tudi zaščitna plast na planetu, ki ščiti njegove prebivalce pred sončnim ultravijoličnim sevanjem.
Vsa masivna telesa imajo atmosfero - zemeljski planeti, plinski velikani.
Sestava ozračja
Ozračje je mešanica plinov, ki jo sestavljajo dušik (78,08 %), kisik (20,95 %), ogljikov dioksid (0,03 %), argon (0,93 %), majhne količine helija, neona, ksenona, kriptona (0,01 %), 0,038 % ogljikovega dioksida ter majhne količine vodika, helija, drugih žlahtnih plinov in onesnaževal.
Sodobna sestava zemeljskega zraka je bila vzpostavljena pred več kot sto milijoni let, vendar je močno povečana človeška proizvodna dejavnost kljub temu povzročila njeno spremembo. Trenutno se vsebnost CO 2 poveča za približno 10-12 % Plini, ki sestavljajo ozračje, opravljajo različne funkcionalne vloge. Glavni pomen teh plinov pa določa predvsem dejstvo, da zelo močno absorbirajo sevalno energijo in tako pomembno vplivajo na temperaturni režim Zemljino površje in atmosfera.
Začetna sestava atmosfere planeta je običajno odvisna od kemičnih in toplotnih lastnosti sonca v obdobju nastajanja planeta in kasnejšega sproščanja. zunanji plini. Nato se sestava plinske ovojnice razvija pod vplivom različnih dejavnikov.
Atmosferi Venere in Marsa sta večinoma ogljikov dioksid z majhnimi dodatki dušika, argona, kisika in drugih plinov. Zemljina atmosfera je v veliki meri produkt organizmov, ki živijo v njej. Nizkotemperaturni plinski velikani - Jupiter, Saturn, Uran in Neptun - lahko zadržijo večinoma nizkomolekularne pline - vodik in helij. Visokotemperaturni plinski velikani, kot sta Osiris ali 51 Pegasi b, nasprotno, tega ne morejo zadržati in molekule njihove atmosfere so razpršene v vesolju. Ta proces je počasen in neprekinjen.
dušik, najpogostejši plin v ozračju, kemično malo aktiven.
kisik, za razliko od dušika, je kemično zelo aktiven element. Posebna funkcija kisika je oksidacija organska snov heterotrofni organizmi, kamnine in premalo oksidirani plini, ki jih v ozračje izpuščajo vulkani. Brez kisika ne bi prišlo do razgradnje odmrle organske snovi.
Atmosferska struktura
Zgradbo atmosfere sestavljata dva dela: notranji - troposfera, stratosfera, mezosfera in termosfera ali ionosfera ter zunanji - magnetosfera (eksosfera).
1) Troposfera- to je spodnji del atmosfere, v katerem je koncentriranih 3/4 t.j. ~ 80 % celotne zemeljske atmosfere. Njegova višina je določena z intenzivnostjo navpičnih (naraščajočih ali padajočih) zračnih tokov, ki jih povzroča segrevanje zemeljske površine in oceana, zato je debelina troposfere na ekvatorju 16-18 km, na zmernih zemljepisnih širinah 10-11 km, na polih pa do 8 km. Temperatura zraka v troposferi na višini se zmanjša za 0,6ºС na vsakih 100 m in se giblje od +40 do -50ºС.
2) Stratosfera nahaja se nad troposfero in ima višino do 50 km od površine planeta. Temperatura na nadmorski višini do 30 km je konstantna -50ºС. Nato se začne dvigovati in na nadmorski višini 50 km doseže +10ºС.
Zgornja meja biosfere je ozonski zaslon.
Ozonski zaslon je plast ozračja v stratosferi, ki se nahaja na različnih višinah od zemeljske površine in ima največjo gostoto ozona na nadmorski višini 20-26 km.
Višina ozonske plasti na polih je ocenjena na 7-8 km, na ekvatorju na 17-18 km, največja višina prisotnosti ozona pa je 45-50 km. Nad ozonskim zaslonom je življenje nemogoče zaradi močnega ultravijoličnega sevanja Sonca. Če stisnete vse molekule ozona, dobite plast ~ 3 mm okoli planeta.
3) Mezosfera– zgornja meja te plasti se nahaja do višine 80 km. Njegova glavna značilnost je močan padec temperature -90ºС na zgornji meji. Tu so pritrjeni srebrnasti oblaki, sestavljeni iz ledenih kristalov.
4) Ionosfera (termosfera) - nahaja se do nadmorske višine 800 km in je značilno znatno povišanje temperature:
150km temperatura +240ºС,
200km temperatura +500ºС,
600km temperatura +1500ºС.
Pod vplivom ultravijoličnega sevanja sonca so plini v ioniziranem stanju. Ionizacija je povezana s sijem plinov in pojavom aurore.
Ionosfera ima sposobnost večkratnega odboja radijskih valov, kar zagotavlja radijsko komunikacijo na dolge razdalje na planetu.
5) Eksosfera- se nahaja nad 800 km in se razprostira do 3000 km. Tu je temperatura >2000ºС. Hitrost gibanja plina se približa kritični ~ 11,2 km/s. Prevladujejo atomi vodika in helija, ki tvorijo svetlobno korono okoli Zemlje, ki sega do višine 20.000 km.
Atmosferske funkcije
1) Termoregulacija - vreme in podnebje na Zemlji je odvisno od porazdelitve toplote, tlaka.
2) Vzdrževanje življenja.
3) V troposferi obstaja globalno vertikalno in horizontalno gibanje zračnih mas, ki določa kroženje vode, prenos toplote.
4) Skoraj vsi površinski geološki procesi so posledica interakcije atmosfere, litosfere in hidrosfere.
5) Zaščitna – atmosfera ščiti zemljo pred vesoljem, sončnim sevanjem in meteoritnim prahom.
Atmosferske funkcije. Brez ozračja bi bilo življenje na Zemlji nemogoče. Oseba dnevno porabi 12-15 kg. zraka, vsako minuto vdihne od 5 do 100 litrov, kar znatno presega povprečno dnevno potrebo po hrani in vodi. Poleg tega ozračje človeka zanesljivo ščiti pred nevarnostmi, ki mu grozijo iz vesolja: ne prepušča meteoritov in kozmičnega sevanja. Človek lahko živi pet tednov brez hrane, pet dni brez vode in pet minut brez zraka. Normalno življenje ljudi ne zahteva le zraka, temveč tudi njegovo določeno čistost. Zdravje ljudi, stanje flore in favne, trdnost in vzdržljivost struktur zgradb in objektov so odvisni od kakovosti zraka. Onesnažen zrak je škodljiv za vode, tla, morja, tla. Ozračje določa svetlobo in uravnava toplotne režime zemlje, prispeva k prerazporeditvi toplote globus. Plinski ovoj ščiti Zemljo pred čezmernim ohlajanjem in segrevanjem. Če našega planeta ne bi obdajal zračni ovoj, bi v enem dnevu amplituda temperaturnih nihanj dosegla 200 C. Atmosfera rešuje vse živo na Zemlji pred uničujočimi ultravijoličnimi, rentgenskimi in kozmičnimi žarki. Pomen ozračja pri razporeditvi svetlobe je velik. Njen zrak se zlomi sončni žarki na milijon majhnih žarkov, jih razprši in ustvari enakomerno osvetlitev. Atmosfera služi kot prevodnik zvokov.
