DÜNYANIN ATMOSFERİ(Yunanca atmosfer buharı + sphara topu) - Dünya'yı çevreleyen gazlı kabuk. Atmosferin kütlesi yaklaşık 5.15·10 15 Atmosferin biyolojik önemi çok büyüktür. Atmosferde canlı ve cansız doğa, flora ve fauna arasında kütle-enerji alışverişi vardır. Atmosferik nitrojen mikroorganizmalar tarafından asimile edilir; bitkiler, güneş enerjisi sayesinde karbondioksit ve sudan organik maddeler sentezler ve oksijeni serbest bırakır. Atmosferin varlığı, canlı organizmaların varlığı için de önemli bir koşul olan Dünya'daki suyun korunmasını sağlar.

Yüksek irtifa jeofizik roketler, yapay dünya uyduları ve gezegenler arası otomatik istasyonlar yardımıyla yapılan araştırmalar, dünya atmosferinin binlerce kilometre boyunca uzandığını ortaya koydu. Atmosferin sınırları kararsızdır, ayın yerçekimi alanından ve güneş ışığı akışının basıncından etkilenirler. Ekvatorun üzerinde, dünyanın gölge bölgesinde, atmosfer yaklaşık 10.000 km yüksekliğe ulaşır ve kutupların üzerinde, sınırları dünya yüzeyinden 3.000 km'dir. Atmosferin ana kütlesi (% 80-90), 12-16 km'ye kadar olan yüksekliklerdedir; bu, gazlı ortamının yoğunluğundaki azalmanın (nadir) yükseklik olarak üstel (doğrusal olmayan) doğası ile açıklanır. deniz seviyesi yükselir.

Doğal koşullarda çoğu canlı organizmanın varlığı, atmosferin aktif seyri için gerekli olan gaz bileşimi, sıcaklık, basınç ve nem gibi atmosferik faktörlerin bir kombinasyonunun bulunduğu 7-8 km'ye kadar olan atmosferin daha da dar sınırlarında mümkündür. biyolojik süreçler gerçekleşir. Havanın hareketi ve iyonlaşması, atmosferik yağış ve atmosferin elektriksel durumu da hijyenik öneme sahiptir.

Gaz bileşimi

Atmosfer, esas olarak nitrojen ve oksijen (hacimce %78.08 ve %20.95) olmak üzere gazların fiziksel bir karışımıdır (Tablo 1). Atmosferik gazların oranı 80-100 km irtifalara kadar hemen hemen aynıdır. Atmosferin gaz bileşiminin ana bölümünün sabitliği, canlı ve cansız doğa arasındaki gaz değişim süreçlerinin nispi dengelenmesinden ve hava kütlelerinin yatay ve dikey yönlerde sürekli karıştırılmasından kaynaklanmaktadır.

Tablo 1. DÜNYA YÜZEYİNE YAKIN KURU ATMOSFERİK HAVANIN KİMYASAL BİLEŞİMİNİN ÖZELLİKLERİ

100 km'nin üzerindeki irtifalarda, yerçekimi ve sıcaklığın etkisi altında dağınık tabakalaşmaları nedeniyle bireysel gazların yüzdesi değişir. Ek olarak, 100 km veya daha fazla yükseklikte ultraviyole ve X ışınlarının kısa dalga boylu kısmının etkisi altında oksijen, azot ve karbondioksit molekülleri atomlara ayrışır. Yüksek irtifalarda, bu gazlar oldukça iyonize atomlar şeklindedir.

Dünyanın farklı bölgelerinin atmosferindeki karbondioksit içeriği daha az sabittir, bu kısmen havayı kirleten büyük sanayi işletmelerinin eşit olmayan dağılımının yanı sıra karbondioksiti emen bitki örtüsü ve su havzalarının eşit olmayan dağılımından kaynaklanmaktadır. dünyada. Atmosferdeki değişken ayrıca, volkanik patlamalar, güçlü yapay patlamalar, endüstriyel işletmelerin kirliliği sonucu oluşan aerosollerin (bkz.) - birkaç milimikrondan birkaç on mikrona kadar değişen boyutta havada asılı kalan partiküllerin içeriğidir. Aerosollerin konsantrasyonu irtifa ile hızla azalır.

Atmosferin değişken bileşenlerinden en kararsız ve önemli olanı, dünya yüzeyinde konsantrasyonu %3 (tropik bölgelerde) ile %2 × 10 -10 (Antarktika'da) arasında değişebilen su buharıdır. Hava sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, atmosferde o kadar fazla nem, ceteris paribus olabilir ve bunun tersi de geçerlidir. Su buharının büyük kısmı atmosferde 8-10 km yüksekliğe kadar yoğunlaşmıştır. Atmosferdeki su buharının içeriği, buharlaşma, yoğuşma ve yatay taşıma süreçlerinin birleşik etkisine bağlıdır. Yüksek rakımlarda, sıcaklıktaki düşüş ve buharların yoğunlaşması nedeniyle hava pratik olarak kurudur.

Dünya atmosferi, moleküler ve atomik oksijene ek olarak, konsantrasyonu çok değişken olan ve yüksekliğe ve mevsime bağlı olarak değişen az miktarda ozon içerir (bkz.). Ozonun çoğu, kutup gecesinin sonunda, 15-30 km yükseklikte, yukarı ve aşağı keskin bir düşüşle kutuplar bölgesinde bulunur. Ozon, esas olarak 20-50 km rakımlarda, ultraviyole güneş radyasyonunun oksijen üzerindeki fotokimyasal etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Bu durumda, iki atomlu oksijen molekülleri kısmen atomlara ayrışır ve ayrışmamış molekülleri birleştirerek triatomik ozon molekülleri (polimerik, allotropik oksijen formu) oluşturur.

Atmosferdeki sözde inert gazların (helyum, neon, argon, kripton, ksenon) varlığı, doğal radyoaktif bozunma süreçlerinin sürekli akışı ile ilişkilidir.

Gazların biyolojik önemi atmosfer çok geniş. Çoğu çok hücreli organizma için, bir gaz veya gazdaki belirli bir moleküler oksijen içeriği su ortamı fotosentez sırasında başlangıçta oluşan organik maddelerden solunum sırasında enerji salınımına neden olan, varlıkları için vazgeçilmez bir faktördür. Biyosferin üst sınırlarının (yerkürenin yüzeyinin parçası ve yaşamın bulunduğu atmosferin alt kısmı) yeterli miktarda oksijenin varlığı ile belirlenmesi tesadüf değildir. Evrim sürecinde organizmalar atmosferdeki belirli bir oksijen düzeyine adapte olmuşlardır; oksijen içeriğinin azalma veya artma yönünde değiştirilmesinin olumsuz etkisi vardır (bkz. İrtifa hastalığı, Hiperoksi, Hipoksi).

Oksijenin ozon-allotropik formu da belirgin bir biyolojik etkiye sahiptir. Tatil alanları ve deniz kıyıları için tipik olan 0.0001 mg / l'yi aşmayan konsantrasyonlarda, ozonun iyileştirici bir etkisi vardır - nefes almayı ve kardiyovasküler aktiviteyi uyarır, uykuyu iyileştirir. Ozon konsantrasyonu arttıkça, toksik etki: göz tahrişi, solunum yollarının mukoza zarının nekrotik iltihabı, akciğer hastalıklarının alevlenmesi, otonom nevrozlar. Hemoglobin ile kombinasyona giren ozon, kanın solunum fonksiyonunun ihlaline yol açan methemoglobin oluşturur; oksijenin akciğerlerden dokulara transferi zorlaşır, boğulma fenomeni gelişir. Atomik oksijenin vücut üzerinde benzer bir olumsuz etkisi vardır. Ozon, güneş radyasyonu ve karasal radyasyonun son derece güçlü absorpsiyonundan dolayı atmosferin çeşitli katmanlarının termal rejimlerinin oluşturulmasında önemli bir rol oynar. Ozon, ultraviyole ve kızılötesi ışınları en yoğun şekilde emer. 300 nm'den daha az dalga boyuna sahip güneş ışınları, atmosferik ozon tarafından neredeyse tamamen emilir. Böylece, Dünya, birçok organizmayı Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun zararlı etkilerinden, Azottan koruyan bir tür "ozon perdesi" ile çevrilidir. atmosferik havaönemli biyolojik önemiöncelikle sözde bir kaynak olarak. sabit nitrojen - bir bitki (ve nihayetinde hayvan) gıda kaynağı. Azotun fizyolojik önemi, yaşam süreçleri için gerekli atmosferik basınç seviyesinin yaratılmasına katılımıyla belirlenir. Belirli basınç değişiklikleri koşulları altında, nitrojen vücutta bir takım bozuklukların gelişiminde önemli bir rol oynar (bkz. Dekompresyon hastalığı). Azotun oksijenin vücut üzerindeki toksik etkisini zayıflattığı ve atmosferden sadece mikroorganizmalar tarafından değil, aynı zamanda yüksek hayvanlar tarafından da emildiği varsayımları tartışmalıdır.

Atmosferin inert gazları (ksenon, kripton, argon, neon, helyum) normal şartlar altında oluşturdukları kısmi basınçta biyolojik olarak kayıtsız gazlar olarak sınıflandırılabilir. Kısmi basınçta önemli bir artış ile bu gazların narkotik bir etkisi vardır.

Atmosferdeki karbondioksitin varlığı, yaşam boyunca sürekli olarak ortaya çıkan, değişen ve ayrışan karmaşık karbon bileşiklerinin fotosentezi nedeniyle güneş enerjisinin biyosferde birikmesini sağlar. Bu dinamik sistem güneş ışığının enerjisini yakalayan ve bunu karbondioksit (bkz.) ve suyu oksijen salınımı ile çeşitli organik bileşiklere dönüştürmek için kullanan alglerin ve kara bitkilerinin aktivitesinin bir sonucu olarak korunur. Biyosferin yukarı doğru genişlemesi, 6-7 km'den daha yüksek irtifalarda, klorofil içeren bitkilerin düşük karbondioksit kısmi basıncı nedeniyle yaşayamamaları gerçeğiyle kısmen sınırlıdır. Karbondioksit düzenlenmesinde önemli rol oynadığı için fizyolojik açıdan da oldukça aktiftir. metabolik süreçler, merkezi sinir sisteminin aktivitesi, solunum, kan dolaşımı, vücudun oksijen rejimi. Bununla birlikte, bu düzenlemeye atmosferden değil, vücudun kendisi tarafından üretilen karbondioksitin etkisi aracılık eder. Hayvanların ve insanların dokularında ve kanlarında, karbondioksitin kısmi basıncı, atmosferdeki basıncından yaklaşık 200 kat daha fazladır. Ve sadece atmosferdeki karbondioksit içeriğinde önemli bir artışla (% 0,6-1'den fazla), vücutta hiperkapni terimi ile belirtilen ihlaller vardır (bkz.). Solunan havadaki karbondioksitin tamamen ortadan kaldırılması, insan ve hayvan organizmaları üzerinde doğrudan olumsuz bir etkiye sahip olamaz.

Karbondioksit, uzun dalga boylu radyasyonu emmede ve Dünya yüzeyinin yakınında sıcaklığı yükselten "sera etkisini" sürdürmede rol oynar. Havaya büyük miktarlarda endüstrinin atık ürünü olarak giren karbondioksitin atmosferin termal ve diğer rejimleri üzerindeki etkisi sorunu da incelenmektedir.

Atmosferik su buharı (hava nemi) de insan vücudunu, özellikle çevre ile ısı alışverişini etkiler.

Atmosferdeki su buharının yoğunlaşması sonucunda bulutlar oluşur ve yağışlar (yağmur, dolu, kar) düşer. Güneş radyasyonunu saçan su buharı, meteorolojik koşulların oluşumunda Dünya'nın termal rejiminin ve atmosferin alt katmanlarının oluşturulmasına katılır.

atmosfer basıncı

Atmosferik basınç (barometrik), yerçekiminin etkisi altında atmosferin Dünya yüzeyinde uyguladığı basınçtır. Atmosferdeki her noktadaki bu basıncın değeri, ölçüm yerinin üzerinde atmosferin sınırlarına kadar uzanan, bir birim tabana sahip üstteki hava sütununun ağırlığına eşittir. Atmosferik basınç, bir barometre ile ölçülür (bkz.) ve milibar olarak, Newton başına Newton olarak ifade edilir. metrekare veya bir barometredeki cıva sütununun milimetre cinsinden yüksekliği, 0°'ye düşürüldü ve yerçekimi ivmesinin normal değeri. Masada. 2, en sık kullanılan atmosferik basınç birimlerini gösterir.

Basınçtaki değişiklik, toprak üzerinde bulunan hava kütlelerinin ve farklı yerlerdeki suyun eşit olmayan ısınması nedeniyle oluşur. coğrafi enlemler. Sıcaklık arttıkça havanın yoğunluğu ve oluşturduğu basınç azalır. Düşük basınçlı (çevreden girdabın merkezine basınçta bir azalma ile) büyük bir hızlı hareket eden hava birikimine, artan basınçla (girdabın merkezine doğru basınçta bir artışla) siklon denir - bir antisiklon. Hava tahmini için, büyük kütlelerin hareket etmesinde meydana gelen ve antisiklonların ve siklonların ortaya çıkması, gelişmesi ve yok edilmesiyle ilişkili olan atmosferik basınçtaki periyodik olmayan değişiklikler önemlidir. Atmosferik basınçtaki özellikle büyük değişiklikler, tropikal siklonların hızlı hareketi ile ilişkilidir. Aynı zamanda atmosfer basıncı günde 30-40 mbar arasında değişebilir.

100 km'lik bir mesafe boyunca atmosferik basınçtaki milibar cinsinden düşüşe yatay barometrik gradyan denir. Tipik olarak, yatay barometrik gradyan 1-3 mbar'dır, ancak tropikal siklonlarda bazen 100 km'de onlarca milibara yükselir.

Rakım yükseldikçe, atmosferik basınç logaritmik bir ilişki içinde azalır: önce çok keskin, sonra giderek daha az fark edilir (Şek. 1). Bu nedenle, barometrik basınç eğrisi üsteldir.

Birim dikey mesafe başına basınçtaki azalmaya dikey barometrik gradyan denir. Genellikle bunun tersini kullanırlar - barometrik adım.

Barometrik basınç, havayı oluşturan gazların kısmi basınçlarının toplamı olduğu için, atmosferin toplam basıncının azalmasıyla birlikte, bir yüksekliğe çıkmayla birlikte, havayı oluşturan gazların kısmi basıncının da arttığı açıktır. yukarı hava da azalır. Atmosferdeki herhangi bir gazın kısmi basıncının değeri aşağıdaki formülle hesaplanır.

burada P x gazın kısmi basıncıdır, P z, Z yüksekliğindeki atmosfer basıncıdır, % X, kısmi basıncı belirlenecek olan gazın yüzdesidir.

Pirinç. 1. Deniz seviyesinden yüksekliğe bağlı olarak barometrik basınçta değişiklik.

Pirinç. 2. Alveolar havadaki kısmi oksijen basıncındaki değişiklik ve hava ve oksijen solurken irtifadaki değişikliğe bağlı olarak arteriyel kanın oksijenle doygunluğu. Oksijen solunumu 8,5 km yükseklikten başlar (bir basınç odasında deney).

Pirinç. 3. Hava (I) ve oksijen (II) solurken hızlı bir yükselişten sonra, farklı yüksekliklerde bir kişide dakika cinsinden aktif bilincin ortalama değerlerinin karşılaştırmalı eğrileri. 15 km'nin üzerindeki irtifalarda, oksijen ve hava solurken aktif bilinç eşit derecede rahatsız olur. 15 km'ye kadar olan irtifalarda, oksijen soluması aktif bilinç süresini önemli ölçüde uzatır (basınç odasında deney).

Atmosferik gazların yüzde bileşimi nispeten sabit olduğundan, herhangi bir gazın kısmi basıncını belirlemek için, yalnızca belirli bir yükseklikte toplam barometrik basıncı bilmek gerekir (Şekil 1 ve Tablo 3).

Tablo 3. STANDART ATMOSFER TABLOSU (GOST 4401-64) 1

1 Kısaltılmış biçimde verilir ve "Kısmi oksijen basıncı" sütunu ile desteklenir.

Bir gazın kısmi basıncını belirlerken nemli hava basıncı (esnekliği) barometrik basınçtan çıkarın doymuş buharlar.

Bir gazın nemli havadaki kısmi basıncını belirleme formülü, kuru havadan biraz farklı olacaktır:

pH 2 O, su buharının esnekliğidir. t° 37°'de doymuş su buharının esnekliği 47 mm Hg'dir. Sanat. Bu değer, yer ve yüksek irtifa koşullarında alveolar havadaki gazların kısmi basınçlarının hesaplanmasında kullanılır.

Yüksek ve düşük tansiyonun vücut üzerindeki etkileri. Barometrik basınçtaki yukarı veya aşağı değişikliklerin hayvanların ve insanların organizmaları üzerinde çeşitli etkileri vardır. Etkilemek yüksek tansiyon gazlı ortamın mekanik ve nüfuz edici fiziksel ve kimyasal etkisi ile ilişkilidir (sıkıştırma ve nüfuz etme etkileri olarak adlandırılır).

Sıkıştırma etkisi şu şekilde kendini gösterir: organlar ve dokular üzerindeki mekanik basınç kuvvetlerinde eşit bir artış nedeniyle genel hacimsel sıkıştırma; çok yüksek barometrik basınçta eşit hacimsel sıkıştırmaya bağlı mekanonarkoz; dış hava ile boşluktaki hava arasında kopuk bir bağlantı olduğunda gaz içeren boşlukları sınırlayan dokular üzerinde lokal eşit olmayan basınç, örneğin orta kulak, burun aksesuar boşlukları (bkz. Barotravma); özellikle zorlu solunum (egzersiz, hiperkapni) sırasında solunum hareketlerine direncin artmasına neden olan dış solunum sistemindeki gaz yoğunluğunun artması.

Nüfuz edici etki, oksijenin ve kayıtsız gazların toksik etkisine yol açabilir, içeriğinde kan ve dokularda narkotik reaksiyona neden olan bir artış, insanlarda bir azot-oksijen karışımı kullanıldığında ilk kesim belirtileri ortaya çıkar. 4-8 atm basınç. Kısmi oksijen basıncındaki bir artış, başlangıçta kardiyovasküler ve solunum sistemleri fizyolojik hipokseminin düzenleyici etkisinin kapanması nedeniyle. Akciğerlerdeki kısmi oksijen basıncında 0,8-1 ata'dan fazla bir artışla, toksik etkisi kendini gösterir (akciğer dokusuna zarar, kasılmalar, çökme).

Gaz halindeki ortamın artan basıncının delici ve sıkıştırıcı etkileri, klinik ilaç genel ve lokal oksijen kaynağı bozukluğu olan çeşitli hastalıkların tedavisinde (bkz. Baroterapi, Oksijen tedavisi).

Basıncı düşürmek vücut üzerinde daha da belirgin bir etkiye sahiptir. Son derece nadir bir atmosfer koşullarında, ana patojenetik faktör birkaç saniye içinde bilinç kaybına, 4-5 dakika içinde ölüme yol açan, solunan havadaki ve ardından alveolar havadaki, kandaki ve dokulardaki oksijenin kısmi basıncının azalmasıdır (Şekil 2 ve 3) . Orta derecede hipoksi gelişmeye neden olur adaptif reaksiyonlaröncelikle hayati organlara oksijen beslemesini sürdürmeyi amaçlayan solunum ve hemodinamik sistemler önemli organlar(beyin, kalp). Belirgin bir oksijen eksikliği ile oksidatif süreçler inhibe edilir (solunum enzimleri nedeniyle) ve mitokondride aerobik enerji üretim süreçleri bozulur. Bu, önce hayati organların işlevlerinde bozulmaya ve ardından vücudun geri dönüşü olmayan yapısal hasara ve ölümüne yol açar. Adaptif ve patolojik reaksiyonların gelişimi, değişim işlevsel durum atmosfer basıncında bir azalma ile vücut ve insan performansı, solunan havadaki kısmi oksijen basıncındaki azalma derecesi ve hızı, bir yükseklikte kalma süresi, yapılan işin yoğunluğu, ilk durumu ile belirlenir. vücut (bkz. İrtifa hastalığı).

Yüksek irtifalarda basınçta bir azalma (oksijen eksikliği hariç tutulsa bile), vücutta ciddi rahatsızlıklara neden olur, bunlar arasında "dekompresyon bozuklukları" kavramı ile birleşir: yüksek irtifa gaz, barotit ve barosinüzit, yüksek irtifa dekompresyon hastalığı ve yüksek irtifa doku amfizemi.

Gastrointestinal sistemdeki gazların genişlemesi ve barometrik basıncın düşmesi nedeniyle yüksek irtifa gazları gelişir. karın duvarı 7-12 km veya daha yükseklere tırmanırken. Bağırsak içeriğinde çözünmüş gazların salınması kesinlikle önemlidir.

Gazların genişlemesi mide ve bağırsakların gerilmesine, diyaframın yükselmesine, kalbin pozisyonunun değişmesine, bu organların alıcı aparatlarının tahriş olmasına ve solunum ve kan dolaşımını bozan patolojik reflekslere neden olur. Genellikle karında keskin ağrılar vardır. Benzer olaylar bazen dalgıçlarda derinlikten yüzeye çıkarken meydana gelir.

Orta kulakta veya burnun aksesuar boşluklarında sırasıyla tıkanıklık ve ağrı hissi ile kendini gösteren barotit ve barosinüzit gelişim mekanizması, yüksek irtifa gazlarının gelişimine benzer.

Basıncın azalması, vücut boşluklarında bulunan gazların genişlemesinin yanı sıra, basınç altında çözündükleri sıvı ve dokulardan deniz seviyesinde veya derinlikte gazların salınmasına ve vücutta gaz kabarcıklarının oluşmasına da neden olur. .

Çözünmüş gazların (her şeyden önce nitrojen) bu çıkış süreci, bir dekompresyon hastalığının gelişmesine neden olur (bkz.).

Pirinç. 4. Suyun kaynama noktasının irtifaya ve barometrik basınca bağımlılığı. Basınç numaraları, karşılık gelen irtifa numaralarının altında bulunur.

Atmosfer basıncının düşmesiyle sıvıların kaynama noktası düşer (Şekil 4). Barometrik basıncın vücut sıcaklığında (37 °) doymuş buharların esnekliğine eşit (veya daha az) olduğu 19 km'den daha yüksek bir rakımda, vücudun hücreler arası ve hücreler arası sıvısının “kaynaması” meydana gelebilir, bu da sonuç olarak büyük damarlarda, plevra, mide, perikard boşluğunda, gevşek yağ dokusunda, yani hidrostatik ve interstisyel basıncın düşük olduğu bölgelerde, su buharı kabarcıkları oluşur, yüksek irtifa doku amfizemi gelişir. Yükseklik "kaynama" etkilemez hücre yapıları, sadece hücreler arası sıvı ve kanda lokalize.

Büyük buhar kabarcıkları kalbin ve kan dolaşımının çalışmasını engelleyebilir ve hayati sistem ve organların işleyişini bozabilir. Bu, yüksek irtifalarda gelişen akut oksijen açlığının ciddi bir komplikasyonudur. Yüksek irtifa doku amfizeminin önlenmesi, yüksek irtifa ekipmanları ile vücuda dışarıdan karşı basınç oluşturularak sağlanabilir.

Belirli parametreler altında barometrik basıncı düşürme (dekompresyon) süreci, zarar verici bir faktör haline gelebilir. Hıza bağlı olarak, dekompresyon düzgün (yavaş) ve patlayıcı olarak ayrılır. İkincisi 1 saniyeden daha kısa bir sürede ilerler ve güçlü bir patlama (bir atışta olduğu gibi), sis oluşumu (genleşen havanın soğuması nedeniyle su buharının yoğunlaşması) eşlik eder. Tipik olarak, basınçlı bir kokpit veya basınç giysisinin camı kırıldığında irtifalarda patlayıcı dekompresyon meydana gelir.

Patlayıcı dekompresyonda ilk acı çeken akciğerlerdir. İntrapulmoner aşırı basınçta (80 mm Hg'den fazla) hızlı bir artış, akciğer dokusunun önemli ölçüde gerilmesine yol açar ve bu da akciğerlerin yırtılmasına neden olabilir (2,3 kat genişlemeleriyle). Patlayıcı dekompresyon hasara ve gastrointestinal sistem. Akciğerlerde meydana gelen aşırı basınç miktarı, büyük ölçüde dekompresyon sırasında akciğerlerden hava çıkış hızına ve akciğerlerdeki hava hacmine bağlı olacaktır. Özellikle tehlikelidir, eğer üst hava yolları dekompresyon sırasında, bunlar kapanır (yutarken, nefesi tutarken) veya dekompresyon, akciğerler büyük miktarda hava ile dolduğunda derin inspirasyon aşamasına denk gelir.

atmosfer sıcaklığı

Atmosferin sıcaklığı başlangıçta artan yükseklikle azalır (ortalama olarak, yere yakın 15°'den 11-18 km yükseklikte -56,5°'ye). Atmosferin bu bölgesindeki dikey sıcaklık gradyanı her 100 m'de yaklaşık 0,6°'dir; gün ve yıl boyunca değişir (Tablo 4).

Tablo 4. SSCB BÖLGESİNİN ORTA ŞERİT ÜZERİNDEKİ DİKEY SICAKLIK DEĞİŞİMİNDEKİ DEĞİŞİKLİKLER

Pirinç. 5. Farklı yüksekliklerde atmosfer sıcaklığındaki değişim. Kürelerin sınırları noktalı bir çizgi ile belirtilmiştir.

11 - 25 km rakımlarda, sıcaklık sabit hale gelir ve -56,5 °; daha sonra sıcaklık yükselmeye başlar, 40 km yükseklikte 30-40°'ye ve 50-60 km yükseklikte 70°'ye ulaşır (Şekil 5), bu da ozon tarafından yoğun güneş radyasyonu absorpsiyonu ile ilişkilidir. 60-80 km yükseklikten, hava sıcaklığı tekrar hafifçe düşer (60°C'ye kadar) ve daha sonra kademeli olarak artar ve 120 km yükseklikte 270°C'ye, 220 km yükseklikte 800°C'ye, 1500°C'ye ulaşır. 300 km yükseklikte °C ve

uzay sınırında - 3000 ° 'den fazla. Bu yüksekliklerdeki yüksek enderlik ve düşük yoğunluktaki gazlar nedeniyle, ısı kapasitelerinin ve daha soğuk cisimleri ısıtma kabiliyetlerinin çok küçük olduğuna dikkat edilmelidir. Bu koşullar altında, bir vücuttan diğerine ısı transferi sadece radyasyon yoluyla gerçekleşir. Atmosferdeki sıcaklıktaki tüm dikkate alınan değişiklikler, Güneş'in termal enerjisinin hava kütleleri tarafından doğrudan ve yansıyan emilimi ile ilişkilidir.

Atmosferin Dünya yüzeyine yakın alt kısmında, sıcaklık dağılımı güneş radyasyonunun akışına bağlıdır ve bu nedenle esas olarak enlemsel bir karaktere sahiptir, yani eşit sıcaklık çizgileri - izotermler - enlemlere paraleldir. Alt katmanlardaki atmosfer dünyanın yüzeyinden ısıtıldığından, yatay sıcaklık değişimi, termal özellikleri farklı olan kıtaların ve okyanusların dağılımından güçlü bir şekilde etkilenir. Genellikle referans kitaplar, toprak yüzeyinden 2 m yüksekliğe kurulmuş bir termometre ile ağ meteorolojik gözlemleri sırasında ölçülen sıcaklığı gösterir. Çoğu yüksek sıcaklıklar(58e'ye kadar) İran çöllerinde ve SSCB'de - Türkmenistan'ın güneyinde (50 °'ye kadar), en düşük (-87 °'ye kadar) Antarktika'da ve SSCB'de - bölgelerde görülür. Verkhoyansk ve Oymyakon (-68 ° 'ye kadar). Kışın, bazı durumlarda dikey sıcaklık gradyanı 0,6 ° yerine 100 m'de 1 °'yi aşabilir veya hatta alabilir. olumsuz anlam. Sıcak mevsimde gün boyunca, 100 m'de onlarca dereceye eşit olabilir.Ayrıca, genellikle izotermin normali boyunca 100 km'lik bir mesafe olarak adlandırılan yatay bir sıcaklık gradyanı da vardır. Yatay sıcaklık gradyanının büyüklüğü 100 km'de bir derecenin onda biri kadardır ve ön bölgelerde 100 m'de 10°'yi aşabilir.

İnsan vücudu, oldukça dar bir dış sıcaklık dalgalanmaları aralığında - 15 ila 45 ° arasında termal homeostazı (bakınız) koruyabilir. Dünyanın yakınında ve yükseklikte atmosfer sıcaklığındaki önemli farklılıklar, yüksek irtifa ve uzay uçuşlarında insan vücudu ve çevre arasındaki termal dengeyi sağlamak için özel koruyucu teknik araçların kullanılmasını gerektirir.

Atmosfer parametrelerindeki (sıcaklık, basınç, kimyasal bileşim, elektrik durumu) karakteristik değişiklikler, atmosferi koşullu olarak bölgelere veya katmanlara ayırmayı mümkün kılar. Troposfer- üst sınırı ekvatorda 17-18 km'ye kadar, kutuplarda - 7-8 km'ye kadar, orta enlemlerde - 12-16 km'ye kadar uzanan Dünya'ya en yakın katman. Troposfer, üstel bir basınç düşüşü, sabit bir dikey sıcaklık gradyanının varlığı, hava kütlelerinin yatay ve dikey hareketleri ve hava neminde önemli değişiklikler ile karakterize edilir. Troposfer, atmosferin büyük bir bölümünü ve biyosferin önemli bir bölümünü içerir; burada tüm ana bulut türleri ortaya çıkar, hava kütleleri ve cepheler oluşur, siklonlar ve antisiklonlar gelişir. Troposferde, güneş ışınlarının Dünya'nın kar örtüsü tarafından yansıması ve havanın yüzey katmanlarının soğuması nedeniyle, inversiyon, yani atmosferde alttan sıcaklıkta bir artış meydana gelir. normal düşüş yerine yukarı.

Troposferdeki sıcak mevsimde, hava kütlelerinin sürekli bir türbülanslı (rastgele, kaotik) karışımı ve hava akışlarıyla (konveksiyon) ısı transferi vardır. Konveksiyon, sisleri yok eder ve alt atmosferdeki toz içeriğini azaltır.

Atmosferin ikinci tabakası, stratosfer.

Troposferden sabit bir sıcaklıkta (tropopoz) dar bir bölge (1-3 km) olarak başlar ve yaklaşık 80 km yüksekliğe kadar uzanır. Stratosferin bir özelliği, havanın kademeli olarak azalması, ultraviyole radyasyonun son derece yüksek yoğunluğu, su buharının yokluğu, varlığıdır. Büyük bir sayı ozon ve sıcaklıkta kademeli bir artış. Yüksek ozon içeriği bir dizi optik fenomene (seraplara) neden olur, seslerin yansımasına neden olur ve yoğunluk ve spektral kompozisyon üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Elektromanyetik radyasyon. Stratosferde sürekli bir hava karışımı vardır, bu nedenle bileşimi, stratosferin üst sınırlarındaki yoğunluğu son derece düşük olmasına rağmen, troposferin havasına benzer. Stratosferde hakim rüzgarlar batıdır ve üst bölgede doğu rüzgarlarına geçiş vardır.

Atmosferin üçüncü tabakası, iyonosfer stratosferden başlar ve 600-800 km yüksekliğe kadar uzanır.

İyonosferin ayırt edici özellikleri, gazlı ortamın aşırı derecede seyrekleşmesi, yüksek konsantrasyonda moleküler ve atomik iyonlar ve serbest elektronların yanı sıra yüksek sıcaklıktır. İyonosfer, radyo dalgalarının yayılmasını etkileyerek kırılmalarına, yansımalarına ve absorpsiyonlarına neden olur.

Atmosferin yüksek katmanlarında iyonlaşmanın ana kaynağı Güneş'in ultraviyole radyasyonudur. Bu durumda elektronlar gaz atomlarından dışarı atılır, atomlar pozitif iyonlara dönüşür ve nakavt edilen elektronlar serbest kalır veya negatif iyonların oluşumu ile nötr moleküller tarafından yakalanır. İyonosferin iyonlaşması, Güneş'in meteorlar, parçacıklar, X-ışını ve gama radyasyonunun yanı sıra iyonosferde akustik dalgalar oluşturan Dünya'nın sismik süreçlerinden (depremler, volkanik patlamalar, güçlü patlamalar) etkilenir. atmosferik parçacıkların salınımlarının genliğini ve hızını arttırır ve gaz moleküllerinin ve atomlarının iyonlaşmasına katkıda bulunur (bkz. Aeroiyonizasyon).

İyonosferdeki yüksek iyon ve elektron konsantrasyonuyla ilişkili elektriksel iletkenlik çok yüksektir. İyonosferin artan elektriksel iletkenliği, radyo dalgalarının yansımasında ve auroraların oluşumunda önemli bir rol oynar.

İyonosfer, yapay dünya uydularının ve kıtalararası balistik füzelerin uçuş alanıdır. Şu anda, uzay tıbbı okuyor olası etkiler atmosferin bu bölümünde uçuş koşullarının insan vücudu üzerinde.

Dördüncüsü, atmosferin dış tabakası - ekzosfer. Buradan atmosferik gazlar, dağılma (moleküller tarafından yerçekimi kuvvetlerinin üstesinden gelme) nedeniyle dünya uzayına dağılır. Sonra atmosferden gezegenler arası uzaya kademeli bir geçiş var. Ekzosfer, Dünya'nın 2. ve 3. radyasyon kuşaklarını oluşturan çok sayıda serbest elektronun varlığında ikincisinden farklıdır.

Atmosferin 4 katmana bölünmesi çok keyfidir. Böylece, elektriksel parametrelere göre, atmosferin tüm kalınlığı 2 katmana ayrılır: nötr parçacıkların baskın olduğu nötrosfer ve iyonosfer. Sıcaklık, sırasıyla tropo-, strato- ve mezopozlarla ayrılan troposfer, stratosfer, mezosfer ve termosferi ayırt eder. 15 ila 70 km arasında yer alan ve aşağıdakilerle karakterize edilen atmosfer tabakası yüksek içerik ozon, ozonosfer olarak adlandırılır.

Pratik amaçlar için, aşağıdaki koşulların kabul edildiği Uluslararası Standart Atmosferi (MCA) kullanmak uygundur: t ° 15 ° 'de deniz seviyesindeki basınç 1013 mbar'dır (1.013 X 105 nm 2 veya 760 mm Hg). ); sıcaklık 1 km'de 6,5° düşerek 11 km'ye (koşullu stratosfer) düşer ve ardından sabit kalır. SSCB'de standart atmosfer GOST 4401 - 64 kabul edildi (Tablo 3).

Yağış. Atmosferik su buharının büyük kısmı troposferde yoğunlaştığından, çökelmeye neden olan suyun faz geçişleri süreçleri esas olarak troposferde ilerler. Troposferik bulutlar genellikle tüm dünya yüzeyinin yaklaşık %50'sini kaplarken, stratosferde (20-30 km irtifalarda) ve mezopozun yakınında, sırasıyla sedef ve noctilucent bulutlar olarak adlandırılan bulutlar nispeten nadir görülür. Su buharının troposferde yoğunlaşması sonucunda bulutlar oluşur ve yağış meydana gelir.

Yağışların doğasına göre yağışlar 3 türe ayrılır: sürekli, sağanak, çiseleme. Yağış miktarı, düşen su tabakasının milimetre cinsinden kalınlığına göre belirlenir; yağış, yağmur göstergeleri ve yağış göstergeleri ile ölçülür. Yağış yoğunluğu dakikada milimetre olarak ifade edilir.

Yağışların belirli mevsimlerde ve günlerde ve ayrıca bölge üzerindeki dağılımı, atmosferin dolaşımı ve Dünya yüzeyinin etkisi nedeniyle son derece düzensizdir. Böylece, Hawaii Adaları'nda yılda ortalama 12.000 mm düşer ve Peru ve Sahra'nın en kurak bölgelerinde yağış 250 mm'yi geçmez ve bazen birkaç yıl boyunca düşmez. Yıllık yağış dinamiklerinde, aşağıdaki türler ayırt edilir: ekvator - ilkbahar ve sonbahar ekinokslarından sonra maksimum yağış ile; tropikal - yaz aylarında maksimum yağış; muson - yaz ve kuru kış aylarında çok belirgin bir zirve ile; subtropikal - kışın ve kuru yaz aylarında maksimum yağış; kıtasal ılıman enlemler - yaz aylarında maksimum yağış; deniz ılıman enlemleri - kışın maksimum yağış ile.

Hava durumunu oluşturan iklim ve meteorolojik faktörlerin tüm atmosferik ve fiziksel kompleksi, sağlığı iyileştirmek, sertleştirmek ve sertleştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. tıbbi amaçlar(bkz. Klimatoterapi). Bununla birlikte, bu atmosferik faktörlerdeki keskin dalgalanmaların olumsuz yönde etkileyebileceği tespit edilmiştir. fizyolojik süreçler vücutta, çeşitli patolojik durumların gelişmesine ve meteotropik reaksiyonlar adı verilen hastalıkların alevlenmesine neden olur (bkz. Klimapatoloji). Bu bağlamda özellikle önemli olan, atmosferin sık ve uzun süreli rahatsızlıkları ve meteorolojik faktörlerdeki ani dalgalanmalardır.

Meteotropik reaksiyonlar, hastalıklardan muzdarip kişilerde daha sık görülür. kardiyovasküler sistemin, poliartrit, bronşiyal astım, peptik ülser, cilt hastalıkları.

Kaynakça: Belinsky V.A. ve Pobiyaho V.A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; Biyosfer ve kaynakları, ed. V. A. Kovdy, Moskova, 1971. Danilov A. D. İyonosfer Kimyası, L., 1967; Kolobkov N. V. Atmosfer ve hayatı, M., 1968; Kalitin H.H. Tıbba uygulandığı şekliyle atmosferik fiziğin temelleri, L., 1935; Matveev L. T. Genel meteorolojinin temelleri, Atmosfer fiziği, L., 1965, bibliogr.; Minkh A. A. Hava iyonizasyonu ve hijyenik değeri, M., 1963, bibliogr.; it, Hijyen araştırma yöntemleri, M., 1971, bibliogr.; Tverskoy P.N. Meteoroloji Kursu, L., 1962; Umansky S.P. Uzaydaki Adam, M., 1970; Khvostikov I. A. Atmosferin yüksek katmanları, L., 1964; X rg ve bir N A. X. Atmosferin fiziği, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. Coğrafi fakülteler için meteoroloji ve klimatoloji, L., 1968.

Yüksek ve düşük tansiyonun vücuda etkileri- Armstrong G. Havacılık tıbbı, çev. İngilizceden, M., 1954, bibliogr.; Saltsman G.L. fizyolojik temelçevredeki gazların artan basıncı koşullarında kişinin kalması, L., 1961, bibliogr.; Ivanov D. I. ve Khromushkin A. I. Yüksek irtifa ve uzay uçuşları sırasında insan yaşam destek sistemleri, M., 1968, bibliogr.; Isakov P.K., vb. Havacılık tıbbı teorisi ve pratiği, M., 1971, bibliogr.; Kovalenko E.A. ve Chernyakov I.N. Aşırı uçuş faktörlerinde kumaşların oksijeni, M., 1972, bibliogr.; Miles S. Sualtı tıbbı, çev. İngilizceden, M., 1971, bibliyografya; Busby D. E. Uzay klinik tıbbı, Dordrecht, 1968.

I.H. Chernyakov, M.T. Dmitriev, S.I. Nepomnyashchy.

Atmosferin bileşimi. Gezegenimizin hava kabuğu - atmosfer Dünya yüzeyini Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun canlı organizmalar üzerindeki zararlı etkilerinden korur. Ayrıca Dünya'yı kozmik parçacıklardan - toz ve meteorlardan - korur.

Atmosfer mekanik bir gaz karışımından oluşur: hacminin %78'i nitrojen, %21'i oksijen ve %1'den azı helyum, argon, kripton ve diğer inert gazlardır. Havadaki oksijen ve nitrojen miktarı pratik olarak değişmez, çünkü nitrojen neredeyse diğer maddelerle bileşiklere girmez ve oksijen çok aktif olmasına ve solunum, oksidasyon ve yanma için harcanmasına rağmen bitkiler tarafından sürekli olarak yenilenir.

Yaklaşık 100 km yüksekliğe kadar bu gazların yüzdesi pratikte değişmeden kalır. Bunun nedeni havanın sürekli karıştırılmasıdır.

Bu gazlara ek olarak, atmosfer, genellikle dünya yüzeyinin yakınında yoğunlaşan ve düzensiz dağılan yaklaşık% 0.03 karbondioksit içerir: şehirlerde, sanayi merkezlerinde ve volkanik aktivite alanlarında miktarı artar.

Atmosferde her zaman belirli miktarda kirlilik vardır - su buharı ve toz. Su buharının içeriği havanın sıcaklığına bağlıdır: sıcaklık ne kadar yüksek olursa, hava o kadar fazla buhar tutar. Havada buhar halindeki suyun bulunması nedeniyle, gökkuşakları, güneş ışığının kırılması vb. gibi atmosferik olaylar mümkündür.

Volkanik patlamalar, kum ve toz fırtınaları sırasında, termik santrallerde yakıtın eksik yanması ile toz atmosfere girer.

Atmosferin yapısı. Atmosferin yoğunluğu yükseklikle değişir: Dünya yüzeyinde en yüksektir ve yükseldikçe azalır. Yani, 5.5 km yükseklikte, atmosferin yoğunluğu yüzey katmanından 2 kat ve 11 km - 4 kat daha azdır.

Gazların yoğunluğuna, bileşimine ve özelliklerine bağlı olarak atmosfer beş eş merkezli katmana ayrılır (Şekil 34).

Pirinç. 34. Atmosferin dikey kesiti (atmosferik tabakalaşma)

1. Alt katman denir troposfer.Üst sınırı, kutuplarda 8-10 km, ekvatorda 16-18 km yükseklikte uzanır. Troposfer, atmosferin toplam kütlesinin %80'ini ve su buharının neredeyse tamamını içerir.

Troposferdeki hava sıcaklığı yükseklikle her 100 m'de 0,6 °C azalır ve üst sınırında -45-55 °C'dir.

Troposferdeki hava sürekli karışır ve farklı yönlerde hareket eder. Sadece burada sisler, yağmurlar, kar yağışları, gök gürültülü fırtınalar, fırtınalar ve diğer hava olayları gözlemlenir.

2. Yukarıda yer almaktadır stratosfer, 50-55 km yüksekliğe kadar uzanır. Stratosferdeki hava yoğunluğu ve basıncı ihmal edilebilir düzeydedir. Nadir hava, troposferdekiyle aynı gazlardan oluşur, ancak daha fazla ozon içerir. En yüksek ozon konsantrasyonu 15-30 km yükseklikte gözlenir. Stratosferdeki sıcaklık yükseklikle artar ve üst sınır 0 °C ve üstüne ulaşır. Bunun nedeni, ozonun güneş enerjisinin kısa dalga boylu kısmını emmesi ve bunun sonucunda havanın ısınmasıdır.

3. Stratosferin üstünde yatıyor mezosfer, 80 km yüksekliğe kadar uzanır. İçinde sıcaklık tekrar düşer ve -90 ° C'ye ulaşır. Oradaki hava yoğunluğu, Dünya yüzeyinden 200 kat daha azdır.

4. Mezosferin üstünde termosfer(80'den 800 km'ye kadar). Bu katmandaki sıcaklık yükselir: 150 km ila 220 °C yükseklikte; 600 km ila 1500 °C yükseklikte. Atmosferik gazlar (azot ve oksijen) iyonize haldedir. Kısa dalgalı güneş radyasyonunun etkisi altında, bireysel elektronlar atomların kabuklarından ayrılır. Sonuç olarak, bu katmanda - iyonosfer yüklü parçacık katmanları görünür. En yoğun katmanları 300-400 km yüksekliktedir. Düşük yoğunluk nedeniyle güneş ışınları oraya dağılmaz, bu nedenle gökyüzü siyahtır, yıldızlar ve gezegenler üzerinde parlak bir şekilde parlar.

iyonosferde var kutup ışıkları, güçlü elektrik akımları Dünyanın manyetik alanında bozulmalara neden olan.

5. 800 km'nin üzerinde, dış kabuk bulunur - ekzosfer. Bireysel parçacıkların ekzosferdeki hareket hızı kritik olana - 11,2 mm/sn'ye yaklaşır, böylece bireysel parçacıklar Dünya'nın yerçekiminin üstesinden gelebilir ve dünya uzayına kaçabilir.

Atmosferin değeri. Atmosferin gezegenimizin yaşamındaki rolü son derece büyüktür. Onsuz, Dünya ölmüş olurdu. Atmosfer, Dünya yüzeyini yoğun ısınma ve soğumadan korur. Etkisi, seralardaki camın rolüne benzetilebilir: güneş ışınlarını içeri almak ve ısının kaçmasını önlemek.

Atmosfer, canlı organizmaları Güneş'in kısa dalga ve parçacık radyasyonundan korur. Atmosfer, tüm insan faaliyetlerinin ilişkili olduğu hava olaylarının meydana geldiği ortamdır. Bu kabuğun çalışması meteoroloji istasyonlarında gerçekleştirilir. Gündüz ve gece, herhangi bir hava koşulunda, meteorologlar alt atmosferin durumunu izler. Günde dört kez ve birçok istasyonda her saat başı sıcaklık, basınç, hava nemi, bulutluluk, rüzgar yönü ve hızı, yağış, atmosferdeki elektrik ve ses olaylarını ölçerler. Meteoroloji istasyonları her yerde bulunur: Antarktika'da ve nemli tropikal ormanlar, yüksek dağlarda ve tundranın uçsuz bucaksız genişliklerinde. Özel olarak inşa edilmiş gemilerden okyanuslarda da gözlemler yapılıyor.

30'lardan. 20. yüzyıl gözlemler serbest atmosferde başladı. 25-35 km yüksekliğe yükselen radyosondaları fırlatmaya başladılar ve radyo ekipmanı yardımıyla Dünya'ya sıcaklık, basınç, hava nemi ve rüzgar hızı hakkında bilgi ilettiler. Günümüzde meteorolojik roketler ve uydular da yaygın olarak kullanılmaktadır. İkincisi, dünya yüzeyinin ve bulutların görüntülerini ileten televizyon kurulumlarına sahiptir.

| |
5. Dünyanın hava kabuğu§ 31. Atmosferin ısıtılması

Atmosfer olarak bilinen Dünya gezegenimizi çevreleyen gazlı zarf beş ana katmandan oluşur. Bu katmanlar, gezegenin yüzeyinde, deniz seviyesinden (bazen aşağıdan) kaynaklanır ve aşağıdaki sırayla uzaya yükselir:

• Troposfer;
• Stratosfer;
• mezosfer;
• termosfer;
• Ekzosfer.

Dünya atmosferinin ana katmanlarının şeması

Bu ana beş katmanın her biri arasında, hava sıcaklığında, bileşiminde ve yoğunluğunda değişikliklerin meydana geldiği "duraklamalar" adı verilen geçiş bölgeleri bulunur. Duraklamalarla birlikte Dünya'nın atmosferi toplam 9 katman içerir.

Troposfer: havanın gerçekleştiği yer

Atmosferin tüm katmanları arasında, troposfer en çok aşina olduğumuz katmandır (farkında olsanız da olmasanız da), çünkü biz onun dibinde, yani gezegenin yüzeyinde yaşıyoruz. Dünyanın yüzeyini kaplar ve birkaç kilometre yukarıya doğru uzanır. Troposfer kelimesi "topun değişmesi" anlamına gelir. Çok uygun isim, çünkü bu katman günlük hava durumumuzun gerçekleştiği yerdir.

Gezegenin yüzeyinden başlayarak, troposfer 6 ila 20 km yüksekliğe kadar yükselir. Bize en yakın katmanın alt üçte biri, tüm atmosferik gazların %50'sini içerir. Atmosferin tüm bileşiminin nefes alan tek parçasıdır. Havanın alttan ısıtılması nedeniyle yeryüzü Güneş'in termal enerjisini emen rakım arttıkça troposferin sıcaklığı ve basıncı azalır.

En üstte, sadece troposfer ile stratosfer arasında bir tampon görevi gören tropopoz adı verilen ince bir tabaka bulunur.

Stratosfer: ozonun evi

Stratosfer, atmosferin bir sonraki katmanıdır. Dünya yüzeyinden 6-20 km ile 50 km arasında uzanır. Bu, çoğu ticari uçağın uçtuğu ve balonların seyahat ettiği katmandır.

Burada hava aşağı yukarı akmaz, çok hızlı hava akımlarında yüzeye paralel hareket eder. Güneş radyasyonunun bir yan ürünü olan doğal olarak oluşan ozon (O3) ve güneşin zararlı ultraviyole ışınlarını emme kabiliyetine sahip oksijen sayesinde, yükseldikçe sıcaklıklar artar (irtifayla birlikte sıcaklıktaki herhangi bir artış doğada bilinir). "inversiyon" olarak meteoroloji).

Stratosfer altta daha sıcak ve üstte daha soğuk sıcaklıklara sahip olduğundan, atmosferin bu bölümünde konveksiyon (hava kütlelerinin dikey hareketleri) nadirdir. Aslında, troposferde şiddetli bir fırtınayı stratosferden görebilirsiniz, çünkü katman, fırtına bulutlarının nüfuz etmediği konveksiyon için bir "başlık" görevi görür.

Stratosferi yine bu sefer stratopoz adı verilen bir tampon katman izler.

Mezosfer: orta atmosfer

Mezosfer, Dünya yüzeyinden yaklaşık 50-80 km uzaklıktadır. Üst mezosfer, sıcaklıkların -143°C'nin altına düşebileceği, Dünya üzerindeki en soğuk doğal yerdir.

termosfer: üst atmosfer

Mezosfer ve mezopoz, gezegen yüzeyinin 80 ila 700 km yukarısında bulunan ve atmosferik zarftaki toplam havanın %0.01'inden daha azını içeren termosfer tarafından takip edilir. Buradaki sıcaklıklar +2000°C'ye kadar ulaşır, ancak havanın güçlü bir şekilde azalması ve ısıyı aktaracak gaz moleküllerinin olmaması nedeniyle bu yüksek sıcaklıklar çok soğuk olarak algılanır.

Exosphere: atmosfer ve uzayın sınırı

Dünya yüzeyinden yaklaşık 700-10.000 km yükseklikte, ekzosfer bulunur - atmosferin dış kenarı, uzayı sınırlar. Burada meteorolojik uydular Dünya'nın etrafında döner.

İyonosfere ne dersin?

İyonosfer ayrı bir katman değildir ve aslında bu terim 60 ila 1000 km yükseklikteki atmosfere atıfta bulunmak için kullanılır. Mezosferin en üst kısımlarını, tüm termosferi ve ekzosferin bir kısmını içerir. İyonosfer adını, Güneş'in radyasyonunun geçerken iyonize olduğu atmosferin bu bölümünde olduğu için alır. manyetik alanlar Araziler ve . Bu olay dünyadan kuzey ışıkları olarak gözlemlenir.

ATMOSFERİN YAPISI

Atmosfer(diğer Yunanca ἀτμός - buhar ve σφαῖρα - top) - Dünya gezegenini çevreleyen gazlı bir kabuk (jeosfer). İç yüzeyi hidrosferi kaplar ve kısmen yer kabuğu, dıştaki, uzayın Dünya'ya yakın kısmında sınırlanır.

Fiziksel özellikler

Atmosferin kalınlığı Dünya yüzeyinden yaklaşık 120 km uzaklıktadır. Atmosferdeki toplam hava kütlesi (5.1-5.3) 10 18 kg'dır. Bunlardan kuru hava kütlesi (5.1352 ± 0.0003) 10 18 kg, toplam su buharı kütlesi ortalama 1.27 10 16 kg'dır.

Temiz kuru havanın molar kütlesi 28.966 g/mol, deniz yüzeyindeki hava yoğunluğu yaklaşık 1.2 kg/m3'tür. 0 °C'de deniz seviyesindeki basınç 101.325 kPa'dır; kritik sıcaklık - -140.7 ° C; kritik basınç - 3,7 MPa; C p 0 °C'de - 1.0048 10 3 J/(kg K), C v - 0.7159 10 3 J/(kg K) (0 °C'de). Havanın suda (kütlece) çözünürlüğü 0 ° C - % 0,0036, 25 ° C'de - % 0,0023.

Dünya yüzeyindeki "normal koşullar" için: yoğunluk 1.2 kg / m3, barometrik basınç 101.35 kPa, sıcaklık artı 20 ° C ve bağıl nem %50'dir. Bu koşullu göstergeler tamamen mühendislik değerine sahiptir.

atmosferin yapısı

Atmosfer katmanlı bir yapıya sahiptir. Atmosferin katmanları, hava sıcaklığı, yoğunluğu, havadaki su buharı miktarı ve diğer özellikler bakımından birbirinden farklıdır.

Troposfer(eski Yunanca τρόπος - "dönüş", "değişim" ve σφαῖρα - "top") - atmosferin alt, en çok çalışılan katmanı, kutup bölgelerinde 8-10 km yükseklikte, ılıman enlemlerde 10-12 km'ye kadar, ekvatorda - 16-18 km.

Troposferde yükselirken sıcaklık her 100 m'de ortalama 0,65 K düşer ve üst kısımda 180-220 K'ye ulaşır. Troposferin, yükseklikle birlikte sıcaklıktaki düşüşün durduğu bu üst tabakasına tropopoz denir. Troposferin üzerindeki atmosferin bir sonraki katmanına stratosfer denir.

Atmosferik havanın toplam kütlesinin% 80'inden fazlası troposferde yoğunlaşmıştır, türbülans ve konveksiyon oldukça gelişmiştir, su buharının baskın kısmı yoğunlaşmıştır, bulutlar ortaya çıkar, atmosferik cepheler de oluşur, siklonlar ve antisiklonlar gelişir ve diğer hava ve iklimi belirleyen süreçler. Troposferde meydana gelen süreçler öncelikle konveksiyondan kaynaklanır.

Troposferin, dünya yüzeyinde buzulların oluşabileceği kısmına chionosfer denir.

tropopoz(Yunanca τροπος - dönüş, değişim ve παῦσις - dur, durma) - sıcaklıktaki düşüşün yükseklikle durduğu atmosfer tabakası; Troposferden stratosfere geçiş katmanı. Dünya atmosferinde, tropopoz kutup bölgelerinde 8-12 km (deniz seviyesinden) ve ekvatordan 16-18 km yüksekliğe kadar bulunur. Tropopozun yüksekliği aynı zamanda yılın zamanına (tropopoz yaz aylarında kıştan daha yüksektir) ve siklonik aktiviteye (siklonlarda daha düşük ve antisiklonlarda daha yüksektir) bağlıdır.

Tropopozun kalınlığı birkaç yüz metre ile 2-3 kilometre arasında değişmektedir. Subtropiklerde, güçlü jet akımları nedeniyle tropopoz yırtılmaları gözlenir. Belirli alanlardaki tropopoz genellikle yok edilir ve yeniden oluşur.

Stratosfer(Latince tabakadan - döşeme, katman) - 11 ila 50 km yükseklikte bulunan bir atmosfer tabakası. 11-25 km'lik katmanda (stratosferin alt katmanı) sıcaklıkta hafif bir değişiklik ve 25-40 km'lik katmanda −56,5'ten 0,8 °C'ye (üst stratosfer katmanı veya inversiyon bölgesi) yükselmesi tipiktir. Yaklaşık 40 km yükseklikte yaklaşık 273 K (neredeyse 0 °C) değerine ulaşan sıcaklık, yaklaşık 55 km yüksekliğe kadar sabit kalır. Bu sabit sıcaklık bölgesine stratopoz denir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır. Stratosferdeki havanın yoğunluğu, deniz seviyesinden onlarca ve yüzlerce kat daha azdır.

Ozonosfer tabakasının ("ozon tabakası") bulunduğu stratosferdedir (15-20 ila 55-60 km yükseklikte), bu da biyosferdeki yaşamın üst sınırını belirler. Ozon (O 3 ), en yoğun olarak ~30 km yükseklikte fotokimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak oluşur. O 3'ün toplam kütlesi normal basınç 1.7-4.0 mm kalınlığında bir tabakadır, ancak bu bile güneşin yaşama zararlı ultraviyole radyasyonunu emmek için yeterlidir. O3'ün yok edilmesi, serbest radikaller, NO, halojen içeren bileşikler ("freonlar" dahil) ile etkileşime girdiğinde meydana gelir.

Ultraviyole radyasyonun (180-200 nm) kısa dalga boylu kısmının çoğu stratosferde tutulur ve kısa dalgaların enerjisi dönüştürülür. Bu ışınların etkisi altında manyetik alanlar değişir, moleküller parçalanır, iyonlaşma, yeni gaz oluşumu ve diğer kimyasal bileşikler meydana gelir. Bu süreçler kuzey ışıkları, yıldırımlar ve diğer parlamalar şeklinde gözlemlenebilir.

Stratosferde ve daha yüksek katmanlarda, güneş radyasyonunun etkisi altında, gaz molekülleri ayrışır - atomlara (80 km'nin üzerinde, CO 2 ve H 2 ayrışır, 150 km'nin üzerinde - O 2, 300 km'nin üzerinde - N 2). 200-500 km yükseklikte, iyonosferde gazların iyonlaşması da meydana gelir; 320 km yükseklikte, yüklü parçacıkların konsantrasyonu (O + 2, O - 2, N + 2) ~ 1/300'dür. nötr parçacıkların konsantrasyonu. Atmosferin üst katmanlarında serbest radikaller vardır - OH, HO 2, vb.

Stratosferde neredeyse hiç su buharı yoktur.

Stratosfere uçuşlar 1930'larda başladı. Auguste Picard ve Paul Kipfer'in 27 Mayıs 1931'de 16,2 km yüksekliğe yaptıkları ilk stratosferik balon (FNRS-1) üzerindeki uçuş yaygın olarak biliniyor. Modern savaş ve süpersonik ticari uçaklar, stratosferde genellikle 20 km'ye kadar olan irtifalarda uçarlar (her ne kadar dinamik tavan çok daha yüksek olabilirse de). Yüksek irtifa hava balonları 40 km'ye kadar yükselir; insansız balon rekoru 51.8 km.

Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'nin askeri çevrelerinde, genellikle "ön-uzay" olarak adlandırılan 20 km'nin üzerindeki stratosfer katmanlarının gelişimine çok dikkat edildi (Müh. « yakın uzay» ). İnsansız hava gemileri ve güneş enerjisiyle çalışan uçakların (NASA Pathfinder gibi) uzun süre yaklaşık 30 km irtifada kalabileceği ve çok geniş alanlar için gözlem ve iletişim sağlayabileceği, hava savunma sistemlerine karşı savunmasız kalacağı; bu tür cihazlar uydulardan çok daha ucuz olacak.

Stratopoz- iki katman, stratosfer ve mezosfer arasındaki sınır olan atmosfer katmanı. Stratosferde sıcaklık yükseklikle artar ve stratopoz, sıcaklığın maksimuma ulaştığı katmandır. Stratopozun sıcaklığı yaklaşık 0 °C'dir.

Bu fenomen sadece Dünya'da değil, aynı zamanda atmosferi olan diğer gezegenlerde de gözlenir.

Dünyada, stratopoz deniz seviyesinden 50 - 55 km yükseklikte bulunur. Atmosferik basınç, deniz seviyesindeki basıncın yaklaşık 1/1000'i kadardır.

mezosfer(Yunanca μεσο- - “orta” ve σφαῖρα - “top”, “küre”) - 40-50 ila 80-90 km arasındaki rakımlarda atmosfer tabakası. Yükseklik ile sıcaklıkta bir artış ile karakterizedir; maksimum (yaklaşık +50°C) sıcaklık yaklaşık 60 km yükseklikte bulunur, bundan sonra sıcaklık -70° veya -80°C'ye düşmeye başlar. Sıcaklıktaki böyle bir düşüş, güneş radyasyonunun (radyasyonun) ozon tarafından enerjik absorpsiyonu ile ilişkilidir. Terim 1951 yılında Coğrafi ve Jeofizik Birliği tarafından kabul edilmiştir.

Mezosferin ve alt atmosferik katmanların gaz bileşimi sabittir ve yaklaşık %80 nitrojen ve %20 oksijen içerir.

Mezosfer, alttaki stratosferden stratopoz ile ve üstteki termosferden mezopoz ile ayrılır. Mezopoz temel olarak turbopause ile çakışır.

Meteorlar parlamaya başlar ve kural olarak mezosferde tamamen yanar.

Mezosferde gece bulutları görünebilir.

Uçuşlar için mezosfer bir tür "ölü bölge" dir - buradaki hava, uçakları veya balonları destekleyemeyecek kadar nadirdir (50 km yükseklikte, hava yoğunluğu deniz seviyesinden 1000 kat daha azdır) ve aynı yapay uçuşlar için çok yoğun zaman. uydular bu kadar düşük yörüngede. Mezosferin doğrudan çalışmaları esas olarak suborbital meteorolojik roketlerin yardımıyla gerçekleştirilir; Genel olarak, mezosfer, bilim adamlarının ona “cehalet” dediği bağlantılı olarak, atmosferin diğer katmanlarından daha kötü incelenmiştir.

mezopoz

mezopoz Mezosfer ve termosferi ayıran atmosfer tabakası. Dünya'da deniz seviyesinden 80-90 km yükseklikte yer almaktadır. Mezopozda, yaklaşık -100 ° C olan bir minimum sıcaklık vardır. Aşağıda (yaklaşık 50 km yükseklikten başlayarak) sıcaklık yükseklikle düşer, yukarıda (yaklaşık 400 km yüksekliğe kadar) tekrar yükselir. Mezopoz, X-ışınının aktif absorpsiyon bölgesinin alt sınırı ve Güneş'in en kısa dalga boyundaki ultraviyole radyasyonu ile çakışır. Bu yükseklikte gümüşi bulutlar gözlenir.

Mezopoz sadece Dünya'da değil, aynı zamanda atmosferi olan diğer gezegenlerde de var.

Karman Hattı- geleneksel olarak Dünya'nın atmosferi ile uzay arasındaki sınır olarak kabul edilen deniz seviyesinden yükseklik.

Uluslararası Havacılık Federasyonu (FAI) tarafından tanımlandığı gibi, Karman Hattı deniz seviyesinden 100 km yüksekliktedir.

Yükseklik, Macar kökenli Amerikalı bir bilim adamı olan Theodor von Karman'ın adını almıştır. Bu yükseklikte atmosferin o kadar seyrekleştiğini ve havacılığın imkansız hale geldiğini belirleyen ilk kişiydi, çünkü yeterli kaldırma oluşturmak için gerekli olan uçağın hızı ilk kozmik hızdan daha büyük hale geldi ve bu nedenle daha yüksek irtifalara ulaşmak için, astronot araçlarını kullanmak gereklidir.

Dünyanın atmosferi Karman çizgisinin ötesinde devam ediyor. Dünya atmosferinin dış kısmı olan ekzosfer, 10.000 km veya daha fazla yüksekliğe kadar uzanır, böyle bir yükseklikte atmosfer, esas olarak atmosferi terk edebilen hidrojen atomlarından oluşur.

Karman Line'a ulaşmak, Ansari X Ödülü için ilk koşuldu, çünkü uçuşu bir uzay uçuşu olarak tanımanın temeli bu.

Atmosferin oluşumu. Bugün, Dünya'nın atmosferi bir gaz karışımıdır - %78 ​​azot, %21 oksijen ve karbondioksit gibi az miktarda diğer gazlar. Ancak gezegen ilk ortaya çıktığında atmosferde oksijen yoktu - aslında güneş sisteminde var olan gazlardan oluşuyordu.

Gezegenler olarak bilinen güneş nebulasından gelen toz ve gazdan oluşan küçük kayalık cisimlerin birbiriyle çarpışması ve yavaş yavaş bir gezegen şeklini almasıyla Dünya meydana geldi. Büyüdükçe, gezegenlerde bulunan gazlar patladı ve dünyayı sardı. Bir süre sonra, ilk bitkiler oksijen salmaya başladı ve ilkel atmosfer, mevcut yoğun hava kabuğuna dönüştü.

atmosferin kökeni

1. Küçük gezegenlerden oluşan bir yağmur, 4,6 milyar yıl önce doğmakta olan Dünya'ya çarptı. Gezegenin içine hapsedilen güneş bulutsusu gazları, çarpışma sonucu kaçarak dünyanın nitrojen, karbondioksit ve su buharından oluşan ilkel atmosferini oluşturdu.
2. Gezegenin oluşumu sırasında açığa çıkan ısı, ilkel atmosferin yoğun bulutlarından oluşan bir katman tarafından tutulur. Karbondioksit ve su buharı gibi "sera gazları" ısının uzaya yayılmasını engeller. Dünyanın yüzeyi, kaynayan bir erimiş magma deniziyle dolu.
3. Gezegenimsi çarpışmalar daha seyrek hale geldiğinde, Dünya soğumaya başladı ve okyanuslar ortaya çıktı. Su buharı kalın bulutlardan yoğunlaşır ve birkaç eons süren yağmur yavaş yavaş ovaları sular altında bırakır. Böylece ilk denizler ortaya çıkar.
4. Su buharı yoğunlaşıp okyanusları oluşturdukça hava temizlenir. Zamanla, karbon dioksit içlerinde çözülür ve atmosfere artık azot hakimdir. Oksijen eksikliği nedeniyle koruyucu bir ozon tabakası oluşmaz ve güneşin ultraviyole ışınları dünyanın yüzeyine serbestçe ulaşır.
5. Yaşam, antik okyanuslarda ilk milyar yıl içinde ortaya çıkar. En basit mavi-yeşil algler ultraviyole radyasyondan korunur deniz suyu. Enerji üretmek için güneş ışığını ve karbondioksiti kullanırlar, oksijen ise atmosferde yavaş yavaş birikmeye başlayan bir yan ürün olarak salınır.
6. Milyarlarca yıl sonra, oksijen açısından zengin bir atmosfer oluşur. Üst atmosferdeki fotokimyasal reaksiyonlar, zararlı ultraviyole ışığı saçan ince bir ozon tabakası oluşturur. Yaşam artık okyanuslardan, evrimin bir sonucu olarak birçok karmaşık organizmanın ortaya çıktığı karaya geçebilir.

Milyarlarca yıl önce, kalın bir ilkel alg tabakası atmosfere oksijen salmaya başladı. Bugüne kadar stromatolit adı verilen fosiller olarak hayatta kaldılar.

volkanik kökenli

1. Eski, havasız Dünya. 2. Gazların patlaması.

Bu teoriye göre, genç Dünya gezegeninin yüzeyinde volkanlar aktif olarak patladı. İlk atmosfer muhtemelen gezegenin silikon kabuğunda sıkışan gazların yanardağ püskürtücülerinden kaçmasıyla oluştu.