Qual é o nome da camada protetora da atmosfera. O que é atmosfera? Atmosfera da Terra: estrutura, significado

A atmosfera é uma mistura de diferentes gases. Estende-se desde a superfície da Terra até uma altitude de 900 km, protegendo o planeta do espectro nocivo da radiação solar e contém os gases necessários para toda a vida no planeta. A atmosfera retém o calor solar, aquecendo superfície Terrestre e criando um clima favorável.

Composição da atmosfera

A atmosfera da Terra consiste principalmente de dois gases - nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Além disso, contém impurezas de dióxido de carbono e outros gases. na atmosfera existe na forma de vapor, gotículas de umidade nas nuvens e cristais de gelo.

Camadas da atmosfera

A atmosfera é composta de muitas camadas, entre as quais não existem fronteiras claras. As temperaturas das diferentes camadas diferem acentuadamente umas das outras.

• Magnetosfera sem ar. A maioria dos satélites terrestres voam aqui fora da atmosfera terrestre.
• Exosfera (450-500 km da superfície). Quase sem gás. Alguns satélites meteorológicos voam na exosfera. A termosfera (80-450 km) é caracterizada por altas temperaturas atingindo 1700 ° C na camada superior.
• Mesosfera (50-80 km). Nesta esfera, a temperatura cai com o aumento da altitude. É aqui que a maioria dos meteoritos (fragmentos de rochas espaciais) que entram na atmosfera são queimados.
• Estratosfera (15-50 km). Contém camada de ozônio, ou seja, uma camada de ozônio que absorve a radiação ultravioleta do sol. Isso leva a um aumento da temperatura próximo à superfície da Terra. Os aviões a jato geralmente voam aqui, como a visibilidade nesta camada é muito boa e quase não há interferência causada pelas condições climáticas.
• Troposfera. A altura varia de 8 a 15 km da superfície terrestre. É aqui que se forma o clima do planeta, já que em esta camada contém a maior parte do vapor de água, poeira e ventos. A temperatura diminui com a distância da superfície da Terra.

Pressão atmosférica

Embora não o sintamos, as camadas da atmosfera estão pressionando a superfície da Terra. O mais alto está perto da superfície e, com a distância, diminui gradualmente. Depende da diferença de temperatura entre a terra e o oceano e, portanto, em áreas localizadas na mesma altitude acima do nível do mar, frequentemente existem pressões diferentes. A baixa pressão traz tempo úmido, enquanto a alta pressão geralmente resulta em tempo claro.

O movimento das massas de ar na atmosfera

E as pressões fazem a atmosfera inferior se misturar. Isso cria ventos soprando de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão. Em muitas regiões, também ocorrem ventos locais, causados \u200b\u200bpor mudanças nas temperaturas da terra e do mar. As montanhas também têm um impacto significativo na direção dos ventos.

o efeito estufa

O dióxido de carbono e outros gases que constituem a atmosfera terrestre retêm o calor solar. Esse processo geralmente é chamado de efeito estufa, pois é, em muitos aspectos, semelhante à circulação de calor nas estufas. O efeito estufa está causando o aquecimento global do planeta. Em áreas de alta pressão - anticiclones - um sol claro se estabelece. Em áreas de baixa pressão - ciclones - o clima costuma ser instável. Calor e luz entrando na atmosfera. Os gases retêm o calor que é refletido da superfície da Terra, fazendo com que a temperatura da Terra suba.

Existe uma camada especial de ozônio na estratosfera. O ozônio captura a maior parte da radiação ultravioleta do sol, protegendo a Terra e toda a vida nela existente. Os cientistas descobriram que gases especiais de clorofluorocarbono contidos em alguns aerossóis e equipamentos de refrigeração são a causa da destruição da camada de ozônio. No Ártico e na Antártica, enormes buracos foram descobertos na camada de ozônio, contribuindo para um aumento na quantidade de radiação ultravioleta que afeta a superfície da Terra.

O ozônio é gerado na baixa atmosfera como resultado da radiação solar e vários gases e gases de exaustão. Geralmente se espalha pela atmosfera, mas se estiver sob a camada ar quente uma camada fechada de frio é formada, o ozônio é concentrado e a fumaça aparece. Infelizmente, isso não pode compensar a perda de ozônio nos buracos de ozônio.

A fotografia de satélite mostra claramente um buraco na camada de ozônio sobre a Antártica. O buraco está mudando de tamanho, mas os cientistas acreditam que está crescendo constantemente. Estão sendo feitas tentativas para reduzir o nível de gases de exaustão na atmosfera. A poluição do ar deve ser reduzida e os combustíveis sem fumaça devem ser usados \u200b\u200bnas cidades. A poluição atmosférica causa irritação nos olhos e asfixia em muitas pessoas.

O surgimento e evolução da atmosfera da Terra

A atmosfera moderna da Terra é o resultado de um longo desenvolvimento evolutivo. Ela surgiu como resultado da ação combinada de fatores geológicos e da atividade vital dos organismos. Ao longo da história geológica, a atmosfera terrestre passou por várias reestruturações profundas. Com base em dados geológicos e teóricos (pré-condições, a atmosfera primitiva da jovem Terra, que existia cerca de 4 bilhões de anos atrás, poderia consistir em uma mistura de gases inertes e nobres com uma pequena adição de nitrogênio passivo (NA Yasamanov, 1985; AS Monin , 1987; OG Sorokhtin, SA Ushakov, 1991, 1993). Atualmente, a visão da composição e estrutura da atmosfera inicial mudou um pouco. A atmosfera primária (protoatmosfera) no estágio protoplanetário inicial., Isto é, com mais de 4,2 bilhões de anos , poderia consistir em uma mistura de metano, amônia e dióxido de carbono Como resultado da desgaseificação do manto e processos ativos de intemperismo na superfície da terra, vapor de água, compostos de carbono na forma de CO 2 e CO, enxofre e seus compostos começaram para entrar na atmosfera, bem como ácidos halógenos fortes - HCl, HF, HI e ácido bórico, que foram suplementados por metano, amônia, hidrogênio, argônio e alguns outros gases nobres na atmosfera. extraordinariamente magro. Portanto, a temperatura na superfície da Terra estava próxima da temperatura de equilíbrio radiante (A.S. Monin, 1977).

Com o tempo, a composição gasosa da atmosfera primária sob a influência do intemperismo das rochas da superfície terrestre, a atividade vital das cianobactérias e das algas verde-azuladas, os processos vulcânicos e a ação da luz solar começaram a se transformar. Isso levou à decomposição do metano em dióxido de carbono, da amônia em nitrogênio e hidrogênio; na atmosfera secundária começou a acumular-se dióxido de carbono, que desceu lentamente à superfície terrestre, e nitrogênio. Devido à atividade vital das algas azul-esverdeadas, o oxigênio começou a ser produzido no processo de fotossíntese, que, no entanto, no início era gasto principalmente na “oxidação dos gases atmosféricos, e depois das rochas. Nesse caso, a amônia, oxidada em nitrogênio molecular, começou a se acumular rapidamente na atmosfera. Supõe-se que grande parte do nitrogênio da atmosfera moderna seja um resíduo. Metano e monóxido de carbono foram oxidados a dióxido de carbono. O enxofre e o sulfeto de hidrogênio foram oxidados a SO 2 e SO 3, que, devido à sua alta mobilidade e leveza, foram rapidamente removidos da atmosfera. Assim, a atmosfera de se reduzir, como era no Arqueano e no início do Proterozóico, gradualmente se transformou em oxidante.

O dióxido de carbono foi liberado na atmosfera como resultado da oxidação do metano e como resultado da desgaseificação do manto e desgaste das rochas. No caso de todo o dióxido de carbono liberado ao longo de toda a história da Terra permanecer na atmosfera, sua pressão parcial no momento atual poderia se tornar a mesma que em Vênus (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Mas o processo oposto estava em ação na Terra. Uma parte significativa do dióxido de carbono da atmosfera foi dissolvido na hidrosfera, na qual foi usado por organismos aquáticos para construir suas conchas e convertido biogenicamente em carbonatos. Posteriormente, os estratos mais poderosos de carbonatos quimiogênicos e organogênicos foram formados a partir deles.

O oxigênio chegou à atmosfera de três fontes. Por muito tempo, a partir do surgimento da Terra, ele foi liberado durante a desgaseificação do manto e consumido principalmente em processos oxidativos.Outra fonte de oxigênio foi a fotodissociação do vapor de água por dura radiação solar ultravioleta. Aparências; o oxigênio livre na atmosfera levou à morte da maioria dos procariontes que viviam em condições redutoras. Organismos procarióticos mudaram seus habitats. Eles deixaram a superfície da Terra para suas profundezas e regiões, onde as condições de redução ainda persistiam. Eles foram substituídos por eucariotos, que começaram a processar vigorosamente o dióxido de carbono em oxigênio.

Durante o Arqueano e uma parte significativa do Proterozóico, praticamente todo o oxigênio originado tanto dos abiogênicos quanto dos biogênicos era gasto principalmente na oxidação do ferro e do enxofre. No final do Proterozóico, todo o ferro metálico ferroso que estava na superfície da Terra foi oxidado ou movido para o centro da Terra. Isso levou ao fato de que a pressão parcial de oxigênio na atmosfera do Proterozóico inicial mudou.

Em meados do Proterozóico, a concentração de oxigênio na atmosfera atingiu o ponto Yuri e ficou em 0,01% do nível atual. A partir dessa época, o oxigênio começou a se acumular na atmosfera e, provavelmente, já no final do Riphean, seu teor atingiu o ponto Pasteur (0,1% do nível atual). É possível que no período Vendian a camada de ozônio tenha surgido e nunca tenha desaparecido naquela época.

O surgimento de oxigênio livre na atmosfera terrestre estimulou a evolução da vida e levou ao surgimento de novas formas com melhor metabolismo. Se as primeiras algas eucarióticas unicelulares e ciane, que apareceram no início do Proterozóico, exigiam um conteúdo de oxigênio na água de apenas 10 -3 de sua concentração atual, então com o surgimento de Metazoa esquelética no final do Vendian inicial, ou seja, cerca de 650 milhões de anos atrás, a concentração de oxigênio na atmosfera deveria ser muito mais alta. Afinal, Metazoa usava respiração de oxigênio e isso exigia a pressão parcial de oxigênio para atingir um nível crítico - o ponto de Pasteur. Nesse caso, o processo de fermentação anaeróbia foi substituído por um metabolismo de oxigênio progressivo e energeticamente mais promissor.

Depois disso, o acúmulo adicional de oxigênio na atmosfera terrestre ocorreu com bastante rapidez. O aumento progressivo do volume das algas verde-azuladas contribuiu para a obtenção na atmosfera do nível de oxigênio necessário para o suporte de vida do mundo animal. Uma certa estabilização do conteúdo de oxigênio na atmosfera ocorreu desde o momento em que as plantas chegaram ao solo - cerca de 450 milhões de anos atrás. O surgimento de plantas em terra, ocorrido no período Siluriano, levou à estabilização final do nível de oxigênio na atmosfera. A partir de então, sua concentração começou a flutuar dentro de limites bastante estreitos, nunca ultrapassando a existência de vida. A concentração de oxigênio na atmosfera se estabilizou completamente desde o aparecimento das plantas com flores. Este evento ocorreu em meados do Cretáceo, ou seja, cerca de 100 milhões de anos atrás.

A maior parte do nitrogênio foi formada nos primeiros estágios do desenvolvimento da Terra, principalmente devido à decomposição da amônia. Com o surgimento dos organismos, teve início o processo de ligação do nitrogênio atmosférico à matéria orgânica e enterrá-lo nos sedimentos marinhos. Após o surgimento de organismos na terra, o nitrogênio começou a ser enterrado nos sedimentos continentais. Os processos de processamento do nitrogênio livre intensificaram-se especialmente com o aparecimento das plantas terrestres.

Na virada do Criptozóico e do Fanerozóico, ou seja, cerca de 650 milhões de anos atrás, o conteúdo de dióxido de carbono na atmosfera diminuiu para décimos de um por cento, e o conteúdo perto de estado da arte, atingiu apenas muito recentemente, cerca de 10-20 milhões de anos atrás.

Assim, a composição gasosa da atmosfera não só proporcionou aos organismos espaço vital, mas também determinou as características de sua atividade vital, promoveu sua dispersão e evolução. As interrupções resultantes na distribuição da composição do gás atmosférico favorável aos organismos, tanto devido a razões cósmicas quanto planetárias, levaram a extinções em massa do mundo orgânico, que ocorreram repetidamente durante o Criptozoico e em certos limites da história fanerozóica.

Funções etnosféricas da atmosfera

A atmosfera da Terra fornece a substância necessária, a energia e determina a direção e velocidade dos processos metabólicos. A composição do gás da atmosfera moderna é ideal para a existência e o desenvolvimento da vida. Como área de formação de tempo e clima, a atmosfera deve criar condições confortáveis \u200b\u200bpara a vida das pessoas, animais e vegetação. Desvios em uma direção ou outra na qualidade do ar atmosférico e nas condições climáticas criam condições extremas para a vida do animal e flora, inclusive para humanos.

A atmosfera da Terra não só fornece as condições para a existência do homem, sendo o principal fator na evolução da etnosfera. Ao mesmo tempo, acaba sendo uma fonte de energia e matéria-prima para a produção. Em geral, a atmosfera é um fator de preservação da saúde humana, e algumas áreas, devido às condições físicas e geográficas e à qualidade do ar atmosférico, servem como áreas de lazer e são áreas destinadas ao tratamento sanatório e recreação de pessoas. Assim, o ambiente é um fator de impacto estético e emocional.

As funções etnosféricas e tecnosféricas da atmosfera, determinadas recentemente (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), requerem um estudo independente e aprofundado. Assim, o estudo das funções energéticas atmosféricas é altamente relevante, tanto do ponto de vista da ocorrência e ação de processos que causam danos ao meio ambiente, como do ponto de vista dos impactos na saúde e no bem-estar humano. Neste caso, estamos a falar da energia dos ciclones e anticiclones, turbilhões atmosféricos, pressão atmosférica e outros fenómenos atmosféricos extremos, cujo uso eficaz contribuirá para o sucesso da solução do problema da obtenção de fontes alternativas de energia não poluentes. Afinal ambiente de ar, especialmente aquela parte dele, que está localizada acima do Oceano Mundial, é uma área de liberação de uma quantidade colossal de energia livre.

Por exemplo, verificou-se que ciclones tropicais de força média emitem energia equivalente a 500 hundred. bombas atômicascaiu em Hiroshima e Nagasaki. Por 10 dias da existência de tal ciclone, é liberada energia, suficiente para satisfazer todas as necessidades energéticas de um país como os Estados Unidos, por 600 anos.

Nos últimos anos, um grande número de trabalhos de cientistas das ciências naturais foram publicados, de uma forma ou de outra, a respeito de vários aspectos da atividade e da influência da atmosfera nos processos terrestres, o que indica a ativação de interações interdisciplinares nos processos naturais modernos. Ciência. Nesse caso, manifesta-se o papel integrador de algumas de suas direções, entre as quais se destaca a direção ecológico-funcional em geoecologia.

Esta direção estimula a análise e generalização teórica das funções ecológicas e do papel planetário das várias geosferas, e isso, por sua vez, é um pré-requisito importante para o desenvolvimento de uma metodologia e fundamentos científicos para o estudo holístico do nosso planeta, o uso racional e proteção de seus recursos naturais.

A atmosfera da Terra consiste em várias camadas: a troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, ionosfera e exosfera. Na alta troposfera e na baixa estratosfera, existe uma camada rica em ozônio chamada escudo de ozônio. Certos padrões (diários, sazonais, anuais, etc.) na distribuição do ozônio foram estabelecidos. Desde o seu início, a atmosfera influenciou o curso dos processos planetários. A composição primária da atmosfera era completamente diferente da atual, mas ao longo do tempo, a proporção e o papel do nitrogênio molecular aumentaram continuamente, cerca de 650 milhões de anos atrás apareceu o oxigênio livre, cuja quantidade estava continuamente aumentando, mas a concentração de dióxido de carbono diminuiu em conformidade. A elevada mobilidade da atmosfera, a sua composição gasosa e a presença de aerossóis determinam o seu papel de destaque e participação ativa em diversos processos geológicos e biosféricos. O papel da atmosfera na redistribuição da energia solar e no desenvolvimento de fenômenos naturais catastróficos e desastres é grande. Vórtices atmosféricos - tornados (tornados), furacões, tufões, ciclones e outros fenômenos têm um impacto negativo no mundo orgânico e nos sistemas naturais. As principais fontes de poluição junto com fatores naturais são várias formas de atividade econômica humana. Os impactos antropogênicos na atmosfera são expressos não apenas no aparecimento de vários aerossóis e gases de efeito estufa, mas também no aumento da quantidade de vapor d'água, e se manifestam na forma de smog e chuva ácida. Os gases de efeito estufa alteram o regime de temperatura da superfície terrestre, as emissões de alguns gases reduzem o volume do escudo de ozônio e contribuem para a formação de buracos de ozônio. O papel etnosférico da atmosfera da Terra é excelente.

O papel da atmosfera nos processos naturais

A atmosfera terrestre em seu estado intermediário entre a litosfera e o espaço sideral e sua composição gasosa cria condições para a vida dos organismos. Ao mesmo tempo, o intemperismo e a intensidade da destruição das rochas, a transferência e o acúmulo de material clástico dependem da quantidade, natureza e frequência da precipitação atmosférica, da frequência e força dos ventos e, especialmente, da temperatura do ar. A atmosfera é o componente central do sistema climático. Temperatura e umidade do ar, nebulosidade e precipitação, vento - tudo isso caracteriza o clima, ou seja, o estado em constante mudança da atmosfera. Ao mesmo tempo, esses mesmos componentes também caracterizam o clima, ou seja, o regime meteorológico médio de longo prazo.

A composição dos gases, a presença de nuvens e várias impurezas, que são chamadas de partículas de aerossóis (cinzas, poeira, partículas de vapor d'água), determinam as características da passagem da radiação solar pela atmosfera e evitam o escape da radiação térmica do Terra no espaço sideral.

A atmosfera da Terra é muito móvel. Os processos que ocorrem nele e as mudanças na composição do gás, espessura, nebulosidade, transparência e a presença de certas partículas de aerossol nele afetam o tempo e o clima.

A ação e a direção dos processos naturais, bem como a vida e as atividades na Terra, são determinadas pela radiação solar. Ele fornece 99,98% do calor que entra na superfície da Terra. Isso equivale a 134 * 10 19 kcal anualmente. Essa quantidade de calor pode ser obtida pela queima de 200 bilhões de toneladas de carvão. As reservas de hidrogênio, que criam esse fluxo de energia termonuclear na massa do Sol, serão suficientes por pelo menos mais 10 bilhões de anos, ou seja, por um período duas vezes maior que o nosso próprio planeta.

Cerca de 1/3 da quantidade total de energia solar que entra no limite superior da atmosfera é refletida de volta para o espaço mundial, 13% é absorvida pela camada de ozônio (incluindo quase toda a radiação ultravioleta). 7% - pelo resto da atmosfera e apenas 44% chega à superfície terrestre. A radiação solar total que atinge a Terra por dia é igual à energia que a humanidade recebeu como resultado da queima de todos os tipos de combustível no último milênio.

A quantidade e a natureza da distribuição da radiação solar na superfície da Terra dependem intimamente da nebulosidade e da transparência da atmosfera. A quantidade de radiação espalhada é influenciada pela altura do Sol acima do horizonte, a transparência da atmosfera, o conteúdo de vapor d'água, poeira nele, a quantidade total de dióxido de carbono, etc.

A quantidade máxima de radiação espalhada cai em regiões polares... Quanto mais baixo o Sol está acima do horizonte, menos calor é fornecido a uma determinada área do terreno.

A transparência da atmosfera e a nebulosidade são de grande importância. Em um dia nublado de verão, geralmente é mais frio do que em um claro, já que a nebulosidade diurna impede o aquecimento da superfície da Terra.

A poeira da atmosfera desempenha um papel importante na distribuição do calor. As partículas sólidas finamente dispersas de poeira e cinza nele localizadas, que afetam sua transparência, afetam adversamente a distribuição da radiação solar, a maior parte da qual é refletida. Partículas finas entram na atmosfera de duas maneiras: são cinzas emitidas durante erupções vulcânicas ou poeira do deserto carregada por ventos de regiões tropicais e subtropicais áridas. Especialmente uma grande quantidade dessa poeira é formada durante as secas, quando é transportada para a alta atmosfera por correntes de ar quente e pode permanecer lá por muito tempo. Após a erupção do vulcão Krakatau em 1883, a poeira, ejetada dezenas de quilômetros na atmosfera, ficou na estratosfera por cerca de 3 anos. Como resultado da erupção do vulcão El Chichon (México) em 1985, a poeira atingiu a Europa e, portanto, houve uma ligeira diminuição nas temperaturas da superfície.

A atmosfera da Terra contém uma quantidade variável de vapor d'água. Em termos absolutos, por peso ou volume, seu valor varia de 2 a 5%.

O vapor d'água, como o dióxido de carbono, aumenta o efeito estufa. Nas nuvens e nevoeiros que surgem na atmosfera, ocorrem processos físico-químicos peculiares.

A principal fonte de vapor d'água para a atmosfera é a superfície do Oceano Mundial. Dela se evapora anualmente uma camada de água com espessura de 95 a 110 cm, parte da umidade retorna ao oceano após a condensação e a outra é direcionada para os continentes por fluxos de ar. Em áreas de clima úmido variável, a precipitação umedece o solo e, em regiões úmidas, cria reservas de água subterrânea. Assim, a atmosfera é um acumulador de umidade e um reservatório de sedimentos. e as névoas que se formam na atmosfera fornecem umidade para a cobertura do solo e, portanto, desempenham um papel decisivo no desenvolvimento do mundo animal e vegetal.

A umidade atmosférica é distribuída pela superfície da Terra devido à mobilidade da atmosfera. Possui um sistema muito complexo de distribuição de ventos e pressão. Devido ao fato de que a atmosfera está em movimento contínuo, a natureza e a escala da distribuição dos fluxos e da pressão do vento mudam constantemente. A escala de circulação varia de micrometeorológica, com apenas algumas centenas de metros de tamanho, a global - várias dezenas de milhares de quilômetros. Enormes vórtices atmosféricos participam da criação de sistemas de correntes de ar em grande escala e determinam a circulação geral da atmosfera. Além disso, são fontes de fenômenos atmosféricos catastróficos.

A distribuição do clima e condições climáticas e o funcionamento da matéria viva. No caso de a pressão atmosférica flutuar dentro de pequenos limites, ela não desempenha um papel decisivo no bem-estar das pessoas e no comportamento dos animais e não afeta as funções fisiológicas das plantas. Fenômenos frontais e mudanças climáticas geralmente estão associados a mudanças de pressão.

A pressão atmosférica é de fundamental importância para a formação do vento, que, sendo fator formador de relevo, tem forte efeito no mundo animal e vegetal.

O vento é capaz de inibir o crescimento das plantas e ao mesmo tempo ajudar na transferência de sementes. O papel do vento na formação das condições meteorológicas e climáticas é grande. Ele também atua como um regulador das correntes marítimas. O vento, como um dos fatores exógenos, contribui para a erosão e deflação do material intemperizado em longas distâncias.

Papel ecológico e geológico dos processos atmosféricos

Uma diminuição da transparência da atmosfera devido ao aparecimento de partículas de aerossol e poeira sólida nela afeta a distribuição da radiação solar, aumentando o albedo ou refletividade. Uma variedade de reações químicas que causam a decomposição do ozônio e a geração de nuvens "nacaradas" consistindo de vapor d'água levam ao mesmo resultado. Mudanças globais na refletividade, assim como mudanças na composição dos gases atmosféricos, principalmente gases de efeito estufa, são a causa das mudanças climáticas.

O aquecimento desigual, causando diferenças na pressão atmosférica em diferentes partes da superfície terrestre, leva à circulação atmosférica, que é uma marca registrada da troposfera. Quando ocorre uma diferença de pressão, o ar sai das áreas pressão alta na área de baixas pressões. Esses movimentos das massas de ar, juntamente com a umidade e a temperatura, determinam as principais características ecológicas e geológicas dos processos atmosféricos.

Dependendo da velocidade, o vento realiza diversos trabalhos geológicos na superfície terrestre. A uma velocidade de 10 m / s, sacode grossos galhos de árvores, levanta e carrega poeira e areia fina; quebra galhos de árvores a uma velocidade de 20 m / s, transfere areia e cascalho; a uma velocidade de 30 m / s (uma tempestade) arranca telhados de casas, arranca árvores, quebra pilares, move seixos e transfere pequenos escombros, e um furacão a uma velocidade de 40 m / s destrói casas, quebra e demole postes de linhas de energia, arrancam grandes árvores.

Um grande impacto ambiental negativo com consequências catastróficas é exercido por tempestades e tornados - vórtices atmosféricos que surgem na estação quente em poderosas frentes atmosféricas, com uma velocidade de até 100 m / s. As rajadas são vórtices horizontais com velocidades de vento de furacão (até 60-80 m / s). Muitas vezes são acompanhados por fortes aguaceiros e tempestades que duram de alguns minutos a meia hora. As tempestades cobrem territórios de até 50 km de largura e cobrem uma distância de 200-250 km. Uma tempestade em Moscou e na região de Moscou em 1998 danificou os telhados de muitas casas e derrubou árvores.

Tornados, chamados de tornados na América do Norte, são poderosos vórtices atmosféricos em forma de funil, frequentemente associados a nuvens de tempestade. São pilares de ar que se estreitam no meio, com um diâmetro de várias dezenas a centenas de metros. O tornado se parece com um funil, muito semelhante à tromba de um elefante, descendo das nuvens ou subindo da superfície da terra. Possuindo uma forte rarefação e alta velocidade de rotação, o tornado viaja por várias centenas de quilômetros, atraindo poeira, água de reservatórios e vários objetos. Tornados poderosos são acompanhados por trovoadas, chuva e têm grande poder destrutivo.

Tornados raramente ocorrem em regiões circumpolares ou equatoriais, onde faz frio ou calor constante. Poucos tornados em mar aberto. Os tornados ocorrem na Europa, Japão, Austrália, EUA e na Rússia, são especialmente frequentes na região da Terra Negra Central, nas regiões de Moscou, Yaroslavl, Nizhny Novgorod e Ivanovo.

Tornados levantam e movem carros, casas, vagões, pontes. Tornados especialmente destrutivos (tornados) são observados nos Estados Unidos. Existem entre 450 e 1.500 tornados anualmente, com uma média de cerca de 100 mortes. Tornados são processos atmosféricos catastróficos de ação rápida. Eles são formados em apenas 20-30 minutos e sua vida útil é de 30 minutos. Portanto, é quase impossível prever a hora e o local dos tornados.

Os ciclones são outros vórtices atmosféricos destrutivos, mas de longa ação. Eles são formados por uma queda de pressão, que, sob certas condições, contribui para a formação de um movimento circular dos fluxos de ar. Os vórtices atmosféricos se originam em torno de poderosas correntes ascendentes de ar úmido e quente e giram em alta velocidade no sentido horário no hemisfério sul e no sentido anti-horário no norte. Os ciclones, ao contrário dos tornados, têm origem nos oceanos e produzem suas ações destrutivas nos continentes. Os principais fatores destrutivos são ventos fortes, precipitação intensa na forma de nevascas, tempestades, granizo e ondas de tempestade. Ventos com velocidades de 19 - 30 m / s formam uma tempestade, 30 - 35 m / s - uma tempestade, e mais de 35 m / s - um furacão.

Os ciclones tropicais - furacões e tufões - têm uma largura média de várias centenas de quilômetros. A velocidade do vento dentro do ciclone atinge a força de um furacão. Os ciclones tropicais duram de vários dias a várias semanas, movendo-se a uma velocidade de 50 a 200 km / h. Os ciclones de latitude média têm um diâmetro maior. Suas dimensões transversais variam de mil a vários milhares de quilômetros, a velocidade do vento é tempestuosa. Eles se movem no hemisfério norte do oeste e são acompanhados por granizo e neve, que são catastróficos. Ciclones e furacões e tufões associados são os maiores desastres atmosféricos após as enchentes em termos de vítimas e danos. Em áreas densamente povoadas da Ásia, o número de vítimas durante os furacões é medido na casa dos milhares. Em 1991, em Bangladesh, durante um furacão que provocou a formação de ondas marítimas de 6 m de altura, morreram 125 mil pessoas. Os tufões causam grandes danos ao território dos Estados Unidos. Nesse caso, dezenas e centenas de pessoas morrem. Na Europa Ocidental, os furacões causam menos danos.

Tempestades são consideradas um fenômeno atmosférico catastrófico. Eles surgem quando o ar úmido quente sobe muito rapidamente. Na fronteira das zonas tropical e subtropical, as tempestades ocorrem por 90-100 dias por ano, na zona temperada por 10-30 dias. Em nosso país, o maior número de tempestades ocorre no norte do Cáucaso.

As tempestades geralmente duram menos de uma hora. Chuvas intensas, tempestades de granizo, quedas de raios, rajadas de vento, correntes de ar verticais representam um perigo particular. O risco de danos por granizo é determinado pelo tamanho das pedras de granizo. No norte do Cáucaso, a massa de granizo chegou a 0,5 kg, e na Índia foram observados granizo pesando 7 kg. As áreas mais perigosas em nosso país estão localizadas no norte do Cáucaso. Em julho de 1992, o granizo danificou 18 aeronaves no aeroporto Mineralnye Vody.

Fenômenos atmosféricos perigosos incluem raios. Eles matam pessoas, gado, causam incêndios, danificam a rede elétrica. Tempestades e suas consequências matam anualmente cerca de 10.000 pessoas no mundo. Além disso, em algumas regiões da África, na França e nos Estados Unidos, o número de vítimas de raios é maior do que de outros fenômenos naturais. O dano econômico anual causado por tempestades nos Estados Unidos é de pelo menos US $ 700 milhões.

As secas são típicas de regiões desérticas, estepárias e florestais. A falta de precipitação atmosférica causa ressecamento do solo, baixando o nível do lençol freático e nos corpos d'água até secarem completamente. A deficiência de umidade leva à morte da vegetação e das colheitas. As secas são especialmente severas na África, Oriente Médio e Próximo, Ásia Central e sul da América do Norte.

As secas alteram as condições da vida humana, têm um efeito adverso no ambiente natural através de processos como a salinização do solo, ventos secos, tempestades de poeira, erosão do solo e incêndios florestais. Os incêndios são especialmente severos durante a seca nas regiões de taiga, florestas tropicais e subtropicais e savanas.

As secas são processos de curto prazo que duram uma temporada. No caso de as secas durarem mais de duas temporadas, haverá ameaça de fome e morte em massa. Normalmente, uma seca afeta o território de um ou mais países. Secas prolongadas com consequências trágicas são especialmente frequentes na região do Sahel, na África.

Grandes danos são causados \u200b\u200bpor fenômenos atmosféricos como nevascas, chuvas torrenciais de curto prazo e chuvas prolongadas e prolongadas. Quedas de neve causam avalanches massivas nas montanhas, e o derretimento rápido da neve caída e chuvas pesadas levam a inundações. A enorme massa de água caindo na superfície da Terra, especialmente em áreas sem árvores, causa severa erosão da cobertura do solo. Há um crescimento intenso de sistemas de ravinas. As inundações ocorrem como resultado de grandes inundações durante os períodos de forte precipitação ou inundações após o aquecimento repentino ou derretimento da neve na primavera e, portanto, são fenômenos atmosféricos na origem (são discutidos no capítulo sobre o papel ecológico da hidrosfera).

Mudanças antropogênicas na atmosfera

Atualmente, existem muitas fontes diferentes de natureza antropogênica, causando poluição do ar e levando a graves distúrbios no equilíbrio ecológico. Em termos de escala, duas fontes têm maior impacto na atmosfera: transporte e indústria. Em média, o transporte representa cerca de 60% do total da poluição atmosférica, a indústria - 15, a energia térmica - 15, as tecnologias de destruição de resíduos domésticos e industriais - 10%.

O transporte, dependendo do combustível utilizado e dos tipos de oxidantes, emite óxidos de nitrogênio, enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, chumbo e seus compostos, fuligem, benzopireno (substância do grupo dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, forte carcinógeno que causa câncer de pele) na atmosfera.

A indústria emite dióxido de enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, hidrocarbonetos, amônia, sulfeto de hidrogênio, ácido sulfúrico, fenol, cloro, flúor e outros compostos e produtos químicos para a atmosfera. Mas a posição dominante entre as emissões (até 85%) é a poeira.

Como resultado da poluição, a transparência da atmosfera muda, produz aerossóis, smog e chuva ácida.

Aerossóis são sistemas dispersos que consistem em partículas sólidas ou gotículas líquidas suspensas em um meio gasoso. O tamanho de partícula da fase dispersa é normalmente de 10 -3 -10 -7 cm. Dependendo da composição da fase dispersa, os aerossóis são divididos em dois grupos. Um inclui os aerossóis que consistem em partículas sólidas dispersas em um meio gasoso, o segundo - aerossóis, que são uma mistura das fases gasosa e líquida. Os primeiros são chamados de fumaça e os últimos são chamados de névoas. No processo de sua formação, os centros de condensação desempenham um papel importante. Atuam como núcleos de condensação cinzas vulcânicas, poeira cósmica, produtos de emissões industriais, várias bactérias, etc. O número de possíveis fontes de núcleos de concentração está em constante crescimento. Assim, por exemplo, quando a grama seca é destruída pelo fogo em uma área de 4000 m 2, uma média de 11 * 10 22 núcleos de aerossóis são formados.

Os aerossóis começaram a se formar a partir do momento em que nosso planeta apareceu e influenciou condições naturais... No entanto, seu número e ações, sendo equilibrados com a circulação geral das substâncias na natureza, não causaram mudanças ecológicas profundas. Os fatores antropogênicos de sua formação mudaram esse equilíbrio para significativas sobrecargas biosféricas. Essa característica tornou-se especialmente pronunciada desde a época em que a humanidade começou a usar aerossóis especialmente criados, tanto na forma de substâncias tóxicas quanto para proteção de plantas.

Os mais perigosos para a vegetação são os aerossóis de dióxido de enxofre, fluoreto de hidrogênio e nitrogênio. Quando em contato com a superfície úmida da folha, formam ácidos que prejudicam os seres vivos. As névoas ácidas penetram nos órgãos respiratórios de animais e humanos juntamente com o ar inalado e afetam agressivamente as membranas mucosas. Alguns deles se decompõem o tecido vivo e os aerossóis radioativos causam câncer. Entre os isótopos radioativos, o Sr 90 representa um perigo particular não só por sua carcinogenicidade, mas também como análogo do cálcio, substituindo-o nos ossos dos organismos, causando sua decomposição.

Durante explosões nucleares nuvens de aerossóis radioativos são formadas na atmosfera. Partículas pequenas com um raio de 1-10 mícrons caem não apenas nas camadas superiores da troposfera, mas também na estratosfera, onde podem permanecer por um longo tempo. Nuvens de aerossóis também se formam durante a operação de reatores de instalações industriais que produzem combustível nuclear, bem como em decorrência de acidentes em usinas nucleares.

O smog é uma mistura de aerossóis com fases dispersas líquidas e sólidas que formam uma cortina de neblina sobre áreas industriais e grandes cidades.

Existem três tipos de poluição atmosférica: gelo, úmido e seco. A poluição do gelo é chamada de Alasca. Esta é uma combinação de poluentes gasosos com a adição de partículas de poeira e cristais de gelo que surgem quando as gotículas de névoa e o vapor dos sistemas de aquecimento congelam.

O smog úmido, ou smog do tipo londrino, às vezes é chamado de smog de inverno. É uma mistura de poluentes gasosos (principalmente dióxido de enxofre), partículas de poeira e gotículas de névoa. O pré-requisito meteorológico para o aparecimento do smog de inverno é um clima calmo, no qual uma camada de ar quente está localizada acima da camada superficial de ar frio (abaixo de 700 m). Ao mesmo tempo, não apenas a troca horizontal, mas também a vertical estão ausentes. Poluentes, geralmente dispersos em camadas altas, neste caso, acumulam-se na camada superficial.

O smog seco ocorre no verão e é frequentemente referido como o smog do tipo Los Angeles. É uma mistura de ozônio, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e vapores ácidos. Esse smog é formado como resultado da decomposição de poluentes pela radiação solar, especialmente sua parte ultravioleta. O pré-requisito meteorológico é a inversão atmosférica, que se expressa no aparecimento de uma camada de ar frio acima do ar quente. Normalmente, gases e partículas sólidas levantadas por correntes de ar quente são então dispersos nas camadas frias superiores, mas neste caso eles se acumulam na camada de inversão. No processo de fotólise, o dióxido de nitrogênio formado durante a combustão do combustível nos motores dos automóveis decai:

NO 2 → NO + О

Então o ozônio é sintetizado:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

Os processos de fotodissociação são acompanhados por um brilho verde-amarelo.

Além disso, ocorrem reações do tipo: SO 3 + H 2 0 -\u003e H 2 SO 4, ou seja, um forte ácido sulfúrico.

Com uma mudança nas condições meteorológicas (vento ou umidade), o ar frio se dissipa e a fumaça desaparece.

A presença de substâncias cancerígenas na poluição atmosférica leva à insuficiência respiratória, irritação das membranas mucosas, distúrbios circulatórios, sufocação asmática e, frequentemente, morte. O smog é especialmente perigoso para crianças pequenas.

A chuva ácida representa precipitaçãoacidificado por emissões industriais de óxidos de enxofre, nitrogênio e vapores de ácido perclórico e cloro neles dissolvidos. No processo de queima do carvão e do gás, a maior parte do enxofre nele contido, tanto na forma de óxido quanto em compostos com o ferro, em especial na pirita, pirrotita, calcopirita, etc., são convertidos em óxido de enxofre, que, juntos, com o dióxido de carbono, é emitido para a atmosfera. Quando o nitrogênio atmosférico e as emissões industriais se combinam com o oxigênio, vários óxidos de nitrogênio são formados e a quantidade de óxidos de nitrogênio formados depende da temperatura de combustão. A maior parte dos óxidos de nitrogênio ocorre durante a operação de veículos e locomotivas a diesel, e uma parte menor é contabilizada pelo setor de energia e empresas industriais. Os óxidos de enxofre e nitrogênio são os principais formadores de ácido. Ao reagir com o oxigênio atmosférico e o vapor de água nele, os ácidos sulfúrico e nítrico são formados.

Sabe-se que o equilíbrio alcalino-ácido do meio é determinado pelo valor do pH. Um ambiente neutro tem um pH de 7, um ambiente ácido de 0 e um ambiente alcalino de 14. Nos tempos modernos, a água da chuva tem um pH de 5,6, embora no passado recente fosse neutra. Uma diminuição de um no valor do pH corresponde a um aumento de dez vezes na acidez e, portanto, hoje em dia, chuvas com alta acidez caem em quase todos os lugares. A acidez máxima da chuva registrada na Europa Ocidental foi de 4-3,5 pH. Deve-se ter em mente que um valor de pH de 4-4,5 é fatal para a maioria dos peixes.

As chuvas ácidas têm um efeito agressivo na cobertura vegetal da Terra, em edifícios industriais e residenciais, e contribuem para uma aceleração significativa do desgaste das rochas expostas. Um aumento da acidez impede a autorregulação da neutralização dos solos nos quais se dissolvem nutrientes... Por sua vez, isso leva a uma diminuição acentuada na produção e causa a degradação da cobertura vegetal. A acidez do solo contribui para a liberação dos pesados \u200b\u200bem estado de aglutinação, que são gradativamente absorvidos pelas plantas, causando sérios danos aos tecidos e penetrando na cadeia alimentar humana.

Uma mudança no potencial alcalino-ácido das águas do mar, especialmente em águas rasas, leva ao fim da reprodução de muitos invertebrados, provoca a morte de peixes e perturba o equilíbrio ecológico dos oceanos.

Como resultado das chuvas ácidas, as florestas da Europa Ocidental, dos Estados Bálticos, da Carélia, dos Urais, da Sibéria e do Canadá estão ameaçadas de morte.

Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km em latitudes polares, 10-12 km em temperadas e 16-18 km em latitudes tropicais; mais baixa no inverno do que no verão. A camada mais baixa e principal da atmosfera. Contém mais de 80% da massa total do ar atmosférico e cerca de 90% de todo o vapor d'água da atmosfera. Turbulência e convecção são altamente desenvolvidas na troposfera, nuvens aparecem, ciclones e anticiclones se desenvolvem. A temperatura diminui com o aumento da altitude com um gradiente vertical médio de 0,65 ° / 100 m

Para "condições normais" na superfície da Terra, são considerados os seguintes: densidade 1,2 kg / m3, pressão barométrica 101,35 kPa, temperatura mais 20 ° C e umidade relativa 50%. Esses indicadores condicionais são de significado puramente de engenharia.

Estratosfera

A camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança na temperatura na camada de 11-25 km (a camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada 25-40 km de -56,5 para 0,8 ° (a camada superior da estratosfera ou região de inversão) são característica. Tendo atingido um valor de cerca de 273 K (quase 0 ° C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura permanece constante até uma altitude de cerca de 55 km. Essa região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é o limite entre a estratosfera e a mesosfera.

Estratopausa

A camada limite da atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. A distribuição vertical da temperatura tem um máximo (cerca de 0 ° C).

Mesosfera

Mesopausa

Camada de transição entre a mesosfera e a termosfera. Na distribuição vertical da temperatura, existe um mínimo (cerca de -90 ° C).

Pocket Line

Altura acima do nível do mar, que é convencionalmente considerada como a fronteira entre a atmosfera e o espaço da Terra.

Termosfera

O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe para altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem de 1500 K, após os quais permanece quase constante até altas altitudes. Sob a influência da radiação solar ultravioleta e de raios-X e da radiação cósmica, ocorre a ionização do ar ("auroras") - as principais regiões da ionosfera ficam dentro da termosfera. Em altitudes acima de 300 km, o oxigênio atômico predomina.

Exosfera (orbe de dispersão)

Até uma altitude de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Em camadas superiores, a distribuição dos gases em altura depende de suas massas moleculares, a concentração de gases mais pesados \u200b\u200bdiminui mais rapidamente com a distância da superfície da Terra. Devido à diminuição da densidade dos gases, a temperatura cai de 0 ° C na estratosfera para -110 ° C na mesosfera. No entanto, a energia cinética de partículas individuais em altitudes de 200-250 km corresponde a uma temperatura de ~ 1500 ° C. Acima de 200 km, flutuações significativas de temperatura e densidade dos gases são observadas no tempo e no espaço.

A uma altitude de cerca de 2.000 a 3.000 km, a exosfera gradualmente se transforma no chamado vácuo próximo do espaço, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas esse gás é apenas uma fração da matéria interplanetária. A outra parte é composta de partículas semelhantes a poeira de origem cometária e meteórica. Além de partículas semelhantes a poeira extremamente rarefeita, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra neste espaço.

A troposfera é responsável por cerca de 80% da massa atmosférica, a estratosfera - cerca de 20%; a massa da mesosfera não é superior a 0,3%, a termosfera é inferior a 0,05% da massa total da atmosfera. Com base nas propriedades elétricas da atmosfera, a neutrosfera e a ionosfera são diferenciadas. Atualmente, acredita-se que a atmosfera se estenda a uma altitude de 2.000 a 3.000 km.

Dependendo da composição do gás na atmosfera, homosfera e heterosfera. Heterosfera - Esta é a área onde a gravidade afeta a separação dos gases, uma vez que sua mistura nesta altura é desprezível. Daí a composição variável da heterosfera. Abaixo dele está uma parte bem misturada e homogênea da atmosfera, chamada de homosfera. O limite entre essas camadas é chamado de turboopausa e fica a uma altitude de cerca de 120 km.

Propriedades físicas

A espessura da atmosfera é cerca de 2.000 - 3.000 km da superfície da Terra. A massa total do ar é (5,1-5,3) × 10 18 kg. A massa molar de ar limpo e seco é 28.966. Pressão a 0 ° C ao nível do mar 101,325 kPa; temperatura crítica - 140,7 ° C; pressão crítica 3,7 MPa; C p 1,0048 × 10 J / (kg K) (a 0 ° C), C v 0,7159 10? J / (kg K) (a 0 ° C). Solubilidade do ar na água a 0 ° C - 0,036%, a 25 ° C - 0,22%.

Propriedades fisiológicas e outras propriedades da atmosfera

Já a uma altitude de 5 km acima do nível do mar, uma pessoa sem treinamento desenvolve falta de oxigênio e, sem adaptação, a capacidade de trabalho da pessoa é significativamente reduzida. É aqui que termina a zona fisiológica da atmosfera. A respiração humana torna-se impossível a uma altitude de 15 km, embora a atmosfera contenha oxigênio até cerca de 115 km.

A atmosfera nos fornece o oxigênio de que precisamos para respirar. No entanto, devido à queda na pressão total da atmosfera à medida que aumenta a altitude, a pressão parcial de oxigênio também diminui de acordo.

Os pulmões humanos contêm constantemente cerca de 3 litros de ar alveolar. A pressão parcial de oxigênio no ar alveolar à pressão atmosférica normal é de 110 mm Hg. Art., Pressão de dióxido de carbono - 40 mm Hg. Art., E vapor de água - 47 mm Hg. Arte. Com o aumento da altitude, a pressão do oxigênio cai e a pressão total do vapor d'água e do dióxido de carbono nos pulmões permanece quase constante - cerca de 87 mm Hg. Arte. O suprimento de oxigênio para os pulmões parará completamente quando a pressão do ar circundante se tornar igual a este valor.

A uma altitude de cerca de 19-20 km, a pressão atmosférica cai para 47 mm Hg. Arte. Portanto, nessa altura, a água e o fluido intersticial começam a ferver no corpo humano. Fora da cabine pressurizada, nessas alturas, a morte ocorre quase que instantaneamente. Assim, do ponto de vista da fisiologia humana, o "espaço" começa já a uma altitude de 15-19 km.

Camadas densas de ar - troposfera e estratosfera - nos protegem dos efeitos nocivos da radiação. Com suficiente rarefação do ar, em altitudes superiores a 36 km, a radiação ionizante - raios cósmicos primários - tem um efeito intenso no corpo; em altitudes de mais de 40 km, opera a parte ultravioleta do espectro solar, que é perigosa para os humanos.

À medida que se eleva a uma altura cada vez maior acima da superfície da Terra, fenômenos que nos são familiares, observados nas camadas inferiores da atmosfera, como a propagação do som, o aparecimento de sustentação aerodinâmica e resistência, transferência de calor por convecção, enfraquecer gradualmente e depois desaparecer completamente.

Em camadas rarefeitas de ar, a propagação do som é impossível. Até alturas de 60-90 km, ainda é possível usar resistência do ar e elevador para vôo aerodinâmico controlado. Mas partindo de alturas de 100-130 km, os conceitos do número M e da barreira do som, familiares a todo piloto, perdem seu significado, passa-se a Linha Karman condicional atrás da qual começa a esfera de vôo puramente balístico, que só pode ser controlado por forças reativas.

Em altitudes acima de 100 km, a atmosfera também carece de outra propriedade notável - a capacidade de absorver, conduzir e transmitir energia térmica por convecção (isto é, por mistura de ar). Isso significa que vários elementos do equipamento, os equipamentos da estação espacial em órbita não serão capazes de resfriar do lado de fora como normalmente é feito em um avião - com a ajuda de jatos de ar e radiadores de ar. Nessa altitude, como no espaço em geral, a única forma de transferir calor é a radiação térmica.

Composição da atmosfera

A atmosfera da Terra consiste principalmente de gases e várias impurezas (poeira, gotículas de água, cristais de gelo, sais marinhos, produtos de combustão).

A concentração dos gases que compõem a atmosfera é praticamente constante, com exceção da água (H 2 O) e do dióxido de carbono (CO 2).

Além dos gases indicados na tabela, a atmosfera contém SO 2, NH 3, CO, ozônio, hidrocarbonetos, HCl, vapores, I 2, além de muitos outros gases em quantidades insignificantes. Um grande número de partículas sólidas e líquidas em suspensão (aerossol) são constantemente encontradas na troposfera.

História da formação da atmosfera

De acordo com a teoria mais difundida, a atmosfera da Terra ao longo do tempo foi em quatro composições diferentes. Originalmente, consistia em gases leves (hidrogênio e hélio) capturados do espaço interplanetário. Este é o assim chamado atmosfera primária(cerca de quatro bilhões de anos atrás). No estágio seguinte, a atividade vulcânica ativa levou à saturação da atmosfera com outros gases além do hidrogênio (dióxido de carbono, amônia, vapor de água). Então foi formado atmosfera secundária(cerca de três bilhões de anos até os dias atuais). A atmosfera era restauradora. Além disso, o processo de formação da atmosfera foi determinado pelos seguintes fatores:

• vazamento de gases leves (hidrogênio e hélio) no espaço interplanetário;
• reações químicas na atmosfera sob a influência da radiação ultravioleta, descargas atmosféricas e alguns outros fatores.

Aos poucos, esses fatores levaram à formação atmosfera terciária, caracterizado por um conteúdo de hidrogênio muito mais baixo e um conteúdo de nitrogênio e dióxido de carbono muito mais alto (formado como resultado de reações químicas de amônia e hidrocarbonetos).

Azoto

A formação de uma grande quantidade de N 2 se deve à oxidação da atmosfera amônia-hidrogênio com O 2 molecular, que começou a fluir da superfície do planeta como resultado da fotossíntese, iniciada há 3 bilhões de anos. Além disso, o N 2 é liberado na atmosfera como resultado da desnitrificação de nitratos e outros compostos contendo nitrogênio. O nitrogênio é oxidado pelo ozônio a NO na alta atmosfera.

O nitrogênio N 2 reage apenas sob condições específicas (por exemplo, durante a queda de um raio). A oxidação do nitrogênio molecular com ozônio durante as descargas elétricas é usada na produção industrial de fertilizantes nitrogenados. Pode ser oxidado com baixo consumo de energia e convertido em uma forma biologicamente ativa por cianobactérias (algas verde-azuladas) e bactérias nodulares que formam a simbiose rizobiana com leguminosas, as chamadas. siderados.

Oxigênio

A composição da atmosfera começou a mudar radicalmente com o surgimento de organismos vivos na Terra, como resultado da fotossíntese, acompanhada pela liberação de oxigênio e pela absorção de dióxido de carbono. Inicialmente, o oxigênio era gasto na oxidação de compostos reduzidos - amônia, hidrocarbonetos, a forma ferrosa do ferro contido nos oceanos etc. No final dessa etapa, o conteúdo de oxigênio na atmosfera começou a aumentar. Uma atmosfera moderna e oxidante se desenvolveu gradualmente. Como isso causou mudanças sérias e abruptas em muitos processos que ocorrem na atmosfera, litosfera e biosfera, esse evento foi denominado Catástrofe do Oxigênio.

Dióxido de carbono

O conteúdo de CO 2 na atmosfera depende da atividade vulcânica e dos processos químicos nas conchas terrestres, mas acima de tudo, da intensidade da biossíntese e decomposição da matéria orgânica na biosfera terrestre. Quase toda a biomassa atual do planeta (cerca de 2,4 × 10 12 toneladas) vem do dióxido de carbono, nitrogênio e vapor de água contidos em ar atmosférico... Enterrado no oceano, pântanos e florestas, a matéria orgânica é convertida em carvão, petróleo e gás natural. (veja o ciclo geoquímico do carbono)

gases nobres

Poluição do ar

DENTRO recentemente o homem começou a influenciar a evolução da atmosfera. O resultado de suas atividades foi um aumento constante e significativo no conteúdo de dióxido de carbono na atmosfera devido à combustão de combustíveis hidrocarbonetos acumulados em eras geológicas anteriores. Enormes quantidades de CO 2 são consumidas durante a fotossíntese e absorvidas pelos oceanos do mundo. Este gás entra na atmosfera devido à decomposição de rochas carbonáticas e matéria orgânica de origem vegetal e animal, bem como devido ao vulcanismo e às atividades de produção humana. Nos últimos 100 anos, o conteúdo de CO 2 na atmosfera aumentou 10%, com a maior parte (360 bilhões de toneladas) proveniente da combustão de combustível. Se a taxa de crescimento da combustão do combustível continuar, então nos próximos 50-60 anos a quantidade de СО 2 na atmosfera dobrará e pode levar a mudanças climáticas globais.

A combustão de combustíveis também é a principal fonte de gases poluentes (CO, SO 2). O dióxido de enxofre é oxidado pelo oxigênio atmosférico a SO 3 na alta atmosfera, que por sua vez interage com os vapores de água e amônia, e o ácido sulfúrico resultante (H 2 SO 4) e sulfato de amônio ((NH 4) 2 SO 4) retornam para a superfície da Terra na forma do chamado. chuva ácida. O uso de motores de combustão interna leva a uma poluição significativa da atmosfera com óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e compostos de chumbo (tetraetil chumbo Pb (CH 3 CH 2) 4)).

A poluição atmosférica por aerossóis é causada por causas naturais (erupções vulcânicas, tempestades de poeira, transporte de gotículas de água do mar e pólen de plantas, etc.) e atividades económicas humano (mineração de minérios e materiais de construção, combustão de combustível, produção de cimento, etc.). A remoção intensiva em grande escala de partículas sólidas na atmosfera é uma das razões possíveis mudanças climáticas do planeta.

Literatura

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov "Space biology and medicine" (2ª edição, revisada e ampliada), Moscou: "Education", 1975, 223 páginas.
2. N. V. Gusakova "Química meio Ambiente», Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 com ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A .. Geochemistry of natural gas, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. .. Chemistry of the atmosphere, M., 1978;
5. Trabalho K., Warner S., Poluição do ar. Fontes e controle, trad. do inglês, M .. 1980;
6. Monitorando a poluição de fundo ambientes naturais... dentro. 1, L., 1982.

Veja também

Links

O ar atmosférico consiste em nitrogênio (77,99%), oxigênio (21%), gases inertes (1%) e dióxido de carbono (0,01%). A participação do dióxido de carbono aumenta com o tempo devido à liberação de produtos da combustão de combustível na atmosfera e, além disso, diminui a área de florestas que absorvem dióxido de carbono e emitem oxigênio.

Existe também uma pequena quantidade de ozônio na atmosfera, que se concentra a uma altitude de cerca de 25-30 km e forma a chamada camada de ozônio. Essa camada cria uma barreira à radiação ultravioleta solar, que é perigosa para os organismos vivos na Terra.

Além disso, a atmosfera contém vapor de água e várias impurezas - partículas de poeira, fuligem, etc. A concentração de impurezas é maior na superfície da terra e em certas áreas: acima das grandes cidades.

A próxima camada da atmosfera é estratosfera... O ar nele é muito mais rarefeito, há muito menos vapor de água nele. A temperatura na parte inferior da estratosfera é de -60 - -80 ° С e diminui com o aumento da altitude. É na estratosfera que se localiza a camada de ozônio. A estratosfera é caracterizada por ventos de alta velocidade (até 80-100 m / s).

Mesosfera - a camada média da atmosfera, situada acima da estratosfera em alturas de 50 a S0-S5 km. A mesosfera é caracterizada por uma diminuição da temperatura média com uma altitude de 0 ° С na borda inferior a -90 ° С na borda superior. Perto do limite superior da mesosfera, nuvens noctilucentes são observadas, iluminadas pelo sol à noite. no limite superior da mesosfera é 200 vezes menor do que na superfície da Terra.

Termosfera - está localizado acima da mesosfera, em altitudes de SO a 400-500 km, nele a temperatura primeiro lentamente, e então rapidamente começa a subir novamente. O motivo é a absorção de luz ultravioleta em altitudes de 150-300 km. Na termosfera, a temperatura sobe continuamente até uma altitude de cerca de 400 km, onde chega a 700 - 1500 ° C (dependendo da atividade solar). A ionização do ar também ocorre sob a influência de ultravioleta, raios-X e radiação cósmica (""). As principais áreas da ionosfera estão dentro da termosfera.

Exosfera - a camada mais externa e rarefeita da atmosfera, começa a uma altitude de 450.000 km, e seu limite superior está a uma distância de vários milhares de km da superfície da Terra, onde a concentração de partículas torna-se a mesma que no espaço interplanetário. A exosfera é composta de gás ionizado (plasma); as partes inferior e média da exosfera são compostas principalmente de oxigênio e nitrogênio; com o aumento da altitude, a concentração relativa de gases leves, especialmente hidrogênio ionizado, cresce rapidamente. Temperatura na exosfera 1300-3000 ° С; cresce fracamente com a altura. Na exosfera, os cinturões de radiação da Terra estão localizados principalmente.

Composição da atmosfera. A concha de ar do nosso planeta - atmosfera protege a superfície da Terra dos efeitos nocivos da radiação ultravioleta do sol sobre os organismos vivos. Ele protege a Terra de partículas cósmicas - poeira e meteoritos.

A atmosfera consiste em uma mistura mecânica de gases: 78% do seu volume é nitrogênio, 21% é oxigênio e menos de 1% é hélio, argônio, criptônio e outros gases inertes. A quantidade de oxigênio e nitrogênio no ar é praticamente inalterada, porque o nitrogênio dificilmente entra em compostos com outras substâncias, e o oxigênio, que, embora muito ativo e consumido para respiração, oxidação e combustão, é constantemente reabastecido pelas plantas.

Até uma altitude de cerca de 100 km, a porcentagem desses gases permanece praticamente inalterada. Isso se deve ao fato de que o ar está sendo constantemente misturado.

Além desses gases, a atmosfera contém cerca de 0,03% de dióxido de carbono, que geralmente se concentra próximo à superfície terrestre e se distribui de forma desigual: nas cidades, centros industriais e áreas de atividade vulcânica, sua quantidade aumenta.

Sempre há uma certa quantidade de impurezas na atmosfera - vapor d'água e poeira. O conteúdo de vapor d'água depende da temperatura do ar: quanto mais alta a temperatura, mais vapor o ar contém. Devido à presença de vapor de água no ar, fenômenos atmosféricos como arco-íris, refração da luz solar, etc. são possíveis.

A poeira entra na atmosfera durante erupções vulcânicas, tempestades de areia e poeira, com combustão incompleta de combustível em usinas termelétricas, etc.

A estrutura da atmosfera. A densidade da atmosfera muda com a altura: na superfície da Terra é mais alta e diminui com o aumento. Assim, a uma altitude de 5,5 km, a densidade atmosférica é 2 vezes, e a uma altitude de 11 km - 4 vezes menos do que na camada superficial.

Dependendo da densidade, composição e propriedades dos gases, a atmosfera é dividida em cinco camadas concêntricas (Fig. 34).

Figura: 34 Seção vertical da atmosfera (estratificação atmosférica)

1. A camada inferior é chamada troposfera. Seu limite superior corre a uma altitude de 8 a 10 km nos pólos e de 16 a 18 km no equador. A troposfera contém até 80% de toda a massa da atmosfera e quase todo o vapor d'água.

A temperatura do ar na troposfera diminui com a altitude em 0,6 ° C a cada 100 me em sua borda superior é -45-55 ° C.

O ar na troposfera está constantemente se misturando, movendo-se em diferentes direções. Só aqui são observados nevoeiros, chuvas, nevascas, trovoadas, tempestades e outros condições do tempo.

2. Acima está localizado estratosfera, que se estende a uma altitude de 50-55 km. A densidade e a pressão do ar na estratosfera são insignificantes. O ar mais fino contém os mesmos gases que a troposfera, mas contém mais ozônio. A maior concentração de ozônio é observada a uma altitude de 15-30 km. A temperatura na estratosfera aumenta com a altura e atinge 0 ° C ou mais em seu limite superior. Isso ocorre porque o ozônio absorve uma parte de ondas curtas da energia solar, como resultado do aquecimento do ar.

3. Acima da estratosfera está mesosfera, estendendo-se a uma altitude de 80 km. Nele, a temperatura volta a cair e chega a -90 ° C. A densidade do ar ali é 200 vezes menor do que na superfície da Terra.

4. Acima da mesosfera está termosfera (de 80 a 800 km). A temperatura nesta camada aumenta: a uma altitude de 150 km a 220 ° C; a uma altitude de 600 km até 1500 ° C. Os gases na atmosfera (nitrogênio e oxigênio) estão em estado ionizado. Sob a ação da radiação solar de ondas curtas, os elétrons individuais são destacados das camadas dos átomos. Como resultado, nesta camada - ionosfera camadas de partículas carregadas aparecem. Sua camada mais densa está localizada a uma altitude de 300-400 km. Devido à baixa densidade, os raios do sol não se espalham lá, então o céu fica preto, estrelas e planetas brilham intensamente nele.

Na ionosfera, luzes polares, formam-se correntes elétricas poderosas que causam distúrbios no campo magnético da Terra.

5. A camada externa está localizada acima de 800 km - exosfera. A velocidade de movimento das partículas individuais na exosfera se aproxima do crítico - 11,2 mm / s, de modo que as partículas individuais podem superar a gravidade da Terra e entrar no espaço mundial.

O significado da atmosfera. O papel da atmosfera na vida de nosso planeta é excepcionalmente grande. Sem ela, a Terra estaria morta. A atmosfera protege a superfície da Terra do intenso aquecimento e resfriamento. Seu efeito pode ser comparado ao papel do vidro em estufas: deixando entrar os raios do sol e evitando a liberação de calor.

A atmosfera protege os organismos vivos das ondas curtas e da radiação corpuscular do sol. A atmosfera é o ambiente onde ocorrem os fenômenos climáticos, ao qual toda atividade humana está associada. O estudo desta concha é realizado em estações meteorológicas. Dia e noite, em qualquer clima, os meteorologistas monitoram o estado da baixa atmosfera. Quatro vezes por dia, e em muitas estações horárias, temperatura, pressão, umidade são medidas, nebulosidade, direção e velocidade do vento, precipitação, fenômenos elétricos e sonoros na atmosfera são anotados. As estações meteorológicas estão localizadas em todos os lugares: na Antártica e nas florestas tropicais úmidas, nas altas montanhas e nas vastas extensões da tundra. As observações também são realizadas nos oceanos a partir de navios especialmente construídos.

Desde os anos 30. Século XX as observações começaram em uma atmosfera livre. Eles começaram a lançar radiossondas, que chegam a uma altitude de 25-35 km, e com a ajuda de equipamentos de rádio transmitem informações sobre temperatura, pressão, umidade do ar e velocidade do vento para a Terra. Hoje em dia, foguetes e satélites meteorológicos também são amplamente utilizados. Estes últimos possuem instalações de televisão que transmitem imagens da superfície terrestre e das nuvens.

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5. Concha de ar da terra§ 31. Aquecimento da atmosfera

A atmosfera é o envelope gasoso de nosso planeta, que gira com a Terra. O gás na atmosfera é chamado de ar. A atmosfera está em contato com a hidrosfera e cobre parcialmente a litosfera. Mas os limites superiores são difíceis de definir. É convencionalmente assumido que a atmosfera se estende para cima por cerca de três mil quilômetros. Lá, ele flui suavemente para um espaço sem ar.

A composição química da atmosfera da Terra

Formação composição química atmosfera começou há cerca de quatro bilhões de anos. Inicialmente, a atmosfera consistia apenas de gases leves - hélio e hidrogênio. Segundo os cientistas, os pré-requisitos iniciais para a criação de uma concha de gás ao redor da Terra foram erupções vulcânicas, que, junto com a lava, emitiram uma grande quantidade de gases. Mais tarde, as trocas gasosas começaram com espaços aquáticos, com organismos vivos, com os produtos de sua atividade. A composição do ar mudou gradualmente e em sua forma atual foi registrada vários milhões de anos atrás.

Os principais constituintes da atmosfera são nitrogênio (cerca de 79%) e oxigênio (20%). A porcentagem restante (1%) recai sobre os seguintes gases: argônio, néon, hélio, metano, dióxido de carbono, hidrogênio, criptônio, xenônio, ozônio, amônia, enxofre e dióxido de nitrogênio, óxido nitroso e monóxido de carbono incluídos neste um por cento.

Além disso, o ar contém vapor de água e partículas sólidas (pólen de plantas, poeira, cristais de sal, impurezas de aerossol).

Recentemente, os cientistas notaram uma mudança não qualitativa, mas quantitativa em alguns ingredientes do ar. E a razão para isso é a pessoa e suas atividades. Somente nos últimos 100 anos, o conteúdo de dióxido de carbono aumentou significativamente! Isso está repleto de muitos problemas, o mais global dos quais é a mudança climática.

Formação de tempo e clima

A atmosfera desempenha um papel crítico na formação do clima e do tempo na Terra. Muito depende da quantidade de luz solar, da natureza da superfície subjacente e da circulação atmosférica.

Vamos considerar os fatores em ordem.

1. A atmosfera permite que o calor da luz solar passe e absorva a radiação prejudicial. Os antigos gregos sabiam que os raios do Sol incidem em diferentes partes da Terra em diferentes ângulos. A própria palavra "clima" na tradução do grego antigo significa "declive". Então, no equador, os raios do sol caem quase verticalmente, porque é muito quente aqui. Quanto mais próximo dos pólos, maior será o ângulo de inclinação. E a temperatura cai.

2. Devido ao aquecimento desigual da Terra, correntes de ar são formadas na atmosfera. Eles são classificados de acordo com seu tamanho. Os menores (dezenas e centenas de metros) são os ventos locais. Isso é seguido por monções e ventos alísios, ciclones e anticiclones, zonas frontais planetárias.

Todos estes massas de ar estão em constante movimento. Alguns deles são bastante estáticos. Por exemplo, os ventos alísios que sopram das regiões subtropicais em direção ao equador. O movimento de outras pessoas depende muito da pressão atmosférica.

3. A pressão atmosférica é outro fator que influencia a formação do clima. Esta é a pressão do ar na superfície da Terra. Como se sabe, as massas de ar se movem de uma área com pressão atmosférica aumentada para uma área onde essa pressão é menor.

Existem 7 zonas no total. O equador é uma zona de baixa pressão. Além disso, em ambos os lados do equador até as latitudes trinta - uma área de alta pressão. De 30 ° a 60 ° - baixa pressão novamente. E de 60 ° para os pólos - uma zona de alta pressão. As massas de ar circulam entre essas zonas. As que vão do mar à terra trazem chuvas e mau tempo, e as que vêm dos continentes - tempo claro e seco. Em locais onde as correntes de ar colidem, formam-se zonas de frente atmosférica, caracterizadas por precipitação e inclemência com vento.

Os cientistas provaram que até o bem-estar de uma pessoa depende da pressão atmosférica. De acordo com os padrões internacionais, a pressão atmosférica normal é 760 mm Hg. coluna a uma temperatura de 0 ° C. Este indicador é projetado para as áreas terrestres que estão quase no nível do nível do mar. A pressão diminui com a altura. Portanto, por exemplo, para São Petersburgo 760 mm Hg. é a norma. Mas para Moscou, que está localizada mais acima, a pressão normal é de 748 mm Hg.

A pressão muda não apenas verticalmente, mas também horizontalmente. Isso é especialmente sentido ao passar por ciclones.

A estrutura da atmosfera

A atmosfera lembra uma massa folhada. E cada camada tem suas próprias características.

. Troposfera- a camada mais próxima da Terra. A "espessura" desta camada muda com a distância do equador. Acima do equador, a camada se estende para cima por 16-18 km, em zonas temperadas - por 10-12 km, nos pólos - por 8-10 km.

É aqui que estão contidos 80% da massa total do ar e 90% do vapor de água. Aqui, nuvens se formam, ciclones e anticiclones aparecem. A temperatura do ar depende da altura do terreno. Em média, cai 0,65 ° C a cada 100 metros.

. Tropopausa- a camada de transição da atmosfera. Sua altura é de várias centenas de metros a 1-2 km. A temperatura do ar é mais alta no verão do que no inverno. Assim, por exemplo, acima dos pólos no inverno -65 ° C. E acima do equador em qualquer época do ano mantém -70 ° C.

. Estratosfera- Esta é uma camada, cujo limite superior se estende a uma altitude de 50-55 quilômetros. A turbulência é baixa aqui, o conteúdo de vapor de água no ar é insignificante. Mas há muito ozônio. Sua concentração máxima está em uma altitude de 20-25 km. Na estratosfera, a temperatura do ar começa a subir e chega a + 0,8 ° C. Isso se deve ao fato da camada de ozônio interagir com a radiação ultravioleta.

. Estratopausa- uma camada intermediária baixa entre a estratosfera e a mesosfera que a segue.

. Mesosfera- o limite superior desta camada é de 80-85 quilômetros. Processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres ocorrem aqui. Eles fornecem aquele suave brilho azul do nosso planeta, que é visto do espaço.

A maioria dos cometas e meteoritos queimam na mesosfera.

. Mesopausa- a próxima camada intermediária, a temperatura do ar na qual é de pelo menos -90 °.

. Termosfera- o limite inferior começa a uma altitude de 80 - 90 km, e o limite superior da camada percorre aproximadamente 800 km. A temperatura do ar sobe. Pode variar de + 500 ° C a + 1000 ° C. As flutuações de temperatura são de centenas de graus durante o dia! Mas o ar aqui é tão rarefeito que entender o termo "temperatura" como o imaginamos não é apropriado aqui.

. Ionosfera- combina a mesosfera, mesopausa e termosfera. O ar aqui consiste principalmente de moléculas de oxigênio e nitrogênio, bem como de plasma quase neutro. Os raios do sol que entram na ionosfera ionizam fortemente as moléculas de ar. Na camada inferior (até 90 km), o grau de ionização é baixo. Quanto mais alto, mais ionização. Portanto, a uma altitude de 100-110 km, os elétrons estão concentrados. Isso contribui para a reflexão de ondas de rádio curtas a médias.

A camada mais importante da ionosfera é a superior, que está localizada a uma altitude de 150-400 km. Sua peculiaridade é refletir ondas de rádio, o que contribui para a transmissão de sinais de rádio em longas distâncias.

É na ionosfera que ocorre um fenômeno como a aurora.

. Exosfera- consiste em átomos de oxigênio, hélio e hidrogênio. O gás nesta camada é muito rarefeito e os átomos de hidrogênio geralmente escapam para o espaço. Portanto, essa camada é chamada de "zona de dispersão".

O primeiro cientista que sugeriu que nossa atmosfera tem peso foi o italiano E. Torricelli. Ostap Bender, por exemplo, em seu romance "The Golden Calf" lamentou que uma coluna de ar pesando 14 kg pressionasse cada pessoa! Mas o grande combinador estava um pouco errado. Um adulto está sob pressão de 13-15 toneladas! Mas não sentimos esse peso, pois a pressão atmosférica é equilibrada pela pressão interna de uma pessoa. O peso de nossa atmosfera é de 5.300.000.000.000.000 toneladas. O número é colossal, embora seja apenas um milionésimo do peso do nosso planeta.