Teža zemeljske atmosfere. Atmosfera

Enciklopedični YouTube

1 / 5

✪ Vesoljska ladja Zemlja (Epizoda 14) - Atmosfera

✪ Zakaj atmosfera ni bila povlečena v vakuum vesolja?

✪ Vstop vesoljskega plovila Soyuz TMA-8 v Zemljino atmosfero

✪ Struktura atmosfere, pomen, študija

✪ O. S. Ugolnikov "Zgornja atmosfera. Srečanje Zemlje in vesolja"

Podnapisi

Atmosferska meja

Za atmosfero se šteje tisto območje okoli Zemlje, v katerem se plinasti medij vrti skupaj z Zemljo kot ena sama celota. 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 atmosfere in vesolja potegnjena po Karmanovi črti, ki se nahaja na nadmorski višini približno 100 km, nad katero postanejo letalski leti popolnoma nemogoči. NASA uporablja oznako 122 kilometrov (400.000 ft) kot atmosfersko mejo, kjer raketoplan preklopi z motornega 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 manjših količinah. Troposfera nenehno vsebuje veliko količino suspendiranih trdnih in tekočih delcev (aerosol). Najredkejši plin v Zemljinem ozračju je radon (Rn).

Struktura ozračja

Atmosferska mejna plast

Spodnja plast troposfere (debelina 1-2 km), v kateri stanje in lastnosti zemeljske površine neposredno vplivajo na dinamiko ozračja.

Troposfera

Njo Zgornja meja nahaja se na nadmorski višini 8-10 km v polarnih, 10-12 km v zmernih in 16-18 km v tropskih širinah; nižja pozimi kot poleti. Spodnji, glavni sloj atmosfere vsebuje več kot 80% celotne mase atmosferski zrak in približno 90 % vse vodne pare, ki je na voljo v ozračju. V troposferi sta močno razviti turbulenca in konvekcija, pojavljajo se oblaki, razvijajo se cikloni in anticikloni. Temperatura pada z naraščajočo nadmorsko višino s povprečnim navpičnim gradientom 0,65°/100 m

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. Zanj je značilna rahla sprememba temperature v plasti 11-25 km (spodnja plast stratosfere) in zvišanje temperature v plasti 25-40 km od -56,5 do 0,8 ° (zgornja plast stratosfere 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. Pri 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 visokih nadmorskih višin. Pod vplivom sončnega sevanja in kozmičnega sevanja pride do ionizacije zraka (»auroras«) - 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, ki meji na termosfero. V tem območju je absorpcija sončnega sevanja zanemarljiva in temperatura se dejansko ne spreminja z nadmorsko višino.

Eksosfera (sfera sipanja)

Do višine 100 km je ozračje homogena, dobro premešana mešanica plinov. V višjih plasteh je porazdelitev plinov po višini odvisna od njihove molekulske mase, koncentracija težjih plinov se hitreje zmanjšuje z oddaljenostjo od površja Zemlje. Zaradi zmanjšanja gostote plina temperatura pade od 0 °C v stratosferi do −110 °C v mezosferi. Vendar kinetična energija posamezni delci na nadmorski višini 200-250 km ustrezajo temperaturi ~150 °C. Nad 200 km opazimo znatna nihanja temperature in gostote plina v času in prostoru.

Na nadmorski višini približno 2000-3500 km se eksosfera postopoma spremeni v t.i. vakuum v bližnjem vesolju, ki je napolnjen z redkimi delci medplanetarnega plina, predvsem atomi vodika. Toda ta plin predstavlja le del medplanetarne snovi. Drugi del sestavljajo prašni delci 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 - približno 20%; masa mezosfere ni večja od 0,3%, termosfera je manjša od 0,05% celotne mase ozračja.

Temelji električne lastnosti oddajajo v ozračje 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. To pomeni spremenljivo sestavo heterosfere. Pod njo leži dobro premešan, homogen del ozračja, imenovan homosfera. Meja med temi plastmi se imenuje turbopavza, leži na nadmorski višini okoli 120 km.

Druge lastnosti ozračja in učinki na človeško telo

Že na nadmorski višini 5 km začne netrenirana oseba doživljati kisikovo stradanje in brez prilagoditve se človekova zmogljivost 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 nas oskrbuje s kisikom, ki je potreben za dihanje. Zaradi padca celotnega atmosferskega tlaka pa se, ko se dvignete na višino, delni tlak kisika ustrezno zmanjša.

V redkih plasteh zraka je širjenje zvoka nemogoče. Do višin 60-90 km je še vedno mogoče uporabiti zračni upor in vzgon za nadzorovan aerodinamični let. Toda od višine 100 do 130 km koncepti številke M in zvočne pregrade, ki jih pozna vsak pilot, izgubijo svoj pomen: tam poteka konvencionalna Karmanova črta, za katero se začne območje čisto balističnega leta, ki lahko le nadzorovati z uporabo reaktivnih sil.

Na višinah nad 100 km je ozračje prikrajšano za še eno izjemno lastnost - sposobnost absorbiranja, prevajanja in prenosa toplotne energije s konvekcijo (to je z mešanjem zraka). To pomeni, da različni elementi opreme, orbitalne opreme vesoljska postaja ne bo mogel hladiti zunaj na način, kot se običajno izvaja na letalu – s pomočjo zračnih šob in zračnih radiatorjev. Na tej nadmorski višini, kot na splošno v vesolju, je edini način prenosa toplote toplotno sevanje.

Zgodovina nastanka atmosfere

Po najpogostejši teoriji je bilo Zemljino ozračje v zgodovini trikrat večje. različne kompozicije. Sprva je bil sestavljen iz lahkih plinov (vodika in helija), zajetih iz medplanetarnega prostora. To je 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 nastala sekundarna atmosfera. To vzdušje je bilo krepčilno. Nadalje so proces nastajanja atmosfere določili naslednji dejavniki:

uhajanje lahkih plinov (vodika in helija) v medplanetarni prostor;
kemične reakcije, ki potekajo v atmosferi pod vplivom ultravijolično sevanje, razelektritve strele in nekateri drugi dejavniki.

Postopoma so ti dejavniki pripeljali do nastanka terciarna atmosfera, za katerega je značilna veliko nižja vsebnost vodika in veliko večja vsebnost dušika in ogljikov dioksid(nastala kot rezultat kemične reakcije iz amoniaka in ogljikovodikov).

Dušik

izobraževanje velike količine dušik N 2 je posledica oksidacije atmosfere amoniak-vodik z molekularnim kisikom O 2, ki je začel prihajati s površine planeta kot posledica fotosinteze, ki se je začela pred 3 milijardami let. Dušik N2 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 reagira 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. Cianobakterije (modrozelene alge) in gomoljične bakterije, ki tvorijo rizobialno simbiozo s stročnicami, so lahko učinkovita zelena gnojila – rastline, ki ne izčrpajo, temveč obogatijo prst z naravnimi gnojili, jo lahko z nizko porabo energije oksidirajo in pretvorijo v biološko aktivno obliko.

kisik

Sestava ozračja se je začela korenito spreminjati s pojavom živih organizmov na Zemlji kot 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 itd. Po zaključku tej stopnji Vsebnost kisika v ozračju je začela naraščati. Postopoma oblikovana moderno vzdušje, ki ima oksidativne lastnosti. 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. Rezultat človekove dejavnosti je bil stalna rast vsebnost ogljikovega dioksida v atmosferi zaradi zgorevanja ogljikovodikovih goriv, nabranih v prejšnjih geoloških obdobjih. Med fotosintezo se porabi ogromno CO 2 , ki ga absorbirajo svetovni oceani. Ta plin pride v ozračje zaradi razgradnje karbonata skale in organska snov rastlinskega in živalskega izvora, pa tudi zaradi vulkanizma in človeške industrijske 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, SO2). Žveplov dioksid oksidira atmosferski kisik v SO 3, dušikov oksid pa v NO 2 v zgornjih plasteh atmosfere, ki nato medsebojno delujejo z vodno paro, nastali žveplova kislina H 2 SO 4 in dušikova kislina HNO 3 padeta v površja Zemlje v obliki t.i kisel dež. Uporaba

Na morski gladini 1013,25 hPa (približno 760 mmHg). Globalna povprečna temperatura zraka na površju Zemlje je 15 °C, pri čemer se temperature gibljejo od približno 57 °C v subtropskih puščavah do -89 °C na Antarktiki. Gostota zraka in tlak padata z višino po zakonu, ki je blizu eksponentnemu.

Struktura ozračja. Navpična atmosfera ima plastno strukturo, ki jo določajo predvsem značilnosti navpične porazdelitve temperature (slika), ki je odvisna od geografske lege, letnega časa, časa dneva itd. Za spodnjo plast atmosfere - troposfero - je značilen padec temperature z višino (za približno 6 °C na 1 km), njena višina od 8-10 km v polarnih širinah do 16-18 km v tropih. Zaradi hitrega zmanjševanja gostote zraka z višino se približno 80 % celotne mase ozračja nahaja v troposferi. Nad troposfero je stratosfera, plast, ki je na splošno značilna za naraščanje temperature z višino. Prehodna plast med troposfero in stratosfero se imenuje tropopavza. V nižji stratosferi do višine okoli 20 km se temperatura z višino malo spreminja (tako imenovano izotermno območje) in pogosto celo rahlo pada. Nad tem temperatura narašča zaradi absorpcije UV-sevanja Sonca z ozonom, najprej počasi, od višine 34-36 km pa hitreje. Zgornja meja stratosfere - stratopavza - se nahaja na nadmorski višini 50-55 km, kar ustreza najvišji temperaturi (260-270 K). Plast ozračja, ki se nahaja na nadmorski višini 55-85 km, kjer temperatura spet pada z višino, se imenuje mezosfera na njeni zgornji meji - mezopavza - poleti temperatura doseže 150-160 K, 200-230 ° C; Nad mezopavzo se začne termosfera - plast, za katero je značilno hitro naraščanje temperature, ki doseže 800-1200 K na nadmorski višini 250 km, absorbira se korpuskularno in rentgensko sevanje Sonca. meteorje upočasni in zgori, zato deluje kot zaščitna plast Zemlje. Še višje je eksosfera, od koder se atmosferski plini zaradi disipacije razpršijo v vesolje in kjer pride do postopnega prehoda iz atmosfere v medplanetarni prostor.

Atmosferska sestava. Do nadmorske višine okoli 100 km je ozračje po kemični sestavi skoraj homogeno in povprečna molekulska masa zraka (približno 29) je konstantna. Blizu Zemljinega površja je atmosfera sestavljena iz dušika (približno 78,1% prostornine) in kisika (približno 20,9%), vsebuje pa tudi majhne količine argona, ogljikovega dioksida (ogljikovega dioksida), neona in drugih stalnih in spremenljivih komponent (glej Zrak ).

Poleg tega ozračje vsebuje majhne količine ozona, dušikovih oksidov, amoniaka, radona itd. Relativna vsebnost glavnih sestavin zraka je v času konstantna in enakomerna na različnih geografskih območjih. Vsebnost vodne pare in ozona je spremenljiva v prostoru in času; Kljub nizki vsebnosti je njihova vloga v atmosferskih procesih zelo pomembna.

Nad 100-110 km pride do disociacije molekul kisika, ogljikovega dioksida in vodne pare, zato se molekulska masa zraka zmanjša. Na višini okoli 1000 km začneta prevladovati lahka plina - helij in vodik, še višje pa se Zemljina atmosfera postopoma spremeni v medplanetarni plin.

Najpomembnejša spremenljiva sestavina ozračja je vodna para, ki vstopa v ozračje z izhlapevanjem s površine vode in vlažnih tal ter z transpiracijo rastlin. Relativna vsebnost vodne pare se na zemeljski površini spreminja od 2,6 % v tropih do 0,2 % v polarnih širinah. Z višino hitro pada, že na nadmorski višini 1,5-2 km se zmanjša za polovico. Navpični stolpec atmosfere na zmernih zemljepisnih širinah vsebuje približno 1,7 cm "plasti padavine". Pri kondenzaciji vodne pare nastanejo oblaki, iz katerih padajo atmosferske padavine v obliki dežja, toče in snega.

Pomembna sestavina atmosferskega zraka je ozon, ki je koncentriran 90 % v stratosferi (med 10 in 50 km), približno 10 % ga je v troposferi. Ozon zagotavlja absorpcijo močnega UV sevanja (z valovno dolžino manj kot 290 nm), kar je njegov zaščitno vlogo za biosfero. Vrednosti celotne vsebnosti ozona se razlikujejo glede na zemljepisno širino in letni čas v razponu od 0,22 do 0,45 cm (debelina ozonske plasti pri tlaku p = 1 atm in temperaturi T = 0 ° C). V ozonskih luknjah, opazovanih spomladi na Antarktiki od zgodnjih 1980-ih, lahko vsebnost ozona pade na 0,07 cm. Povečuje se od ekvatorja do polov in ima letni cikel z maksimumom spomladi in minimumom jeseni, amplituda pa letni cikel je v tropih majhen in raste proti visokim zemljepisnim širinam. Pomembna spremenljiva sestavina ozračja je ogljikov dioksid, katerega vsebnost v ozračju se je v zadnjih 200 letih povečala za 35 %, kar je predvsem posledica antropogenega dejavnika. Opažena je njegova širinska in sezonska spremenljivost, povezana s fotosintezo rastlin in topnostjo v morski vodi (po Henryjevem zakonu se topnost plina v vodi zmanjšuje z naraščajočo temperaturo).

Pomembna vloga Atmosferski aerosoli – trdni in tekoči delci, suspendirani v zraku z velikostmi od nekaj nm do deset mikronov – igrajo vlogo pri oblikovanju podnebja planeta. Obstajajo aerosoli naravnega in antropogenega izvora. Aerosol nastane v procesu plinskofaznih reakcij iz produktov rastlinskega življenja in človekove gospodarske dejavnosti, vulkanskih izbruhov, kot posledica prahu, ki ga veter dviguje s površine planeta, zlasti iz njegovih puščavskih območij, in je tudi nastane iz kozmičnega prahu, ki pade v zgornje plasti ozračja. Večina aerosola je skoncentrirana v troposferi; aerosol iz vulkanskih izbruhov tvori tako imenovano plast Junge na nadmorski višini približno 20 km. Največja količina antropogenega aerosola vstopi v ozračje zaradi delovanja vozil in termoelektrarn, kemične proizvodnje, zgorevanja goriva itd. Zato se na nekaterih območjih sestava ozračja opazno razlikuje od običajnega zraka, kar je zahtevalo ustanovitev posebne službe za opazovanje in spremljanje stopnje onesnaženosti atmosferskega zraka.

Razvoj ozračja. Sodobno ozračje je očitno sekundarnega izvora: nastalo je iz sproščenih plinov trda lupina Zemlja po zaključku oblikovanja planeta pred približno 4,5 milijarde let. V geološki zgodovini Zemlje je atmosfera doživela pomembne spremembe v svoji sestavi pod vplivom številnih dejavnikov: disipacija (izhlapevanje) plinov, predvsem lažjih, v vesolje; sproščanje plinov iz litosfere kot posledica vulkanske dejavnosti; kemične reakcije med sestavinami ozračja in kamninami, ki sestavljajo zemeljsko skorjo; fotokemične reakcije v samem ozračju pod vplivom sončnega UV sevanja; akrecija (zajem) snovi iz medplanetarnega medija (na primer meteorska snov). Razvoj ozračja je tesno povezan z geološkimi in geokemičnimi procesi, v zadnjih 3-4 milijardah let pa tudi z delovanjem biosfere. Precejšen del plinov, ki sestavljajo sodobno ozračje (dušik, ogljikov dioksid, vodna para), je nastal med vulkansko aktivnostjo in vdorom, ki jih je odnesel iz globin Zemlje. Kisik se je pojavil v znatnih količinah pred približno 2 milijardama let kot posledica fotosintetskih organizmov, ki so prvotno nastali v površinskih vodah oceana.

Na podlagi podatkov o kemični sestavi karbonatnih usedlin so bile pridobljene ocene količine ogljikovega dioksida in kisika v atmosferi geološke preteklosti. Skozi fanerozoik (zadnjih 570 milijonov let Zemljine zgodovine) se je količina ogljikovega dioksida v atmosferi zelo spreminjala glede na stopnjo vulkanske aktivnosti, temperaturo oceana in stopnjo fotosinteze. večina Takrat je bila koncentracija ogljikovega dioksida v ozračju bistveno višja kot danes (do 10-krat). Količina kisika v fanerozojski atmosferi se je močno spremenila, pri čemer je prevladoval trend njenega povečevanja. V predkambrijski atmosferi je bila masa ogljikovega dioksida praviloma večja, masa kisika pa manjša kot v fanerozojski atmosferi. Nihanja v količini ogljikovega dioksida so v preteklosti pomembno vplivala na podnebje, saj so povečali učinek tople grede z naraščajočimi koncentracijami ogljikovega dioksida, zaradi česar je bilo podnebje v glavnem delu fanerozoika precej toplejše v primerjavi z moderno dobo.

Vzdušje in življenje. Brez ozračja bi bila Zemlja mrtev planet. Organsko življenje se pojavlja v tesni interakciji z atmosfero ter s tem povezanim podnebjem in vremenom. Atmosfera, ki je v primerjavi s planetom kot celoto nepomembna po masi (približno del na milijon), je nepogrešljiv pogoj za vse oblike življenja. Med atmosferskimi plini za življenje organizmov so najpomembnejši kisik, dušik, vodna para, ogljikov dioksid in ozon. Ko fotosintetske rastline absorbirajo ogljikov dioksid, nastajajo organske snovi, ki jih kot vir energije uporablja velika večina živih bitij, tudi človek. Kisik je nujen za obstoj aerobnih organizmov, ki jim pretok energije zagotavljajo oksidacijske reakcije organskih snovi. Dušik, ki ga asimilirajo nekateri mikroorganizmi (fikserji dušika), je potreben za mineralno prehrano rastlin. Ozon, ki absorbira trdo UV-sevanje Sonca, močno oslabi ta življenju škodljiv del sončnega sevanja. Kondenzacija vodne pare v ozračju, nastanek oblakov in posledične padavine oskrbujejo kopno z vodo, brez katere ni mogoča nobena oblika življenja. Življenjska aktivnost organizmov v hidrosferi je v veliki meri odvisna od količine in kemične sestave atmosferskih plinov, raztopljenih v vodi. Ker je kemična sestava ozračja močno odvisna od dejavnosti organizmov, lahko biosfero in ozračje obravnavamo kot del enoten sistem, katerega vzdrževanje in razvoj (glej Biogeokemični cikli) je bilo zelo pomembno za spreminjanje sestave atmosfere skozi zgodovino Zemlje kot planeta.

Sevanje, toplota in vodne bilance vzdušje. Sončno sevanje je praktično edini vir energije za vse fizikalne procese v ozračju. glavna značilnost sevalni režim ozračja - tako imenovani učinek tople grede: ozračje precej dobro prepušča sončno sevanje na zemeljsko površje, vendar aktivno absorbira dolgovalovno toplotno sevanje z zemeljskega površja, del katerega se vrača na površje v obliki števca sevanja, ki kompenzira radiacijske izgube toplote zemeljsko površje(glej Atmosfersko sevanje). Če atmosfere ne bi bilo, bi bila povprečna temperatura zemeljskega površja -18°C, v resnici pa je 15°C. Vhodno sončno sevanje se delno (približno 20 %) absorbira v ozračje (predvsem z vodno paro, vodnimi kapljicami, ogljikovim dioksidom, ozonom in aerosoli), razprši pa se (približno 7 %) z aerosolnimi delci in nihanji gostote (Rayleighovo sipanje). . Celotno sevanje, ki doseže zemeljsko površje, se delno (približno 23 %) odbija od nje. Koeficient odbojnosti je določen z odbojnostjo podležeče površine, tako imenovanim albedom. V povprečju je zemeljski albedo za integralni tok sončnega sevanja blizu 30 %. Giblje se od nekaj odstotkov (suha prst in črna prst) do 70-90 % pri sveže zapadlem snegu. Radiacijska izmenjava toplote med zemeljsko površino in atmosfero je bistveno odvisna od albeda in je določena z efektivnim sevanjem zemeljske površine in protisevanjem atmosfere, ki jo absorbira. Algebraična vsota tokov sevanja, ki vstopajo v zemeljsko atmosfero iz vesolja in jo zapuščajo nazaj, se imenuje radiacijska bilanca.

Transformacije sončnega sevanja, potem ko ga absorbirata atmosfera in zemeljsko površje, določajo toplotno bilanco Zemlje kot planeta. Glavni vir toplote za ozračje je zemeljsko površje; toplota iz njega se prenaša ne samo v obliki dolgovalovnega sevanja, temveč tudi s konvekcijo, sprošča pa se tudi pri kondenzaciji vodne pare. Deleži teh toplotnih dotokov so v povprečju 20 %, 7 % oziroma 23 %. Približno 20 % toplote se doda tudi tukaj zaradi absorpcije neposrednega sončnega sevanja. Tok sončnega sevanja na časovno enoto skozi posamezno območje, pravokotno na sončne žarke, ki se nahaja zunaj atmosfere na povprečni razdalji od Zemlje do Sonca (tako imenovana solarna konstanta), je enak 1367 W/m2, spremembe so 1-2 W/m2 odvisno od cikla sončne aktivnosti. Ob planetarnem albedu približno 30 % je časovno povprečni globalni dotok sončne energije na planet 239 W/m2. Ker Zemlja kot planet oddaja v vesolje v povprečju enako količino energije, potem je po Stefan-Boltzmannovem zakonu efektivna temperatura izhodnega toplotnega dolgovalovnega sevanja 255 K (-18 °C). Hkrati je povprečna temperatura zemeljske površine 15°C. Razlika 33°C nastane zaradi Učinek tople grede.

Vodna bilanca atmosfere na splošno ustreza enakosti količine vlage, izhlapene z zemeljske površine, in količine padavin, ki padejo na zemeljsko površino. Ozračje nad oceani prejme več vlage iz procesov izhlapevanja kot nad kopnim in izgubi 90 % v obliki padavin. Odvečno vodno paro nad oceani prenašajo zračni tokovi na celine. Količina vodne pare, ki se prenese v ozračje iz oceanov na celine, je enaka prostornini rek, ki se izlivajo v oceane.

Gibanje zraka. Zemlja je kroglasta, zato njene visoke zemljepisne širine doseže veliko manj sončnega sevanja kot trope. Posledično nastanejo veliki temperaturni kontrasti med zemljepisnimi širinami. Na porazdelitev temperature pomembno vpliva tudi relativna lega oceanov in celin. Zaradi velike mase oceanskih voda in visoke toplotne kapacitete vode so sezonska nihanja temperature oceanske površine veliko manjša kot na kopnem. V zvezi s tem je v srednjih in visokih zemljepisnih širinah temperatura zraka nad oceani poleti opazno nižja kot nad celinami, pozimi pa višja.

Neenakomerno segrevanje ozračja v različnih delih sveta povzroča prostorsko nehomogeno porazdelitev atmosferskega tlaka. Na morski gladini so za porazdelitev tlaka značilne relativno nizke vrednosti v bližini ekvatorja, ki se povečujejo v subtropih (pas visok pritisk) in zmanjšanje v srednjih in visokih zemljepisnih širinah. Hkrati je nad celinami zunajtropskih zemljepisnih širin tlak običajno povečan pozimi in znižan poleti, kar je povezano s porazdelitvijo temperature. Pod vplivom gradienta tlaka zrak doživi pospešek, usmerjen od območij visokega tlaka do območij nizkega tlaka, kar vodi do gibanja zračnih mas. Na premikajoče se zračne mase vplivajo tudi odklonska sila vrtenja Zemlje (Coriolisova sila), sila trenja, ki z višino upada in ko ukrivljene trajektorije in centrifugalna sila. Zelo pomembno je turbulentno mešanje zraka (glej Turbulenca v ozračju).

Kompleksen sistem zračnih tokov (splošna atmosferska cirkulacija) je povezan s planetarno porazdelitvijo tlaka. V meridionalni ravnini lahko v povprečju zasledimo dve ali tri meridionalne cirkulacijske celice. Blizu ekvatorja se segret zrak dviga in spušča v subtropih ter tvori Hadleyjevo celico. Tja se spusti tudi zrak reverzne Ferrellove celice. Na visokih zemljepisnih širinah je pogosto vidna ravna polarna celica. Meridionalne hitrosti kroženja so reda velikosti 1 m/s ali manj. Zaradi delovanja Coriolisove sile so v večjem delu ozračja opazni zahodni vetrovi s hitrostjo v srednji troposferi okoli 15 m/s. Obstajajo relativno stabilni vetrni sistemi. Sem spadajo pasati - vetrovi, ki pihajo iz visokotlačnih območij v subtropih do ekvatorja z opazno vzhodno komponento (od vzhoda proti zahodu). Monsuni so dokaj stabilni - zračni tokovi, ki imajo jasno izražen sezonski značaj: poleti pihajo iz oceana proti celini, pozimi pa v nasprotni smeri. Monsuni v Indijskem oceanu so še posebej redni. V srednjih zemljepisnih širinah je gibanje zračnih mas predvsem zahodna smer(od zahoda proti vzhodu). To je območje atmosferskih front, na katerih nastajajo veliki vrtinci - cikloni in anticikloni, ki pokrivajo več sto in celo tisoče kilometrov. Cikloni se pojavljajo tudi v tropih; tukaj jih odlikujejo manjše velikosti, a zelo visoke hitrosti vetra, ki dosežejo orkansko moč (33 m/s ali več), tako imenovani tropski cikloni. V Atlantskem in vzhodnem Tihem oceanu se imenujejo orkani, v zahodnem Tihem oceanu pa tajfuni. V zgornji troposferi in spodnji stratosferi, na območjih, ki ločujejo neposredno Hadleyjevo meridionalno cirkulacijsko celico in obratno Ferrellovo celico, so razmeroma ozke, široke na stotine kilometrov, pogosto opazne curke z ostro določenimi mejami, znotraj katerih veter doseže 100-150 in celo 200 m/s.

Podnebje in vreme. Razlika v količini sončnega sevanja, ki prihaja na različne zemljepisne širine do različnih fizične lastnosti zemeljsko površje, določa pestrost zemeljskega podnebja. Od ekvatorja do tropskih zemljepisnih širin je temperatura zraka na zemeljski površini v povprečju 25-30 °C in se skozi vse leto malo spreminja. V ekvatorialnem pasu je običajno veliko padavin, kar ustvarja pogoje za prekomerno vlago. V tropskih območjih se količina padavin zmanjša in ponekod postane zelo majhna. Tukaj so ogromne puščave Zemlje.

V subtropskih in srednjih zemljepisnih širinah se temperatura zraka čez leto močno spreminja, razlika med poletnimi in zimskimi temperaturami pa je še posebej velika na območjih celin, ki so daleč od oceanov. Tako na nekaterih območjih vzhodne Sibirije letna temperatura zraka doseže 65 °C. Pogoji vlaženja v teh zemljepisnih širinah so zelo raznoliki, odvisni so predvsem od režima splošne atmosferske cirkulacije in se iz leta v leto močno razlikujejo.

V polarnih zemljepisnih širinah ostaja temperatura skozi vse leto nizka, tudi če so opazne sezonske razlike. To prispeva k obsežni porazdelitvi ledene odeje na oceanih in kopnem ter permafrostu, ki zavzema več kot 65% njene površine v Rusiji, predvsem v Sibiriji.

V zadnjih desetletjih so spremembe v svetovnem podnebju vse bolj opazne. Temperature se bolj dvignejo na visokih zemljepisnih širinah kot na nizkih zemljepisnih širinah; bolj pozimi kot poleti; bolj ponoči kot podnevi. V 20. stoletju se je povprečna letna temperatura zraka na zemeljski površini v Rusiji povečala za 1,5-2 °C, na nekaterih območjih Sibirije pa so opazili povečanje za nekaj stopinj. To je povezano s povečanjem učinka tople grede zaradi povečanja koncentracije plinov v sledovih.

Vreme določajo razmere atmosferskega kroženja in geografska lega reliefu je najbolj stabilen v tropih in najbolj spremenljiv v srednjih in visokih zemljepisnih širinah. Vreme se najbolj spreminja v območjih spremenljivih zračnih mas, ki jih povzročajo prehodi atmosferskih front, ciklonov in anticiklonov s padavinami in povečanim vetrom. Podatki za napovedovanje vremena se zbirajo na meteoroloških postajah na kopnem, morju in letalo, iz meteoroloških satelitov. Glej tudi Meteorologija.

Optični, akustični in električni pojavi v ozračju. Pri širjenju elektromagnetnega sevanja v ozračju kot posledica loma, absorpcije in sipanja svetlobe v zraku in razni delci(aerosol, ledeni kristali, vodne kapljice) nastajajo različni optični pojavi: mavrice, krone, haloji, fatamorgana itd. Sipanje svetlobe določa navidezno višino nebesnega svoda in modro barvo neba. Obseg vidnosti predmetov določajo pogoji širjenja svetlobe v atmosferi (glej Atmosferska vidljivost). Transparentnost ozračja pri različnih valovnih dolžinah določa komunikacijski doseg in zmožnost zaznavanja objektov z instrumenti, vključno z možnostjo astronomskih opazovanj z zemeljskega površja. Za študije optičnih nehomogenosti stratosfere in mezosfere igra pomembno vlogo pojav somraka. Na primer, fotografiranje mraka iz vesoljskega plovila omogoča zaznavanje plasti aerosolov. Značilnosti širjenja elektromagnetnega sevanja v ozračju določajo natančnost metod za daljinsko zaznavanje njegovih parametrov. Vsa ta vprašanja, tako kot mnoga druga, preučuje atmosferska optika. Lom in sipanje radijskih valov določata možnosti radijskega sprejema (glej Razširjanje radijskih valov).

Širjenje zvoka v ozračju je odvisno od prostorske porazdelitve temperature in hitrosti vetra (glej Atmosferska akustika). Zanimiva je za zaznavanje atmosfere z daljinskimi metodami. Eksplozije nabojev, ki jih izstrelijo rakete v zgornjo atmosfero, so zagotovile bogate informacije o vetrnih sistemih in temperaturnih nihanjih v stratosferi in mezosferi. V stabilno razslojeni atmosferi, ko temperatura pada z višino počasneje od adiabatnega gradienta (9,8 K/km), nastanejo tako imenovani notranji valovi. Ti valovi se lahko širijo navzgor v stratosfero in celo v mezosfero, kjer oslabijo, kar prispeva k povečanju vetrov in turbulenc.

Negativni naboj Zemlje in posledično električno polje, atmosfera, skupaj z električno nabito ionosfero in magnetosfero ustvarjata globalno električni tokokrog. Pri tem ima pomembno vlogo nastajanje oblakov in elektrika strele. Nevarnost razelektritve strele je zahtevala razvoj metod zaščite pred strelo za zgradbe, objekte, daljnovode in komunikacije. Ta pojav predstavlja posebno nevarnost za letalstvo. Razelektritve strele povzročajo atmosferske radijske motnje, imenovane atmosferske (glej Žvižgajoče atmosferske). Med močnim povečanjem jakosti električnega polja opazimo svetlobne razelektritve, ki se pojavijo na konicah in ostrih vogalih predmetov, ki štrlijo nad zemeljsko površino, na posameznih vrhovih v gorah itd. (Luči Elma). Ozračje vedno vsebuje zelo različno količino lahkih in težkih ionov, odvisno od specifičnih pogojev, ki določajo električna prevodnost vzdušje. Glavni ionizatorji zraka v bližini zemeljske površine so sevanje radioaktivnih snovi, ki jih vsebuje zemeljska skorja in v ozračju, pa tudi kozmični žarki. Glej tudi Atmosferska elektrika.

Vpliv človeka na ozračje. V zadnjih stoletjih se je koncentracija povečala toplogredni plini v ozračju zaradi človekove gospodarske dejavnosti. Odstotek ogljikovega dioksida se je povečal z 2,8-10 2 pred dvesto leti na 3,8-10 2 leta 2005, vsebnost metana - z 0,7-10 1 pred približno 300-400 leti na 1,8-10 -4 v začetku 21. stoletja; približno 20 % povečanja učinka tople grede v zadnjem stoletju izvira iz freonov, ki jih do sredine 20. stoletja praktično ni bilo v ozračju. Te snovi so priznane kot snovi, ki tanjšajo stratosferski ozon, njihova proizvodnja pa je prepovedana z Montrealskim protokolom iz leta 1987. Povečanje koncentracije ogljikovega dioksida v ozračju je posledica sežiganja vedno večjih količin premoga, nafte, plina in drugih vrst ogljikovih goriv ter krčenja gozdov, zaradi česar se absorpcija ogljikovega dioksida s fotosintezo zmanjša. Koncentracija metana narašča s povečanjem proizvodnje nafte in plina (zaradi njegovih izgub), pa tudi s širjenjem posevkov riža in povečanjem števila velikih živali. govedo. Vse to prispeva k segrevanju podnebja.

Za spreminjanje vremena so bile razvite metode za aktivno vplivanje na atmosferske procese. Uporabljajo se za zaščito kmetijskih rastlin pred točo z razprševanjem posebnih reagentov v nevihtnih oblakih. Obstajajo tudi metode za razpršitev megle na letališčih, zaščito rastlin pred zmrzaljo, vplivanje na oblake, da povečajo padavine v na pravih mestih ali za razprševanje oblakov med javnimi prireditvami.

Študija ozračja. Podatke o fizikalnih procesih v atmosferi pridobivamo predvsem z meteorološkimi opazovanji, ki jih izvaja globalna mreža stalno delujočih meteoroloških postaj in postojank, ki se nahajajo na vseh celinah in na številnih otokih. Dnevna opazovanja zagotavljajo informacije o temperaturi in vlažnosti zraka, zračni tlak in padavine, oblačnost, veter itd. Opazovanja sončnega sevanja in njegovih transformacij potekajo na aktinometričnih postajah. Za preučevanje atmosfere so velikega pomena omrežja aeroloških postaj, na katerih se z radiosondami izvajajo meteorološke meritve do nadmorske višine 30-35 km. Na številnih postajah se izvajajo opazovanja atmosferskega ozona, električnih pojavov v ozračju in kemične sestave zraka.

Podatke iz zemeljskih postaj dopolnjujejo opazovanja oceanov, kjer delujejo »vremenske ladje«, ki se stalno nahajajo na določenih območjih Svetovnega oceana, pa tudi meteorološke informacije, prejete z raziskovalnih in drugih ladij.

V zadnjih desetletjih vse več informacij o atmosferi pridobivamo s pomočjo meteoroloških satelitov, ki nosijo instrumente za fotografiranje oblakov in merjenje tokov ultravijoličnega, infrardečega in mikrovalovnega sevanja Sonca. Sateliti omogočajo pridobivanje informacij o vertikalnih profilih temperature, oblačnosti in njeni vodni oskrbi, elementih sevalne bilance ozračja, površinski temperaturi oceana itd. Z meritvami loma radijskih signalov iz sistema navigacijskih satelitov se je mogoče določiti vertikalne profile gostote, tlaka in temperature ter vsebnost vlage v ozračju. S pomočjo satelitov je postalo mogoče razjasniti vrednost sončne konstante in planetarnega albeda Zemlje, zgraditi zemljevide radiacijskega ravnovesja sistema Zemlja-atmosfera, izmeriti vsebnost in variabilnost majhnih atmosferskih nečistoč ter rešiti številni drugi problemi atmosferske fizike in monitoringa okolju.

Lit.: Budyko M.I. Podnebje v preteklosti in prihodnosti. L., 1980; Matveev L. T. Tečaj splošne meteorologije. Atmosferska fizika. 2. izd. L., 1984; Budyko M.I., Ronov A.B., Yanshin A.L. Zgodovina atmosfere. L., 1985; Khrgian A. Kh. Atmosferska fizika. M., 1986; Vzdušje: Imenik. L., 1991; Khromov S.P., Petrosyants M.A. Meteorologija in klimatologija. 5. izd. M., 2001.

G. S. Golitsyn, N. A. Zaitseva.

Plinski ovoj, ki obdaja naš planet Zemljo, znan kot atmosfera, je sestavljen iz petih glavnih plasti. Te plasti izvirajo na površini planeta, od morske gladine (včasih pod njo) in se dvigajo v vesolje v naslednjem zaporedju:

troposfera;
stratosfera;
Mezosfera;
termosfera;
Eksosfera.

Diagram glavnih plasti zemeljske atmosfere

Med vsako od teh petih glavnih plasti so prehodna območja, imenovana "pavze", kjer pride do sprememb v temperaturi, sestavi in gostoti zraka. Zemljina atmosfera skupaj s premori vključuje skupno 9 plasti.

Troposfera: kjer se pojavi vreme

Od vseh plasti ozračja je troposfera tista, ki jo najbolj poznamo (če se zavedate ali ne), saj živimo na njenem dnu – površini planeta. Obdaja površino Zemlje in se razteza navzgor več kilometrov. Beseda troposfera pomeni "sprememba globusa". Zelo ustrezno ime, saj je v tej plasti naše vsakodnevno vreme.

Od površine planeta se troposfera dvigne na višino od 6 do 20 km. Spodnja tretjina plasti, ki je nam najbližja, vsebuje 50% vseh atmosferskih plinov. To je edini del celotne atmosfere, ki diha. Ker se zrak od spodaj segreva z zemeljsko površino, ki absorbira toplotno energijo Sonca, temperatura in tlak troposfere z naraščajočo nadmorsko višino padata.

Na vrhu je tanka plast, imenovana tropopavza, ki je le tampon med troposfero in stratosfero.

Stratosfera: domovina ozona

Stratosfera je naslednja plast ozračja. Razteza se od 6-20 km do 50 km nad zemeljsko površino. To je sloj, v katerem leti večina komercialnih letal in balonov na vroč zrak.

Tu zrak ne teče gor in dol, ampak se giblje vzporedno s površino v zelo hitrih zračnih tokovih. Ko se dvignete, se temperatura zaradi obilice naravnega ozona (O3) poveča - stranski proizvod sončno sevanje in kisik, ki ima sposobnost absorbiranja škodljivih ultravijoličnih žarkov sonca (vsako povišanje temperature z višino v meteorologiji poznamo kot »inverzijo«).

Ker ima stratosfera toplejše temperature na dnu in nižje temperature na vrhu, je konvekcija (navpično gibanje zračnih mas) v tem delu ozračja redka. Pravzaprav si lahko ogledate nevihto, ki divja v troposferi, iz stratosfere, ker plast deluje kot konvekcijska kapa, ki preprečuje prodor nevihtnih oblakov.

Za stratosfero je spet tamponska plast, tokrat imenovana stratopavza.

Mezosfera: srednja atmosfera

Mezosfera se nahaja približno 50-80 km od zemeljske površine. Zgornja mezosfera je najhladnejše naravno mesto na Zemlji, kjer lahko temperature padejo pod -143°C.

Termosfera: zgornja atmosfera

Za mezosfero in mezopavzo pride termosfera, ki se nahaja med 80 in 700 km nad površjem planeta in vsebuje manj kot 0,01 % celotnega zraka v atmosferskem ovoju. Temperature tukaj dosegajo tudi do +2000° C, vendar zaradi močnega redčenja zraka in pomanjkanja plinskih molekul za prenos toplote te visoke temperature dojemajo kot zelo hladne.

Eksosfera: meja med atmosfero in vesoljem

Na nadmorski višini približno 700-10.000 km nad zemeljsko površino je eksosfera - zunanji rob atmosfere, ki meji na vesolje. Tukaj vremenski sateliti krožijo okoli Zemlje.

Kaj pa ionosfera?

Ionosfera ni ločena plast, ampak se ta izraz dejansko uporablja za atmosfero med 60 in 1000 km nadmorske višine. Vključuje najvišje dele mezosfere, celotno termosfero in del eksosfere. Ionosfera je dobila svoje ime, ker je v tem delu ozračja sončno sevanje ionizirano, ko prehaja skozi magnetna polja Pristane na in. Ta pojav opazujemo s tal kot severni sij.

Debelina atmosfere je približno 120 km od zemeljske površine. Skupna masa zraka v ozračju je (5,1-5,3) 10 18 kg. Od tega je masa suhega zraka 5,1352 ±0,0003 10 18 kg, skupna masa vodne pare pa povprečno 1,27 10 16 kg.

Tropopavza

Prehodna plast iz troposfere v stratosfero, plast ozračja, v kateri se upadanje temperature z višino ustavi.

Stratosfera

Stratopavza

Mejna plast ozračja med stratosfero in mezosfero. Pri navpični porazdelitvi temperature je največ (približno 0 °C).

Mezosfera

Zemljina atmosfera

Meja zemeljske atmosfere

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 visokih nadmorskih višin. Pod vplivom ultravijoličnega in rentgenskega sončnega sevanja ter kozmičnega sevanja pride do ionizacije zraka (»auroras«) - 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, ki meji na termosfero. V tem območju je absorpcija sončnega sevanja zanemarljiva in temperatura se dejansko ne spreminja z nadmorsko višino.

Eksosfera (sfera sipanja)

Do višine 100 km je ozračje homogena, dobro premešana mešanica plinov. V višjih plasteh je porazdelitev plinov po višini odvisna od njihove molekulske mase, koncentracija težjih plinov se hitreje zmanjšuje z oddaljenostjo od površja Zemlje. 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 nadmorski višini približno 2000-3500 km se eksosfera postopoma spremeni v t.i. vakuum v bližnjem vesolju, ki je napolnjen z zelo redkimi delci medplanetarnega plina, predvsem atomi vodika. Toda ta plin predstavlja le del medplanetarne snovi. Drugi del sestavljajo prašni delci kometnega in meteorskega izvora. V ta prostor prodira poleg izredno redkih prašnih delcev tudi elektromagnetno in korpuskularno sevanje sončnega in galaktičnega izvora.

Troposfera predstavlja približno 80% mase ozračja, stratosfera - približno 20%; masa mezosfere ni večja od 0,3%, termosfera je manjša od 0,05% celotne mase ozračja. Glede na električne lastnosti atmosfere ločimo nevtronosfero in ionosfero. Trenutno se domneva, da se atmosfera razteza do nadmorske višine 2000-3000 km.

Fiziološke in druge lastnosti ozračja

Ozračje nas oskrbuje s kisikom, ki je potreben za dihanje. Zaradi padca celotnega atmosferskega tlaka pa se, ko se dvignete na višino, delni tlak kisika ustrezno zmanjša.

Na višinah nad 100 km je atmosferi odvzeta še ena izjemna lastnost - sposobnost absorbiranja, prevajanja in prenosa toplotne energije s konvekcijo (tj. z mešanjem zraka). To pomeni, da različnih elementov opreme na orbitalni vesoljski postaji ne bo mogoče hladiti od zunaj na enak način, kot je to običajno na letalu – s pomočjo zračnih šob in zračnih radiatorjev. Na tej nadmorski višini, kot na splošno v vesolju, je edini način prenosa toplote toplotno sevanje.

Zgodovina nastanka atmosfere

Po najpogostejši teoriji je imela Zemljina atmosfera skozi čas tri različne sestave. Sprva je bil sestavljen iz lahkih plinov (vodika in helija), zajetih iz medplanetarnega prostora. To je t.i primarna atmosfera(pred približno štirimi milijardami let). Na naslednji stopnji je aktivna vulkanska aktivnost povzročila nasičenost ozračja s plini, ki niso vodik (ogljikov dioksid, amoniak, vodna para). Tako je nastala sekundarna atmosfera(približno tri milijarde let pred današnjim dnem). To vzdušje je bilo krepčilno. Nadalje so proces nastajanja atmosfere 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 N2 je posledica oksidacije atmosfere amoniak-vodik z molekularnim kisikom O2, ki je začel prihajati s površine planeta kot posledica fotosinteze, ki se je začela pred 3 milijardami let. Dušik N2 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 reagira 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. Cianobakterije (modrozelene alge) in gomoljične bakterije, ki tvorijo rizobialno simbiozo s stročnicami, tako imenovane, ga lahko z nizko porabo energije oksidirajo in pretvorijo v biološko aktivno obliko. zeleno gnojenje.

kisik

Sestava atmosfere se je začela radikalno spreminjati s pojavom živih organizmov na Zemlji, kot 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 itd. Na koncu te stopnje se je vsebnost kisika v ozračju začela povečevati. 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

V zadnjem času je človek začel vplivati na razvoj ozračja. Rezultat njegovih dejavnosti je bilo stalno znatno povečanje 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 človeške industrijske 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, SO2). Žveplov dioksid oksidira atmosferski kisik v SO 3 v zgornjih plasteh atmosfere, ta pa medsebojno deluje z vodo in amoniakovimi hlapi ter nastaneta žveplova kislina (H 2 SO 4) in amonijev sulfat ((NH 4) 2 SO 4 ) se vračajo na površje Zemlje v obliki t.i. kisel dež. Uporaba motorjev z notranjim zgorevanjem povzroča znatno onesnaženje ozračja z dušikovimi oksidi, ogljikovodiki in svinčevimi spojinami (tetraetil svinec Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Aerosolno onesnaženje ozračja je posledica naravnih vzrokov (vulkanski izbruhi, prašne nevihte, vnos kapljic morska voda in cvetni prah rastlin itd.), in gospodarska dejavnost ljudi (kopanje rud in gradbenih materialov, kurjenje goriva, izdelava cementa itd.). Intenzivna obsežna emisija trdnih delcev v ozračje je ena izmed možni razlogi spremembe v podnebju planeta.

Poglej tudi

Jacchia (model atmosfere)

Opombe

Povezave

Literatura

V. V. Parin, F. P. Kosmolinski, B. A. Duškov“Vesoljska biologija in medicina” (2. izdaja, revidirana in razširjena), M.: “Prosveshcheniye”, 1975, 223 str.
N. V. Gusakova“Okoljska kemija”, Rostov na Donu: Phoenix, 2004, 192 z ISBN 5-222-05386-5
Sokolov V. A. Geokemija zemeljskih plinov, M., 1971;
McEwen M., Phillips L. Atmosferska kemija, M., 1978;
Wark K., Warner S. Onesnaževanje zraka. Viri in nadzor, prev. iz angleščine, M.. 1980;
Spremljanje onesnaženosti ozadja naravna okolja. V. 1, L., 1982.

Zemlja
Zgodovina Zemlje	Starost Zemlje Geološka zgodovina Zemlje Geokronološka lestvica Zgodovina življenja na Zemlji Poledenitev Zemlje Paradoks šibkega mladega Sonca Teorija udarca velikana Kronologija evolucije
Geografija in geologija	Avstralija Azija Antarktika Afrika Evropa Severna Amerika Južna Amerika Atlantski ocean Indijski ocean Arktični ocean

Skupaj z Zemljo se vrti tudi plinski ovoj našega planeta, imenovan atmosfera. Procesi, ki se v njem dogajajo, določajo vreme na našem planetu; ozračje je tudi tisto, ki varuje živali in rastlinski svet pred škodljivim vplivom ultravijoličnimi žarki, zagotavlja optimalno temperaturo in tako naprej. , ni tako enostavno določiti in tukaj je razlog.

Zemljina atmosfera km

Atmosfera je plinski prostor. Njegova zgornja meja ni jasno določena, saj višje kot so plini, bolj so redki in se postopoma pomikajo v vesolje. Če govorimo približno o premeru zemeljske atmosfere, potem znanstveniki imenujejo številko približno 2-3 tisoč kilometrov.

Iz česa je sestavljena Zemljina atmosfera?štiri plasti, ki prav tako gladko prehajajo ena v drugo. To:

troposfera;
stratosfera;
mezosfera;
ionosfera (termosfera).

Mimogrede, zanimivo dejstvo: Planet Zemlja brez ozračja bi bil tako tih kot luna, saj je zvok vibracija delcev zraka. In dejstvo, da je nebo modro, je razloženo s posebnim razpadom sončnih žarkov, ki prehajajo skozi ozračje.

Značilnosti vsake plasti ozračja

Debelina troposfere je od osem do deset kilometrov (v zmernih širinah - do 12 in nad ekvatorjem - do 18 kilometrov). Zrak v tej plasti se segrejeta s kopnim in vodo, zato bolj polmer zemeljske atmosfere, nižja je temperatura. Tu je skoncentrirano 80 odstotkov celotne mase ozračja in koncentrira se vodna para, nastajajo nevihte, nevihte, oblaki, padavine, zrak se giblje v navpični in vodoravni smeri.

Stratosfera se nahaja od troposfere na nadmorski višini od osem do 50 kilometrov. Zrak je tukaj redek, tako da sončni žarki ne razblinijo in barva neba postane vijolična. Ta plast absorbira ultravijolično sevanje zaradi ozona.

Mezosfera se nahaja še višje - na nadmorski višini 50-80 kilometrov. Tu se nebo že zdi črno, temperatura plasti pa je do minus devetdeset stopinj. Sledi termosfera, tu temperatura močno naraste in se nato na višini 600 km ustavi pri okoli 240 stopinjah.

Najbolj redka plast je ionosfera, zanjo je značilna visoka naelektrenost, prav tako kot zrcalo odbija radijske valove različnih dolžin. Tu se oblikuje severni sij.

Posodobil: 31. marca 2016 avtor: Anna Volosovets