Ποια είναι η θερμοκρασία στην Αφρική το καλοκαίρι. Εποχές, καιρός και κλίμα της Βόρειας Αφρικής

Το πάχος της ατμόσφαιρας είναι περίπου 120 χλμ. Από την επιφάνεια της Γης. Η συνολική μάζα αέρα στην ατμόσφαιρα είναι (5.1-5.3) · 10 18 kg. Από αυτά, η μάζα του ξηρού αέρα είναι 5.1352 ± 0.0003 · 10 18 kg, η συνολική μάζα υδρατμών είναι κατά μέσο όρο 1,27 · 10 16 kg.

Τροπική παύση

Το μεταβατικό στρώμα από την τροπόσφαιρα στη στρατόσφαιρα, το στρώμα της ατμόσφαιρας στην οποία η θερμοκρασία μειώνεται με το ύψος σταματά.

Στρατόσφαιρα

Το στρώμα της ατμόσφαιρας βρίσκεται σε υψόμετρο 11 έως 50 km. Χαρακτηριστική είναι η ελαφρά μεταβολή της θερμοκρασίας στο στρώμα των 11-25 km (το κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και η αύξηση της στο στρώμα 25-40 km από -56,5 έως 0,8 ° (το ανώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας ή της περιοχής αναστροφής). Έχοντας φτάσει σε τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 ° C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή σε υψόμετρο περίπου 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερής θερμοκρασίας ονομάζεται στρατόπαυση και είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας.

Στρατόπαυση

Το οριακό στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας. Η κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας έχει μέγιστο (περίπου 0 ° C).

Μεσόσφαιρα

Ατμόσφαιρα της γης

Όριο ατμόσφαιρας της Γης

Θερμόσφαιρα

Το ανώτερο όριο είναι περίπου 800 χλμ. Η θερμοκρασία αυξάνεται σε υψόμετρα 200-300 km, όπου φτάνει τις τιμές της τάξης των 1500 K, μετά την οποία παραμένει σχεδόν σταθερή σε μεγάλα υψόμετρα. Υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας υπεριώδους και ακτίνων Χ και της κοσμικής ακτινοβολίας, εμφανίζεται ιονισμός αέρα ("αύρες") - οι κύριες περιοχές της ιονόσφαιρας βρίσκονται μέσα στη θερμόσφαιρα. Σε υψόμετρα άνω των 300 km, το ατομικό οξυγόνο κυριαρχεί. Το ανώτερο όριο της θερμόσφαιρας καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την τρέχουσα δραστηριότητα του Ήλιου. Κατά τη διάρκεια περιόδων χαμηλής δραστηριότητας - για παράδειγμα, το 2008-2009 - παρατηρείται αισθητή μείωση του μεγέθους αυτού του επιπέδου.

Θερμοπάθεια

Η περιοχή της ατμόσφαιρας δίπλα στην κορυφή της θερμόσφαιρας. Σε αυτήν την περιοχή, η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι αμελητέα και η θερμοκρασία δεν αλλάζει στην πραγματικότητα με το υψόμετρο.

Exosphere (Σφαίρα διασποράς)

Μέχρι υψόμετρο 100 km, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές, καλά αναμεμιγμένο αέριο. Σε υψηλότερα επίπεδα, η κατανομή των αερίων σε ύψος εξαρτάται από τις μοριακές μάζες τους, η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται γρηγορότερα με την απόσταση από την επιφάνεια της Γης. Λόγω της μείωσης της πυκνότητας των αερίων, η θερμοκρασία μειώνεται από 0 ° C στη στρατόσφαιρα σε 10110 ° C στη μεσόσφαιρα. Ωστόσο, η κινητική ενέργεια μεμονωμένων σωματιδίων σε υψόμετρα 200-250 km αντιστοιχεί σε θερμοκρασία ~ 150 ° C. Πάνω από 200 km, παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της πυκνότητας των αερίων σε χρόνο και χώρο.

Σε υψόμετρο περίπου 2000-3500 χλμ., Η εξώσφαιρα μετατρέπεται σταδιακά στο λεγόμενο κενό κενού χώρου, το οποίο είναι γεμάτο με πολύ σπάνια σωματίδια διαπλανητικού αερίου, κυρίως άτομα υδρογόνου. Αλλά αυτό το αέριο είναι μόνο ένα κλάσμα της διαπλανητικής ύλης. Το άλλο μέρος αποτελείται από σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη και έχουν μετεωρική προέλευση. Εκτός από εξαιρετικά σπάνια σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη, η ηλεκτρομαγνητική και η σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.

Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 80% της ατμοσφαιρικής μάζας, η στρατόσφαιρα - περίπου 20%. η μάζα της μεσόσφαιρας δεν είναι μεγαλύτερη από 0,3%, η θερμόσφαιρα είναι μικρότερη από 0,05% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας. Με βάση τις ηλεκτρικές ιδιότητες στην ατμόσφαιρα, η ουδετερόσφαιρα και η ιονόσφαιρα διακρίνονται. Προς το παρόν, η ατμόσφαιρα πιστεύεται ότι εκτείνεται σε υψόμετρο 2000-3000 χλμ.

Ανάλογα με τη σύνθεση του αερίου στην ατμόσφαιρα, ομόσφαιρα και ετεροσφαιρα. Ετεροσφαιρα - Αυτή είναι η περιοχή όπου η βαρύτητα επηρεάζει το διαχωρισμό των αερίων, καθώς η ανάμιξή τους σε αυτό το ύψος είναι αμελητέα. Εξ ου και η μεταβλητή σύνθεση της ετερόσφαιρας. Παρακάτω βρίσκεται ένα καλά αναμεμιγμένο μέρος της ατμόσφαιρας, ομοιογενές σε σύνθεση, που ονομάζεται ομοσφαιρία. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων ονομάζεται turbopause · βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 120 km.

Φυσιολογικές και άλλες ιδιότητες της ατμόσφαιρας

Ήδη σε υψόμετρο 5 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ένα μη εκπαιδευμένο άτομο αναπτύσσει πείνα οξυγόνου και χωρίς προσαρμογή, η ικανότητα εργασίας του ατόμου μειώνεται σημαντικά. Εδώ τελειώνει η φυσιολογική ζώνη της ατμόσφαιρας. Η ανθρώπινη αναπνοή καθίσταται αδύνατη σε υψόμετρο 9 km, αν και η ατμόσφαιρα περιέχει οξυγόνο έως περίπου 115 km.

Η ατμόσφαιρα μας παρέχει το οξυγόνο που χρειαζόμαστε για να αναπνέουμε. Ωστόσο, λόγω της μείωσης της συνολικής πίεσης της ατμόσφαιρας καθώς ανεβαίνει στο υψόμετρο, η μερική πίεση του οξυγόνου μειώνεται επίσης ανάλογα.

Σε σπάνια στρώματα αέρα, η διάδοση του ήχου είναι αδύνατη. Μέχρι ύψος 60-90 km, είναι ακόμα δυνατή η χρήση αντίστασης αέρα και ανύψωσης για ελεγχόμενη αεροδυναμική πτήση. Αλλά ξεκινώντας από τα ύψη των 100-130 km, οι έννοιες του αριθμού M και του ηχητικού φραγμού, γνωστές σε κάθε πιλότο, χάνουν το νόημά τους: η υπό όρους Karman περνά εκεί, πέρα \u200b\u200bαπό την οποία ξεκινά η περιοχή της καθαρά βαλλιστικής πτήσης, η οποία μπορεί να ελεγχθεί μόνο με αντιδραστικές δυνάμεις.

Σε υψόμετρα πάνω από 100 χλμ., Η ατμόσφαιρα στερείται επίσης μιας άλλης αξιοσημείωτης ιδιότητας - την ικανότητα απορρόφησης, συμπεριφοράς και μετάδοσης θερμική ενέργεια με μεταφορά (δηλαδή, με ανάμιξη αέρα). Αυτό σημαίνει ότι διάφορα στοιχεία εξοπλισμού, εξοπλισμός του τροχιακού διαστημικός σταθμός δεν θα μπορεί να κρυώσει από έξω, όπως συνήθως γίνεται σε αεροπλάνο - με τη βοήθεια πίδακες αέρα και καλοριφέρ αέρα. Σε αυτό το υψόμετρο, όπως γενικά στο διάστημα, ο μόνος τρόπος μεταφοράς θερμότητας είναι η θερμική ακτινοβολία.

Ιστορία του σχηματισμού της ατμόσφαιρας

Σύμφωνα με την πιο διαδεδομένη θεωρία, η ατμόσφαιρα της Γης με την πάροδο του χρόνου ήταν σε τρεις διαφορετικές συνθέσεις. Αρχικά αποτελούταν από ελαφριά αέρια (υδρογόνο και ήλιο) που συλλήφθηκαν από τον διαπλανητικό χώρο. Αυτό είναι το λεγόμενο πρωταρχική ατμόσφαιρα (περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν). Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε στον κορεσμό της ατμόσφαιρας με άλλα αέρια εκτός από το υδρογόνο (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμοί). Έτσι σχηματίστηκε δευτερεύουσα ατμόσφαιρα (περίπου τρία δισεκατομμύρια χρόνια πριν). Η ατμόσφαιρα ήταν αποκαταστατική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας καθορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:

• διαρροή ελαφρών αερίων (υδρογόνο και ήλιο) στο διαπλανητικό χώρο ·
• χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, των κεραυνών και ορισμένων άλλων παραγόντων.

Σταδιακά, αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στο σχηματισμό τριτοβάθμια ατμόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και πολύ υψηλότερο άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα χημικές αντιδράσεις από αμμωνία και υδρογονάνθρακες).

Αζωτο

Ο σχηματισμός μεγάλης ποσότητας αζώτου Ν2 οφείλεται στην οξείδωση της ατμόσφαιρας αμμωνίας-υδρογόνου με μοριακό οξυγόνο Ο2, το οποίο άρχισε να ρέει από την επιφάνεια του πλανήτη ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, ξεκινώντας από 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Επίσης, το άζωτο Ν2 απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της απονιτροποίησης των νιτρικών και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Το άζωτο οξειδώνεται από το όζον σε ΝΟ στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το άζωτο N2 αντιδρά μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια κεραυνού). Η οξείδωση μοριακού αζώτου από όζον με ηλεκτρικές απορρίψεις σε μικρές ποσότητες χρησιμοποιείται στη βιομηχανική παραγωγή λιπασμάτων αζώτου. Μπορεί να οξειδωθεί με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και να μετατραπεί σε βιολογικά ενεργή μορφή από κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια) και βακτήρια οζιδίων που σχηματίζουν ριζοβιακή συμβίωση με όσπρια, τα λεγόμενα. Σιδεράτες.

Οξυγόνο

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας άρχισε να αλλάζει ριζικά με την εμφάνιση ζωντανών οργανισμών στη Γη, ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, συνοδευόμενη από την απελευθέρωση οξυγόνου και την απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα. Αρχικά, το οξυγόνο δαπανήθηκε για την οξείδωση μειωμένων ενώσεων - αμμωνία, υδρογονάνθρακες, τη σιδηρούχα μορφή σιδήρου που περιέχεται στους ωκεανούς κ.λπ. Στο τέλος αυτού του σταδίου, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται. Σταδιακά σχηματίστηκε μια σύγχρονη ατμόσφαιρα με οξειδωτικές ιδιότητες. Δεδομένου ότι αυτό προκάλεσε σοβαρές και απότομες αλλαγές σε πολλές διεργασίες που έλαβαν χώρα στην ατμόσφαιρα, τη λιθόσφαιρα και τη βιόσφαιρα, αυτό το συμβάν ονομάστηκε καταστροφή οξυγόνου.

ευγενή αέρια

Μόλυνση του αέρα

ΣΕ πρόσφατες φορές ο άνθρωπος άρχισε να επηρεάζει την εξέλιξη της ατμόσφαιρας. Το αποτέλεσμα των δραστηριοτήτων του ήταν μια συνεχής σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης καυσίμων υδρογονανθράκων που συσσωρεύτηκαν σε προηγούμενες γεωλογικές εποχές. Τεράστιες ποσότητες CO 2 καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και απορροφώνται από τους ωκεανούς του κόσμου. Αυτό το αέριο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα λόγω της αποσύνθεσης των ανθρακικών πετρωμάτων και οργανική ύλη φυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και λόγω δραστηριοτήτων ηφαιστείου και ανθρώπινης παραγωγής. Τα τελευταία 100 χρόνια, το περιεχόμενο CO 2 στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 10%, με τον όγκο (360 δισεκατομμύρια τόνους) να προέρχεται από την καύση καυσίμου. Εάν ο ρυθμός αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχιστεί, τότε τα επόμενα 200-300 χρόνια η ποσότητα СО 2 στην ατμόσφαιρα θα διπλασιαστεί και μπορεί να οδηγήσει σε παγκόσμιες κλιματικές αλλαγές.

Η καύση καυσίμου είναι επίσης η κύρια πηγή ρυπογόνων αερίων (CO, SO 2). Το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται από ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε SO3 στην ανώτερη ατμόσφαιρα, το οποίο με τη σειρά του αλληλεπιδρά με ατμούς νερού και αμμωνίας, και το προκύπτον θειικό οξύ (Н 2 SO 4) και το θειικό αμμώνιο ((NH4) 2 SO 4) την επιφάνεια της Γης με τη μορφή των λεγόμενων. όξινη βροχή. Η χρήση κινητήρων εσωτερικής καύσης οδηγεί σε σημαντική ρύπανση της ατμόσφαιρας με οξείδια αζώτου, υδρογονάνθρακες και ενώσεις μολύβδου (τετρααιθυλ μόλυβδος Pb (CH3CH2) 4)

Η ατμοσφαιρική ρύπανση της ατμόσφαιρας προκαλείται και από τις δύο φυσικές αιτίες (ηφαιστειακές εκρήξεις, καταιγίδες σκόνης, παρασύρεται θαλασσινο νερο και γύρη φυτών, κ.λπ.), και οικονομικές δραστηριότητες άνθρωπος (εξόρυξη μεταλλευμάτων και οικοδομικά υλικά, καύση καυσίμων, παραγωγή τσιμέντου κ.λπ.). Η εντατική απομάκρυνση στερεών σωματιδίων μεγάλης κλίμακας στην ατμόσφαιρα είναι μία από τις πιθανοί λόγοι κλιματική αλλαγή του πλανήτη.

δείτε επίσης

• Jacchia (μοντέλο ατμόσφαιρας)

Σημειώσεις

Συνδέσεις

Βιβλιογραφία

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov "Διαστημική βιολογία και ιατρική" (2η έκδοση, αναθεωρημένη και διευρυμένη), Μ.: "Εκπαίδευση", 1975, 223 σελίδες.
2. N.V. Gusakova "Χημεία περιβάλλον», Ροστόφ Ον Ντον: Φοίνιξ, 2004, 192 με ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V.A. Γεωχημεία φυσικών αερίων, Μ., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Χημεία της ατμόσφαιρας, Μ., 1978;
5. Εργασία Κ., Warner S. Μόλυνση του αέρα. Πηγές και έλεγχος, trans. από Αγγλικά, Μ .. 1980;
6. Παρακολούθηση της ρύπανσης του περιβάλλοντος φυσικά περιβάλλοντα... σε. 1, L., 1982.

Η ατμόσφαιρα της Γης είναι το αέριο περίβλημα του πλανήτη μας. Παρεμπιπτόντως, σχεδόν όλα τα ουράνια σώματα έχουν παρόμοια κελύφη, από τους πλανήτες του ηλιακού συστήματος έως τους μεγάλους αστεροειδείς. εξαρτάται από πολλούς παράγοντες - το μέγεθος της ταχύτητας, της μάζας και πολλών άλλων παραμέτρων. Αλλά μόνο το κέλυφος του πλανήτη μας περιέχει τα συστατικά που μας επιτρέπουν να ζούμε.

Η ατμόσφαιρα της Γης: Διήγημα εμφάνιση

Πιστεύεται ότι στην αρχή της ύπαρξής του, ο πλανήτης μας δεν είχε καθόλου κέλυφος αερίου. Αλλά το νεαρό, νεοσυσταθέν ουράνιο σώμα εξελίσσεται συνεχώς. Η πρωτογενής ατμόσφαιρα της Γης σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα συνεχών ηφαιστειακών εκρήξεων. Έτσι, για πολλές χιλιάδες χρόνια, σχηματίστηκε ένα κέλυφος υδρατμών, αζώτου, άνθρακα και άλλων στοιχείων (εκτός από το οξυγόνο) γύρω από τη Γη.

Δεδομένου ότι η ποσότητα υγρασίας στην ατμόσφαιρα είναι περιορισμένη, η περίσσεια της μετατράπηκε σε καθίζηση - έτσι δημιουργήθηκαν οι θάλασσες, οι ωκεανοί και άλλα υδάτινα σώματα. Οι πρώτοι οργανισμοί που έπληξαν τον πλανήτη εμφανίστηκαν και αναπτύχθηκαν στο υδάτινο περιβάλλον. Τα περισσότερα από αυτά ανήκαν σε φυτικούς οργανισμούς που παράγουν οξυγόνο μέσω της φωτοσύνθεσης. Έτσι, η ατμόσφαιρα της Γης άρχισε να γεμίζει με αυτό το ζωτικό αέριο. Και ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης οξυγόνου, σχηματίστηκε ένα στρώμα όζοντος, το οποίο προστάτευε τον πλανήτη από τις επιβλαβείς επιπτώσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας. Αυτοί οι παράγοντες δημιούργησαν όλες τις προϋποθέσεις για την ύπαρξή μας.

Η δομή της ατμόσφαιρας της Γης

Όπως γνωρίζετε, ο φάκελος αερίου του πλανήτη μας αποτελείται από πολλά στρώματα - την τροπόσφαιρα, τη στρατόσφαιρα, τη μεσόσφαιρα, τη θερμόσφαιρα. Είναι αδύνατο να καθοριστούν σαφή όρια μεταξύ αυτών των στρωμάτων - όλα εξαρτώνται από την εποχή του χρόνου και το γεωγραφικό πλάτος της τοποθεσίας του πλανήτη.

Η τροπόσφαιρα είναι το κάτω μέρος του φακέλου αερίου, το μέσο ύψος του οποίου είναι από 10 έως 15 χιλιόμετρα. Εδώ είναι το μεγαλύτερο μέρος του συμπυκνωμένου μέρους Παρεμπιπτόντως, εδώ βρίσκεται όλη η υγρασία και σχηματίζονται τα σύννεφα. Λόγω της περιεκτικότητας σε οξυγόνο, η τροπόσφαιρα υποστηρίζει τη ζωτική δραστηριότητα όλων των οργανισμών. Επιπλέον, είναι καθοριστικής σημασίας για τη διαμόρφωση του καιρού και των κλιματολογικών χαρακτηριστικών της περιοχής - όχι μόνο σχηματίζονται σύννεφα εδώ, αλλά και άνεμοι. Η θερμοκρασία πέφτει με υψόμετρο.

Στρατόσφαιρα - ξεκινά από την τροπόσφαιρα και τελειώνει σε υψόμετρο 50 έως 55 χιλιομέτρων. Εδώ η θερμοκρασία αυξάνεται με το ύψος. Αυτό το μέρος της ατμόσφαιρας δεν περιέχει σχεδόν καθόλου υδρατμούς, αλλά έχει στρώση όζοντος. Μερικές φορές μπορεί κανείς να παρατηρήσει τον σχηματισμό «άσχημων» νεφών, που μπορεί να δει μόνο τη νύχτα - πιστεύεται ότι αντιπροσωπεύονται από σταγονίδια νερού με υψηλή συμπύκνωση.

Μεσόσφαιρα - εκτείνεται έως και 80 χιλιόμετρα. Σε αυτό το επίπεδο, μπορείτε να παρατηρήσετε μια απότομη πτώση της θερμοκρασίας καθώς ανεβαίνετε. Η αναταραχή αναπτύσσεται επίσης εδώ. Παρεμπιπτόντως, τα λεγόμενα "νυχτερινά σύννεφα" σχηματίζονται στη μεσόσφαιρα, τα οποία αποτελούνται από μικρούς κρυστάλλους πάγου - μπορείτε να τα δείτε μόνο τη νύχτα. Είναι ενδιαφέρον ότι ουσιαστικά δεν υπάρχει αέρας κοντά στο ανώτερο όριο της μεσόσφαιρας - είναι 200 \u200b\u200bφορές λιγότερο από ό, τι κοντά επιφάνεια της γης.

Η θερμόσφαιρα είναι το ανώτερο στρώμα του περιβλήματος αερίου της γης, στο οποίο συνηθίζεται να γίνεται διάκριση μεταξύ της ιονόσφαιρας και της εξώσφαιρας. Είναι ενδιαφέρον ότι η θερμοκρασία εδώ αυξάνεται πολύ απότομα με το ύψος - σε υψόμετρο 800 χιλιομέτρων από την επιφάνεια της γης, είναι πάνω από 1000 βαθμούς Κελσίου. Η ιονόσφαιρα χαρακτηρίζεται από εξαιρετικά υγροποιημένο αέρα και τεράστιο περιεχόμενο ενεργών ιόντων. Όσον αφορά την εξώσφαιρα, αυτό το μέρος της ατμόσφαιρας περνά ομαλά στον διαπλανητικό χώρο. Πρέπει να σημειωθεί ότι η θερμόσφαιρα δεν περιέχει αέρα.

Μπορεί να σημειωθεί ότι η ατμόσφαιρα της Γης είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος του πλανήτη μας, το οποίο παραμένει καθοριστικός παράγοντας στην εμφάνιση της ζωής. Παρέχει ζωτική δραστηριότητα, υποστηρίζει την ύπαρξη της υδροσφαίρας (το περίβλημα του πλανήτη) και προστατεύει από την υπεριώδη ακτινοβολία.

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

1 / 5

✪ Γη ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟ (Επεισόδιο 14) - Ατμόσφαιρα

✪ Γιατί δεν απορροφήθηκε η ατμόσφαιρα στο κοσμικό κενό;

Ry Είσοδος στην γήινη ατμόσφαιρα του διαστημικού σκάφους Soyuz TMA-8

Structure Δομή ατμόσφαιρας, έννοια, μελέτη

✪ O.S. Ugolnikov "Άνω ατμόσφαιρα. Συνάντηση της Γης και του διαστήματος"

Υπότιτλοι

Σύνορα της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα θεωρείται εκείνη η περιοχή γύρω από τη Γη, στην οποία το αέριο μέσο περιστρέφεται μαζί με τη Γη ως σύνολο. Η ατμόσφαιρα περνά στο διαπλανητικό χώρο σταδιακά, στην εξώσφαιρα, ξεκινώντας από υψόμετρο 500-1000 χλμ. Από την επιφάνεια της Γης.

Σύμφωνα με τον ορισμό που προτείνει η Διεθνής Αεροναυτική Ομοσπονδία, το όριο μεταξύ της ατμόσφαιρας και του διαστήματος καθορίζεται κατά μήκος της γραμμής Karman, που βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 100 km, πάνω από το οποίο οι αεροπορικές πτήσεις καθίστανται εντελώς αδύνατες. Η NASA χρησιμοποιεί 122 χιλιόμετρα (400.000 πόδια) ως όριο της ατμόσφαιρας, όπου τα λεωφορεία αλλάζουν από ελιγμούς με κινητήρα σε αεροδυναμικούς ελιγμούς.

Φυσικές ιδιότητες

Εκτός από τα αέρια που αναφέρονται στον πίνακα, η ατμόσφαιρα περιέχει 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))) , υδρογονάνθρακες, HCl (\\ displaystyle (\\ ce (HCl))) , HF (\\ displaystyle (\\ ce (HF))) , HBr (\\ displaystyle (\\ ce (HBr))) , HI (\\ displaystyle ([\\ ce (HI)))) , ζευγάρια Hg (\\ displaystyle (\\ ce (Hg))) , I 2 (\\ displaystyle (\\ ce (I2))) , Br 2 (\\ displaystyle (\\ ce (Br2))) καθώς και πολλά άλλα αέρια σε μικρές ποσότητες. Ένας μεγάλος αριθμός αιωρούμενων στερεών και υγρών σωματιδίων (αεροζόλ) βρίσκεται συνεχώς στην τροπόσφαιρα. Το πιο σπάνιο αέριο στην ατμόσφαιρα της Γης είναι Rn (\\ displaystyle (\\ ce (Rn))) .

Η δομή της ατμόσφαιρας

Οριακό στρώμα της ατμόσφαιρας

Το κατώτερο στρώμα της τροπόσφαιρας (πάχους 1-2 χλμ.), Στο οποίο η κατάσταση και οι ιδιότητες της επιφάνειας της Γης επηρεάζουν άμεσα τη δυναμική της ατμόσφαιρας.

Τροποσφαίρα

Το ανώτερο όριό του βρίσκεται σε υψόμετρο 8-10 km σε πολικό, 10-12 km σε εύκρατο και 16-18 km σε τροπικά πλάτη. χαμηλότερο το χειμώνα από ό, τι το καλοκαίρι.
Το κατώτερο, κύριο στρώμα της ατμόσφαιρας περιέχει περισσότερο από το 80% της συνολικής μάζας του ατμοσφαιρικού αέρα και περίπου το 90% του συνόλου των υδρατμών στην ατμόσφαιρα. Οι στροβιλισμοί και η μεταφορά αναπτύσσονται ιδιαίτερα στην τροπόσφαιρα, εμφανίζονται σύννεφα, αναπτύσσονται κυκλώνες και αντικυκλόνες. Η θερμοκρασία μειώνεται με το αυξανόμενο υψόμετρο με μέση κατακόρυφη κλίση 0,65 ° / 100 μέτρα.

Τροπική παύση

Το μεταβατικό στρώμα από την τροπόσφαιρα στη στρατόσφαιρα, το στρώμα της ατμόσφαιρας στην οποία η θερμοκρασία μειώνεται με το ύψος σταματά.

Στρατόσφαιρα

Το στρώμα της ατμόσφαιρας βρίσκεται σε υψόμετρο 11 έως 50 km. Χαρακτηριστική είναι η ελαφρά μεταβολή της θερμοκρασίας στο στρώμα των 11-25 km (το κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και η αύξηση της στο στρώμα 25-40 km από μείον 56,5 σε συν 0,8 ° C (το ανώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας ή της περιοχής αναστροφής) είναι χαρακτηριστικά. Έχοντας φτάσει σε τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 ° C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή σε υψόμετρο περίπου 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερής θερμοκρασίας ονομάζεται στρατόπαυση και είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας.

Στρατόπαυση

Το οριακό στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας. Η κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας έχει μέγιστο (περίπου 0 ° C).

Μεσόσφαιρα

Θερμόσφαιρα

Το ανώτερο όριο είναι περίπου 800 χλμ. Η θερμοκρασία αυξάνεται σε υψόμετρα 200-300 km, όπου φτάνει τις τιμές της τάξης των 1500 K, μετά την οποία παραμένει σχεδόν σταθερή σε μεγάλα υψόμετρα. Υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας και της κοσμικής ακτινοβολίας, ο αέρας ιονίζεται ("πολικά φώτα") - οι κύριες περιοχές της ιονόσφαιρας βρίσκονται μέσα στη θερμόσφαιρα. Σε υψόμετρα άνω των 300 km, το ατομικό οξυγόνο κυριαρχεί. Το ανώτερο όριο της θερμόσφαιρας καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την τρέχουσα δραστηριότητα του Ήλιου. Κατά τη διάρκεια περιόδων χαμηλής δραστηριότητας - για παράδειγμα, το 2008-2009 - παρατηρείται αισθητή μείωση του μεγέθους αυτού του επιπέδου.

Θερμοπάθεια

Η περιοχή της ατμόσφαιρας δίπλα στην κορυφή της θερμόσφαιρας. Σε αυτήν την περιοχή, η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι αμελητέα και η θερμοκρασία δεν αλλάζει στην πραγματικότητα με το υψόμετρο.

Exosphere (Σφαίρα διασποράς)

Μέχρι υψόμετρο 100 km, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές, καλά αναμεμιγμένο αέριο. Σε υψηλότερα επίπεδα, η κατανομή των αερίων σε ύψος εξαρτάται από τις μοριακές μάζες τους, η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται γρηγορότερα με την απόσταση από την επιφάνεια της Γης. Λόγω της μείωσης της πυκνότητας των αερίων, η θερμοκρασία μειώνεται από 0 ° C στη στρατόσφαιρα σε μείον 110 ° C στη μεσόσφαιρα. Ωστόσο, η κινητική ενέργεια μεμονωμένων σωματιδίων σε υψόμετρα 200-250 km αντιστοιχεί σε θερμοκρασία ~ 150 ° C. Πάνω από 200 km, παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της πυκνότητας των αερίων σε χρόνο και χώρο.

Σε υψόμετρο περίπου 2000-3500 χλμ., Η εξώσφαιρα μετατρέπεται σταδιακά στο λεγόμενο κενό κενού χώρου, το οποίο είναι γεμάτο με σπάνια σωματίδια διαπλανητικού αερίου, κυρίως άτομα υδρογόνου. Αλλά αυτό το αέριο είναι μόνο ένα κλάσμα της διαπλανητικής ύλης. Το άλλο μέρος αποτελείται από σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη και έχουν μετεωρική προέλευση. Εκτός από εξαιρετικά σπάνια σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη, η ηλεκτρομαγνητική και σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.

ΣΦΑΙΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ

Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 80% της ατμοσφαιρικής μάζας, η στρατόσφαιρα - περίπου 20%. η μάζα της μεσόσφαιρας δεν είναι μεγαλύτερη από 0,3%, η θερμόσφαιρα είναι μικρότερη από 0,05% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας.

Με βάση τις ηλεκτρικές ιδιότητες στην ατμόσφαιρα, ουδετερόσφαιρα και ιονόσφαιρα .

Ανάλογα με τη σύνθεση του αερίου στην ατμόσφαιρα, ομόσφαιρα και ετεροσφαιρα. Ετεροσφαιρα - Αυτή είναι η περιοχή όπου η βαρύτητα επηρεάζει το διαχωρισμό των αερίων, καθώς η ανάμιξή τους σε αυτό το ύψος είναι αμελητέα. Εξ ου και η μεταβλητή σύνθεση της ετερόσφαιρας. Παρακάτω βρίσκεται ένα καλά αναμεμιγμένο μέρος της ατμόσφαιρας, ομοιογενές σε σύνθεση, που ονομάζεται ομοσφαιρία. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων ονομάζεται turbopause · βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 120 km.

Άλλες ιδιότητες της ατμόσφαιρας και επιπτώσεις στο ανθρώπινο σώμα

Ήδη σε υψόμετρο 5 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ένα μη εκπαιδευμένο άτομο αναπτύσσει πείνα οξυγόνου και χωρίς προσαρμογή, η ικανότητα εργασίας του ατόμου μειώνεται σημαντικά. Εδώ τελειώνει η φυσιολογική ζώνη της ατμόσφαιρας. Η ανθρώπινη αναπνοή καθίσταται αδύνατη σε υψόμετρο 9 km, αν και η ατμόσφαιρα περιέχει οξυγόνο έως περίπου 115 km.

Η ατμόσφαιρα μας παρέχει το οξυγόνο που χρειαζόμαστε για να αναπνέουμε. Ωστόσο, λόγω της μείωσης της συνολικής πίεσης της ατμόσφαιρας καθώς ανεβαίνει στο υψόμετρο, η μερική πίεση του οξυγόνου μειώνεται επίσης ανάλογα.

Ιστορία του σχηματισμού της ατμόσφαιρας

Σύμφωνα με την πιο διαδεδομένη θεωρία, η ατμόσφαιρα της Γης ήταν σε τρεις διαφορετικές συνθέσεις καθ 'όλη την ιστορία της τελευταίας. Αρχικά αποτελούταν από ελαφριά αέρια (υδρογόνο και ήλιο) που συλλήφθηκαν από τον διαπλανητικό χώρο. Αυτό είναι το λεγόμενο πρωταρχική ατμόσφαιρα... Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε σε κορεσμό της ατμόσφαιρας με αέρια διαφορετικά από το υδρογόνο (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμοί). Έτσι σχηματίστηκε δευτερεύουσα ατμόσφαιρα... Η ατμόσφαιρα ήταν αποκαταστατική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας καθορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:

• διαρροή ελαφρών αερίων (υδρογόνο και ήλιο) στο διαπλανητικό χώρο ·
• χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, των κεραυνών και ορισμένων άλλων παραγόντων.

Σταδιακά, αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στο σχηματισμό τριτοβάθμια ατμόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και πολύ υψηλότερη περιεκτικότητα σε άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (σχηματίζεται ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων από αμμωνία και υδρογονάνθρακες).

Αζωτο

Ο σχηματισμός μεγάλης ποσότητας αζώτου οφείλεται στην οξείδωση της ατμόσφαιρας αμμωνίας-υδρογόνου με μοριακό οξυγόνο O 2 (\\ displaystyle (\\ ce (O2))), που άρχισε να προέρχεται από την επιφάνεια του πλανήτη ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, ξεκινώντας από 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Επίσης άζωτο N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της απονιτροποίησης των νιτρικών και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Το άζωτο οξειδώνεται από το όζον σε ΟΧΙ (\\ displaystyle ([\\ ce (NO)))) στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Αζωτο N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) εισέρχεται σε αντιδράσεις μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια εκκένωσης κεραυνού). Η οξείδωση μοριακού αζώτου από όζον με ηλεκτρικές απορρίψεις σε μικρές ποσότητες χρησιμοποιείται στη βιομηχανική παραγωγή λιπασμάτων αζώτου. Μπορεί να οξειδωθεί με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και να μετατραπεί σε βιολογικά ενεργή μορφή από κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια) και βακτήρια οζιδίων που σχηματίζουν ριζόβια συμβίωση με όσπρια, τα οποία μπορούν να είναι αποτελεσματικά φυτά κοπριάς που δεν καταστρέφουν, αλλά εμπλουτίζουν το έδαφος με φυσικά λιπάσματα.

Οξυγόνο

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας άρχισε να αλλάζει ριζικά με την εμφάνιση ζωντανών οργανισμών στη Γη, ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, συνοδευόμενη από την απελευθέρωση οξυγόνου και την απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα. Αρχικά, το οξυγόνο δαπανήθηκε για την οξείδωση μειωμένων ενώσεων - αμμωνία, υδρογονάνθρακες, τη σιδηρούχα μορφή σιδήρου που περιέχεται στους ωκεανούς και άλλα. Στο τέλος αυτού του σταδίου, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται. Μια σύγχρονη, οξειδωτική ατμόσφαιρα αναπτύχθηκε σταδιακά. Δεδομένου ότι αυτό προκάλεσε σοβαρές και απότομες αλλαγές σε πολλές διεργασίες που έλαβαν χώρα στην ατμόσφαιρα, τη λιθόσφαιρα και τη βιόσφαιρα, αυτό το συμβάν ονομάστηκε καταστροφή οξυγόνου.

ευγενή αέρια

Μόλυνση του αέρα

Πρόσφατα, οι άνθρωποι άρχισαν να επηρεάζουν την εξέλιξη της ατμόσφαιρας. Το αποτέλεσμα της ανθρώπινης δραστηριότητας έχει γίνει μια συνεχής αύξηση της περιεκτικότητας του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης των καυσίμων υδρογονανθράκων που έχουν συσσωρευτεί σε προηγούμενες γεωλογικές εποχές. Τεράστιες ποσότητες καταναλώνονται στη φωτοσύνθεση και απορροφώνται από τους ωκεανούς του κόσμου. Αυτό το αέριο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα λόγω της αποσύνθεσης ανθρακικών πετρωμάτων και οργανικής ύλης φυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και λόγω δραστηριοτήτων ηφαιστείου και ανθρώπινης παραγωγής. Τα τελευταία 100 χρόνια, περιεχόμενο CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) στην ατμόσφαιρα αυξήθηκε κατά 10%, με τον όγκο (360 δισεκατομμύρια τόνους) να προέρχεται από την καύση καυσίμου. Εάν ο ρυθμός αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχίζεται, τότε στα επόμενα 200-300 χρόνια ο αριθμός CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) στην ατμόσφαιρα θα διπλασιαστεί και μπορεί να οδηγήσει σε

Το ανώτερο όριό του βρίσκεται σε υψόμετρο 8-10 km σε πολικό, 10-12 km σε εύκρατο και 16-18 km σε τροπικά πλάτη. χαμηλότερο το χειμώνα από ό, τι το καλοκαίρι. Το κάτω, κύριο στρώμα της ατμόσφαιρας. Περιέχει περισσότερο από το 80% της συνολικής μάζας του ατμοσφαιρικού αέρα και περίπου το 90% του συνόλου των υδρατμών στην ατμόσφαιρα. Οι στροβιλισμοί και η μεταφορά αναπτύσσονται ιδιαίτερα στην τροπόσφαιρα, εμφανίζονται σύννεφα, αναπτύσσονται κυκλώνες και αντικυκλόνες. Η θερμοκρασία μειώνεται με το αυξανόμενο υψόμετρο με μέση κατακόρυφη κλίση 0,65 ° / 100 m

Για "κανονικές συνθήκες" στην επιφάνεια της Γης, λαμβάνονται τα ακόλουθα: πυκνότητα 1,2 kg / m3, βαρομετρική πίεση 101,35 kPa, θερμοκρασία συν 20 ° C και σχετική υγρασία 50%. Αυτοί οι υπό όρους δείκτες έχουν καθαρά μηχανική σημασία.

Στρατόσφαιρα

Το στρώμα της ατμόσφαιρας βρίσκεται σε υψόμετρο 11 έως 50 km. Χαρακτηριστική είναι η ελαφρά μεταβολή της θερμοκρασίας στο στρώμα των 11-25 km (το κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και η αύξηση της στο στρώμα 25-40 km από -56,5 έως 0,8 ° (το ανώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας ή της περιοχής αναστροφής). Έχοντας φτάσει σε τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 ° C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή σε υψόμετρο περίπου 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερής θερμοκρασίας ονομάζεται στρατόπαυση και είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας.

Στρατόπαυση

Το οριακό στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας. Η κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας έχει μέγιστο (περίπου 0 ° C).

Μεσόσφαιρα

Μεσοπάθεια

Μεταβατικό στρώμα μεταξύ της μεσόσφαιρας και της θερμόσφαιρας. Στην κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας, υπάρχει ελάχιστο (περίπου -90 ° C).

Γραμμή τσέπης

Υψόμετρο πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, το οποίο θεωρείται συμβατικά ως όριο μεταξύ της γήινης ατμόσφαιρας και του διαστήματος.

Θερμόσφαιρα

Το ανώτερο όριο είναι περίπου 800 χλμ. Η θερμοκρασία αυξάνεται σε ύψη 200-300 km, όπου φτάνει τιμές της τάξης των 1500 K, μετά την οποία παραμένει σχεδόν σταθερή σε μεγάλα υψόμετρα. Υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας υπεριώδους και ακτίνων Χ και της κοσμικής ακτινοβολίας, εμφανίζεται ιονισμός αέρα ("αύρες") - οι κύριες περιοχές της ιονόσφαιρας βρίσκονται μέσα στη θερμόσφαιρα. Σε υψόμετρα άνω των 300 km, το ατομικό οξυγόνο κυριαρχεί.

Exosphere (Σφαίρα διασποράς)

Μέχρι υψόμετρο 100 χλμ, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές, καλά αναμεμιγμένο αέριο. Σε υψηλότερα επίπεδα, η κατανομή των αερίων σε ύψος εξαρτάται από τις μοριακές μάζες τους, η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται γρηγορότερα με την απόσταση από την επιφάνεια της Γης. Λόγω της μείωσης της πυκνότητας των αερίων, η θερμοκρασία μειώνεται από 0 ° C στη στρατόσφαιρα σε -110 ° C στη μεσόσφαιρα. Ωστόσο, η κινητική ενέργεια μεμονωμένων σωματιδίων σε υψόμετρα 200-250 km αντιστοιχεί σε θερμοκρασία ~ 1500 ° C. Πάνω από 200 km, παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της πυκνότητας των αερίων σε χρόνο και χώρο.

Σε υψόμετρο περίπου 2000-3000 km, η εξώσφαιρα μετατρέπεται σταδιακά στο λεγόμενο κενό κενού χώρου, το οποίο είναι γεμάτο με πολύ σπάνια σωματίδια διαπλανητικού αερίου, κυρίως άτομα υδρογόνου. Αλλά αυτό το αέριο είναι μόνο ένα κλάσμα της διαπλανητικής ύλης. Το άλλο μέρος αποτελείται από σκονισμένα σωματίδια cometary και μετεωρικής προέλευσης. Εκτός από εξαιρετικά σπάνια σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη, η ηλεκτρομαγνητική και η σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.

Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 80% της ατμοσφαιρικής μάζας, η στρατόσφαιρα - περίπου 20%. η μάζα της μεσόσφαιρας δεν είναι μεγαλύτερη από 0,3%, η θερμόσφαιρα είναι μικρότερη από 0,05% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας. Με βάση τις ηλεκτρικές ιδιότητες στην ατμόσφαιρα, η ουδετερόσφαιρα και η ιονόσφαιρα διακρίνονται. Προς το παρόν, η ατμόσφαιρα πιστεύεται ότι εκτείνεται σε υψόμετρο 2000-3000 χλμ.

Ανάλογα με τη σύνθεση του αερίου στην ατμόσφαιρα, ομόσφαιρα και ετεροσφαιρα. Ετεροσφαιρα - Αυτή είναι η περιοχή όπου η βαρύτητα επηρεάζει το διαχωρισμό των αερίων, καθώς η ανάμιξή τους σε αυτό το ύψος είναι αμελητέα. Εξ ου και η μεταβλητή σύνθεση της ετερόσφαιρας. Παρακάτω βρίσκεται ένα καλά αναμεμιγμένο μέρος της ατμόσφαιρας, ομοιογενές σε σύνθεση, που ονομάζεται ομοσφαιρία. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων ονομάζεται turbopause · βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 120 km.

Φυσικές ιδιότητες

Το πάχος της ατμόσφαιρας είναι περίπου 2000 - 3000 χλμ. Από την επιφάνεια της Γης. Η συνολική μάζα αέρα είναι (5.1-5.3) × 10 18 kg. Η γραμμομοριακή μάζα καθαρού ξηρού αέρα είναι 28,966. Πίεση στους 0 ° C στη στάθμη της θάλασσας 101,325 kPa; κρίσιμη θερμοκρασία - 140,7 ° C; κρίσιμη πίεση 3,7 MPa; C σε 1.0048 × 10 J / (kg K) (σε 0 ° C), C v 0,7159 10; J / (kg K) (στους 0 ° C). Διαλυτότητα του αέρα στο νερό στους 0 ° С - 0,036%, στους 25 ° С - 0,22%.

Φυσιολογικές και άλλες ιδιότητες της ατμόσφαιρας

Ήδη σε υψόμετρο 5 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ένα μη εκπαιδευμένο άτομο αναπτύσσει πείνα οξυγόνου και χωρίς προσαρμογή, η ικανότητα εργασίας του ατόμου μειώνεται σημαντικά. Εδώ τελειώνει η φυσιολογική ζώνη της ατμόσφαιρας. Η αναπνοή του ανθρώπου καθίσταται αδύνατη σε υψόμετρο 15 χλμ, αν και η ατμόσφαιρα περιέχει οξυγόνο έως περίπου 115 χλμ.

Η ατμόσφαιρα μας παρέχει το οξυγόνο που χρειαζόμαστε για να αναπνέουμε. Ωστόσο, λόγω της μείωσης της συνολικής πίεσης της ατμόσφαιρας καθώς ανεβαίνει στο υψόμετρο, η μερική πίεση του οξυγόνου μειώνεται επίσης ανάλογα.

Οι ανθρώπινοι πνεύμονες περιέχουν συνεχώς περίπου 3 λίτρα κυψελιδικού αέρα. Η μερική πίεση του οξυγόνου στον κυψελιδικό αέρα στο φυσιολογικό ατμοσφαιρική πίεση είναι 110 mm Hg. Τέχνη, πίεση διοξειδίου του άνθρακα - 40 mm Hg. Art., Και υδρατμοί - 47 mm Hg. Τέχνη. Με αυξανόμενο υψόμετρο, η πίεση οξυγόνου μειώνεται και η συνολική πίεση υδρατμών και διοξειδίου του άνθρακα στους πνεύμονες παραμένει σχεδόν σταθερή - περίπου 87 mm Hg. Τέχνη. Η ροή οξυγόνου στους πνεύμονες θα σταματήσει εντελώς όταν η πίεση του περιβάλλοντος αέρα γίνεται ίση με αυτήν την τιμή.

Σε υψόμετρο περίπου 19-20 km, η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται στα 47 mm Hg. Τέχνη. Επομένως, σε αυτό το ύψος, το νερό και το διάμεσο υγρό αρχίζουν να βράζουν στο ανθρώπινο σώμα. Έξω από την καμπίνα υπό πίεση, σε αυτά τα υψόμετρα, ο θάνατος εμφανίζεται σχεδόν αμέσως. Έτσι, από την άποψη της ανθρώπινης φυσιολογίας, ο «χώρος» ξεκινά σε υψόμετρο 15-19 χλμ.

Πυκνά στρώματα αέρα - η τροπόσφαιρα και η στρατόσφαιρα - μας προστατεύουν από τις βλαβερές συνέπειες της ακτινοβολίας. Με επαρκή αραίωση του αέρα, σε υψόμετρα άνω των 36 km, η ιονίζουσα ακτινοβολία - πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες - έχει έντονη επίδραση στο σώμα. σε υψόμετρα άνω των 40 χλμ., λειτουργεί το υπεριώδες τμήμα του ηλιακού φάσματος, το οποίο είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο.

Καθώς ανεβαίνει σε όλο και μεγαλύτερο ύψος πάνω από την επιφάνεια της Γης, τέτοια φαινόμενα που είναι γνωστά σε μας, παρατηρούνται στα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, όπως η διάδοση του ήχου, η εμφάνιση της αεροδυναμικής ανύψωσης και αντίστασης, η μεταφορά θερμότητας μέσω μεταφοράς, εξασθενημένη σταδιακά και στη συνέχεια εξαφανίζονται εντελώς.

Σε σπάνια στρώματα αέρα, η διάδοση του ήχου είναι αδύνατη. Μέχρι ύψος 60-90 km, είναι ακόμα δυνατή η χρήση αντίστασης αέρα και ανύψωσης για ελεγχόμενη αεροδυναμική πτήση. Αλλά ξεκινώντας από τα ύψη των 100-130 χλμ., Οι έννοιες του αριθμού Μ και του ηχητικού φραγμού, γνωστές σε κάθε πιλότο, χάνουν το νόημά τους, η υπό όρους Karman Line περνά εκεί, πέρα \u200b\u200bαπό την οποία ξεκινά η σφαίρα της καθαρά βαλλιστικής πτήσης, η οποία μπορεί να ελεγχθεί μόνο με αντιδραστικές δυνάμεις.

Σε υψόμετρα πάνω από 100 χλμ., Η ατμόσφαιρα στερείται επίσης μιας άλλης αξιοσημείωτης ιδιότητας - την ικανότητα απορρόφησης, αγωγής και μεταφοράς θερμικής ενέργειας μέσω μεταφοράς (δηλ. Με ανάμιξη αέρα). Αυτό σημαίνει ότι διάφορα στοιχεία εξοπλισμού, εξοπλισμός του διαστημικού σταθμού σε τροχιά δεν θα μπορούν να κρυώσουν από έξω, όπως συνήθως γίνεται σε αεροπλάνο - με τη βοήθεια πίδακες αέρα και καλοριφέρ αέρα. Σε αυτό το υψόμετρο, όπως γενικά στο διάστημα, ο μόνος τρόπος μεταφοράς θερμότητας είναι η θερμική ακτινοβολία.

Σύνθεση ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από αέρια και διάφορες ακαθαρσίες (σκόνη, σταγονίδια νερού, κρύσταλλα πάγου, θαλασσινά άλατα, προϊόντα καύσης).

Η συγκέντρωση αερίων που απαρτίζουν την ατμόσφαιρα είναι πρακτικά σταθερή, με εξαίρεση το νερό (H2O) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2).

Εκτός από τα αέρια που αναφέρονται στον πίνακα, η ατμόσφαιρα περιέχει SO 2, NH3, CO, όζον, υδρογονάνθρακες, HCl, ατμούς, I 2, καθώς και πολλά άλλα αέρια σε ασήμαντες ποσότητες. Ένας μεγάλος αριθμός αιωρούμενων στερεών και υγρών σωματιδίων (αεροζόλ) βρίσκεται συνεχώς στην τροπόσφαιρα.

Ιστορία του σχηματισμού της ατμόσφαιρας

Σύμφωνα με την πιο διαδεδομένη θεωρία, η ατμόσφαιρα της Γης με την πάροδο του χρόνου ήταν σε τέσσερις διαφορετικές συνθέσεις. Αρχικά αποτελούταν από ελαφριά αέρια (υδρογόνο και ήλιο) που συλλήφθηκαν από τον διαπλανητικό χώρο. Αυτό είναι το λεγόμενο πρωταρχική ατμόσφαιρα(περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν). Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε στον κορεσμό της ατμόσφαιρας με άλλα αέρια, εκτός από το υδρογόνο (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμοί). Έτσι σχηματίστηκε δευτερεύουσα ατμόσφαιρα(περίπου τρία δισεκατομμύρια χρόνια έως σήμερα). Η ατμόσφαιρα ήταν αποκαταστατική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας καθορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:

• διαρροή ελαφρών αερίων (υδρογόνο και ήλιο) στο διαπλανητικό χώρο ·
• χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, των κεραυνών και ορισμένων άλλων παραγόντων.

Σταδιακά, αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στο σχηματισμό τριτοβάθμια ατμόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και πολύ υψηλότερη περιεκτικότητα σε άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (σχηματίζεται ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων από αμμωνία και υδρογονάνθρακες).

Αζωτο

Ο σχηματισμός μεγάλης ποσότητας Ν2 οφείλεται στην οξείδωση της ατμόσφαιρας αμμωνίας-υδρογόνου από το μοριακό Ο2, το οποίο άρχισε να ρέει από την επιφάνεια του πλανήτη ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, ξεκινώντας πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια. Επίσης, το Ν2 απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα απονιτροποίησης νιτρικών και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Το άζωτο οξειδώνεται από το όζον σε ΝΟ στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το άζωτο N2 αντιδρά μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια κεραυνού). Η οξείδωση μοριακού αζώτου με όζον κατά τη διάρκεια ηλεκτρικών απορρίψεων χρησιμοποιείται στη βιομηχανική παραγωγή λιπασμάτων αζώτου. Μπορεί να οξειδωθεί με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και να μετατραπεί σε βιολογικά ενεργή μορφή από κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια) και βακτήρια οζιδίων που σχηματίζουν ριζόβια συμβίωση με όσπρια, τα λεγόμενα. Σιδεράτες.

Οξυγόνο

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας άρχισε να αλλάζει ριζικά με την εμφάνιση ζωντανών οργανισμών στη Γη, ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, συνοδευόμενη από την απελευθέρωση οξυγόνου και την απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα. Αρχικά, το οξυγόνο δαπανήθηκε για την οξείδωση μειωμένων ενώσεων - αμμωνία, υδρογονάνθρακες, τη σιδηρούχα μορφή σιδήρου που περιέχεται στους ωκεανούς κ.λπ. Στο τέλος αυτού του σταδίου, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται. Σχηματίστηκε σταδιακά μια σύγχρονη, οξειδωτική ατμόσφαιρα. Δεδομένου ότι αυτό προκάλεσε σοβαρές και απότομες αλλαγές σε πολλές διεργασίες που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα, τη λιθόσφαιρα και τη βιόσφαιρα, αυτό το συμβάν ονομάστηκε καταστροφή οξυγόνου.

Διοξείδιο του άνθρακα

Το περιεχόμενο CO 2 στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από την ηφαιστειακή δραστηριότητα και τις χημικές διεργασίες στα κελύφη της γης, αλλά κυρίως από την ένταση της βιοσύνθεσης και την αποσύνθεση της οργανικής ύλης στη βιόσφαιρα της Γης. Σχεδόν όλη η τρέχουσα βιομάζα του πλανήτη (περίπου 2,4 × 10 12 τόνοι) προέρχεται από διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο και υδρατμούς που περιέχονται στο ατμοσφαιρικός αέρας... Θαμμένο στον ωκεανό, βάλτους και δάση, η οργανική ύλη μετατρέπεται σε άνθρακα, πετρέλαιο και φυσικό αέριο. (βλ. Γεωχημικός κύκλος άνθρακα)

ευγενή αέρια

Μόλυνση του αέρα

Πρόσφατα, οι άνθρωποι άρχισαν να επηρεάζουν την εξέλιξη της ατμόσφαιρας. Το αποτέλεσμα των δραστηριοτήτων του ήταν μια συνεχής σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης των καυσίμων υδρογονανθράκων που είχαν συσσωρευτεί σε προηγούμενες γεωλογικές εποχές. Τεράστιες ποσότητες CO 2 καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και απορροφώνται από τους ωκεανούς του κόσμου. Αυτό το αέριο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα λόγω της αποσύνθεσης ανθρακικών πετρωμάτων και οργανικής ύλης φυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και λόγω δραστηριοτήτων ηφαιστείου και ανθρώπινης παραγωγής. Τα τελευταία 100 χρόνια, το περιεχόμενο CO 2 στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 10%, με τον όγκο (360 δισεκατομμύρια τόνοι) να προέρχεται από την καύση καυσίμου. Εάν ο ρυθμός αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχιστεί, τότε στα επόμενα 50-60 χρόνια η ποσότητα СО 2 στην ατμόσφαιρα θα διπλασιαστεί και μπορεί να οδηγήσει σε παγκόσμιες κλιματικές αλλαγές.

Η καύση καυσίμου είναι επίσης η κύρια πηγή ρυπογόνων αερίων (CO, SO 2). Το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται από ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε SO3 στην ανώτερη ατμόσφαιρα, το οποίο με τη σειρά του αλληλεπιδρά με ατμούς νερού και αμμωνίας, και το προκύπτον θειικό οξύ (Н 2 SO 4) και το θειικό αμμώνιο ((NH4) 2 SO 4) την επιφάνεια της Γης με τη μορφή των λεγόμενων. όξινη βροχή. Η χρήση κινητήρων εσωτερικής καύσης οδηγεί σε σημαντική ρύπανση της ατμόσφαιρας με οξείδια αζώτου, υδρογονάνθρακες και ενώσεις μολύβδου (τετρααιθυλ μόλυβδος Pb (CH3CH2) 4)

Η ατμοσφαιρική ρύπανση της ατμόσφαιρας προκαλείται τόσο από φυσικές αιτίες (ηφαιστειακές εκρήξεις, καταιγίδες σκόνης, μεταφορά σταγονιδίων θαλάσσιου νερού και γύρη κ.λπ.), όσο και από ανθρώπινες οικονομικές δραστηριότητες (εξόρυξη μεταλλευμάτων και οικοδομικών υλικών, καύση καυσίμων, παραγωγή τσιμέντου κ.λπ.). Η έντονη αφαίρεση στερεών σωματιδίων μεγάλης κλίμακας στην ατμόσφαιρα είναι μια από τις πιθανές αιτίες της κλιματικής αλλαγής στον πλανήτη.

Βιβλιογραφία

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov «Διαστημική βιολογία και ιατρική» (2η έκδοση, αναθεωρημένη και διευρυμένη), Μόσχα: «Εκπαίδευση», 1975, 223 σελίδες.
2. N. V. Gusakova "Χημεία του Περιβάλλοντος", Ροστόφ Ον Ντον: Φοίνιξ, 2004, 192 με ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A. .. Γεωχημεία φυσικών αερίων, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. .. Χημεία της ατμόσφαιρας, M., 1978;
5. Work K., Warner S., Ατμοσφαιρική ρύπανση. Πηγές και έλεγχος, trans. από Αγγλικά, Μ .. 1980;
6. Παρακολούθηση της ρύπανσης του περιβάλλοντος σε φυσικά περιβάλλοντα. σε. 1, L., 1982.

δείτε επίσης

Συνδέσεις