Ποιο είναι το όνομα του προστατευτικού στρώματος της ατμόσφαιρας. Τι είναι η ατμόσφαιρα; Γήινη ατμόσφαιρα: δομή, νόημα

Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα διαφορετικών αερίων. Εκτείνεται από την επιφάνεια της Γης σε υψόμετρο 900 χιλιομέτρων, προστατεύοντας τον πλανήτη από το επιβλαβές φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας και περιέχει αέρια απαραίτητα για όλη τη ζωή στον πλανήτη. Η ατμόσφαιρα παγιδεύει την ηλιακή θερμότητα, θερμαίνοντας επιφάνεια της γης και δημιουργώντας ένα ευνοϊκό κλίμα.

Σύνθεση ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από δύο αέρια - άζωτο (78%) και οξυγόνο (21%). Επιπλέον, περιέχει ακαθαρσίες διοξειδίου του άνθρακα και άλλων αερίων. στην ατμόσφαιρα υπάρχει με τη μορφή ατμών, σταγονιδίων υγρασίας στα σύννεφα και κρυστάλλων πάγου.

Στρώματα της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα αποτελείται από πολλά στρώματα, μεταξύ των οποίων δεν υπάρχουν σαφή όρια. Οι θερμοκρασίες των διαφόρων στρωμάτων διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους.

• Αέριο μαγνητόσφαιρα. Οι περισσότεροι από τους δορυφόρους της γης πετούν εδώ έξω από την ατμόσφαιρα της γης.
• Exosphere (450-500 km από την επιφάνεια). Σχεδόν χωρίς αέριο. Κάποιοι καιρικοί δορυφόροι πετούν στην εξωσφαιρία. Η θερμόσφαιρα (80-450 km) χαρακτηρίζεται από υψηλές θερμοκρασίες που φτάνουν τους 1700 ° C στο ανώτερο στρώμα.
• Μεσόσφαιρα (50-80 χλμ.) Σε αυτήν τη σφαίρα, η θερμοκρασία μειώνεται καθώς αυξάνεται το υψόμετρο. Εδώ καίγονται οι περισσότεροι μετεωρίτες (θραύσματα διαστημικών πετρωμάτων) που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα.
• Στρατόσφαιρα (15-50 χλμ.) Περιέχει στρώμα όζοντος, δηλαδή στρώμα όζοντος που απορροφά υπεριώδη ακτινοβολία από τον ήλιο. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της θερμοκρασίας κοντά στην επιφάνεια της Γης. Τα αεροπλάνα συνήθως πετούν εδώ η ορατότητα σε αυτό το στρώμα είναι πολύ καλή και δεν υπάρχει σχεδόν καμία παρεμβολή που προκαλείται από τις καιρικές συνθήκες.
• Τροποσφαίρα. Το ύψος κυμαίνεται από 8 έως 15 χλμ. Από την επιφάνεια της γης. Εδώ σχηματίζεται ο καιρός του πλανήτη, από τότε που Αυτό το στρώμα περιέχει τους περισσότερους υδρατμούς, σκόνη και ανέμους. Η θερμοκρασία μειώνεται με την απόσταση από την επιφάνεια της γης.

Πίεση ατμόσφαιρας

Αν και δεν το αισθανόμαστε, τα στρώματα της ατμόσφαιρας ασκούν πίεση στην επιφάνεια της Γης. Το υψηλότερο είναι κοντά στην επιφάνεια, και με την απόσταση από αυτό μειώνεται σταδιακά. Εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ξηράς και ωκεανού, και ως εκ τούτου σε περιοχές που βρίσκονται στο ίδιο υψόμετρο πάνω από τη στάθμη της θάλασσας, υπάρχουν συχνά διαφορετικές πιέσεις. Η χαμηλή πίεση φέρνει υγρό καιρό, ενώ η υψηλή πίεση συνήθως οδηγεί σε καθαρό καιρό.

Η κίνηση των αέριων μαζών στην ατμόσφαιρα

Και οι πιέσεις κάνουν το χαμηλότερο κλίμα ατμόσφαιρας. Αυτό δημιουργεί ανέμους που φυσούν από περιοχές υψηλής πίεσης σε περιοχές χαμηλής πίεσης. Τοπικοί άνεμοι εμφανίζονται επίσης σε πολλές περιοχές, που προκαλούνται από αλλαγές στη θερμοκρασία της ξηράς και της θάλασσας. Τα βουνά έχουν επίσης σημαντική επίδραση στην κατεύθυνση των ανέμων.

Το φαινόμενο του θερμοκηπίου

Το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια που συνθέτουν την ατμόσφαιρα της γης παγιδεύουν την ηλιακή θερμότητα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται συνήθως φαινόμενο θερμοκηπίου, καθώς είναι με πολλούς τρόπους παρόμοια με την κυκλοφορία θερμότητας σε θερμοκήπια. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου προκαλεί την υπερθέρμανση του πλανήτη στον πλανήτη. Σε περιοχές υψηλής πίεσης - αντικυκλώνες - υπάρχει καθαρός ήλιος. Σε περιοχές χαμηλής πίεσης - κυκλώνες - ο καιρός είναι συνήθως ασταθής. Θερμότητα και φως που μπαίνουν στην ατμόσφαιρα Τα αέρια παγιδεύουν τη θερμότητα που ανακλάται από την επιφάνεια της γης, προκαλώντας έτσι την αύξηση της θερμοκρασίας στη γη.

Υπάρχει μια ειδική στιβάδα όζοντος στη στρατόσφαιρα. Το όζον παγιδεύει το μεγαλύτερο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας του ήλιου, προστατεύοντας τη Γη και όλη της τη ζωή από αυτήν. Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι η αιτία της καταστροφής της στιβάδας του όζοντος είναι τα ειδικά αέρια χλωροφθοράνθρακα που περιέχονται σε ορισμένα αερολύματα και εξοπλισμό ψύξης. Πάνω από την Αρκτική και την Ανταρκτική, έχουν ανακαλυφθεί τεράστιες τρύπες στο στρώμα του όζοντος, συμβάλλοντας στην αύξηση της ποσότητας της υπεριώδους ακτινοβολίας που επηρεάζει την επιφάνεια της Γης.

Το όζον παράγεται στην χαμηλότερη ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα μεταξύ της ηλιακής ακτινοβολίας και των διαφόρων καυσαερίων και αερίων. Συνήθως διαχέεται μέσω της ατμόσφαιρας, αλλά αν βρίσκεται κάτω από το στρώμα ζεστός αέρας σχηματίζεται ένα κλειστό στρώμα κρύου, το όζον συμπυκνώνεται και εμφανίζεται η αιθαλομίχλη. Δυστυχώς, αυτό δεν μπορεί να αντισταθμίσει την απώλεια όζοντος στις οπές του όζοντος.

Η δορυφορική φωτογραφία δείχνει ξεκάθαρα μια τρύπα στο στρώμα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική. Η τρύπα αλλάζει σε μέγεθος, αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυξάνεται συνεχώς. Καταβάλλονται προσπάθειες για τη μείωση του επιπέδου των καυσαερίων στην ατμόσφαιρα. Η ατμοσφαιρική ρύπανση πρέπει να μειωθεί και να χρησιμοποιηθούν καύσιμα χωρίς καπνό στις πόλεις. Η αιθαλομίχλη προκαλεί ερεθισμό στα μάτια και ασφυξία σε πολλά άτομα.

Η εμφάνιση και η εξέλιξη της γήινης ατμόσφαιρας

Η σύγχρονη ατμόσφαιρα της Γης είναι το αποτέλεσμα μιας μακράς εξελικτικής εξέλιξης. Προέκυψε ως αποτέλεσμα των συνδυασμένων δράσεων γεωλογικών παραγόντων και της ζωτικής δραστηριότητας των οργανισμών. Καθ 'όλη τη γεωλογική ιστορία, η ατμόσφαιρα της γης έχει περάσει από πολλές βαθιές αναδιαρθρώσεις. Με βάση γεωλογικά δεδομένα και θεωρητικά (προϋποθέσεις, η παρθένα ατμόσφαιρα της νέας Γης, η οποία υπήρχε πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσε να αποτελείται από ένα μείγμα αδρανών και ευγενών αερίων με μια μικρή προσθήκη παθητικού αζώτου (NA Yasamanov, 1985; AS Monin) , 1987; OG Sorokhtin, SA Ushakov, 1991, 1993). Προς το παρόν, η άποψη της σύνθεσης και της δομής της πρώιμης ατμόσφαιρας έχει αλλάξει κάπως. Η πρωταρχική ατμόσφαιρα (πρωτοατμόσφαιρα) στο νωρίτερο πρωτοπλανητικό στάδιο. , θα μπορούσε να αποτελείται από ένα μείγμα μεθανίου, αμμωνίας και διοξειδίου του άνθρακα Ως αποτέλεσμα της απαερίωσης του μανδύα και των ενεργών διεργασιών καιρού στην επιφάνεια της γης, υδρατμών, ενώσεων άνθρακα με τη μορφή CO 2 και CO, το θείο και οι ενώσεις του ξεκίνησαν για να εισέλθουν στην ατμόσφαιρα καθώς και ισχυρά οξέα αλογόνου - HCl, HF, HI και βορικό οξύ, τα οποία συμπληρώθηκαν με μεθάνιο, αμμωνία, υδρογόνο, αργό και μερικά άλλα ευγενή αέρια στην ατμόσφαιρα. εξαιρετικά λεπτό. Επομένως, η θερμοκρασία στην επιφάνεια της γης ήταν κοντά στη θερμοκρασία ακτινοβολίας ισορροπίας (A.S. Monin, 1977).

Με την πάροδο του χρόνου, η σύνθεση του αερίου της πρωτεύουσας ατμόσφαιρας υπό την επίδραση του καιρού των βράχων που εμφανίστηκαν στην επιφάνεια της γης, της ζωής των κυανοβακτηρίων και των γαλαζοπράσινων φυκών, ηφαιστειακών διαδικασιών και της δράσης του ηλιακού φωτός άρχισαν να μετασχηματίζονται. Αυτό οδήγησε στην αποσύνθεση του μεθανίου σε διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία σε άζωτο και υδρογόνο. στη δευτερεύουσα ατμόσφαιρα, το διοξείδιο του άνθρακα άρχισε να συσσωρεύεται, το οποίο κατέβηκε αργά στην επιφάνεια της γης και άζωτο. Λόγω της ζωτικής δραστηριότητας των γαλαζοπράσινων φυκών, το οξυγόνο άρχισε να παράγεται στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, η οποία, ωστόσο, στην αρχή δαπανήθηκε κυρίως για την «οξείδωση των ατμοσφαιρικών αερίων και στη συνέχεια των πετρωμάτων. Σε αυτήν την περίπτωση, η αμμωνία, οξειδωμένη σε μοριακό άζωτο, άρχισε να συσσωρεύεται γρήγορα στην ατμόσφαιρα. Υποτίθεται ότι μεγάλο μέρος του αζώτου στη σύγχρονη ατμόσφαιρα είναι υπολειπόμενο. Το μεθάνιο και το μονοξείδιο του άνθρακα οξειδώθηκαν σε διοξείδιο του άνθρακα. Το θείο και το υδρόθειο οξειδώθηκαν σε SO2 και SO 3, τα οποία, λόγω της υψηλής κινητικότητάς τους και της ελαφρότητάς τους, απομακρύνθηκαν γρήγορα από την ατμόσφαιρα. Έτσι, η ατμόσφαιρα από τη μείωση, όπως ήταν στους Αρχαίους και στα πρώτα Πρωτεροζωικά, σταδιακά μετατράπηκε σε οξείδωση.

Το διοξείδιο του άνθρακα εισήλθε στην ατμόσφαιρα τόσο ως αποτέλεσμα της οξείδωσης του μεθανίου όσο και ως αποτέλεσμα της απαερίωσης του μανδύα και του καιρού των βράχων. Σε περίπτωση που όλο το διοξείδιο του άνθρακα που απελευθερώνεται σε όλη την ιστορία της Γης παρέμεινε στην ατμόσφαιρα, η μερική του πίεση αυτή τη στιγμή θα μπορούσε να γίνει η ίδια όπως στην Αφροδίτη (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Αλλά η αντίθετη διαδικασία ήταν στη δουλειά στη Γη. Ένα σημαντικό μέρος του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα διαλύθηκε στην υδρόσφαιρα, στην οποία χρησιμοποιήθηκε από υδρόβιους οργανισμούς για την κατασκευή των κελυφών τους και μετατράπηκε βιολογικά σε ανθρακικά. Στη συνέχεια, σχηματίστηκαν τα πιο ισχυρά στρώματα χημειογόνων και οργανογενών ανθρακικών.

Το οξυγόνο ήρθε στην ατμόσφαιρα από τρεις πηγές. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, ξεκινώντας από τη στιγμή που εμφανίστηκε η Γη, απελευθερώθηκε κατά την απαέρωση του μανδύα και καταναλώθηκε κυρίως σε οξειδωτικές διεργασίες. Μια άλλη πηγή οξυγόνου ήταν η φωτοδιάσπαση των υδρατμών από τη σκληρή υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία. Εμφανίσεις; Το ελεύθερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα οδήγησε στο θάνατο των περισσότερων προκαρυωτικών που ζούσαν σε μειωμένες συνθήκες. Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί έχουν αλλάξει τους οικοτόπους τους. Άφησαν την επιφάνεια της Γης στα βάθη και τις περιοχές όπου διατηρήθηκαν οι συνθήκες μείωσης. Αντικαταστάθηκαν από ευκαρυωτικά, τα οποία άρχισαν να επεξεργάζονται δυναμικά το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο.

Κατά τη διάρκεια της Αρχαίας και ενός σημαντικού μέρους του Proterozoic, σχεδόν όλο το οξυγόνο που προέκυψε τόσο αβιογενές όσο και βιογενές δαπανήθηκε κυρίως για την οξείδωση του σιδήρου και του θείου. Μέχρι το τέλος του Proterozoic, όλα τα μεταλλικά δισθενή σίδηρα στις επιφάνειες της γης είτε οξειδώθηκαν είτε μετακινήθηκαν στον πυρήνα της γης. Αυτό οδήγησε στο γεγονός ότι η μερική πίεση του οξυγόνου στην πρώιμη Proterozoic ατμόσφαιρα άλλαξε.

Στη μέση του Proterozoic, η συγκέντρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα έφτασε στο σημείο Yuri και ήταν 0,01% του σημερινού επιπέδου. Από τότε, το οξυγόνο άρχισε να συσσωρεύεται στην ατμόσφαιρα και, πιθανώς, ήδη στο τέλος του Riphean, το περιεχόμενό του έφτασε στο σημείο Pasteur (0,1% του παρόντος επιπέδου). Είναι πιθανό ότι κατά την περίοδο των Βενετών το στρώμα του όζοντος προέκυψε και δεν εξαφανίστηκε ποτέ εκείνη τη στιγμή.

Η εμφάνιση ελεύθερου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της γης τόνισε την εξέλιξη της ζωής και οδήγησε στην εμφάνιση νέων μορφών με καλύτερο μεταβολισμό. Εάν νωρίτερα τα ευκαρυωτικά μονοκύτταρα άλγη και η κυάνια, που εμφανίστηκαν στην αρχή του Πρωτεροζωικού, απαιτούσαν περιεκτικότητα σε οξυγόνο σε νερό μόνο 10 -3 της σύγχρονης συγκέντρωσής του, τότε με την εμφάνιση σκελετικών Metazoa στο τέλος της Πρώιμης Βεντιανής, δηλαδή, περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια πριν, η συγκέντρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα θα έπρεπε να ήταν πολύ υψηλότερη. Σε τελική ανάλυση, η Metazoa χρησιμοποίησε την αναπνοή οξυγόνου και αυτό απαιτούσε τη μερική πίεση του οξυγόνου για να φτάσει σε κρίσιμο επίπεδο - το σημείο Pasteur. Σε αυτήν την περίπτωση, η διαδικασία αναερόβιας ζύμωσης αντικαταστάθηκε από ενεργητικά πιο ελπιδοφόρο και προοδευτικό μεταβολισμό οξυγόνου.

Μετά από αυτό, η περαιτέρω συσσώρευση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της γης προχώρησε αρκετά γρήγορα. Η προοδευτική αύξηση του όγκου των μπλε-πράσινων φυκών συνέβαλε στην επίτευξη στην ατμόσφαιρα του επιπέδου οξυγόνου που είναι απαραίτητο για την υποστήριξη της ζωής του ζωικού κόσμου. Μια ορισμένη σταθεροποίηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα έχει συμβεί από τη στιγμή που τα φυτά έφτασαν στο έδαφος - περίπου 450 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η εμφάνιση φυτών στην ξηρά, η οποία έλαβε χώρα κατά την περίοδο της Σιλουρίας, οδήγησε στην τελική σταθεροποίηση του επιπέδου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Από τότε, η συγκέντρωσή του άρχισε να κυμαίνεται μέσα σε αρκετά στενά όρια, χωρίς να φτάνει ποτέ πέρα \u200b\u200bαπό την ύπαρξη της ζωής. Η συγκέντρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα έχει σταθεροποιηθεί πλήρως από την εμφάνιση των ανθοφόρων φυτών. Αυτό το γεγονός έλαβε χώρα στη μέση του Κρητιδικού, δηλαδή περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια πριν.

Το μεγαλύτερο μέρος του αζώτου σχηματίστηκε στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της Γης, κυρίως λόγω της αποσύνθεσης της αμμωνίας. Με την εμφάνιση των οργανισμών, ξεκίνησε η διαδικασία δέσμευσης του ατμοσφαιρικού αζώτου σε οργανική ύλη και η ταφή του σε θαλάσσια ιζήματα. Μετά την εμφάνιση οργανισμών στην ξηρά, το άζωτο άρχισε να θάβεται σε ηπειρωτικά ιζήματα. Οι διαδικασίες επεξεργασίας ελεύθερου αζώτου με την εμφάνιση επίγειων φυτών εντατικοποιήθηκαν ιδιαίτερα.

Με τη σειρά των Cryptozoic και Phanerozoic, δηλαδή περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια πριν, το περιεχόμενο του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μειώθηκε στα δέκατα του ποσοστού και το περιεχόμενο πλησίον μοντέρνο επίπεδο, έφτασε μόλις πολύ πρόσφατα, περίπου 10-20 εκατομμύρια χρόνια πριν.

Έτσι, η σύνθεση αερίου της ατμόσφαιρας όχι μόνο παρείχε στους οργανισμούς χώρο διαβίωσης, αλλά επίσης καθόρισε τα χαρακτηριστικά της ζωτικής τους δραστηριότητας, προωθούσε τη διασπορά και την εξέλιξη. Οι προκύπτουσες διαταραχές στην κατανομή της ατμοσφαιρικής σύνθεσης αερίου ευνοϊκές για τους οργανισμούς, τόσο για κοσμικούς όσο και για πλανητικούς λόγους, οδήγησαν σε μαζικές εξαφανίσεις του οργανικού κόσμου, οι οποίες εμφανίστηκαν επανειλημμένα κατά τη διάρκεια της Κρυπτοζωικής και σε ορισμένα όρια της Φανοροζικής ιστορίας.

Εθνοσφαιρικές λειτουργίες της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα της Γης παρέχει την απαραίτητη ουσία, ενέργεια και καθορίζει την κατεύθυνση και την ταχύτητα των μεταβολικών διεργασιών. Η σύνθεση αερίου της σύγχρονης ατμόσφαιρας είναι ιδανική για την ύπαρξη και την ανάπτυξη της ζωής. Ως περιοχή σχηματισμού καιρού και κλίματος, η ατμόσφαιρα θα πρέπει να δημιουργεί άνετες συνθήκες για τη ζωή ανθρώπων, ζώων και βλάστησης. Οι αποκλίσεις προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση στην ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα και τις καιρικές συνθήκες δημιουργούν ακραίες συνθήκες για τη ζωή του ζώου και χλωρίδα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.

Η ατμόσφαιρα της Γης όχι μόνο παρέχει τις προϋποθέσεις για την ύπαρξη της ανθρωπότητας, που είναι ο κύριος παράγοντας στην εξέλιξη της εθνοσφαιρίας. Ταυτόχρονα, αποδεικνύεται πόρος ενέργειας και πρώτων υλών για παραγωγή. Σε γενικές γραμμές, η ατμόσφαιρα είναι ένας παράγοντας που διατηρεί την ανθρώπινη υγεία, και ορισμένες περιοχές, λόγω των φυσικών και γεωγραφικών συνθηκών και της ποιότητας του ατμοσφαιρικού αέρα, χρησιμεύουν ως χώροι αναψυχής και είναι περιοχές που προορίζονται για θεραπεία και αναψυχή ανθρώπων. Έτσι, η ατμόσφαιρα είναι ένας παράγοντας αισθητικής και συναισθηματικής επίδρασης.

Οι εθνοσφαιρικές και τεχνοσφαιρικές λειτουργίες της ατμόσφαιρας, που καθορίστηκαν αρκετά πρόσφατα (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), απαιτούν μια ανεξάρτητη και σε βάθος μελέτη. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να μελετήσουμε τις ενεργειακές ατμοσφαιρικές λειτουργίες τόσο από την άποψη της εμφάνισης όσο και της δράσης των διαδικασιών που βλάπτουν το περιβάλλον, και από την άποψη των επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία και ευεξία. Σε αυτήν την περίπτωση, μιλάμε για την ενέργεια των κυκλώνων και των αντικυκλώνων, των ατμοσφαιρικών νερών, της ατμοσφαιρικής πίεσης και άλλων ακραίων ατμοσφαιρικών φαινομένων, η αποτελεσματική χρήση των οποίων θα συμβάλει στην επιτυχή λύση του προβλήματος απόκτησης μη ρυπογόνων εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Παρά όλα αυτά περιβάλλον αέρα, ειδικά εκείνο το τμήμα του, που βρίσκεται πάνω από τον Παγκόσμιο Ωκεανό, είναι μια περιοχή απελευθέρωσης μιας κολοσσιαίας ποσότητας ελεύθερης ενέργειας.

Για παράδειγμα, έχει αποδειχθεί ότι τροπικοί κυκλώνες μέσης αντοχής απελευθερώνουν ενέργεια ισοδύναμη με 500 χιλ. ατομικές βόμβεςέπεσε στη Χιροσίμα και το Ναγκασάκι. Για 10 ημέρες από την ύπαρξη ενός τέτοιου κυκλώνα, απελευθερώνεται ενέργεια, επαρκής για την κάλυψη όλων των ενεργειακών αναγκών μιας χώρας όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες για 600 χρόνια.

Τα τελευταία χρόνια, έχει δημοσιευτεί ένας μεγάλος αριθμός έργων επιστημόνων στις φυσικές επιστήμες, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, σχετικά με διάφορες πτυχές της δραστηριότητας και την επίδραση της ατμόσφαιρας στις γήινες διεργασίες, γεγονός που δείχνει την ενεργοποίηση διεπιστημονικών αλληλεπιδράσεων στο σύγχρονο φυσικό επιστήμη. Ταυτόχρονα, εκδηλώνεται ο ενοποιητικός ρόλος ορισμένων από τις κατευθύνσεις του, μεταξύ των οποίων θα πρέπει να σημειωθεί η λειτουργική-οικολογική κατεύθυνση στη γεωλογία.

Αυτή η κατεύθυνση διεγείρει την ανάλυση και τη θεωρητική γενίκευση των οικολογικών λειτουργιών και τον πλανητικό ρόλο των διαφόρων γεωσφαιρών, και αυτό, με τη σειρά του, είναι μια σημαντική προϋπόθεση για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας και επιστημονικών βάσεων για την ολιστική μελέτη του πλανήτη μας, την ορθολογική χρήση και την προστασία των φυσικών της πόρων.

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται από διάφορα στρώματα: την τροπόσφαιρα, τη στρατόσφαιρα, τη μεσόσφαιρα, τη θερμόσφαιρα, την ιονόσφαιρα και την εξώσφαιρα. Στην κορυφή της τροπόσφαιρας και στο κάτω μέρος της στρατόσφαιρας βρίσκεται ένα στρώμα πλούσιο σε όζον που ονομάζεται ασπίδα όζοντος. Ορισμένα (καθημερινά, εποχιακά, ετήσια, κ.λπ.) πρότυπα στη διανομή του όζοντος έχουν καθιερωθεί. Από την ίδρυσή της, η ατμόσφαιρα έχει επηρεάσει την πορεία των πλανητικών διαδικασιών. Η πρωταρχική σύνθεση της ατμόσφαιρας ήταν εντελώς διαφορετική από ό, τι σήμερα, αλλά με την πάροδο του χρόνου η αναλογία και ο ρόλος του μοριακού αζώτου αυξήθηκαν σταθερά, πριν από περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια εμφανίστηκε ελεύθερο οξυγόνο, η ποσότητα του οποίου αυξανόταν συνεχώς, αλλά η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα μειώθηκε αναλόγως. Η υψηλή κινητικότητα της ατμόσφαιρας, η σύνθεση του αερίου και η παρουσία αερολυμάτων καθορίζουν τον εξαιρετικό ρόλο και την ενεργό συμμετοχή της σε διάφορες γεωλογικές και βιοσφαιρικές διεργασίες. Ο ρόλος της ατμόσφαιρας στην αναδιανομή της ηλιακής ενέργειας και στην ανάπτυξη καταστροφικών φυσικών φαινομένων και καταστροφών είναι μεγάλος. Ατμοσφαιρικές στροφές - ανεμοστρόβιλοι (ανεμοστρόβιλοι), τυφώνες, τυφώνες, κυκλώνες και άλλα φαινόμενα έχουν αρνητικό αντίκτυπο στον οργανικό κόσμο και τα φυσικά συστήματα. Οι κύριες πηγές ρύπανσης μαζί με φυσικοί παράγοντες είναι διάφορες μορφές ανθρώπινης οικονομικής δραστηριότητας. Οι ανθρωπογενείς επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα εκφράζονται όχι μόνο στην εμφάνιση διαφόρων αερολυμάτων και αερίων του θερμοκηπίου, αλλά και στην αύξηση της ποσότητας υδρατμών, και εκδηλώνονται με τη μορφή αιθαλομίχλης και όξινης βροχής. Τα αέρια του θερμοκηπίου αλλάζουν το καθεστώς θερμοκρασίας της επιφάνειας της γης, οι εκπομπές ορισμένων αερίων μειώνουν τον όγκο της ασπίδας του όζοντος και συμβάλλουν στο σχηματισμό οπών του όζοντος. Ο εθνοσφαιρικός ρόλος της ατμόσφαιρας της Γης είναι μεγάλος.

Ο ρόλος της ατμόσφαιρας στις φυσικές διεργασίες

Η υπόγεια ατμόσφαιρα στην ενδιάμεση κατάστασή της μεταξύ της λιθόσφαιρας και του διαστήματος και η σύνθεση του αερίου δημιουργεί συνθήκες για τη ζωή των οργανισμών. Ταυτόχρονα, ο καιρός και η ένταση της καταστροφής των πετρωμάτων, η μεταφορά και η συσσώρευση κλαστικού υλικού εξαρτάται από την ποσότητα, τη φύση και τη συχνότητα της ατμοσφαιρικής βροχόπτωσης, από τη συχνότητα και τη δύναμη των ανέμων, και ιδιαίτερα από τη θερμοκρασία του αέρα. Η ατμόσφαιρα είναι το κεντρικό συστατικό του κλιματικού συστήματος. Θερμοκρασία και υγρασία αέρα, συννεφιά και βροχόπτωση, άνεμος - όλα αυτά χαρακτηρίζουν τον καιρό, δηλαδή τη συνεχώς μεταβαλλόμενη κατάσταση της ατμόσφαιρας. Ταυτόχρονα, αυτά τα ίδια συστατικά χαρακτηρίζουν επίσης το κλίμα, δηλαδή το μέσο όρο του μακροπρόθεσμου καιρικού καθεστώτος.

Η σύνθεση των αερίων, η παρουσία νεφών και διαφόρων ακαθαρσιών, τα οποία ονομάζονται σωματίδια αερολύματος (τέφρα, σκόνη, σωματίδια υδρατμών), καθορίζουν τα χαρακτηριστικά της διέλευσης της ηλιακής ακτινοβολίας μέσω της ατμόσφαιρας και αποτρέπουν τη διαφυγή θερμικής ακτινοβολίας από Γη στο διάστημα.

Η ατμόσφαιρα της Γης είναι πολύ κινητή. Οι διεργασίες που προκύπτουν σε αυτό και οι αλλαγές στη σύνθεση του αερίου, το πάχος, τη θολότητα, τη διαφάνεια και την παρουσία ορισμένων σωματιδίων αερολύματος επηρεάζουν τόσο τον καιρό όσο και το κλίμα.

Η δράση και η κατεύθυνση των φυσικών διεργασιών, καθώς και η ζωή και οι δραστηριότητες στη Γη καθορίζονται από την ηλιακή ακτινοβολία. Δίνει το 99,98% της θερμότητας που εισέρχεται στην επιφάνεια της γης. Αυτό ανέρχεται σε 134 * 10 19 kcal ετησίως. Αυτή η ποσότητα θερμότητας μπορεί να ληφθεί κάνοντας 200 δισεκατομμύρια τόνους άνθρακα. Τα αποθέματα υδρογόνου, που δημιουργούν αυτή τη ροή θερμοπυρηνικής ενέργειας στη μάζα του Ήλιου, θα είναι αρκετά για τουλάχιστον άλλα 10 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή, για μια περίοδο δύο φορές όσο ο ίδιος ο πλανήτης μας υπάρχει.

Περίπου το 1/3 της συνολικής ποσότητας ηλιακής ενέργειας που εισέρχεται στο ανώτερο όριο της ατμόσφαιρας αντανακλάται πίσω στον παγκόσμιο χώρο, το 13% απορροφάται από τη στιβάδα του όζοντος (συμπεριλαμβανομένης σχεδόν της υπεριώδους ακτινοβολίας). 7% - από την υπόλοιπη ατμόσφαιρα και μόνο το 44% φτάνει στην επιφάνεια της γης. Η συνολική ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στη Γη ανά ημέρα είναι ίση με την ενέργεια που έχει λάβει η ανθρωπότητα ως αποτέλεσμα της καύσης όλων των τύπων καυσίμων κατά την τελευταία χιλιετία.

Η ποσότητα και η φύση της κατανομής της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης εξαρτώνται στενά από τη συννεφιά και τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας. Η ποσότητα της διάσπαρτης ακτινοβολίας επηρεάζεται από το ύψος του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα, τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας, το περιεχόμενο των υδρατμών, τη σκόνη σε αυτό, τη συνολική ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα κ.λπ.

Η μέγιστη ποσότητα διάσπαρτης ακτινοβολίας πέφτει πολικές περιοχές... Όσο χαμηλότερα είναι ο Ήλιος πάνω από τον ορίζοντα, τόσο λιγότερη θερμότητα παρέχεται σε μια δεδομένη περιοχή του εδάφους.

Η διαφάνεια της ατμόσφαιρας και η συννεφιά έχουν μεγάλη σημασία. Σε μια συννεφιά καλοκαιρινή μέρα, είναι συνήθως πιο κρύο από ό, τι σε μια καθαρή, καθώς η συννεφιά κατά τη διάρκεια της ημέρας αποτρέπει τη θέρμανση της επιφάνειας της γης.

Η σκόνη της ατμόσφαιρας παίζει σημαντικό ρόλο στην κατανομή της θερμότητας. Τα λεπτά διασκορπισμένα στερεά σωματίδια σκόνης και τέφρας που βρίσκονται σε αυτό, τα οποία επηρεάζουν τη διαφάνεια της, επηρεάζουν αρνητικά την κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας, τα περισσότερα από τα οποία αντανακλώνται. Τα λεπτά σωματίδια εισέρχονται στην ατμόσφαιρα με δύο τρόπους: είτε εκπέμπονται τέφρα κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, ή σκόνη ερήμου που μεταφέρεται από ανέμους από άνυδρες τροπικές και υποτροπικές περιοχές. Ιδιαίτερα πολλή τέτοια σκόνη σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της ξηρασίας, όταν μεταφέρεται στην ανώτερη ατμόσφαιρα από ρεύματα ζεστού αέρα και είναι σε θέση να μείνει εκεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μετά την έκρηξη του ηφαιστείου Krakatau το 1883, η σκόνη, που έπεσε δεκάδες χιλιόμετρα στην ατμόσφαιρα, βρισκόταν στη στρατόσφαιρα για περίπου 3 χρόνια. Ως αποτέλεσμα της έκρηξης του ηφαιστείου El Chichon (Μεξικό) του 1985, η σκόνη έφτασε στην Ευρώπη και, ως εκ τούτου, σημειώθηκε ελαφρά μείωση των επιφανειακών θερμοκρασιών.

Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει μια μεταβλητή ποσότητα υδρατμών. Σε απόλυτους όρους, κατά βάρος ή όγκο, το ποσό του κυμαίνεται από 2 έως 5%.

Οι υδρατμοί, όπως το διοξείδιο του άνθρακα, ενισχύουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Στα σύννεφα και τις ομίχλες που δημιουργούνται στην ατμόσφαιρα, λαμβάνουν χώρα περίεργες φυσικοχημικές διεργασίες.

Η κύρια πηγή υδρατμών στην ατμόσφαιρα είναι η επιφάνεια του Παγκόσμιου Ωκεανού. Ένα στρώμα νερού με πάχος 95 έως 110 cm εξατμίζεται από αυτό κάθε χρόνο. Μέρος της υγρασίας επιστρέφει στον ωκεανό μετά τη συμπύκνωση και το άλλο κατευθύνεται προς τις ηπείρους από ρεύματα αέρα. Σε περιοχές με μεταβλητό-υγρό κλίμα, η βροχόπτωση υγραίνει το έδαφος και σε υγρές περιοχές δημιουργούν αποθέματα υπόγειων υδάτων. Έτσι, η ατμόσφαιρα είναι ένας συσσωρευτής υγρασίας και μια δεξαμενή ιζημάτων. Και οι ομίχλες που σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα παρέχουν υγρασία στο κάλυμμα του εδάφους και έτσι παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη του ζωικού και φυτικού κόσμου.

Η ατμοσφαιρική υγρασία κατανέμεται στην επιφάνεια της γης λόγω της κινητικότητας της ατμόσφαιρας. Διαθέτει ένα πολύ περίπλοκο σύστημα ανέμου και κατανομής πίεσης. Λόγω του γεγονότος ότι η ατμόσφαιρα βρίσκεται σε συνεχή κίνηση, η φύση και η κλίμακα της κατανομής των ροών και της πίεσης του ανέμου αλλάζουν συνεχώς. Η κλίμακα της κυκλοφορίας αλλάζει από μικρομετεωρολογική, μόνο μερικές εκατοντάδες μέτρα σε μέγεθος, σε παγκόσμια - αρκετές δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα. Τεράστιες ατμοσφαιρικές στροφές συμμετέχουν στη δημιουργία συστημάτων ρεύματος αέρα μεγάλης κλίμακας και καθορίζουν τη γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας. Επιπλέον, είναι πηγές καταστροφικών ατμοσφαιρικών φαινομένων.

Η κατανομή του καιρού και κλιματικές συνθήκες και τη λειτουργία της ζωντανής ύλης. Σε περίπτωση που η ατμοσφαιρική πίεση κυμαίνεται εντός μικρών ορίων, δεν παίζει καθοριστικό ρόλο στην ευημερία των ανθρώπων και τη συμπεριφορά των ζώων και δεν επηρεάζει τις φυσιολογικές λειτουργίες των φυτών. Τα μετωπικά φαινόμενα και οι καιρικές αλλαγές σχετίζονται συνήθως με τις αλλαγές πίεσης.

Η ατμοσφαιρική πίεση έχει θεμελιώδη σημασία για το σχηματισμό ανέμου, ο οποίος, ως παράγοντας σχηματισμού ανακούφισης, έχει ισχυρή επίδραση στον κόσμο των ζώων και των φυτών.

Ο άνεμος είναι ικανός να αναστέλλει την ανάπτυξη των φυτών και ταυτόχρονα βοηθά στη μεταφορά σπόρων. Ο ρόλος του ανέμου είναι μεγάλος στη διαμόρφωση του καιρού και των κλιματολογικών συνθηκών. Λειτουργεί επίσης ως ρυθμιστής των θαλάσσιων ρευμάτων. Ο άνεμος ως ένας από τους εξωγενείς παράγοντες συμβάλλει στη διάβρωση και τον αποπληθωρισμό του ξεπερασμένου υλικού σε μεγάλες αποστάσεις.

Οικολογικός και γεωλογικός ρόλος των ατμοσφαιρικών διεργασιών

Η μείωση της διαφάνειας της ατμόσφαιρας λόγω της εμφάνισης σωματιδίων αερολύματος και της στερεάς σκόνης σε αυτήν επηρεάζει την κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας, αυξάνοντας το αλμπέδο ή την ανακλαστικότητα. Διάφορες χημικές αντιδράσεις που προκαλούν αποσύνθεση του όζοντος και η δημιουργία νεκρών νεφών που αποτελούνται από υδρατμούς οδηγούν στο ίδιο αποτέλεσμα. Οι παγκόσμιες αλλαγές στην ανακλαστικότητα, καθώς και οι αλλαγές στη σύνθεση του ατμοσφαιρικού αερίου, κυρίως τα αέρια του θερμοκηπίου, είναι η αιτία της κλιματικής αλλαγής.

Η άνιση θέρμανση, προκαλώντας διαφορές στην ατμοσφαιρική πίεση σε διαφορετικά μέρη της επιφάνειας της γης, οδηγεί σε ατμοσφαιρική κυκλοφορία, η οποία είναι χαρακτηριστικό της τροπόσφαιρας. Όταν παρατηρείται διαφορά πίεσης, ο αέρας εκτοξεύεται από τις περιοχές υψηλή πίεση του αίματος στην περιοχή χαμηλών πιέσεων. Αυτές οι κινήσεις μάζας αέρα, μαζί με την υγρασία και τη θερμοκρασία, καθορίζουν τα κύρια οικολογικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά των ατμοσφαιρικών διεργασιών.

Ανάλογα με την ταχύτητα, ο άνεμος εκτελεί διάφορες γεωλογικές εργασίες στην επιφάνεια της γης. Με ταχύτητα 10 m / s, κουνάει παχιά κλαδιά δέντρων, ανυψώνει και μεταφέρει σκόνη και ψιλή άμμο. σπάζει τα κλαδιά δέντρων με ταχύτητα 20 m / s, μεταφέρει άμμο και χαλίκι. με ταχύτητα 30 m / s (μια καταιγίδα) δακρύζει από τις στέγες των σπιτιών, ξεριζώνει δέντρα, σπάει πυλώνες, μετακινεί βότσαλα και μεταφέρει μικρά ερείπια και ένας άνεμος τυφώνα με ταχύτητα 40 m / s καταστρέφει σπίτια, διαλείμματα και κατεδαφίσεις. πόλους ηλεκτροφόρων καλωδίων, ξεριζωμένα μεγάλα δέντρα.

Ένας μεγάλος αρνητικός περιβαλλοντικός αντίκτυπος με καταστροφικές συνέπειες ασκείται από τις καταιγίδες και τους ανεμοστρόβιλους - ατμοσφαιρικές στροφές που προκύπτουν κατά τη ζεστή εποχή σε ισχυρά ατμοσφαιρικά μέτωπα, με ταχύτητα έως 100 m / s. Το Squalls είναι οριζόντιες στροφές με ταχύτητες ανέμου τυφώνα (έως 60-80 m / s). Συνοδεύονται συχνά από δυνατές βροχοπτώσεις και καταιγίδες που διαρκούν από λίγα λεπτά έως μισή ώρα. Τα squalls καλύπτουν περιοχές έως 50 km και καλύπτουν απόσταση 200-250 km. Μια θυελλώδης καταιγίδα στη Μόσχα και την περιοχή της Μόσχας το 1998 κατέστρεψε τις στέγες πολλών σπιτιών και κατέστρεψε δέντρα.

Οι ανεμοστρόβιλοι, που ονομάζονται ανεμοστρόβιλοι στη Βόρεια Αμερική, είναι ισχυροί ατμοσφαιρικοί στροβίλοι σε σχήμα χοάνης, που συχνά συνδέονται με καταιγίδες. Πρόκειται για κολώνες αέρα που κωνίζονται στη μέση με διάμετρο αρκετών δεκάδων έως εκατοντάδων μέτρων. Ο ανεμοστρόβιλος μοιάζει με χωνί, πολύ παρόμοιος με τον κορμό ενός ελέφαντα, που κατεβαίνει από σύννεφα ή υψώνεται από την επιφάνεια της γης. Έχοντας μια ισχυρή σπάνια και υψηλή ταχύτητα περιστροφής, ο ανεμοστρόβιλος ταξιδεύει έως και αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα, αντλώντας σκόνη, νερό από δεξαμενές και διάφορα αντικείμενα. Οι ισχυροί ανεμοστρόβιλοι συνοδεύονται από καταιγίδες, βροχή και έχουν μεγάλη καταστροφική δύναμη.

Οι ανεμοστρόβιλοι σπάνια εμφανίζονται σε κυκλικές ή ισημερινές περιοχές όπου είναι συνεχώς κρύο ή ζεστό. Λίγοι ανεμοστρόβιλοι στον ανοιχτό ωκεανό. Οι ανεμοστρόβιλοι εμφανίζονται στην Ευρώπη, την Ιαπωνία, την Αυστραλία, τις ΗΠΑ και στη Ρωσία είναι ιδιαίτερα συχνές στην περιοχή της Κεντρικής Μαύρης Γης, στις περιοχές της Μόσχας, του Γιαροσλάβλ, του Νίζνι Νόβγκοροντ και του Ιβάνοβο.

Οι ανεμοστρόβιλοι ανυψώνουν και μετακινούν αυτοκίνητα, σπίτια, βαγόνια, γέφυρες. Ειδικά καταστροφικοί ανεμοστρόβιλοι (ανεμοστρόβιλοι) παρατηρούνται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Υπάρχουν μεταξύ 450 και 1.500 ανεμοστρόβιλοι κάθε χρόνο, με μέσο όρο περίπου 100 θανάτους. Οι ανεμοστρόβιλοι είναι καταστροφικές ατμοσφαιρικές διαδικασίες ταχείας δράσης. Σχηματίζονται σε μόλις 20-30 λεπτά και η διάρκεια ζωής τους είναι 30 λεπτά. Επομένως, είναι σχεδόν αδύνατο να προβλεφθεί η ώρα και ο τόπος των ανεμοστρόβιλων.

Οι κυκλώνες είναι άλλες καταστροφικές αλλά μακράς δράσης ατμοσφαιρικές στροφές. Σχηματίζονται λόγω πτώσης πίεσης, η οποία, υπό ορισμένες συνθήκες, συμβάλλει στο σχηματισμό κυκλικής κίνησης ροών αέρα. Οι ατμοσφαιρικές στροφές προέρχονται από ισχυρά ανερχόμενα ρεύματα υγρού ζεστού αέρα και περιστρέφονται με υψηλή ταχύτητα δεξιόστροφα στο νότιο ημισφαίριο και αριστερόστροφα στο βόρειο. Οι κυκλώνες, σε αντίθεση με τους ανεμοστρόβιλους, αναδύονται στους ωκεανούς και παράγουν τις καταστροφικές τους ενέργειες στις ηπείρους. Οι κύριοι καταστροφικοί παράγοντες είναι οι ισχυροί άνεμοι, οι έντονες βροχοπτώσεις με τη μορφή χιονοπτώσεων, καταιγίδων βροχής, χαλάζι και καταιγίδων. Άνεμοι με ταχύτητες 19 - 30 m / s σχηματίζουν καταιγίδα, 30 - 35 m / s - καταιγίδα και πάνω από 35 m / s - έναν τυφώνα.

Οι τροπικοί κυκλώνες - τυφώνες και τυφώνες - έχουν μέσο πλάτος αρκετών εκατοντάδων χιλιομέτρων. Η ταχύτητα του ανέμου μέσα στον κυκλώνα φτάνει στη δύναμη του τυφώνα. Οι τροπικοί κυκλώνες διαρκούν από αρκετές ημέρες έως αρκετές εβδομάδες, με ταχύτητα 50 έως 200 km / h. Οι κυκλώνες μεσαίου γεωγραφικού πλάτους έχουν μεγαλύτερη διάμετρο. Οι εγκάρσιες διαστάσεις τους κυμαίνονται από χίλια έως μερικές χιλιάδες χιλιόμετρα, η ταχύτητα του ανέμου είναι θυελλώδης. Κινούνται στο βόρειο ημισφαίριο από τα δυτικά και συνοδεύονται από χαλάζι και χιονοπτώσεις, οι οποίες είναι καταστροφικές. Οι κυκλώνες και οι σχετικοί τυφώνες και τυφώνες είναι οι μεγαλύτερες ατμοσφαιρικές καταστροφές μετά από πλημμύρες όσον αφορά τον αριθμό των θυμάτων και των ζημιών που προκλήθηκαν. Σε πυκνοκατοικημένες περιοχές της Ασίας, ο αριθμός των θυμάτων κατά τη διάρκεια τυφώνων μετράται σε χιλιάδες. Το 1991, στο Μπαγκλαντές, κατά τη διάρκεια ενός τυφώνα που προκάλεσε το σχηματισμό θαλάσσιων κυμάτων με ύψος 6 μέτρα, 125 χιλιάδες άνθρωποι πέθαναν. Οι τυφώνες προκαλούν μεγάλες ζημιές στο έδαφος των Ηνωμένων Πολιτειών. Σε αυτήν την περίπτωση, δεκάδες και εκατοντάδες άνθρωποι πεθαίνουν. Στη Δυτική Ευρώπη, οι τυφώνες προκαλούν λιγότερες ζημιές.

Οι καταιγίδες θεωρούνται καταστροφικό ατμοσφαιρικό φαινόμενο. Εμφανίζονται όταν ο θερμός υγρός αέρας ανεβαίνει πολύ γρήγορα. Στα σύνορα των τροπικών και υποτροπικών ζωνών, καταιγίδες συμβαίνουν για 90-100 ημέρες το χρόνο, στην εύκρατη ζώνη για 10-30 ημέρες. Στη χώρα μας, ο μεγαλύτερος αριθμός καταιγίδων συμβαίνει στον Βόρειο Καύκασο.

Οι καταιγίδες διαρκούν συνήθως λιγότερο από μία ώρα. Οι έντονες νεροποντές, οι καταιγίδες με χαλάζι, οι κεραυνοί, οι ριπές ανέμου, τα κάθετα ρεύματα αέρα αποτελούν ιδιαίτερο κίνδυνο. Ο κίνδυνος βλάβης από χαλάζι καθορίζεται από το μέγεθος των χαλάζι. Στον Βόρειο Καύκασο, η μάζα των χαλάζι έφτασε μόλις τα 0,5 κιλά, και στην Ινδία σημειώθηκαν χαλάζι με βάρος 7 κιλά. Οι πιο επικίνδυνες περιοχές στη χώρα μας βρίσκονται στον Βόρειο Καύκασο. Τον Ιούλιο του 1992, χαλάζι κατέστρεψε 18 αεροσκάφη στο αεροδρόμιο Mineralnye Vody.

Τα επικίνδυνα ατμοσφαιρικά φαινόμενα περιλαμβάνουν κεραυνούς. Σκοτώνουν ανθρώπους, ζώα, προκαλούν πυρκαγιές, καταστρέφουν το ηλεκτρικό δίκτυο. Καταιγίδες και οι συνέπειές τους σκοτώνουν ετησίως περίπου 10.000 άτομα στον κόσμο. Επιπλέον, σε ορισμένες περιοχές της Αφρικής, της Γαλλίας και των Ηνωμένων Πολιτειών, ο αριθμός των θυμάτων από κεραυνούς είναι μεγαλύτερος από ό, τι από άλλα φυσικά φαινόμενα. Η ετήσια οικονομική ζημιά από καταιγίδες στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι τουλάχιστον 700 εκατομμύρια δολάρια.

Οι ξηρασίες είναι χαρακτηριστικές για τις περιοχές της ερήμου, της στέπας και των δασών. Η έλλειψη ατμοσφαιρικής καθίζησης προκαλεί ξήρανση από το έδαφος, μείωση του επιπέδου των υπόγειων υδάτων και των υδάτινων σωμάτων έως ότου στεγνώσουν εντελώς. Η ανεπάρκεια υγρασίας οδηγεί στο θάνατο της βλάστησης και των καλλιεργειών. Η ξηρασία είναι ιδιαίτερα σοβαρή στην Αφρική, την Εγγύς και Μέση Ανατολή, την Κεντρική Ασία και τη νότια Βόρεια Αμερική.

Η ξηρασία αλλάζει τις συνθήκες της ανθρώπινης ζωής, επηρεάζει αρνητικά το φυσικό περιβάλλον μέσω διαδικασιών όπως η αλάτωση του εδάφους, οι ξηροί άνεμοι, οι καταιγίδες σκόνης, η διάβρωση του εδάφους και οι δασικές πυρκαγιές. Οι πυρκαγιές είναι ιδιαίτερα σοβαρές κατά την ξηρασία σε περιοχές της Τάιγκα, τροπικά και υποτροπικά δάση και σαβάνες.

Η ξηρασία είναι βραχυπρόθεσμες διαδικασίες που διαρκούν για μία σεζόν. Σε περίπτωση που η ξηρασία διαρκεί περισσότερες από δύο εποχές, υπάρχει απειλή πείνας και μαζικού θανάτου. Συνήθως, η ξηρασία επηρεάζει το έδαφος μιας ή περισσότερων χωρών. Οι παρατεταμένες ξηρασίες με τραγικές συνέπειες είναι ιδιαίτερα συχνές στην περιοχή Σαχέλ της Αφρικής.

Μεγάλη ζημιά προκαλείται από τέτοια ατμοσφαιρικά φαινόμενα όπως χιονοπτώσεις, βραχυπρόθεσμες καταρρακτώδεις βροχές και παρατεταμένες παρατεταμένες βροχές. Οι χιονοπτώσεις προκαλούν τεράστιες χιονοστιβάδες στα βουνά και η ταχεία τήξη του πεσμένου χιονιού και οι έντονες βροχοπτώσεις οδηγούν σε πλημμύρες. Η τεράστια μάζα νερού που πέφτει στην επιφάνεια της γης, ειδικά σε άδενες περιοχές, προκαλεί σοβαρή διάβρωση του εδάφους. Υπάρχει μια εντατική ανάπτυξη συστημάτων ρεματινών. Οι πλημμύρες συμβαίνουν ως αποτέλεσμα μεγάλων πλημμυρών κατά τη διάρκεια περιόδων έντονης βροχόπτωσης ή πλημμυρών μετά από ξαφνική θέρμανση ή τήξη του χιονιού την άνοιξη και, ως εκ τούτου, είναι ατμοσφαιρικά φαινόμενα προέλευσης (συζητούνται στο κεφάλαιο για τον οικολογικό ρόλο της υδροσφαίρας).

Ανθρωπογενείς αλλαγές στην ατμόσφαιρα

Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές διαφορετικές πηγές ανθρωπογενούς φύσης, που προκαλούν ατμοσφαιρική ρύπανση και οδηγούν σε σοβαρές διαταραχές στην οικολογική ισορροπία. Όσον αφορά την κλίμακα, δύο πηγές έχουν τη μεγαλύτερη επίδραση στην ατμόσφαιρα: τις μεταφορές και τη βιομηχανία. Κατά μέσο όρο, οι μεταφορές αντιπροσωπεύουν περίπου το 60% της συνολικής ποσότητας ατμοσφαιρικής ρύπανσης, βιομηχανία - 15, θερμική ενέργεια - 15, τεχνολογίες για την καταστροφή οικιακών και βιομηχανικών αποβλήτων - 10%.

Η μεταφορά, ανάλογα με το καύσιμο που χρησιμοποιείται και τους τύπους των οξειδωτικών, απελευθερώνει στην ατμόσφαιρα οξείδια αζώτου, θείο, οξείδια και διοξείδια του άνθρακα, μολύβδου και των ενώσεών του, αιθάλης, βενζοπυρενίου (μια ουσία από την ομάδα πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων, η οποία είναι ισχυρό καρκινογόνο που προκαλεί καρκίνο του δέρματος).

Η βιομηχανία εκπέμπει διοξείδιο του θείου, οξείδια του άνθρακα και διοξείδια, υδρογονάνθρακες, αμμωνία, υδρόθειο, θειικό οξύ, φαινόλη, χλώριο, φθόριο και άλλες ενώσεις και χημικά στην ατμόσφαιρα. Αλλά η κυρίαρχη θέση μεταξύ των εκπομπών (έως και 85%) είναι η σκόνη.

Ως αποτέλεσμα της ρύπανσης, η διαφάνεια της ατμόσφαιρας αλλάζει, εμφανίζονται αερολύματα, αιθαλομίχλη και όξινη βροχή.

Τα αερολύματα είναι διασκορπισμένα συστήματα που αποτελούνται από στερεά σωματίδια ή υγρά σταγονίδια αιωρούμενα σε αέριο μέσο. Το μέγεθος σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης είναι συνήθως 10-3-10-7 cm. Ανάλογα με τη σύνθεση της διεσπαρμένης φάσης, τα αερολύματα χωρίζονται σε δύο ομάδες. Το ένα περιλαμβάνει αερολύματα αποτελούμενα από στερεά σωματίδια διασκορπισμένα σε αέριο μέσο, \u200b\u200bτο δεύτερο - αερολύματα, τα οποία είναι ένα μείγμα αερίων και υγρών φάσεων. Οι πρώτοι ονομάζονται καπνιστές και οι τελευταίοι ονομάζονται ομίχλες. Κατά τη διαδικασία σχηματισμού τους, τα κέντρα συμπύκνωσης παίζουν σημαντικό ρόλο. Η ηφαιστειακή τέφρα, κοσμική σκόνη, προϊόντα βιομηχανικών εκπομπών, διάφορα βακτήρια κ.λπ. λειτουργούν ως πυρήνες συμπύκνωσης. Ο αριθμός πιθανών πηγών πυρήνων συγκέντρωσης αυξάνεται συνεχώς. Έτσι, για παράδειγμα, όταν το ξηρό γρασίδι καταστρέφεται από πυρκαγιά σε έκταση 4000 m 2, σχηματίζονται κατά μέσο όρο 11 * 10 22 πυρήνες αερολύματος.

Τα αερολύματα άρχισαν να σχηματίζονται από τη στιγμή που ο πλανήτης μας εμφανίστηκε και επηρεάστηκε φυσικές συνθήκες... Ωστόσο, η ποσότητα και οι δράσεις τους, εξισορροπημένες με τη γενική κυκλοφορία των ουσιών στη φύση, δεν προκάλεσαν βαθιές οικολογικές αλλαγές. Οι ανθρωπογενείς παράγοντες του σχηματισμού τους έχουν μετατοπίσει αυτήν την ισορροπία σε σημαντικές βιοσφαιρικές υπερφορτώσεις. Αυτό το χαρακτηριστικό έχει γίνει ιδιαίτερα έντονο από τότε που η ανθρωπότητα άρχισε να χρησιμοποιεί ειδικά δημιουργημένα αερολύματα τόσο με τη μορφή τοξικών ουσιών όσο και για την προστασία των φυτών.

Τα πιο επικίνδυνα για τη βλάστηση είναι τα αερολύματα διοξειδίου του θείου, υδροφθορίου και αζώτου. Όταν έρχονται σε επαφή με την υγρή επιφάνεια του φύλλου, σχηματίζουν οξέα που έχουν επιζήμια επίδραση στα ζωντανά. Οι ομίχλες οξέων εισέρχονται στα αναπνευστικά όργανα ζώων και ανθρώπων μαζί με τον εισπνεόμενο αέρα και επηρεάζουν επιθετικά τους βλεννογόνους. Μερικά από αυτά αποσυνθέτουν ζωντανό ιστό και τα ραδιενεργά αερολύματα προκαλούν καρκίνο. Μεταξύ των ραδιενεργών ισοτόπων, το Sr 90 ενέχει ιδιαίτερο κίνδυνο όχι μόνο για την καρκινογένεσή του, αλλά και ως ανάλογο ασβεστίου, αντικαθιστώντας το στα οστά των οργανισμών, προκαλώντας την αποσύνθεσή τους.

Στη διάρκεια πυρηνικές εκρήξεις ραδιενεργά σύννεφα αερολύματος σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα. Μικρά σωματίδια με ακτίνα 1-10 μικρών πέφτουν όχι μόνο στα ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας, αλλά και στη στρατόσφαιρα, στην οποία μπορούν να είναι για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα σύννεφα αερολύματος σχηματίζονται επίσης κατά τη λειτουργία αντιδραστήρων βιομηχανικών εγκαταστάσεων που παράγουν πυρηνικά καύσιμα, καθώς και ως αποτέλεσμα ατυχημάτων σε πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας.

Το Smog είναι ένα μείγμα αερολυμάτων με υγρές και στερεές διεσπαρμένες φάσεις που σχηματίζουν μια ομιχλώδη κουρτίνα σε βιομηχανικές περιοχές και μεγάλες πόλεις.

Υπάρχουν τρεις τύποι αιθαλομίχλης: πάγος, υγρός και ξηρός. Η αιθαλομίχλη ονομάζεται Αλάσκα. Αυτός είναι ένας συνδυασμός αέριων ρύπων με την προσθήκη σωματιδίων σκόνης και κρυστάλλων πάγου που προκύπτουν όταν σταγονίδια ομίχλης και ατμός από συστήματα θέρμανσης παγώνουν.

Η υγρή αιθαλομίχλη, ή η αιθαλομίχλη τύπου Λονδίνου, μερικές φορές ονομάζεται χειμερινή αιθαλομίχλη. Είναι ένα μείγμα αέριων ρύπων (κυρίως θειικού ανυδρίτη), σωματιδίων σκόνης και σταγονιδίων ομίχλης. Η μετεωρολογική προϋπόθεση για την εμφάνιση του χειμερινού νέφους είναι ο ήρεμος καιρός, στον οποίο ένα στρώμα ζεστού αέρα βρίσκεται πάνω από το επιφανειακό στρώμα του κρύου αέρα (κάτω από 700 m). Ταυτόχρονα, δεν υπάρχει μόνο οριζόντια, αλλά και κάθετη ανταλλαγή. Οι ρύποι, συνήθως διασκορπισμένοι σε υψηλά στρώματα, στην περίπτωση αυτή συσσωρεύονται στο επιφανειακό στρώμα.

Η ξηρή αιθαλομίχλη εμφανίζεται το καλοκαίρι και συχνά αναφέρεται ως αιθαλομίχλη τύπου Λος Άντζελες. Είναι ένα μείγμα όζοντος, μονοξειδίου του άνθρακα, οξειδίων του αζώτου και ατμών οξέος. Τέτοια αιθαλομίχλη σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης των ρύπων από την ηλιακή ακτινοβολία, ειδικά το υπεριώδες τμήμα της. Η μετεωρολογική προϋπόθεση είναι η ατμοσφαιρική αντιστροφή, η οποία εκφράζεται στην εμφάνιση ενός στρώματος κρύου αέρα πάνω από τον ζεστό αέρα. Συνήθως, τα αέρια και τα στερεά σωματίδια που ανυψώνονται από ρεύματα θερμού αέρα διασκορπίζονται στη συνέχεια στα ανώτερα κρύα στρώματα, αλλά σε αυτήν την περίπτωση συσσωρεύονται στο στρώμα αναστροφής. Κατά τη διαδικασία της φωτολύσεως, το διοξείδιο του αζώτου που σχηματίζεται κατά την καύση καυσίμου σε κινητήρες αυτοκινήτων αποσυντίθεται:

ΟΧΙ 2 → ΟΧΙ + О

Στη συνέχεια συντίθεται το όζον:

O + O 2 + M → O 3 + Μ

ΟΧΙ + Ο → ΟΧΙ 2

Οι διαδικασίες φωτοδιάσπασης συνοδεύονται από κίτρινη-πράσινη λάμψη.

Επιπλέον, εμφανίζονται αντιδράσεις του τύπου: SO 3 + H 2 0 -\u003e H2S04, δηλαδή ισχυρό θειικό οξύ.

Με μια αλλαγή στις μετεωρολογικές συνθήκες (άνεμος ή υγρασία), ο κρύος αέρας διαλύεται και η αιθαλομίχλη εξαφανίζεται.

Η παρουσία καρκινογόνων ουσιών στην αιθαλομίχλη οδηγεί σε αναπνευστική ανεπάρκεια, ερεθισμό των βλεννογόνων, διαταραχές του κυκλοφορικού, ασθματική ασφυξία και συχνά θάνατο. Η αιθαλομίχλη είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη για μικρά παιδιά.

Η όξινη βροχή αντιπροσωπεύει κατακρήμνισηοξινίζεται από βιομηχανικές εκπομπές οξειδίων θείου, αζώτου και ατμών υπερχλωρικού οξέος και χλωρίου που διαλύονται σε αυτά. Κατά τη διαδικασία καύσης άνθρακα και φυσικού αερίου, το μεγαλύτερο μέρος του θείου που περιέχεται σε αυτό, τόσο με τη μορφή οξειδίου όσο και με ενώσεις με σίδηρο, ιδίως σε πυρίτη, πυροφρίτη, χαλκοπυρίτη κ.λπ., μετατρέπεται σε οξείδιο του θείου, το οποίο, μαζί με διοξείδιο του άνθρακα, εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα. Όταν το ατμοσφαιρικό άζωτο και οι βιομηχανικές εκπομπές συνδυάζονται με οξυγόνο, σχηματίζονται διάφορα οξείδια του αζώτου και η ποσότητα των οξειδίων του αζώτου που σχηματίζεται εξαρτάται από τη θερμοκρασία καύσης. Το μεγαλύτερο μέρος των οξειδίων του αζώτου εμφανίζεται κατά τη λειτουργία οχημάτων και μηχανών ντίζελ, και ένα μικρότερο μέρος λογίζεται από τον ενεργειακό τομέα και τις βιομηχανικές επιχειρήσεις. Τα οξείδια του θείου και του αζώτου είναι οι κύριοι σχηματιστές οξέων. Κατά την αντίδραση με ατμοσφαιρικό οξυγόνο και τους υδρατμούς σε αυτό, σχηματίζονται θειικά και νιτρικά οξέα.

Είναι γνωστό ότι η ισορροπία αλκαλικού-οξέος του μέσου καθορίζεται από την τιμή του ρΗ. Ένα ουδέτερο περιβάλλον έχει pH 7, όξινο περιβάλλον 0 και αλκαλικό περιβάλλον 14. Στη σύγχρονη εποχή, το νερό της βροχής έχει pH 5,6, αν και στο πρόσφατο παρελθόν ήταν ουδέτερο. Η μείωση της τιμής του pH κατά ένα αντιστοιχεί σε μια δεκαπλάσια αύξηση της οξύτητας και, επομένως, σήμερα, οι βροχές με υψηλή οξύτητα πέφτουν σχεδόν παντού. Η μέγιστη οξύτητα βροχόπτωσης που καταγράφηκε στη Δυτική Ευρώπη ήταν 4-3,5 pH. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η τιμή του pH 4-4,5 είναι θανατηφόρα για τα περισσότερα ψάρια.

Οι όξινες βροχές έχουν επιθετική επίδραση στο φυτικό κάλυμμα της Γης, σε βιομηχανικά και οικιστικά κτίρια και συμβάλλουν στη σημαντική επιτάχυνση του καιρού των εκτεθειμένων πετρωμάτων. Η αύξηση της οξύτητας εμποδίζει την αυτορρύθμιση της εξουδετέρωσης των εδαφών στα οποία διαλύονται ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες... Με τη σειρά του, αυτό οδηγεί σε απότομη μείωση της απόδοσης και προκαλεί υποβάθμιση της βλάστησης. Η οξύτητα του εδάφους συμβάλλει στην απελευθέρωση των βαριών σε μια δεσμευμένη κατάσταση, τα οποία απορροφώνται σταδιακά από τα φυτά, προκαλώντας τους σοβαρές βλάβες στους ιστούς και διεισδύοντας στην ανθρώπινη τροφική αλυσίδα.

Μια αλλαγή στο δυναμικό αλκαλικού οξέος των θαλάσσιων υδάτων, ειδικά σε ρηχά νερά, οδηγεί στον τερματισμό της αναπαραγωγής πολλών ασπόνδυλων, προκαλεί το θάνατο των ψαριών και αναστατώνει την οικολογική ισορροπία στους ωκεανούς.

Ως αποτέλεσμα των όξινων βροχών, τα δάση της Δυτικής Ευρώπης, τα κράτη της Βαλτικής, η Καρελία, τα Ουράλια, η Σιβηρία και ο Καναδάς απειλούνται με θάνατο.

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 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. Μια 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 σε 0,8 ° (το ανώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας ή της περιοχής αντιστροφής) είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα. Έχοντας φτάσει σε τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 ° C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή έως και 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. Η κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας έχει 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 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.

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 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 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 μοριακή μάζα του 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) (στους 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 σε κανονική 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 παροχή 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 ύψη, ο θάνατος εμφανίζεται σχεδόν αμέσως. Έτσι, από την άποψη της ανθρώπινης φυσιολογίας, ο «χώρος» ξεκινά σε υψόμετρο 15-19 χλμ.

Πυκνά στρώματα αέρα - τροπόσφαιρα και στρατόσφαιρα - μας προστατεύουν από τις βλαβερές συνέπειες της ακτινοβολίας. Με επαρκή σπάνια αέρια, σε υψόμετρα άνω των 36 km, η ιονίζουσα ακτινοβολία - πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες - ασκεί 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 μας γνωρίζουν, παρατηρούνται στα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, όπως η διάδοση του ήχου, η εμφάνιση αεροδυναμικής ανύψωσης και αντίστασης, η μεταφορά θερμότητας μέσω μεταφοράς, σταδιακά εξασθενίζουν και μετά εξαφανίζονται εντελώς.

Η διάδοση του ήχου είναι αδύνατη σε σπάνια στρώματα αέρα. 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 χιλιομέτρων, οι έννοιες του αριθμού Μ και του ηχητικού φραγμού, γνωστές σε κάθε πιλότο, χάνουν το νόημά τους, περνάει την υπό όρους γραμμή Karman πίσω από την οποία ξεκινά η σφαίρα της καθαρά βαλλιστικής πτήσης, η οποία μπορεί να είναι μόνο ελεγχόμενη χρησιμοποιώντας αντιδραστικές δυνάμεις.

Σε υψόμετρα πάνω από 100 χλμ., Η ατμόσφαιρα στερείται επίσης μια άλλη αξιοσημείωτη ιδιότητα - την ικανότητα να απορροφά, να συμπεριφέρεται και να μεταδίδει θερμική ενέργεια με μεταφορά (δηλαδή, με ανάμιξη αέρα). Αυτό σημαίνει ότι διάφορα στοιχεία εξοπλισμού, εξοπλισμός του διαστημικού σταθμού σε τροχιά δεν θα είναι σε θέση 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, άλατα της θάλασσας, 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 σε κορεσμό της ατμόσφαιρας με αέρια διαφορετικά 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 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 με 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 της 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 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. 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.

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 το διοξείδιο του άνθρακα, το άζωτο και τους 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

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 οι ρυθμοί αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχιστούν, 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 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 τους ατμούς νερού και αμμωνίας, και το προκύπτον θειικό οξύ (Н 2 SO 4) και το θειικό αμμώνιο ((NH4) 2 SO 4) επιστρέφουν στο 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 (CH 3 CH 2) 4)).

Η ατμοσφαιρική ρύπανση της ατμόσφαιρας προκαλείται και από τις δύο φυσικές αιτίες (ηφαιστειακές εκρήξεις, καταιγίδες σκόνης, μεταφορά σταγονιδίων θαλασσινού νερού και γύρη φυτών κ.λπ.) και οικονομικές δραστηριότητες άνθρωπος (εξόρυξη μεταλλευμάτων και δομικών υλικών, 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.

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 περιβάλλον», 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 φυσικά περιβάλλοντα... σε. 1, L., 1982.

δείτε επίσης

Συνδέσεις

Ο ατμοσφαιρικός αέρας αποτελείται από άζωτο (77,99%), οξυγόνο (21%), αδρανή αέρια (1%) και διοξείδιο του άνθρακα (0,01%). Το μερίδιο του διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου λόγω της απελευθέρωσης προϊόντων καύσης καυσίμου στην ατμόσφαιρα και, επιπλέον, η έκταση των δασών που απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα και εκπέμπουν οξυγόνο μειώνεται.

Υπάρχει επίσης μια μικρή ποσότητα όζοντος στην ατμόσφαιρα, η οποία συγκεντρώνεται σε υψόμετρο περίπου 25-30 χλμ. Και σχηματίζει τη λεγόμενη στιβάδα του όζοντος. Αυτό το στρώμα δημιουργεί ένα φράγμα για την ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία, η οποία είναι επικίνδυνη για τους ζωντανούς οργανισμούς στη Γη.

Επιπλέον, η ατμόσφαιρα περιέχει υδρατμούς και διάφορες ακαθαρσίες - σωματίδια σκόνης, αιθάλη κ.λπ. Η συγκέντρωση ακαθαρσιών είναι υψηλότερη στην επιφάνεια της γης και σε ορισμένες περιοχές: πάνω από τις μεγάλες πόλεις.

Το επόμενο στρώμα της ατμόσφαιρας είναι στρατόσφαιρα... Ο αέρας σε αυτό είναι πολύ πιο σπάνιος, υπάρχει πολύ λιγότερος υδρατμός σε αυτό. Η θερμοκρασία στο κάτω μέρος της στρατόσφαιρας είναι -60 - -80 ° С και μειώνεται με το αυξανόμενο υψόμετρο. Είναι στη στρατόσφαιρα που βρίσκεται το στρώμα του όζοντος. Η στρατόσφαιρα χαρακτηρίζεται από υψηλές ταχύτητες ανέμου (έως 80-100 m / s).

Μεσόσφαιρα - το μεσαίο στρώμα της ατμόσφαιρας, που βρίσκεται πάνω από τη στρατόσφαιρα σε ύψη από 50 έως S0-S5 km. Η μεσόσφαιρα χαρακτηρίζεται από μείωση της μέσης θερμοκρασίας με υψόμετρο 0 ° С στο κάτω όριο έως -90 ° С στο άνω όριο. Κοντά στο ανώτερο όριο της μεσόσφαιρας, παρατηρούνται νυχτερινά σύννεφα, που φωτίζονται από τον ήλιο τη νύχτα. στο ανώτερο όριο της μεσόσφαιρας είναι 200 \u200b\u200bφορές λιγότερο από ό, τι στην επιφάνεια της γης.

Θερμόσφαιρα - βρίσκεται πάνω από τη μεσόσφαιρα, σε υψόμετρα από SO έως 400-500 km, σε αυτήν η θερμοκρασία αρχικά αργά και στη συνέχεια αρχίζει γρήγορα να αυξάνεται ξανά. Ο λόγος είναι η απορρόφηση του υπεριώδους φωτός σε υψόμετρα 150-300 km. Στη θερμόσφαιρα, η θερμοκρασία αυξάνεται συνεχώς σε υψόμετρο περίπου 400 km, όπου φτάνει τους 700 - 1500 ° C (ανάλογα με την ηλιακή δραστηριότητα). Ο ιονισμός του αέρα συμβαίνει επίσης υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινογραφίας και της κοσμικής ακτινοβολίας (""). Οι κύριες περιοχές της ιονόσφαιρας βρίσκονται εντός της θερμόσφαιρας.

Εξώσφαιρα - το εξωτερικό, πιο σπάνιο στρώμα της ατμόσφαιρας, ξεκινά σε υψόμετρα 450.000 χλμ. και το ανώτερο όριό του βρίσκεται σε απόσταση αρκετών χιλιάδων χιλιομέτρων από την επιφάνεια της γης, όπου η συγκέντρωση των σωματιδίων γίνεται η ίδια όπως στον διαπλανητικό χώρο. Η εξώσφαιρα αποτελείται από ιονισμένο αέριο (πλάσμα). τα κάτω και μεσαία μέρη της εξώσφαιρας αποτελούνται κυρίως από οξυγόνο και άζωτο. Με αυξανόμενο υψόμετρο, η σχετική συγκέντρωση ελαφρών αερίων, ειδικά ιονισμένο υδρογόνο, αυξάνεται γρήγορα. Θερμοκρασία στην εξώσφαιρα 1300-3000 ° С; μεγαλώνει ασθενώς με ύψος. Στην εξώσφαιρα, οι ιμάντες ακτινοβολίας της Γης βρίσκονται κυρίως.

Σύνθεση της ατμόσφαιρας. Το κέλυφος του πλανήτη μας - ατμόσφαιρα προστατεύει την επιφάνεια της γης από τις επιβλαβείς επιπτώσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας του ήλιου στους ζωντανούς οργανισμούς. Προστατεύει επίσης τη Γη από κοσμικά σωματίδια - σκόνη και μετεωρίτες.

Η ατμόσφαιρα αποτελείται από ένα μηχανικό μείγμα αερίων: 78% του όγκου του είναι άζωτο, 21% είναι οξυγόνο και λιγότερο από 1% είναι ήλιο, αργόν, κρυπτό και άλλα αδρανή αέρια. Η ποσότητα οξυγόνου και αζώτου στον αέρα είναι πρακτικά αμετάβλητη, επειδή το άζωτο δύσκολα εισέρχεται σε ενώσεις με άλλες ουσίες, και το οξυγόνο, το οποίο, αν και είναι πολύ δραστικό και καταναλώνεται για αναπνοή, οξείδωση και καύση, αναπληρώνεται συνεχώς από τα φυτά.

Μέχρι υψόμετρο περίπου 100 km, το ποσοστό αυτών των αερίων παραμένει πρακτικά αμετάβλητο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο αέρας αναμιγνύεται συνεχώς.

Εκτός από αυτά τα αέρια, η ατμόσφαιρα περιέχει περίπου 0,03% διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο συνήθως συγκεντρώνεται κοντά στην επιφάνεια της γης και κατανέμεται άνισα: σε πόλεις, βιομηχανικά κέντρα και περιοχές ηφαιστειακής δραστηριότητας, η ποσότητα της αυξάνεται.

Υπάρχει πάντα μια συγκεκριμένη ποσότητα ακαθαρσιών στην ατμόσφαιρα - υδρατμοί και σκόνη. Το περιεχόμενο των υδρατμών εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αέρα: όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερος ατμός περιέχει ο αέρας. Λόγω της παρουσίας ατμού νερού στον αέρα, είναι δυνατά ατμοσφαιρικά φαινόμενα όπως ουράνιο τόξο, διάθλαση του ηλιακού φωτός κ.λπ.

Η σκόνη εισέρχεται στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, άμμου και καταιγίδων σκόνης, με ατελή καύση καυσίμου σε θερμικούς σταθμούς κ.λπ.

Η δομή της ατμόσφαιρας. Η πυκνότητα της ατμόσφαιρας αλλάζει με το ύψος: στην επιφάνεια της Γης είναι η υψηλότερη και μειώνεται με την άνοδο. Έτσι, σε υψόμετρο 5,5 km, η ατμοσφαιρική πυκνότητα είναι 2 φορές και σε υψόμετρο 11 km - 4 φορές μικρότερη από ό, τι στο επιφανειακό στρώμα.

Ανάλογα με την πυκνότητα, τη σύνθεση και τις ιδιότητες των αερίων, η ατμόσφαιρα χωρίζεται σε πέντε ομόκεντρα στρώματα (Εικ. 34).

Φιγούρα: 34. Κάθετη τομή της ατμόσφαιρας (ατμοσφαιρική διαστρωμάτωση)

1. Το κάτω στρώμα ονομάζεται τροποσφαίρα. Το ανώτερο όριό του εκτείνεται σε υψόμετρο 8-10 χλμ στους πόλους και 16-18 χλμ στον ισημερινό. Η τροπόσφαιρα περιέχει έως και το 80% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας και σχεδόν όλους τους υδρατμούς.

Η θερμοκρασία του αέρα στην τροπόσφαιρα μειώνεται με υψόμετρο κατά 0,6 ° C κάθε 100 m και στα ανώτερα όριά της είναι -45-55 ° C.

Ο αέρας στην τροπόσφαιρα αναμιγνύεται συνεχώς, κινείται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Μόνο εδώ παρατηρούνται ομίχλες, βροχές, χιονοπτώσεις, καταιγίδες, καταιγίδες και άλλα καιρικές συνθήκες.

2. Πάνω βρίσκεται στρατόσφαιρα, που εκτείνεται σε υψόμετρο 50-55 km. Η πυκνότητα και η πίεση του αέρα στη στρατόσφαιρα είναι αμελητέα. Ο λεπτότερος αέρας περιέχει τα ίδια αέρια με την τροπόσφαιρα, αλλά περιέχει περισσότερο όζον. Η υψηλότερη συγκέντρωση του όζοντος παρατηρείται σε υψόμετρο 15-30 km. Η θερμοκρασία στη στρατόσφαιρα αυξάνεται με το ύψος και φτάνει τους 0 ° C και πάνω στο ανώτερο όριό της. Αυτό συμβαίνει επειδή το όζον απορροφά ένα βραχυκύκλωμα μέρος της ηλιακής ενέργειας, ως αποτέλεσμα του οποίου θερμαίνεται ο αέρας.

3. Πάνω από τη στρατόσφαιρα βρίσκεται μεσόσφαιρα, που εκτείνεται σε υψόμετρο 80 km. Σε αυτό, η θερμοκρασία μειώνεται ξανά και φτάνει τους -90 ° C. Η πυκνότητα του αέρα είναι 200 \u200b\u200bφορές μικρότερη από την επιφάνεια της Γης.

4. Πάνω από τη μεσόσφαιρα είναι θερμόσφαιρα (από 80 έως 800 χλμ.). Η θερμοκρασία σε αυτό το στρώμα αυξάνεται: σε υψόμετρο 150 km έως 220 ° C. σε υψόμετρο 600 km έως 1500 ° C. Τα αέρια στην ατμόσφαιρα (άζωτο και οξυγόνο) βρίσκονται σε ιονισμένη κατάσταση. Υπό τη δράση της ηλιακής ακτινοβολίας μικρού κύματος, μεμονωμένα ηλεκτρόνια αποσπώνται από τα κελύφη ατόμων. Ως αποτέλεσμα, σε αυτό το επίπεδο - ιονόσφαιρα εμφανίζονται στρώματα φορτισμένων σωματιδίων. Το πυκνότερο στρώμα τους βρίσκεται σε υψόμετρο 300-400 km. Λόγω της χαμηλής πυκνότητας, οι ακτίνες του ήλιου δεν διασκορπίζονται εκεί, οπότε ο ουρανός είναι μαύρος, αστέρια και πλανήτες λάμπουν πάνω του.

Στην ιονόσφαιρα, πολικά φώτα, σχηματίζονται ισχυρά ηλεκτρικά ρεύματα που προκαλούν διαταραχές στο μαγνητικό πεδίο της γης.

5. Το εξωτερικό κέλυφος βρίσκεται πάνω από 800 km - εξωσφαιρα. Η ταχύτητα κίνησης των μεμονωμένων σωματιδίων στην εξώσφαιρα πλησιάζει το κρίσιμο - 11,2 mm / s, έτσι ώστε τα μεμονωμένα σωματίδια να μπορούν να ξεπεράσουν τη βαρύτητα της γης και να μεταβούν στο διάστημα.

Η έννοια της ατμόσφαιρας. Ο ρόλος της ατμόσφαιρας στη ζωή του πλανήτη μας είναι εξαιρετικά μεγάλος. Χωρίς αυτήν, η Γη θα ήταν νεκρή. Η ατμόσφαιρα προστατεύει την επιφάνεια της Γης από έντονη θέρμανση και ψύξη. Η επίδρασή του μπορεί να παρομοιαστεί με το ρόλο του γυαλιού στα θερμοκήπια: αφήνοντας τις ακτίνες του ήλιου και αποτρέποντας την απώλεια θερμότητας.

Η ατμόσφαιρα προστατεύει τους ζωντανούς οργανισμούς από βραχυκύκλωμα και από σωματική ακτινοβολία από τον Ήλιο. Η ατμόσφαιρα είναι το περιβάλλον όπου συμβαίνουν καιρικά φαινόμενα, με τα οποία συνδέεται όλη η ανθρώπινη δραστηριότητα. Η μελέτη αυτού του κελύφους διεξάγεται σε μετεωρολογικούς σταθμούς. Μέρα και νύχτα, σε οποιεσδήποτε καιρικές συνθήκες, οι μετεωρολόγοι παρακολουθούν την κατάσταση της χαμηλότερης ατμόσφαιρας. Τέσσερις φορές την ημέρα, και σε πολλούς σταθμούς μετράται η ωριαία θερμοκρασία, η πίεση, η υγρασία, η συννεφιά, η κατεύθυνση και η ταχύτητα του ανέμου, η καθίζηση, τα ηλεκτρικά και ηχητικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα. Οι μετεωρολογικοί σταθμοί βρίσκονται παντού: στην Ανταρκτική και σε υγρά τροπικά δάση, σε ψηλά βουνά και στις απέραντες εκτάσεις της τούνδρας. Παρατηρήσεις πραγματοποιούνται επίσης στους ωκεανούς από ειδικά κατασκευασμένα πλοία.

Από τη δεκαετία του '30. ΧΧ αιώνα οι παρατηρήσεις άρχισαν σε μια ελεύθερη ατμόσφαιρα. Άρχισαν να εκτοξεύουν ραδιοσυνδέτες, που φτάνουν σε υψόμετρο 25-35 χλμ. Και με τη βοήθεια του ραδιοεξοπλισμού μεταδίδουν πληροφορίες για τη θερμοκρασία, την πίεση, την υγρασία του αέρα και την ταχύτητα του ανέμου στη Γη. Σήμερα, οι μετεωρολογικοί πύραυλοι και οι δορυφόροι χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως. Οι τελευταίες διαθέτουν τηλεοπτικές εγκαταστάσεις που μεταδίδουν εικόνες της επιφάνειας της γης και των νεφών.

| |
5. Κέλυφος αέρα της γης§ 31. Θέρμανση της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα είναι το αέριο περίβλημα του πλανήτη μας, που περιστρέφεται με τη Γη. Το αέριο στην ατμόσφαιρα ονομάζεται αέρας. Η ατμόσφαιρα είναι σε επαφή με την υδρόσφαιρα και καλύπτει εν μέρει τη λιθόσφαιρα. Αλλά τα ανώτερα όρια είναι δύσκολο να καθοριστούν. Υποτίθεται συμβατικά ότι η ατμόσφαιρα εκτείνεται προς τα πάνω για περίπου τρεις χιλιάδες χιλιόμετρα. Εκεί, ρέει ομαλά σε ένα χώρο χωρίς αέρα.

Η χημική σύνθεση της γήινης ατμόσφαιρας

Σχηματισμός χημική σύνθεση η ατμόσφαιρα ξεκίνησε πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. Αρχικά, η ατμόσφαιρα αποτελούταν μόνο από ελαφριά αέρια - ήλιο και υδρογόνο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι αρχικές προϋποθέσεις για τη δημιουργία ενός κελύφους αερίου γύρω από τη Γη ήταν ηφαιστειακές εκρήξεις, οι οποίες, μαζί με τη λάβα, εκπέμπουν τεράστια ποσότητα αερίων. Αργότερα, η ανταλλαγή αερίων ξεκίνησε με χώρους νερού, με ζωντανούς οργανισμούς, με τα προϊόντα της δραστηριότητάς τους. Η σύνθεση του αέρα άλλαξε σταδιακά και με τη σημερινή του μορφή καταγράφηκε πριν από αρκετά εκατομμύρια χρόνια.

Τα κύρια συστατικά της ατμόσφαιρας είναι το άζωτο (περίπου 79%) και το οξυγόνο (20%). Το υπόλοιπο ποσοστό (1%) εμπίπτει στα ακόλουθα αέρια: αργό, νέον, ήλιο, μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο, κρυπτόν, ξένον, όζον, αμμωνία, θείο και διοξείδιο του αζώτου, νιτρώδες οξείδιο και μονοξείδιο του άνθρακα που περιλαμβάνονται σε αυτό το ένα τοις εκατό.

Επιπλέον, ο αέρας περιέχει υδρατμούς και στερεά σωματίδια (γύρη φυτού, σκόνη, κρύσταλλοι αλατιού, ακαθαρσίες αερολύματος).

Πρόσφατα, οι επιστήμονες δεν σημείωσαν ποιοτική αλλά ποσοτική αλλαγή σε ορισμένα συστατικά του αέρα. Και ο λόγος για αυτό είναι το άτομο και οι δραστηριότητές του. Μόνο τα τελευταία 100 χρόνια, η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα έχει αυξηθεί σημαντικά! Αυτό είναι γεμάτο με πολλά προβλήματα, το πιο παγκόσμιο από τα οποία είναι η κλιματική αλλαγή.

Σχηματισμός καιρού και κλίματος

Η ατμόσφαιρα παίζει κρίσιμο ρόλο στη διαμόρφωση του κλίματος και του καιρού στη Γη. Πολλά εξαρτώνται από την ποσότητα του ηλιακού φωτός, από τη φύση της υποκείμενης επιφάνειας και την ατμοσφαιρική κυκλοφορία.

Ας εξετάσουμε τους παράγοντες με τη σειρά.

1. Η ατμόσφαιρα επιτρέπει τη θερμότητα του ηλιακού φωτός να περάσει και να απορροφήσει την επιβλαβή ακτινοβολία. Οι αρχαίοι Έλληνες γνώριζαν ότι οι ακτίνες του Ήλιου πέφτουν σε διαφορετικά μέρη της Γης σε διαφορετικές γωνίες. Η ίδια η λέξη «κλίμα» σε μετάφραση από τα αρχαία ελληνικά σημαίνει «πλαγιά». Έτσι, στον ισημερινό, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν σχεδόν κάθετα, επειδή εδώ είναι πολύ ζεστό. Όσο πιο κοντά στους πόλους, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία κλίσης. Και η θερμοκρασία μειώνεται.

2. Λόγω της ανώμαλης θέρμανσης της Γης, δημιουργούνται ρεύματα αέρα στην ατμόσφαιρα. Κατατάσσονται ανάλογα με το μέγεθός τους. Οι μικρότεροι (δεκάδες και εκατοντάδες μέτρα) είναι τοπικοί άνεμοι. Αυτό ακολουθείται από μουσώνες και ανέμους, κυκλώνες και αντικυκλώνες, πλανητικές μετωπικές ζώνες.

Ολα αυτά μάζες αέρα συνεχώς κινείται. Μερικά από αυτά είναι αρκετά στατικά. Για παράδειγμα, οι άνεμοι του εμπορίου που φυσούν από τα υποτροπικά προς τον ισημερινό. Η κίνηση των άλλων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ατμοσφαιρική πίεση.

3. Η ατμοσφαιρική πίεση είναι ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει το σχηματισμό του κλίματος. Αυτή είναι η πίεση του αέρα στην επιφάνεια της γης. Όπως είναι γνωστό, οι μάζες αέρα μετακινούνται από μια περιοχή με αυξημένη ατμοσφαιρική πίεση προς μια περιοχή όπου αυτή η πίεση είναι χαμηλότερη.

Υπάρχουν 7 ζώνες συνολικά. Ο ισημερινός είναι ζώνη χαμηλής πίεσης. Επιπλέον, και στις δύο πλευρές του ισημερινού έως τα τριάντα τα γεωγραφικά πλάτη - μια περιοχή υψηλής πίεσης. Από 30 ° έως 60 ° - και πάλι χαμηλή πίεση. Και από 60 ° στους πόλους - μια ζώνη υψηλής πίεσης. Οι μάζες αέρα κυκλοφορούν μεταξύ αυτών των ζωνών. Εκείνοι που πηγαίνουν από τη θάλασσα στη ξηρά φέρνουν βροχές και άσχημες καιρικές συνθήκες, και εκείνες που φυσούν από τις ηπείρους - καθαρό και ξηρό καιρό. Σε μέρη όπου συγκρούονται ρεύματα αέρα, σχηματίζονται ατμοσφαιρικές μπροστινές ζώνες, οι οποίες χαρακτηρίζονται από βροχόπτωση και δύσκολες καιρικές συνθήκες.

Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι ακόμη και η ευημερία ενός ατόμου εξαρτάται από την ατμοσφαιρική πίεση. Σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, η κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 760 mm Hg. στήλη σε θερμοκρασία 0 ° C. Αυτός ο δείκτης έχει σχεδιαστεί για εκείνες τις χερσαίες περιοχές που είναι σχεδόν επίπεδο με τη στάθμη της θάλασσας. Η πίεση μειώνεται με το ύψος. Επομένως, για παράδειγμα, για την Αγία Πετρούπολη 760 mm Hg. είναι ο κανόνας. Αλλά για τη Μόσχα, η οποία βρίσκεται υψηλότερα, η κανονική πίεση είναι 748 mm Hg.

Η πίεση αλλάζει όχι μόνο κάθετα, αλλά και οριζόντια. Αυτό γίνεται ιδιαίτερα αισθητό όταν περνάτε από κυκλώνες.

Η δομή της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα θυμίζει μια σφολιάτα. Και κάθε στρώμα έχει τα δικά του χαρακτηριστικά.

. Τροποσφαίρα- το στρώμα που βρίσκεται πλησιέστερα στη Γη. Το "πάχος" αυτού του στρώματος αλλάζει με την απόσταση από τον ισημερινό. Πάνω από τον ισημερινό, το στρώμα εκτείνεται προς τα πάνω για 16-18 km, σε εύκρατες ζώνες - για 10-12 km, στους πόλους - για 8-10 km.

Εδώ περιέχεται το 80% της συνολικής μάζας αέρα και το 90% των υδρατμών. Εδώ σχηματίζονται σύννεφα, εμφανίζονται κυκλώνες και αντίκυκλοι. Η θερμοκρασία του αέρα εξαρτάται από το ύψος του εδάφους. Κατά μέσο όρο, πέφτει κατά 0,65 ° C για κάθε 100 μέτρα.

. Τροπική παύση- το μεταβατικό στρώμα της ατμόσφαιρας. Το ύψος του κυμαίνεται από μερικές εκατοντάδες μέτρα έως 1-2 χλμ. Η θερμοκρασία του αέρα είναι υψηλότερη το καλοκαίρι από ό, τι το χειμώνα. Έτσι, για παράδειγμα, πάνω από τους πόλους το χειμώνα -65 ° C. Και πάνω από τον ισημερινό οποιαδήποτε στιγμή του έτους διατηρεί τους -70 ° C.

. Στρατόσφαιρα- αυτό είναι ένα στρώμα, το ανώτερο όριο του οποίου εκτείνεται σε υψόμετρο 50-55 χιλιομέτρων Η αναταραχή είναι χαμηλή εδώ, η περιεκτικότητα υδρατμών στον αέρα είναι αμελητέα. Αλλά υπάρχει πολύ όζον. Η μέγιστη συγκέντρωσή του είναι σε υψόμετρο 20-25 km. Στην στρατόσφαιρα, η θερμοκρασία του αέρα αρχίζει να αυξάνεται και φτάνει τους + 0,8 ° C. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η στιβάδα του όζοντος αλληλεπιδρά με την υπεριώδη ακτινοβολία.

. Στρατόπαυση- ένα χαμηλό ενδιάμεσο στρώμα μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας που την ακολουθεί.

. Μεσόσφαιρα- το ανώτερο όριο αυτού του στρώματος είναι 80-85 χιλιόμετρα. Εδώ πραγματοποιούνται πολύπλοκες φωτοχημικές διεργασίες που περιλαμβάνουν ελεύθερες ρίζες. Παρέχουν αυτή την απαλή μπλε λάμψη του πλανήτη μας, η οποία φαίνεται από το διάστημα.

Οι περισσότεροι κομήτες και μετεωρίτες καίγονται στη μεσόσφαιρα.

. Μεσοπάθεια- το επόμενο ενδιάμεσο στρώμα, η θερμοκρασία του αέρα στην οποία είναι τουλάχιστον -90 °.

. Θερμόσφαιρα- το κατώτερο όριο ξεκινά σε υψόμετρο 80 - 90 km, και το ανώτερο όριο του στρώματος διαρκεί περίπου 800 km. Η θερμοκρασία του αέρα αυξάνεται. Μπορεί να κυμαίνεται από + 500 ° C έως + 1000 ° C. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας είναι εκατοντάδες βαθμοί! Αλλά ο αέρας εδώ είναι τόσο σπάνιος που κατανοεί τον όρο "θερμοκρασία", όπως φαντάζουμε ότι δεν είναι κατάλληλο εδώ.

. Ιονόσφαιρα- ενώνει τη μεσόσφαιρα, τη μεσοπάθεια και τη θερμόσφαιρα. Ο αέρας εδώ αποτελείται κυρίως από μόρια οξυγόνου και αζώτου, καθώς και σχεδόν ουδέτερο πλάσμα. Οι ακτίνες του ήλιου που εισέρχονται στην ιονόσφαιρα ιονίζουν έντονα μόρια αέρα. Στην κάτω στρώση (έως 90 km), ο βαθμός ιονισμού είναι χαμηλός. Όσο υψηλότερο, τόσο περισσότερος ιονισμός. Έτσι, σε υψόμετρο 100-110 km, τα ηλεκτρόνια συγκεντρώνονται. Αυτό συμβάλλει στην αντανάκλαση μικρών και μεσαίων ραδιοκυμάτων.

Το πιο σημαντικό στρώμα της ιονόσφαιρας είναι το ανώτερο, το οποίο βρίσκεται σε υψόμετρο 150-400 km. Η ιδιαιτερότητά του είναι ότι αντανακλά ραδιοκύματα, και αυτό συμβάλλει στη μετάδοση ραδιοφωνικών σημάτων σε μεγάλες αποστάσεις.

Στην ιονόσφαιρα συμβαίνει ένα τέτοιο φαινόμενο όπως η αύρα.

. Εξώσφαιρα- αποτελείται από άτομα οξυγόνου, ηλίου και υδρογόνου. Το αέριο σε αυτό το στρώμα είναι πολύ σπάνιο και τα άτομα υδρογόνου συχνά διαφεύγουν στο διάστημα. Επομένως, αυτό το στρώμα ονομάζεται "ζώνη σκέδασης".

Ο πρώτος επιστήμονας που πρότεινε ότι η ατμόσφαιρά μας έχει βάρος ήταν ο Ιταλός E. Torricelli. Ο Ostap Bender, για παράδειγμα, στο μυθιστόρημά του "The Golden Calf" θρήνησε ότι μια στήλη αέρα που ζυγίζει 14 κιλά πιέζει κάθε άτομο! Αλλά ο μεγάλος συνδυαστής ήταν λίγο λάθος. Ένας ενήλικος είναι υπό πίεση 13-15 τόνων! Αλλά δεν αισθανόμαστε αυτή τη βαρύτητα, επειδή η ατμοσφαιρική πίεση εξισορροπείται από την εσωτερική πίεση ενός ατόμου. Το βάρος της ατμόσφαιρας μας είναι 5.300.000.000.000.000 τόνοι. Το σχήμα είναι κολοσσιαίο, αν και είναι μόνο το ένα εκατοστό του βάρους του πλανήτη μας.