Каква е температурата в Африка през лятото. Сезони, време и климат на Северна Африка

Дебелината на атмосферата е около 120 км от повърхността на Земята. Общата маса на въздуха в атмосферата е (5.1-5.3) · 10 18 kg. От тях масата на сухия въздух е 5,1352 ± 0,0003 · 10 18 kg, общата маса на водната пара е средно 1,27 · 10 16 kg.

Тропопауза

Преходният слой от тропосферата към стратосферата, слоят на атмосферата, в който температурата намалява с височина спира.

Стратосфера

Слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Характерни са леко изменение на температурата в слоя 11-25 км (долната стратосфера) и увеличаването му в слоя 25-40 км от -56,5 до 0,8 ° (горната стратосфера или инверсионната област). След като достигна стойност от около 273 K (почти 0 ° C) на височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Граничният слой на атмосферата между стратосферата и мезосферата. Вертикалното разпределение на температурата има максимум (около 0 ° C).

Мезосфера

Атмосфера на земята

Граница на земната атмосфера

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до надморска височина от 200-300 км, където достига стойности от порядъка на 1500 К, след което остава почти постоянна до голяма надморска височина. Под въздействието на ултравиолетовата и рентгеновата слънчева радиация и космическата радиация възниква йонизация на въздуха ("полярни сияния") - основните области на йоносферата лежат вътре в термосферата. На височини над 300 км преобладава атомният кислород. Горната граница на термосферата се определя до голяма степен от текущата активност на Слънцето. По време на периоди на ниска активност - например през 2008-2009 г. - настъпва забележимо намаляване на размера на този слой.

Термопауза

Областта на атмосферата, съседна на върха на термосферата. В тази област поглъщането на слънчевата радиация е незначително и температурата всъщност не се променя с височината.

Екзосфера (кълбо на дисперсия)

До надморска височина от 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. При по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от техните молекулни маси, концентрацията на по-тежки газове намалява по-бързо с отдалечаване от земната повърхност. Поради намаляването на плътността на газовете, температурата пада от 0 ° C в стратосферата до -110 ° C в мезосферата. Кинетичната енергия на отделните частици обаче на височина 200-250 km съответства на температура ~ 150 ° C. Над 200 км се наблюдават значителни колебания на температурата и плътността на газовете във времето и пространството.

На височина около 2000-3500 км екзосферата постепенно се превръща в т.нар вакуум в близост до космоса, който е изпълнен със силно разредени частици междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само част от междупланетната материя. Другата част се състои от прахообразни частици с кометен и метеоритен произход. Освен изключително разредени прахоподобни частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

На тропосферата се падат около 80% от атмосферната маса, на стратосферата - около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малка от 0,05% от общата маса на атмосферата. Въз основа на електрическите свойства в атмосферата се разграничават неутросферата и йоносферата. В момента се смята, че атмосферата се простира до височина 2000-3000 км.

В зависимост от състава на газа в атмосферата, хомосфера и хетеросфера. Хетеросфера - Това е зоната, в която гравитацията влияе на отделянето на газове, тъй като смесването им на тази височина е незначително. Оттук и променливият състав на хетеросферата. Под него се крие добре смесена част от атмосферата, хомогенна по състав, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза; тя се намира на надморска височина от около 120 км.

Физиологични и други свойства на атмосферата

Вече на височина 5 км над морското равнище, нетрениран човек развива кислороден глад и без адаптация работоспособността на човека значително намалява. Тук свършва физиологичната зона на атмосферата. Човешкото дишане става невъзможно на височина 9 км, въпреки че атмосферата съдържа кислород до около 115 км.

Атмосферата ни доставя кислород, който ни е необходим, за да дишаме. Въпреки това, поради спада на общото налягане на атмосферата, когато тя се издига до височина, парциалното налягане на кислорода също намалява съответно.

В разредените слоеве въздух разпространението на звука е невъзможно. До височини от 60-90 км все още е възможно да се използва въздушно съпротивление и повдигане за контролиран аеродинамичен полет. Но започвайки от височини от 100-130 км, понятията за числото М и звуковата бариера, познати на всеки пилот, губят значението си: там преминава условната линия на Карман, отвъд която започва зоната на чисто балистичен полет, която може да се контролира само с помощта на реактивни сили.

На височини над 100 км в атмосферата липсва и друго забележително свойство - способността да абсорбира, провежда и предава термална енергия чрез конвекция (т.е. чрез смесване на въздух). Това означава, че различни елементи от оборудването, оборудването на орбиталата космическа станция няма да може да се охлажда отвън, както обикновено се прави на самолет - с помощта на въздушни струи и въздушни радиатори. На тази височина, както и в космоса като цяло, единственият начин за пренос на топлина е топлинното излъчване.

История на формирането на атмосферата

Според най-широко разпространената теория атмосферата на Земята с течение на времето е била в три различни състава. Първоначално се състоеше от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Това е т.нар първична атмосфера (преди около четири милиарда години). На следващия етап активната вулканична активност доведе до насищане на атмосферата с газове, различни от водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Така се формира вторична атмосфера (преди около три милиарда години). Атмосферата беше възстановителна. Освен това процесът на формиране на атмосферата се определя от следните фактори:

• изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
• химични реакции, протичащи в атмосферата под въздействието на ултравиолетово лъчение, светкавични разряди и някои други фактори.

Постепенно тези фактори доведоха до формирането третична атмосфера, характеризиращо се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образуван в резултат на химична реакция от амоняк и въглеводороди).

Азот

Образуването на голямо количество азот N 2 се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера с молекулярен кислород O 2, който започна да изтича от повърхността на планетата в резултат на фотосинтеза, започвайки преди 3 милиарда години. Също така азотът N 2 се освобождава в атмосферата в резултат на денитрификация на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озона до NO в горните слоеве на атмосферата.

Азотът N 2 реагира само при специфични условия (например по време на удар на мълния). Окисляването на молекулен азот от озон с електрически разряди в малки количества се използва при промишленото производство на азотни торове. Той може да се окисли с ниска консумация на енергия и да се превърне в биологично активна форма от цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и възлови бактерии, които образуват ризобиална симбиоза с бобови растения, т.нар. сидерати.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живи организми на Земята, в резултат на фотосинтезата, придружена от отделянето на кислород и абсорбцията на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се изразходва за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, железната форма на желязо, съдържаща се в океаните и др. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да расте. Постепенно се разви модерна, окислителна атмосфера. Тъй като това предизвика сериозни и резки промени в много процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено кислородна катастрофа.

Благородни газове

Замърсяване на въздуха

IN отскоро човекът започна да влияе върху еволюцията на атмосферата. Резултатът от неговата дейност е постоянно значително увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата поради изгарянето на въглеводородни горива, натрупани в предишни геоложки епохи. Огромни количества CO 2 се консумират по време на фотосинтезата и се абсорбират от световния океан. Този газ влиза в атмосферата поради разлагането на карбонатните скали и органична материя от растителен и животински произход, както и поради вулканизъм и човешки производствени дейности. През последните 100 години съдържанието на CO 2 в атмосферата се е увеличило с 10%, като по-голямата част (360 милиарда тона) идва от изгарянето на гориво. Ако темпът на нарастване на изгарянето на горивата продължи, през следващите 200-300 години количеството СО 2 в атмосферата ще се удвои и може да доведе до глобални климатични промени.

Изгарянето на гориво също е основният източник на замърсяващи газове (CO, SO 2). Сярният диоксид се окислява от атмосферния кислород до SO 3 в горните слоеве на атмосферата, който от своя страна взаимодейства с вода и амонячни пари, а получената сярна киселина (Н 2 SO 4) и амониев сулфат ((NH 4) 2 SO 4) се връщат в повърхността на Земята под формата на т.нар. киселинен дъжд. Използването на двигатели с вътрешно горене води до значително замърсяване на атмосферата с азотни оксиди, въглеводороди и оловни съединения (тетраетил олово Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Аерозолното замърсяване на атмосферата се причинява от двете естествени причини (вулканични изригвания, прашни бури, дрейф морска вода и цветен прашец и др.), и икономически дейности човек (добив на руди и строителни материали, изгаряне на гориво, производство на цимент и др.). Интензивното мащабно отстраняване на твърди частици в атмосферата е едно от възможни причини изменението на климата на планетата.

Вижте също

• Jacchia (атмосферен модел)

Бележки

Връзки

Литература

1. В. В. Парин, Ф. П. Космолински, Б. А. Душков "Космическа биология и медицина" (2-ро издание, преработено и увеличено), М.: "Образование", 1975 г., 223 страници.
2. Н. В. Гусакова "Химия заобикаляща среда», Ростов на Дон: Феникс, 2004, 192 с ISBN 5-222-05386-5
3. Соколов В.А. Геохимия на природните газове, М., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Химия на атмосферата, М., 1978;
5. Работа К., Уорнър С. Замърсяване на въздуха. Източници и контрол, прев. от английски, М .. 1980;
6. Мониторинг на фоново замърсяване естествена среда... в. 1, Л., 1982.

Земната атмосфера е газообразната обвивка на нашата планета. Между другото, почти всички небесни тела имат подобни черупки, от планетите на Слънчевата система до големи астероиди. зависи от много фактори - размера на скоростта, масата и много други параметри. Но само черупката на нашата планета съдържа компонентите, които ни позволяват да живеем.

Земната атмосфера: разказ поява

Смята се, че в началото на своето съществуване нашата планета изобщо не е имала газова обвивка. Но младото, новосформирано небесно тяло непрекъснато се развиваше. Първичната атмосфера на Земята се е образувала в резултат на постоянни вулканични изригвания. Така в продължение на много хиляди години около Земята се е образувала обвивка от водна пара, азот, въглерод и други елементи (с изключение на кислорода).

Тъй като количеството влага в атмосферата е ограничено, излишъкът от нея се превръща във валежи - така са се образували морета, океани и други водни тела. Първите организми, населили планетата, се появяват и развиват във водната среда. Повечето от тях принадлежат към растителни организми, които произвеждат кислород чрез фотосинтеза. По този начин земната атмосфера започна да се пълни с този жизненоважен газ. И в резултат на натрупването на кислород се образува озонов слой, който предпазва планетата от вредното въздействие на ултравиолетовото лъчение. Именно тези фактори създадоха всички условия за нашето съществуване.

Структурата на земната атмосфера

Както знаете, газовата обвивка на нашата планета се състои от няколко слоя - тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера. Невъзможно е да се очертаят ясни граници между тези слоеве - всичко зависи от времето на годината и географската ширина на мястото на планетата.

Тропосферата е долната част на газовата обвивка, чиято средна височина е от 10 до 15 километра. Тук е по-голямата част от концентрираната част. Между другото, тук се намира цялата влага и се образуват облаци. Поради съдържанието на кислород, тропосферата поддържа жизнената дейност на всички организми. Освен това е от решаващо значение за формирането на метеорологичните и климатичните особености на района - тук се образуват не само облаци, но и ветрове. Температурните спадове с надморска височина.

Стратосфера - започва от тропосферата и завършва на височина от 50 до 55 километра. Тук температурата се повишава с височина. Тази част от атмосферата практически не съдържа водни пари, но има озонов слой. Понякога може да се забележи образуването на „перламутрови“ облаци, които могат да се видят само през нощта - смята се, че те са представени от силно кондензирани водни капки.

Мезосфера - простира се до 80 километра нагоре. В този слой можете да забележите рязък спад на температурата, докато се движите нагоре. Турбуленцията също е силно развита тук. Между другото, в мезосферата се образуват така наречените "ноктилуциентни облаци", които се състоят от малки ледени кристали - можете да ги видите само през нощта. Интересното е, че на практика няма въздух близо до горната граница на мезосферата - той е 200 пъти по-малък от близкия земна повърхност.

Термосферата е горният слой на земната газова обвивка, в която е обичайно да се прави разлика между йоносферата и екзосферата. Интересно е, че температурата тук се повишава много рязко с надморската височина - на височина 800 километра от земната повърхност тя е повече от 1000 градуса по Целзий. Йоносферата се характеризира със силно втечнен въздух и огромно съдържание на активни йони. Що се отнася до екзосферата, тази част от атмосферата плавно преминава в междупланетното пространство. Трябва да се отбележи, че термосферата не съдържа въздух.

Може да се отбележи, че земната атмосфера е много важна част от нашата планета, която остава решаващ фактор за възникването на живота. Той осигурява жизненоважна дейност, поддържа съществуването на хидросферата (водната обвивка на планетата) и предпазва от ултравиолетово лъчение.

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

✪ Земя космически кораб (Епизод 14) - Атмосфера

✪ Защо атмосферата не беше засмукана в космическия вакуум?

Влизане в земната атмосфера на космическия кораб „Союз ТМА-8“

Structure Структура на атмосферата, значение, изследване

✪ О.С. Уголников "Горна атмосфера. Среща на Земята и Космоса"

Субтитри

Граница на атмосферата

Счита се, че атмосферата е тази област около Земята, в която газообразната среда се върти заедно със Земята като цяло. Атмосферата преминава в междупланетното пространство постепенно, в екзосферата, започвайки на височина 500-1000 км от повърхността на Земята.

Според дефиницията, предложена от Международната въздухоплавателна федерация, границата между атмосферата и космоса се очертава по линията на Карман, разположена на височина около 100 км, над която въздушните полети стават напълно невъзможни. НАСА използва 122 километра (400 000 фута) като граница на атмосферата, където совалките преминават от маневриране с двигател към аеродинамично маневриране.

Физически свойства

В допълнение към газовете, посочени в таблицата, атмосферата съдържа Cl 2 (\\ displaystyle (\\ ce (Cl2))) , SO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (SO2))) , NH 3 (\\ displaystyle (\\ ce (NH3))) , CO (\\ displaystyle ((\\ ce (CO)))) , O 3 (\\ displaystyle ((\\ ce (O3)))) , NO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (NO2))) , въглеводороди, HCl (\\ displaystyle (\\ ce (HCl))) , HF (\\ displaystyle (\\ ce (HF))) , HBr (\\ displaystyle (\\ ce (HBr))) , HI (\\ displaystyle ((\\ ce (HI)))) , двойки Hg (\\ displaystyle (\\ ce (Hg))) , I 2 (\\ displaystyle (\\ ce (I2))) , Br 2 (\\ displaystyle (\\ ce (Br2))) както и много други газове в малки количества. В тропосферата постоянно се намират голям брой суспендирани твърди и течни частици (аерозол). Най-редкият газ в земната атмосфера е Rn (\\ displaystyle (\\ ce (Rn))) .

Структурата на атмосферата

Граничен слой на атмосферата

Долният тропосферен слой (с дебелина 1-2 км), при който състоянието и свойствата на земната повърхност влияят пряко върху динамиката на атмосферата.

Тропосфера

Горната му граница е разположена на надморска височина от 8-10 км в полярни, 10-12 км в умерени и 16-18 км в тропически ширини; по-ниски през зимата, отколкото през лятото.
Долният основен слой на атмосферата съдържа повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух и около 90% от всички водни пари в атмосферата. Турбулентността и конвекцията са силно развити в тропосферата, появяват се облаци, развиват се циклони и антициклони. Температурата намалява с увеличаване на надморската височина със среден вертикален градиент от 0,65 ° / 100 метра.

Тропопауза

Преходният слой от тропосферата към стратосферата, слоят на атмосферата, в който температурата намалява с височина спира.

Стратосфера

Слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Характерни са лека промяна в температурата в слоя от 11-25 km (долния слой на стратосферата) и увеличаването му в слоя 25-40 km от минус 56,5 до плюс 0,8 ° C (горният слой на стратосферата или инверсионната област). След като достигна стойност от около 273 K (почти 0 ° C) на височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Граничният слой на атмосферата между стратосферата и мезосферата. Вертикалното разпределение на температурата има максимум (около 0 ° C).

Мезосфера

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до надморска височина от 200-300 км, където достига стойности от порядъка на 1500 К, след което остава почти постоянна до голяма надморска височина. Под въздействието на слънчевата радиация и космическата радиация възниква йонизация на въздуха („полярни светлини“) - основните области на йоносферата лежат вътре в термосферата. На височини над 300 км преобладава атомният кислород. Горната граница на термосферата се определя до голяма степен от текущата активност на Слънцето. По време на периоди на ниска активност - например през 2008-2009 г. - има забележимо намаляване на размера на този слой.

Термопауза

Областта на атмосферата, съседна на върха на термосферата. В тази област поглъщането на слънчевата радиация е незначително и температурата всъщност не се променя с височината.

Екзосфера (кълбо на дисперсия)

До надморска височина от 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. При по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от техните молекулни маси, концентрацията на по-тежки газове намалява по-бързо с отдалечаване от земната повърхност. Поради намаляването на плътността на газовете температурата пада от 0 ° C в стратосферата до минус 110 ° C в мезосферата. Кинетичната енергия на отделните частици обаче на височина 200-250 km съответства на температура от ~ 150 ° C. Над 200 км се наблюдават значителни колебания на температурата и плътността на газовете във времето и пространството.

На височина около 2000-3500 км екзосферата постепенно се превръща в т.нар вакуум в близост до космоса, който е изпълнен с редки частици междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само част от междупланетната материя. Друга част се състои от прахообразни частици с кометен и метеоритен произход. Освен изключително разредени прахоподобни частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

Общ преглед

На тропосферата се падат около 80% от атмосферната маса, на стратосферата - около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малка от 0,05% от общата маса на атмосферата.

Въз основа на електрическите свойства в атмосферата, неутросфера и йоносфера .

В зависимост от състава на газа в атмосферата, хомосфера и хетеросфера. Хетеросфера - Това е зоната, в която гравитацията влияе на отделянето на газове, тъй като смесването им на тази височина е незначително. Оттук и променливият състав на хетеросферата. Под него се крие добре смесена част от атмосферата, хомогенна по състав, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза; тя се намира на надморска височина от около 120 км.

Други свойства на атмосферата и ефекти върху човешкото тяло

Вече на височина от 5 км над морското равнище, нетрениран човек развива кислороден глад и без адаптация работоспособността на човека значително намалява. Тук свършва физиологичната зона на атмосферата. Човешкото дишане става невъзможно на височина 9 км, въпреки че атмосферата съдържа кислород до около 115 км.

Атмосферата ни доставя кислород, който ни е необходим, за да дишаме. Въпреки това, поради спада на общото налягане на атмосферата, когато тя се издига до височина, парциалното налягане на кислорода също намалява съответно.

История на формирането на атмосферата

Според най-разпространената теория, земната атмосфера е била в три различни състава през цялата история на последната. Първоначално се състоеше от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Това е т.нар първична атмосфера... На следващия етап активната вулканична активност доведе до насищане на атмосферата с газове, различни от водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Така се формира вторична атмосфера... Атмосферата беше възстановителна. Освен това процесът на формиране на атмосферата се определя от следните фактори:

• изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
• химични реакции, протичащи в атмосферата под въздействието на ултравиолетово лъчение, светкавични разряди и някои други фактори.

Постепенно тези фактори доведоха до формирането третична атмосфера, характеризиращ се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образуван в резултат на химични реакции от амоняк и въглеводороди).

Азот

Образуването на голямо количество азот се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера с молекулярен кислород O 2 (\\ displaystyle (\\ ce (O2))), които започнаха да идват от повърхността на планетата в резултат на фотосинтезата, започвайки от преди 3 милиарда години. Също и азот N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) изпуснати в атмосферата в резултат на денитрификация на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озона до НЕ (\\ displaystyle ((\\ ce (NO)))) в горните слоеве на атмосферата.

Азот N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) влиза в реакции само при определени условия (например по време на разряд от мълния). Окисляването на молекулен азот от озон с електрически разряди в малки количества се използва при промишленото производство на азотни торове. Той може да се окисли с ниска консумация на енергия и да се превърне в биологично активна форма от цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и възлови бактерии, образуващи ризобиална симбиоза с бобови растения, които могат да бъдат ефективни растения за зелен тор, които не изчерпват, но обогатяват почвата с естествени торове.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живи организми на Земята, в резултат на фотосинтезата, придружена от отделянето на кислород и абсорбцията на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се изразходва за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, железната форма на желязо, съдържаща се в океаните и други. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да расте. Постепенно се разви модерна, окислителна атмосфера. Тъй като това предизвика сериозни и резки промени в много процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено кислородна катастрофа.

Благородни газове

Замърсяване на въздуха

Напоследък хората започнаха да влияят върху еволюцията на атмосферата. Резултатът от човешката дейност се превърна в постоянно увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата поради изгарянето на въглеводородни горива, натрупани в предишни геоложки епохи. Огромни количества се консумират за фотосинтеза и се абсорбират от световния океан. Този газ навлиза в атмосферата поради разлагането на карбонатни скали и органични вещества от растителен и животински произход, както и поради вулканизма и човешките производствени дейности. През последните 100 години съдържание CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) в атмосферата се е увеличил с 10%, като по-голямата част (360 милиарда тона) идва от изгарянето на гориво. Ако темпът на растеж на изгарянето на горивото продължи, през следващите 200-300 години броят CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) в атмосферата ще се удвои и може да доведе до

Горната му граница е разположена на надморска височина от 8-10 км в полярни, 10-12 км в умерени и 16-18 км в тропически ширини; по-ниски през зимата, отколкото през лятото. Долният, основен слой на атмосферата. Съдържа повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух и около 90% от всички водни пари в атмосферата. Турбулентността и конвекцията са силно развити в тропосферата, появяват се облаци, развиват се циклони и антициклони. Температурата намалява с увеличаване на надморската височина със среден вертикален градиент от 0,65 ° / 100 m

За "нормални условия" на повърхността на Земята се вземат: плътност 1,2 kg / m3, барометрично налягане 101,35 kPa, температура плюс 20 ° C и относителна влажност 50%. Тези условни показатели са от чисто инженерно значение.

Стратосфера

Слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Характерни са леко изменение на температурата в слоя от 11-25 км (долния слой на стратосферата) и увеличаването му в слоя 25-40 км от -56,5 до 0,8 ° (горния слой на стратосферата или областта на инверсията). След като достигна стойност от около 273 K (почти 0 ° C) на височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Граничният слой на атмосферата между стратосферата и мезосферата. Вертикалното разпределение на температурата има максимум (около 0 ° C).

Мезосфера

Мезопауза

Преходен слой между мезосферата и термосферата. Вертикалното разпределение на температурата има минимум (около -90 ° C).

Джобна линия

Височина над морското равнище, която обикновено се приема като граница между земната атмосфера и космоса.

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до височини от 200-300 км, където достига стойности от порядъка на 1500 К, след което остава почти постоянна до голяма надморска височина. Под въздействието на ултравиолетовата и рентгеновата слънчева радиация и космическата радиация възниква йонизация на въздуха ("полярни сияния") - основните области на йоносферата лежат вътре в термосферата. На височини над 300 км преобладава атомният кислород.

Екзосфера (кълбо на дисперсия)

До надморска височина от 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. При по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от техните молекулни маси, концентрацията на по-тежки газове намалява по-бързо с отдалечаване от земната повърхност. Поради намаляването на плътността на газовете температурата пада от 0 ° C в стратосферата до -110 ° C в мезосферата. Кинетичната енергия на отделните частици обаче на височина 200-250 км съответства на температура ~ 1500 ° C. Над 200 км се наблюдават значителни колебания на температурата и плътността на газовете във времето и пространството.

На височина около 2000-3000 км екзосферата постепенно се превръща в т.нар вакуум в близост до космоса, който е изпълнен със силно разредени частици междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само част от междупланетната материя. Другата част се състои от прахообразни частици с кометен и метеоритен произход. В допълнение към изключително разредените прахоподобни частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

На тропосферата се падат около 80% от атмосферната маса, на стратосферата - около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малка от 0,05% от общата маса на атмосферата. Въз основа на електрическите свойства в атмосферата се разграничават неутросферата и йоносферата. В момента се смята, че атмосферата се простира до височина 2000-3000 км.

В зависимост от състава на газа в атмосферата, хомосфера и хетеросфера. Хетеросфера - Това е зоната, в която гравитацията влияе на отделянето на газове, тъй като смесването им на тази височина е незначително. Оттук и променливият състав на хетеросферата. Под него се крие добре смесена част от атмосферата, хомогенна по състав, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза; тя се намира на надморска височина от около 120 км.

Физически свойства

Дебелината на атмосферата е приблизително 2000 - 3000 км от повърхността на Земята. Общата маса на въздуха е (5,1-5,3) × 10 18 кг. Моларната маса на чист сух въздух е 28,966. Налягане при 0 ° C на морското равнище 101,325 kPa; критична температура - 140,7 ° C; критично налягане 3,7 MPa; C p 1.0048 × 10 J / (kg K) (при 0 ° C), C v 0.7159 10? J / (kg K) (при 0 ° C). Разтворимост на въздуха във вода при 0 ° С - 0,036%, при 25 ° С - 0,22%.

Физиологични и други свойства на атмосферата

Вече на височина 5 км над морското равнище, нетрениран човек развива кислороден глад и без адаптация работоспособността на човека значително намалява. Тук свършва физиологичната зона на атмосферата. Човешкото дишане става невъзможно на височина 15 км, въпреки че атмосферата съдържа кислород до около 115 км.

Атмосферата ни доставя кислород, който ни е необходим, за да дишаме. Въпреки това, поради спада на общото налягане на атмосферата, когато тя се издига до височина, парциалното налягане на кислорода също намалява съответно.

Белите дробове на човека постоянно съдържат около 3 литра алвеоларен въздух. Парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух при норма атмосферно налягане е 110 mm Hg. Чл., Налягане на въглероден диоксид - 40 mm Hg. Чл., И водна пара - 47 mm Hg. Изкуство. С увеличаване на надморската височина налягането на кислорода спада и общото налягане на водната пара и въглеродния диоксид в белите дробове остава почти постоянно - около 87 mm Hg. Изкуство. Потокът на кислород към белите дробове ще спре напълно, когато налягането на околния въздух стане равно на тази стойност.

На височина от около 19-20 км атмосферното налягане пада до 47 mm Hg. Изкуство. Следователно на тази височина водата и интерстициалната течност започват да кипят в човешкото тяло. Извън кабината под налягане, на тези височини, смъртта настъпва почти моментално. По този начин, от гледна точка на човешката физиология, "космосът" започва вече на височина 15-19 км.

Плътните въздушни слоеве - тропосфера и стратосфера - ни предпазват от вредното въздействие на радиацията. При достатъчно разреждане на въздуха, на височини над 36 км, йонизиращото лъчение - първични космически лъчи - оказва интензивно въздействие върху тялото; на височини над 40 км работи ултравиолетовата част на слънчевия спектър, която е опасна за хората.

Когато се издига на все по-голяма височина над повърхността на Земята, познати за нас явления, наблюдавани в долните слоеве на атмосферата, като разпространението на звук, появата на аеродинамичен лифт и съпротивление, преносът на топлина чрез конвекция, постепенно отслабват и след това напълно изчезват.

В разредените слоеве въздух разпространението на звука е невъзможно. До височини от 60-90 км все още е възможно да се използва въздушно съпротивление и повдигане за контролиран аеродинамичен полет. Но започвайки от височини от 100-130 км, понятията за числото М и звуковата бариера, познати на всеки пилот, губят значението си, преминава условната линия на Карман, зад която започва сферата на чисто балистичния полет, която може да се контролира само с помощта на реактивни сили.

На височини над 100 км в атмосферата липсва и друго забележително свойство - способността да абсорбира, провежда и пренася топлинната енергия чрез конвекция (т.е. чрез смесване на въздух). Това означава, че различни елементи от оборудването, оборудването на орбиталната космическа станция няма да могат да се охлаждат отвън, както обикновено се прави на самолет - с помощта на въздушни струи и въздушни радиатори. На тази височина, както и в космоса като цяло, единственият начин за пренос на топлина е топлинното излъчване.

Състав на атмосферата

Земната атмосфера се състои главно от газове и различни примеси (прах, водни капчици, ледени кристали, морски соли, продукти от горенето).

Концентрацията на газове, съставляващи атмосферата, е практически постоянна, с изключение на вода (H 2 O) и въглероден диоксид (CO 2).

В допълнение към газовете, посочени в таблицата, атмосферата съдържа SO 2, NH 3, CO, озон, въглеводороди, HCl, пари, I 2, както и много други газове в малки количества. В тропосферата постоянно се намират голям брой суспендирани твърди и течни частици (аерозол).

История на формирането на атмосферата

Според най-широко разпространената теория атмосферата на Земята с течение на времето е била в четири различни състава. Първоначално се състоеше от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Това е т.нар първична атмосфера(преди около четири милиарда години). На следващия етап активната вулканична активност води до насищане на атмосферата с други газове освен водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Така се формира вторична атмосфера(преди около три милиарда години). Атмосферата беше възстановителна. Освен това процесът на формиране на атмосферата се определя от следните фактори:

• изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
• химични реакции, протичащи в атмосферата под въздействието на ултравиолетово лъчение, светкавични разряди и някои други фактори.

Постепенно тези фактори доведоха до формирането третична атмосфера, характеризиращ се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образуван в резултат на химични реакции от амоняк и въглеводороди).

Азот

Образуването на голямо количество N 2 се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера с молекулен O 2, който започна да изтича от повърхността на планетата в резултат на фотосинтеза, започвайки преди 3 милиарда години. Също така, N 2 се освобождава в атмосферата в резултат на денитрификация на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озона до NO в горните слоеве на атмосферата.

Азотът N 2 реагира само при специфични условия (например по време на удар на мълния). Окисляването на молекулен азот с озон по време на електрически разряди се използва в промишленото производство на азотни торове. Той може да се окисли с ниска консумация на енергия и да се превърне в биологично активна форма от цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и възлови бактерии, които образуват ризобиална симбиоза с бобови растения, т.нар. сидерати.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живи организми на Земята, в резултат на фотосинтезата, придружена от отделянето на кислород и абсорбцията на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се изразходва за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, железната форма на желязото, съдържаща се в океаните и др. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да расте. Постепенно се разви модерна, окислителна атмосфера. Тъй като това предизвика сериозни и резки промени в много процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено кислородна катастрофа.

Въглероден двуокис

Съдържанието на CO 2 в атмосферата зависи от вулканичната активност и химичните процеси в земните черупки, но най-вече от интензивността на биосинтеза и разлагането на органични вещества в земната биосфера. Почти цялата настояща биомаса на планетата (около 2,4 × 10 12 тона) идва от въглероден диоксид, азот и водни пари, съдържащи се в атмосферен въздух... Погребана в океана, блата и гори, органичното вещество се превръща във въглища, нефт и природен газ. (виж Геохимичен цикъл на въглерода)

Благородни газове

Замърсяване на въздуха

Напоследък хората започнаха да влияят върху еволюцията на атмосферата. Резултатът от неговата дейност е постоянно значително увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата поради изгарянето на въглеводородни горива, натрупани в предишни геоложки епохи. Огромните количества CO 2 се консумират във фотосинтеза и се абсорбират от световния океан. Този газ влиза в атмосферата поради разлагането на карбонатни скали и органични вещества от растителен и животински произход, както и поради вулканизма и човешките производствени дейности. През последните 100 години съдържанието на CO 2 в атмосферата се е увеличило с 10%, като по-голямата част (360 милиарда тона) идва от изгарянето на гориво. Ако темповете на нарастване на изгарянето на горивата продължат, през следващите 50-60 години количеството СО 2 в атмосферата ще се удвои и може да доведе до глобални климатични промени.

Изгарянето на гориво също е основният източник на замърсяващи газове (CO, SO 2). Сярният диоксид се окислява от атмосферния кислород до SO 3 в горните слоеве на атмосферата, който от своя страна взаимодейства с вода и амонячни пари, а получената сярна киселина (Н 2 SO 4) и амониев сулфат ((NH 4) 2 SO 4) се връщат в повърхността на Земята под формата на т.нар. киселинен дъжд. Използването на двигатели с вътрешно горене води до значително замърсяване на атмосферата с азотни оксиди, въглеводороди и оловни съединения (тетраетил олово Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Аерозолното замърсяване на атмосферата се причинява както от естествени причини (вулканични изригвания, прашни бури, пренасяне на капчици морска вода и цветен прашец и др.), Така и от икономически дейности на човека (добив на руди и строителни материали, изгаряне на гориво, производство на цимент и др.). Интензивното мащабно отстраняване на твърди частици в атмосферата е една от възможните причини за изменението на климата на планетата.

Литература

1. В. В. Парин, Ф. П. Космолински, Б. А. Душков „Космическа биология и медицина“ (2-ро издание, преработено и увеличено), Москва: „Образование“, 1975 г., 223 стр.
2. Н. В. Гусакова "Химия на околната среда", Ростов на Дон: Феникс, 2004, 192 с ISBN 5-222-05386-5
3. Соколов В. А .. Геохимия на природните газове, М., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. .. Химия на атмосферата, М., 1978;
5. Работа К., Уорнър С., Замърсяване на въздуха. Източници и контрол, прев. от английски, М .. 1980;
6. Мониторинг на фоновото замърсяване на природната среда. в. 1, Л., 1982.

Вижте също

Връзки