Ο χώρος είναι γεμάτος ενέργεια. Η ενέργεια γεμίζει το χώρο άνισα. Υπάρχουν σημεία συγκέντρωσης και εκφόρτισής του. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να υπολογίσετε την πυκνότητα. Ο πλανήτης είναι ένα διατεταγμένο σύστημα, με τη μέγιστη πυκνότητα της ύλης στο κέντρο και με σταδιακή μείωση της συγκέντρωσης προς την περιφέρεια. Οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης καθορίζουν την κατάσταση της ύλης, τη μορφή με την οποία υπάρχει. Η Φυσική περιγράφει την κατάσταση συσσωμάτωσης ουσιών: στερεά, υγρά, αέρια κ.λπ.
Η ατμόσφαιρα είναι το αέριο μέσο που περιβάλλει τον πλανήτη. Η ατμόσφαιρα της Γης επιτρέπει την ελεύθερη κίνηση και επιτρέπει στο φως να περάσει μέσα, δημιουργώντας έναν χώρο στον οποίο ευδοκιμεί η ζωή.
Η περιοχή από την επιφάνεια της γης σε ύψος περίπου 16 χιλιομέτρων (λιγότερο από τον ισημερινό μέχρι τους πόλους, εξαρτάται επίσης από την εποχή) ονομάζεται τροπόσφαιρα. Η τροπόσφαιρα είναι το στρώμα που περιέχει περίπου το 80% του αέρα στην ατμόσφαιρα και σχεδόν το σύνολο των υδρατμών. Εδώ συμβαίνουν οι διαδικασίες που διαμορφώνουν τον καιρό. Η πίεση και η θερμοκρασία μειώνονται με το ύψος. Ο λόγος για τη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα είναι μια αδιαβατική διαδικασία, όταν το αέριο διαστέλλεται, ψύχεται. Στο ανώτερο όριο της τροπόσφαιρας, οι τιμές μπορεί να φτάσουν τους -50, -60 βαθμούς Κελσίου.
Ακολουθεί η Στρατόσφαιρα. Εκτείνεται έως και 50 χιλιόμετρα. Σε αυτό το στρώμα της ατμόσφαιρας, η θερμοκρασία αυξάνεται με το ύψος, αποκτώντας μια τιμή στο ανώτερο σημείο περίπου 0 C. Η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλείται από τη διαδικασία απορρόφησης των υπεριωδών ακτίνων από το στρώμα του όζοντος. Η ακτινοβολία προκαλεί χημική αντίδραση. Τα μόρια οξυγόνου διασπώνται σε μεμονωμένα άτομα που μπορούν να συνδυαστούν με κανονικά μόρια οξυγόνου για να σχηματίσουν όζον.
Η ακτινοβολία από τον ήλιο με μήκη κύματος μεταξύ 10 και 400 νανόμετρα ταξινομείται ως υπεριώδης. Όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος της υπεριώδους ακτινοβολίας, τόσο μεγαλύτερος είναι ο κίνδυνος για τους ζωντανούς οργανισμούς. Μόνο ένα μικρό κλάσμα της ακτινοβολίας φτάνει στην επιφάνεια της Γης, επιπλέον, το λιγότερο ενεργό μέρος του φάσματος της. Αυτό το χαρακτηριστικό της φύσης επιτρέπει σε ένα άτομο να αποκτήσει ένα υγιές μαύρισμα στον ήλιο.
Το επόμενο στρώμα της ατμόσφαιρας ονομάζεται Μεσόσφαιρα. Όρια από περίπου 50 km έως 85 km. Στη μεσόσφαιρα, η συγκέντρωση του όζοντος, που θα μπορούσε να παγιδεύσει την υπεριώδη ενέργεια, είναι χαμηλή, οπότε η θερμοκρασία αρχίζει να πέφτει ξανά με το ύψος. Στο σημείο αιχμής, η θερμοκρασία πέφτει στους -90 C, ορισμένες πηγές αναφέρουν μια τιμή -130 C. Οι περισσότεροι μετεωροειδή καίγονται σε αυτό το στρώμα της ατμόσφαιρας.
Το στρώμα της ατμόσφαιρας που εκτείνεται από ύψος 85 km σε απόσταση 600 km από τη Γη ονομάζεται Θερμόσφαιρα. Η θερμόσφαιρα είναι η πρώτη που συναντά την ηλιακή ακτινοβολία, συμπεριλαμβανομένης της λεγόμενης υπεριώδους κενού.
Η υπεριώδης ακτινοβολία κενού καθυστερεί από τον αέρα, θερμαίνοντας έτσι αυτό το στρώμα της ατμόσφαιρας σε τεράστιες θερμοκρασίες. Ωστόσο, δεδομένου ότι η πίεση εδώ είναι εξαιρετικά χαμηλή, αυτό το φαινομενικά πυρακτωμένο αέριο δεν έχει την ίδια επίδραση στα αντικείμενα όπως έχει υπό συνθήκες στην επιφάνεια της γης. Αντίθετα, τα αντικείμενα που τοποθετούνται σε τέτοιο περιβάλλον θα κρυώσουν.
Σε υψόμετρο 100 χλμ. διέρχεται η υπό όρους γραμμή «Κάρμαν γραμμή», που θεωρείται η αρχή του διαστήματος.
λαμβάνουν χώρα στη θερμόσφαιρα σέλας. Σε αυτό το στρώμα της ατμόσφαιρας, ο ηλιακός άνεμος αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη.
Το τελευταίο στρώμα της ατμόσφαιρας είναι η Εξώσφαιρα, ένα εξωτερικό κέλυφος που εκτείνεται για χιλιάδες χιλιόμετρα. Η εξώσφαιρα είναι πρακτικά ένα κενό μέρος, ωστόσο, ο αριθμός των ατόμων που περιπλανώνται εδώ είναι μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερος από ό,τι στον διαπλανητικό χώρο.
Το άτομο αναπνέει αέρα. Η κανονική πίεση είναι 760 χιλιοστά υδραργύρου. Σε υψόμετρο 10.000 m, η πίεση είναι περίπου 200 mm. rt. Τέχνη. Σε αυτό το υψόμετρο, ένα άτομο μπορεί πιθανώς να αναπνεύσει, τουλάχιστον όχι για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά αυτό απαιτεί προετοιμασία. Το κράτος προφανώς θα είναι ανενεργό.
Σύνθεση αερίουατμόσφαιρα: 78% άζωτο, 21% οξυγόνο, περίπου ένα τοις εκατό αργό, όλα τα άλλα είναι ένα μείγμα αερίων που αντιπροσωπεύουν το μικρότερο κλάσμα του συνόλου.
Ασχολείται με τη μετεωρολογία και τις μακροπρόθεσμες παραλλαγές - κλιματολογία.
Το πάχος της ατμόσφαιρας είναι 1500 km από την επιφάνεια της Γης. Η συνολική μάζα του αέρα, δηλαδή ένα μείγμα αερίων που συνθέτουν την ατμόσφαιρα, είναι 5,1-5,3 * 10 ^ 15 τόνοι Το μοριακό βάρος του καθαρού ξηρού αέρα είναι 29. Η πίεση στους 0 ° C στο επίπεδο της θάλασσας είναι 101.325 Pa, ή 760 mm. rt. Τέχνη.; κρίσιμη θερμοκρασία - 140,7 °C; κρίσιμη πίεση 3,7 MPa. Η διαλυτότητα του αέρα στο νερό στους 0 ° C είναι 0,036%, στους 25 ° C - 0,22%.
Καθορίζεται η φυσική κατάσταση της ατμόσφαιρας. Οι κύριες παράμετροι της ατμόσφαιρας: πυκνότητα αέρα, πίεση, θερμοκρασία και σύνθεση. Καθώς αυξάνεται το υψόμετρο, η πυκνότητα του αέρα μειώνεται. Η θερμοκρασία αλλάζει επίσης με την αλλαγή του υψομέτρου. Το κάθετο χαρακτηρίζεται από διαφορετικές θερμοκρασίες και ηλεκτρικές ιδιότητες, διαφορετικές συνθήκες αέρα. Ανάλογα με τη θερμοκρασία στην ατμόσφαιρα, διακρίνονται τα ακόλουθα κύρια στρώματα: τροπόσφαιρα, στρατόσφαιρα, μεσόσφαιρα, θερμόσφαιρα, εξώσφαιρα (σφαίρα σκέδασης). Οι μεταβατικές περιοχές της ατμόσφαιρας μεταξύ γειτονικών κελυφών ονομάζονται τροπόπαυση, στρατόπαυση κ.λπ., αντίστοιχα.
Τροποσφαίρα- χαμηλότερο, κύριο, πιο μελετημένο, με ύψος στις πολικές περιοχές 8-10 km, σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη έως 10-12 km, στον ισημερινό - 16-18 km. Περίπου το 80-90% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας και σχεδόν όλοι οι υδρατμοί συγκεντρώνονται στην τροπόσφαιρα. Όταν ανεβαίνει κάθε 100 m, η θερμοκρασία στην τροπόσφαιρα μειώνεται κατά μέσο όρο κατά 0,65 ° C και φτάνει στους -53 ° C στο πάνω μέρος. Αυτό το ανώτερο στρώμα της τροπόσφαιρας ονομάζεται τροπόπαυση. Στην τροπόσφαιρα, οι αναταράξεις και η μεταφορά είναι πολύ ανεπτυγμένες, το κυρίαρχο μέρος είναι συγκεντρωμένο, τα σύννεφα δημιουργούνται, αναπτύσσονται.
Στρατόσφαιρα- στρώμα της ατμόσφαιρας, που βρίσκεται σε υψόμετρο 11-50 km. Μια ελαφρά μεταβολή της θερμοκρασίας στο στρώμα 11-25 km (το κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και η αύξησή του στο στρώμα των 25-40 km από -56,5 σε 0,8 °C (το ανώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας ή η περιοχή αναστροφής) είναι τυπικός. Έχοντας φτάσει σε τιμή 273 K (0 °C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή μέχρι υψόμετρο 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερή θερμοκρασίαονομάζεται στρατόπαυση και είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας.
Είναι στη στρατόσφαιρα που βρίσκεται το στρώμα οζονόσφαιρα(«στοιβάδα του όζοντος», σε υψόμετρο 15-20 έως 55-60 χλμ.), που καθορίζει το ανώτερο όριο ζωής στο. Ένα σημαντικό συστατικό της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας είναι το όζον, το οποίο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα φωτοχημικών αντιδράσεων πιο εντατικά σε υψόμετρο 30 km. Η συνολική μάζα του όζοντος θα ήταν στο κανονική πίεσηένα στρώμα πάχους 1,7-4 mm, αλλά ακόμη και αυτό είναι αρκετό για να απορροφήσει το υπεριώδες, το οποίο είναι επιβλαβές για τη ζωή. Η καταστροφή του όζοντος συμβαίνει όταν αλληλεπιδρά με ελεύθερες ρίζες, μονοξείδιο του αζώτου, ενώσεις που περιέχουν αλογόνο (συμπεριλαμβανομένων των "φρεονίων"). Το όζον είναι μια αλλοτροπία του οξυγόνου, που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα των παρακάτω χημική αντίδραση, συνήθως μετά από βροχή, όταν η ένωση που προκύπτει ανεβαίνει στην ανώτερη τροπόσφαιρα. Το όζον έχει μια συγκεκριμένη μυρωδιά.
Το μεγαλύτερο μέρος του μικρού μήκους κύματος της υπεριώδους ακτινοβολίας (180-200 nm) διατηρείται στη στρατόσφαιρα και η ενέργεια των βραχέων κυμάτων μετασχηματίζεται. Υπό την επίδραση αυτών των ακτίνων, τα μαγνητικά πεδία αλλάζουν, τα μόρια διασπώνται, ο ιονισμός, ο νέος σχηματισμός αερίων και άλλων χημικών ενώσεων. Αυτές οι διεργασίες μπορούν να παρατηρηθούν με τη μορφή βόρειων φώτων, κεραυνών και άλλων λάμψεων. Δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου υδρατμός στη στρατόσφαιρα.
Μεσόσφαιραξεκινά από υψόμετρο 50 km και εκτείνεται μέχρι 80-90 km. σε ύψος 75-85 km πέφτει στους -88 °С. Το ανώτερο όριο της μεσόσφαιρας είναι η μεσόπαυση.
Θερμόσφαιρα(άλλο όνομα είναι η ιονόσφαιρα) - το στρώμα της ατμόσφαιρας που ακολουθεί τη μεσόσφαιρα - ξεκινά από υψόμετρο 80-90 km και εκτείνεται έως και 800 km. Η θερμοκρασία του αέρα στη θερμόσφαιρα αυξάνεται γρήγορα και σταθερά και φτάνει σε αρκετές εκατοντάδες ακόμη και χιλιάδες βαθμούς.
Εξώσφαιρα- ζώνη διασποράς, το εξωτερικό τμήμα της θερμόσφαιρας, που βρίσκεται πάνω από 800 km. Το αέριο στην εξώσφαιρα είναι εξαιρετικά σπάνιο και ως εκ τούτου τα σωματίδια του διαρρέουν στον διαπλανητικό χώρο (διασκορπισμός).
Σε ύψος 100 km, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές (μονοφασικό), καλά αναμεμειγμένο μείγμα αερίων. Στα υψηλότερα στρώματα, η κατανομή των αερίων σε ύψος εξαρτάται από αυτά μοριακά βάρη, η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται γρηγορότερα με την απόσταση από την επιφάνεια της Γης. Λόγω της μείωσης της πυκνότητας του αερίου, η θερμοκρασία πέφτει από 0 °C στη στρατόσφαιρα σε -110 °C στη μεσόσφαιρα. Ωστόσο, η κινητική ενέργεια των μεμονωμένων σωματιδίων σε υψόμετρα 200-250 km αντιστοιχεί σε θερμοκρασία περίπου 1500 °C. Πάνω από 200 km, παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και την πυκνότητα των αερίων στο χρόνο και στο χώρο.
Σε υψόμετρο περίπου 2000-3000 km, η εξώσφαιρα περνά σταδιακά στο λεγόμενο κοντινό διαστημικό κενό, το οποίο είναι γεμάτο με εξαιρετικά σπάνια σωματίδια διαπλανητικού αερίου, κυρίως άτομα υδρογόνου. Αλλά αυτό το αέριο είναι μόνο μέρος της διαπλανητικής ύλης. Το άλλο μέρος αποτελείται από σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη, κομητικής και μετεωρικής προέλευσης. Εκτός από αυτά τα εξαιρετικά σπάνια σωματίδια, ηλεκτρομαγνητική και σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.
Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 80% της μάζας της ατμόσφαιρας, η στρατόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 20%. η μάζα της μεσόσφαιρας δεν είναι μεγαλύτερη από 0,3%, η θερμόσφαιρα είναι μικρότερη από το 0,05% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας. Με βάση τις ηλεκτρικές ιδιότητες στην ατμόσφαιρα, διακρίνονται η ουδετερόσφαιρα και η ιονόσφαιρα. Αυτή τη στιγμή πιστεύεται ότι η ατμόσφαιρα εκτείνεται σε υψόμετρο 2000-3000 km.
Ανάλογα με τη σύσταση του αερίου στην ατμόσφαιρα, διακρίνονται η ομοιόσφαιρα και η ετεροσφαιρία. ετερόσφαιρα- αυτή είναι η περιοχή όπου η βαρύτητα επηρεάζει το διαχωρισμό των αερίων, επειδή. η ανάμειξή τους σε αυτό το ύψος είναι αμελητέα. Ως εκ τούτου ακολουθεί η μεταβλητή σύνθεση της ετερόσφαιρας. Κάτω από αυτό βρίσκεται ένα καλά αναμεμειγμένο, ομοιογενές τμήμα της ατμόσφαιρας που ονομάζεται ομοσφαίρα. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων ονομάζεται turbopause και βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 120 km.
Ατμοσφαιρική πίεση - η πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα στα αντικείμενα σε αυτό και στην επιφάνεια της γης. Η κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 760 mm Hg. Τέχνη. (101 325 Pa). Για κάθε χιλιόμετρο αύξησης του υψομέτρου, η πίεση πέφτει κατά 100 mm.
Σύνθεση της ατμόσφαιρας
Το κέλυφος αέρα της Γης, που αποτελείται κυρίως από αέρια και διάφορες ακαθαρσίες (σκόνη, σταγόνες νερού, παγοκρύσταλλοι, θαλάσσια άλατα, προϊόντα καύσης), η ποσότητα των οποίων δεν είναι σταθερή. Τα κύρια αέρια είναι το άζωτο (78%), το οξυγόνο (21%) και το αργό (0,93%). Η συγκέντρωση των αερίων που συνθέτουν την ατμόσφαιρα είναι σχεδόν σταθερή, με εξαίρεση το διοξείδιο του άνθρακα CO2 (0,03%).
Η ατμόσφαιρα περιέχει επίσης SO2, CH4, NH3, CO, υδρογονάνθρακες, HC1, HF, ατμούς Hg, I2, καθώς και NO και πολλά άλλα αέρια σε μικρές ποσότητες. Βρίσκεται μόνιμα στην τροπόσφαιρα ένας μεγάλος αριθμός απόαιωρούμενα στερεά και υγρά σωματίδια (αεροζόλ).
Η ατμόσφαιρα της Γης είναι ένα κέλυφος αέρα.
Η παρουσία μιας ειδικής μπάλας πάνω από την επιφάνεια της γης απέδειξαν οι αρχαίοι Έλληνες, οι οποίοι αποκαλούσαν την ατμόσφαιρα μπάλα ατμού ή αερίου.
Αυτή είναι μια από τις γεωσφαίρες του πλανήτη, χωρίς την οποία δεν θα ήταν δυνατή η ύπαρξη όλης της ζωής.
Πού είναι η ατμόσφαιρα
Η ατμόσφαιρα περιβάλλει τους πλανήτες με ένα πυκνό στρώμα αέρα, που ξεκινά από την επιφάνεια της γης. Έρχεται σε επαφή με την υδρόσφαιρα, καλύπτει τη λιθόσφαιρα, πηγαίνοντας πολύ μέσα χώρος.
Από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα;
Το στρώμα αέρα της Γης αποτελείται κυρίως από αέρα, η συνολική μάζα του οποίου φτάνει τα 5,3 * 1018 κιλά. Από αυτά, το άρρωστο μέρος είναι ο ξηρός αέρας και πολύ λιγότερο οι υδρατμοί.
Πάνω από τη θάλασσα, η πυκνότητα της ατμόσφαιρας είναι 1,2 κιλά ανά κυβικό μέτρο. Η θερμοκρασία στην ατμόσφαιρα μπορεί να φτάσει τους -140,7 βαθμούς, ο αέρας διαλύεται στο νερό σε θερμοκρασία μηδέν.
Η ατμόσφαιρα αποτελείται από πολλά στρώματα:
- Τροποσφαίρα;
- τροπόπαυση?
- Στρατόσφαιρα και στρατόπαυση;
- Μεσόσφαιρα και μεσόπαυση.
- Μια ειδική γραμμή πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, η οποία ονομάζεται γραμμή Karman.
- Θερμόσφαιρα και θερμόπαυση.
- Ζώνη διασποράς ή εξώσφαιρα.
Κάθε στρώμα έχει τα δικά του χαρακτηριστικά, είναι αλληλένδετα και εξασφαλίζουν τη λειτουργία του εναέριου κελύφους του πλανήτη.
Τα όρια της ατμόσφαιρας
Το χαμηλότερο άκρο της ατμόσφαιρας διατρέχει την υδρόσφαιρα και τα ανώτερα στρώματα της λιθόσφαιρας. Το άνω όριο ξεκινά από την εξώσφαιρα, η οποία βρίσκεται 700 χιλιόμετρα από την επιφάνεια του πλανήτη και θα φτάσει τα 1,3 χιλιάδες χιλιόμετρα.
Σύμφωνα με ορισμένες αναφορές, η ατμόσφαιρα φτάνει τα 10 χιλιάδες χιλιόμετρα. Οι επιστήμονες συμφώνησαν ότι το ανώτερο όριο του στρώματος αέρα θα πρέπει να είναι η γραμμή Κάρμαν, καθώς η αεροναυπηγική δεν είναι πλέον δυνατή εδώ.
Χάρη στη συνεχή έρευνα σε αυτόν τον τομέα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η ατμόσφαιρα βρίσκεται σε επαφή με την ιονόσφαιρα σε υψόμετρο 118 χιλιομέτρων.
Χημική σύνθεση
Αυτό το στρώμα της Γης αποτελείται από αέρια και ακαθαρσίες αερίων, που περιλαμβάνουν υπολείμματα καύσης, θαλασσινό αλάτι, πάγο, νερό, σκόνη. Η σύνθεση και η μάζα των αερίων που μπορούν να βρεθούν στην ατμόσφαιρα δεν αλλάζουν σχεδόν ποτέ, αλλά μόνο η συγκέντρωση του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα.
Η σύνθεση του νερού μπορεί να κυμαίνεται από 0,2 τοις εκατό έως 2,5 τοις εκατό ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος. Πρόσθετα στοιχεία είναι χλώριο, άζωτο, θείο, αμμωνία, άνθρακας, όζον, υδρογονάνθρακες, υδροχλωρικό οξύ, υδροφθόριο, υδροβρωμίδιο, υδροιώδιο.
Ένα ξεχωριστό μέρος καταλαμβάνεται από υδράργυρο, ιώδιο, βρώμιο, μονοξείδιο του αζώτου. Επιπλέον, υγρά και στερεά σωματίδια, τα οποία ονομάζονται αεροζόλ, βρίσκονται στην τροπόσφαιρα. Ένα από τα πιο σπάνια αέρια στον πλανήτη, το ραδόνιο, βρίσκεται στην ατμόσφαιρα.
Όσον αφορά τη χημική σύνθεση, το άζωτο καταλαμβάνει περισσότερο από το 78% της ατμόσφαιρας, το οξυγόνο - σχεδόν 21%, το διοξείδιο του άνθρακα - 0,03%, το αργό - σχεδόν 1%, η συνολική ποσότητα της ύλης είναι μικρότερη από 0,01%. Μια τέτοια σύνθεση του αέρα σχηματίστηκε όταν ο πλανήτης μόλις εμφανίστηκε και άρχισε να αναπτύσσεται.
Με την έλευση του ανθρώπου, ο οποίος σταδιακά πέρασε στην παραγωγή, η χημική σύσταση άλλαξε. Συγκεκριμένα, η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται συνεχώς.
Λειτουργίες ατμόσφαιρας
Τα αέρια στο στρώμα αέρα εκτελούν ποικίλες λειτουργίες. Πρώτον, απορροφούν ακτίνες και ενέργεια ακτινοβολίας. Δεύτερον, επηρεάζουν το σχηματισμό της θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα και στη Γη. Τρίτον, παρέχει ζωή και την πορεία της στη Γη.
Επιπλέον, αυτό το στρώμα παρέχει θερμορύθμιση, η οποία καθορίζει τον καιρό και το κλίμα, τον τρόπο κατανομής της θερμότητας και ατμοσφαιρική πίεση. Η τροπόσφαιρα βοηθά στη ρύθμιση των ροών αέριες μάζες, καθορίζουν την κίνηση του νερού, τις διαδικασίες ανταλλαγής θερμότητας.
Η ατμόσφαιρα αλληλεπιδρά συνεχώς με τη λιθόσφαιρα, την υδρόσφαιρα, παρέχοντας γεωλογικές διεργασίες. Η πιο σημαντική λειτουργία είναι ότι υπάρχει προστασία από σκόνη μετεωριτικής προέλευσης, από την επίδραση του διαστήματος και του ήλιου.
Δεδομένα
- Το οξυγόνο παρέχει στη Γη την αποσύνθεση της οργανικής ύλης στερεών πετρωμάτων, η οποία είναι πολύ σημαντική για τις εκπομπές, την αποσύνθεση των πετρωμάτων και την οξείδωση των οργανισμών.
- Το διοξείδιο του άνθρακα συμβάλλει στο γεγονός ότι λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση και επίσης συμβάλλει στη μετάδοση βραχέων κυμάτων ηλιακής ακτινοβολίας, στην απορρόφηση θερμικών μακρών κυμάτων. Εάν αυτό δεν συμβεί, τότε παρατηρείται το λεγόμενο φαινόμενο του θερμοκηπίου.
- Ένα από τα κύρια προβλήματα που σχετίζονται με την ατμόσφαιρα είναι η ρύπανση, η οποία οφείλεται στο έργο των επιχειρήσεων και στις εκπομπές των οχημάτων. Ως εκ τούτου, σε πολλές χώρες έχει εισαχθεί ειδικός περιβαλλοντικός έλεγχος, και σε διεθνές επίπεδο ειδικές ρυθμίσειςρύθμιση των εκπομπών και του φαινομένου του θερμοκηπίου.
Ο ατμοσφαιρικός αέρας αποτελείται από άζωτο (77,99%), οξυγόνο (21%), αδρανή αέρια (1%) και διοξείδιο του άνθρακα (0,01%). Η αναλογία του διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου λόγω του γεγονότος ότι τα προϊόντα της καύσης του καυσίμου απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα και, επιπλέον, μειώνεται η περιοχή των δασών που απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα και απελευθερώνουν οξυγόνο.
Η ατμόσφαιρα περιέχει επίσης μικρή ποσότητα όζοντος, το οποίο συγκεντρώνεται σε υψόμετρο περίπου 25-30 km και σχηματίζει το λεγόμενο στρώμα του όζοντος. Αυτό το στρώμα δημιουργεί ένα φράγμα στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία, η οποία είναι επικίνδυνη για τους ζωντανούς οργανισμούς της Γης.
Επιπλέον, η ατμόσφαιρα περιέχει υδρατμούς και διάφορες ακαθαρσίες - σωματίδια σκόνης, ηφαιστειακή στάχτη, αιθάλη και άλλα. Η συγκέντρωση των ακαθαρσιών είναι υψηλότερη κοντά στην επιφάνεια της γης και σε ορισμένες περιοχές: πάνω μεγάλες πόλεις, ερήμους.
Τροποσφαίρα- χαμηλότερα, περιέχει το μεγαλύτερο μέρος του αέρα και. Το ύψος αυτού του στρώματος δεν είναι το ίδιο: από 8-10 km κοντά στις τροπικές περιοχές έως 16-18 km κοντά στον ισημερινό. στην τροπόσφαιρα μειώνεται με την ανύψωση: κατά 6°C ανά χιλιόμετρο. Ο καιρός σχηματίζεται στην τροπόσφαιρα, σχηματίζονται άνεμοι, βροχοπτώσεις, σύννεφα, κυκλώνες και αντικυκλώνες.
Το επόμενο στρώμα της ατμόσφαιρας είναι στρατόσφαιρα. Ο αέρας σε αυτό είναι πολύ πιο σπάνιος, έχει πολύ λιγότερους υδρατμούς. Η θερμοκρασία στο κάτω μέρος της στρατόσφαιρας είναι -60 - -80°C και πέφτει με την αύξηση του υψομέτρου. Το στρώμα του όζοντος βρίσκεται στη στρατόσφαιρα. Η στρατόσφαιρα χαρακτηρίζεται από υψηλές ταχύτητες ανέμου (μέχρι 80-100 m/s).
Μεσόσφαιρα- το μεσαίο στρώμα της ατμόσφαιρας που βρίσκεται πάνω από τη στρατόσφαιρα σε υψόμετρα από 50 έως S0-S5 km. Η μεσόσφαιρα χαρακτηρίζεται από μείωση μέση θερμοκρασίαμε υψόμετρο από 0°C έως κάτω περίγραμμαέως -90°C στο ανώτατο όριο. Κοντά στο ανώτερο όριο της μεσόσφαιρας, παρατηρούνται νυχτερινά νέφη, που φωτίζονται από τον ήλιο τη νύχτα. Η πίεση του αέρα στο ανώτερο όριο της μεσόσφαιρας είναι 200 φορές μικρότερη από ό,τι στην επιφάνεια της γης.
Θερμόσφαιρα- βρίσκεται πάνω από τη μεσόσφαιρα, σε υψόμετρα από SO έως 400-500 km, σε αυτό η θερμοκρασία στην αρχή αργά, και στη συνέχεια γρήγορα αρχίζει να αυξάνεται ξανά. Ο λόγος είναι η απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας από τον Ήλιο σε υψόμετρα 150-300 km. Στη θερμόσφαιρα, η θερμοκρασία ανεβαίνει συνεχώς σε ύψος περίπου 400 km, όπου φτάνει τους 700-1500°C (ανάλογα με την ηλιακή δραστηριότητα). Υπό τη δράση της υπεριώδους και των ακτίνων Χ και της κοσμικής ακτινοβολίας, εμφανίζεται επίσης ιονισμός του αέρα («πολικά φώτα»). Οι κύριες περιοχές της ιονόσφαιρας βρίσκονται εντός της θερμόσφαιρας.
Εξώσφαιρα- το εξωτερικό, πιο σπάνιο στρώμα της ατμόσφαιρας, ξεκινά από υψόμετρα 450-000 km και το ανώτερο όριο του βρίσκεται σε απόσταση αρκετών χιλιάδων χιλιομέτρων από την επιφάνεια της γης, όπου η συγκέντρωση των σωματιδίων γίνεται η ίδια όπως στα διαπλανητικά χώρος. Η εξώσφαιρα αποτελείται από ιονισμένο αέριο (πλάσμα). Το κάτω και το μεσαίο τμήμα της εξώσφαιρας αποτελούνται κυρίως από οξυγόνο και άζωτο. με την αύξηση του υψομέτρου, η σχετική συγκέντρωση των ελαφρών αερίων, ιδιαίτερα του ιονισμένου υδρογόνου, αυξάνεται γρήγορα. Η θερμοκρασία στην εξώσφαιρα είναι 1300-3000°C. μεγαλώνει αργά με το ύψος. Η εξώσφαιρα περιέχει τις ζώνες ακτινοβολίας της Γης.
Η ατμόσφαιρα είναι ο αέρας της Γης. Εκτείνεται έως και 3000 km από την επιφάνεια της γης. Τα ίχνη του μπορούν να εντοπιστούν σε ύψος έως και 10.000 χλμ. Το Α. έχει ανομοιόμορφη πυκνότητα 50 5· οι μάζες του συγκεντρώνονται μέχρι 5 km, 75% - έως 10 km, 90% - έως 16 km.
Η ατμόσφαιρα αποτελείται από αέρα - ένα μηχανικό μείγμα πολλών αερίων.
Αζωτο(78%) στην ατμόσφαιρα παίζει το ρόλο ενός αραιωτικού οξυγόνου, ρυθμίζοντας το ρυθμό οξείδωσης και, κατά συνέπεια, το ρυθμό και την ένταση των βιολογικών διεργασιών. Αζωτο - κύριο στοιχείοη ατμόσφαιρα της γης, η οποία ανταλλάσσεται συνεχώς με τη ζωντανή ύλη της βιόσφαιρας, και συστατικά μέρηοι τελευταίες είναι ενώσεις αζώτου (αμινοξέα, πουρίνες κ.λπ.). Η εξαγωγή αζώτου από την ατμόσφαιρα γίνεται με ανόργανους και βιοχημικούς τρόπους, αν και συνδέονται στενά μεταξύ τους. Η ανόργανη εκχύλιση σχετίζεται με τον σχηματισμό των ενώσεων της N 2 O, N 2 O 5 , NO 2 , NH 3 . Είναι μέσα κατακρήμνισηκαι σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα υπό τη δράση ηλεκτρικών εκκενώσεων κατά τη διάρκεια καταιγίδων ή φωτοχημικών αντιδράσεων υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας.
Η βιολογική δέσμευση αζώτου πραγματοποιείται από ορισμένα βακτήρια σε συμβίωση με ανώτερα φυτά στο έδαφος. Το άζωτο στερεώνεται επίσης από ορισμένους μικροοργανισμούς πλαγκτού και φύκια θαλάσσιο περιβάλλον. Σε ποσοτικούς όρους, η βιολογική δέσμευση του αζώτου υπερβαίνει την ανόργανη δέσμευσή του. Η ανταλλαγή όλου του αζώτου στην ατμόσφαιρα διαρκεί περίπου 10 εκατομμύρια χρόνια. Το άζωτο βρίσκεται σε αέρια ηφαιστειακής προέλευσης και σε πυριγενή πετρώματα. Όταν θερμαίνονται διάφορα δείγματα κρυσταλλικών πετρωμάτων και μετεωριτών, απελευθερώνεται άζωτο με τη μορφή μορίων N 2 και NH 3. Ωστόσο, η κύρια μορφή παρουσίας αζώτου, τόσο στη Γη όσο και στους επίγειους πλανήτες, είναι η μοριακή. Η αμμωνία, εισερχόμενη στην ανώτερη ατμόσφαιρα, οξειδώνεται γρήγορα, απελευθερώνοντας άζωτο. Στα ιζηματογενή πετρώματα θάβεται μαζί με οργανική ύλη και βρίσκεται σε αυξημένη ποσότητα σε ασφαλτούχα κοιτάσματα. Στη διαδικασία της περιφερειακής μεταμόρφωσης αυτών των πετρωμάτων, το άζωτο μέσα διαφορετική μορφήαπελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα της γης.
Γεωχημικός κύκλος αζώτου (
Οξυγόνο(21%) χρησιμοποιείται από ζωντανούς οργανισμούς για την αναπνοή, αποτελεί μέρος της οργανικής ύλης (πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες). Όζον Ο 3 . εμποδίζοντας την απειλητική για τη ζωή υπεριώδη ακτινοβολία από τον Ήλιο.
Το οξυγόνο είναι το δεύτερο πιο άφθονο αέριο στην ατμόσφαιρα, διαδραματίζοντας εξαιρετικά σημαντικό ρόλο σε πολλές διεργασίες στη βιόσφαιρα. Η κυρίαρχη μορφή της ύπαρξής του είναι το O 2 . Στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, συμβαίνει η διάσταση των μορίων οξυγόνου και σε υψόμετρο περίπου 200 km, η αναλογία ατομικού οξυγόνου προς μοριακό (O: O 2) γίνεται ίση με 10. Όταν αυτές οι μορφές οξυγόνου αλληλεπιδρούν στην ατμόσφαιρα (σε υψόμετρο 20-30 km), ζώνη του όζοντος (ασπίδα του όζοντος). Το όζον (O 3) είναι απαραίτητο για τους ζωντανούς οργανισμούς, καθυστερώντας το μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής υπεριώδους ακτινοβολίας που είναι επιβλαβής για αυτούς.
Στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της Γης, το ελεύθερο οξυγόνο προέκυψε σε πολύ μικρές ποσότητες ως αποτέλεσμα της φωτοδιάσπασης του διοξειδίου του άνθρακα και των μορίων του νερού στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Ωστόσο, αυτές οι μικρές ποσότητες καταναλώθηκαν γρήγορα στην οξείδωση άλλων αερίων. Με την εμφάνιση των αυτότροφων φωτοσυνθετικών οργανισμών στον ωκεανό, η κατάσταση έχει αλλάξει σημαντικά. Η ποσότητα του ελεύθερου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται σταδιακά, οξειδώνοντας ενεργά πολλά συστατικά της βιόσφαιρας. Έτσι, τα πρώτα μέρη ελεύθερου οξυγόνου συνέβαλαν κυρίως στη μετάβαση των σιδηρούχων μορφών σιδήρου σε οξείδιο και των σουλφιδίων σε θειικά.
Στο τέλος, η ποσότητα του ελεύθερου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης έφτασε σε μια ορισμένη μάζα και αποδείχθηκε ότι ήταν ισορροπημένη με τέτοιο τρόπο που η ποσότητα που παρήχθη έγινε ίση με την ποσότητα που απορροφήθηκε. Διαπιστώθηκε μια σχετική σταθερότητα της περιεκτικότητας σε ελεύθερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα.
Γεωχημικός κύκλος οξυγόνου (V.A. Vronsky, G.V. Βόιτκεβιτς)
Διοξείδιο του άνθρακα, πηγαίνει στον σχηματισμό της ζωντανής ύλης, και μαζί με τους υδρατμούς δημιουργεί το λεγόμενο «φαινόμενο του θερμοκηπίου (θερμοκηπίου)».
Άνθρακας (διοξείδιο του άνθρακα) - το μεγαλύτερο μέρος του στην ατμόσφαιρα έχει τη μορφή CO 2 και πολύ λιγότερο με τη μορφή CH 4. Η σημασία της γεωχημικής ιστορίας του άνθρακα στη βιόσφαιρα είναι εξαιρετικά μεγάλη, αφού αποτελεί μέρος όλων των ζωντανών οργανισμών. Μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς, εμφανίζονται μειωμένες μορφές άνθρακα και σε περιβάλλονοι βιόσφαιρες οξειδώνονται. Έτσι, δημιουργείται μια χημική ανταλλαγή κύκλος ζωής: CO 2 ↔ ζωντανή ύλη.
Η κύρια πηγή διοξειδίου του άνθρακα στη βιόσφαιρα είναι η ηφαιστειακή δραστηριότητα που σχετίζεται με την κοσμική απαέρωση του μανδύα και τους κατώτερους ορίζοντες του φλοιού της γης. Μέρος αυτού του διοξειδίου του άνθρακα προκύπτει από τη θερμική αποσύνθεση αρχαίων ασβεστόλιθων σε διάφορες μεταμορφωμένες ζώνες. Η μετανάστευση του CO 2 στη βιόσφαιρα προχωρά με δύο τρόπους.
Η πρώτη μέθοδος εκφράζεται στην απορρόφηση CO 2 στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης με το σχηματισμό οργανικών ουσιών και την επακόλουθη ταφή σε ευνοϊκές αναγωγικές συνθήκες στη λιθόσφαιρα με τη μορφή τύρφης, άνθρακα, πετρελαίου, σχιστόλιθου πετρελαίου. Σύμφωνα με τη δεύτερη μέθοδο, η μετανάστευση του άνθρακα οδηγεί στη δημιουργία ενός ανθρακικού συστήματος στην υδρόσφαιρα, όπου το CO 2 μετατρέπεται σε H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. Στη συνέχεια, με τη συμμετοχή του ασβεστίου (λιγότερο συχνά μαγνησίου και σιδήρου), η καθίζηση των ανθρακικών αλάτων γίνεται με βιογενή και αβιογενή τρόπο. Εμφανίζονται παχιά στρώματα ασβεστόλιθων και δολομιτών. Σύμφωνα με τον Α.Β. Ronov, η αναλογία οργανικού άνθρακα (Corg) προς ανθρακικό άνθρακα (Ccarb) στην ιστορία της βιόσφαιρας ήταν 1:4.
Μαζί με τον παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα, υπάρχει ένας αριθμός από τους μικρούς του κύκλους. Έτσι, στη γη, τα πράσινα φυτά απορροφούν CO 2 για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης κατά τη διάρκεια της ημέρας και τη νύχτα το απελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα. Με το θάνατο των ζωντανών οργανισμών στην επιφάνεια της γης, η οργανική ύλη οξειδώνεται (με τη συμμετοχή μικροοργανισμών) με την απελευθέρωση CO 2 στην ατμόσφαιρα. Τις τελευταίες δεκαετίες, ιδιαίτερη θέση στον κύκλο του άνθρακα κατέχει η μαζική καύση ορυκτών καυσίμων και η αύξηση της περιεκτικότητάς τους στη σύγχρονη ατμόσφαιρα.
Ο κύκλος του άνθρακα σε ένα γεωγραφικό περίβλημα (σύμφωνα με τον F. Ramad, 1981)
Αργόν- το τρίτο πιο κοινό ατμοσφαιρικό αέριο, το οποίο το διακρίνει έντονα από τα εξαιρετικά σπάνια κοινά άλλα αδρανή αέρια. Ωστόσο, το αργό στη γεωλογική του ιστορία μοιράζεται τη μοίρα αυτών των αερίων, τα οποία χαρακτηρίζονται από δύο χαρακτηριστικά:
- το μη αναστρέψιμο της συσσώρευσής τους στην ατμόσφαιρα·
- στενή σχέση με τη ραδιενεργή διάσπαση ορισμένων ασταθών ισοτόπων.
Τα αδρανή αέρια βρίσκονται έξω από την κυκλοφορία των περισσότερων κυκλικών στοιχείων στη βιόσφαιρα της Γης.
Όλα τα αδρανή αέρια μπορούν να χωριστούν σε πρωτογενή και ραδιογενή. Τα πρωταρχικά είναι αυτά που αιχμαλωτίστηκαν από τη Γη κατά τον σχηματισμό της. Είναι εξαιρετικά σπάνια. Το πρωτεύον τμήμα του αργού αντιπροσωπεύεται κυρίως από ισότοπα 36 Ar και 38 Ar, ενώ το ατμοσφαιρικό αργό αποτελείται εξ ολοκλήρου από το ισότοπο 40 Ar (99,6%), το οποίο είναι αναμφίβολα ραδιογόνο. Σε πετρώματα που περιέχουν κάλιο, συσσωρεύτηκε ραδιογενές αργό λόγω της διάσπασης του καλίου-40 από τη σύλληψη ηλεκτρονίων: 40 K + e → 40 Ar.
Επομένως, η περιεκτικότητα σε αργό στα πετρώματα καθορίζεται από την ηλικία τους και την ποσότητα του καλίου. Σε αυτό το βαθμό, η συγκέντρωση ηλίου στα πετρώματα είναι συνάρτηση της ηλικίας τους και της περιεκτικότητας σε θόριο και ουράνιο. Το αργό και το ήλιο απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα από το εσωτερικό της γης κατά τη διάρκεια ηφαιστειακές εκρήξεις, κατά μήκος ρωγμών μέσα φλοιός της γηςμε τη μορφή πίδακες αερίου, καθώς και με τη διάβρωση των πετρωμάτων. Σύμφωνα με υπολογισμούς που έκαναν οι P. Dimon και J. Culp, το ήλιο και το αργό συσσωρεύονται στο φλοιό της γης στη σύγχρονη εποχή και εισέρχονται στην ατμόσφαιρα σε σχετικά μικρές ποσότητες. Ο ρυθμός εισόδου αυτών των ραδιογενών αερίων είναι τόσο χαμηλός που κατά τη διάρκεια της γεωλογικής ιστορίας της Γης δεν μπορούσε να παρέχει το παρατηρούμενο περιεχόμενο τους στη σύγχρονη ατμόσφαιρα. Επομένως, μένει να υποτεθεί ότι το μεγαλύτερο μέρος του αργού της ατμόσφαιρας προήλθε από τα έγκατα της Γης στα πρώτα στάδια της ανάπτυξής της και ένα πολύ μικρότερο μέρος προστέθηκε αργότερα στη διαδικασία του ηφαιστείου και κατά τη διάβρωση του καλίου- που περιέχει πετρώματα.
Έτσι, κατά τη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου, το ήλιο και το αργό είχαν διαφορετικές διαδικασίες μετανάστευσης. Υπάρχει πολύ λίγο ήλιο στην ατμόσφαιρα (περίπου 5 * 10 -4%), και η «ανάσα ηλίου» της Γης ήταν ελαφρύτερη, αφού, ως το ελαφρύτερο αέριο, διέφυγε στο διάστημα. Και "αναπνοή αργού" - βαρύ και αργό παρέμεινε μέσα στον πλανήτη μας. Τα περισσότερα απόΤα πρωτογενή αδρανή αέρια, όπως το νέο και το ξένο, συνδέθηκαν με το πρωτεύον νέον που συλλήφθηκε από τη Γη κατά τον σχηματισμό της, καθώς και με την απελευθέρωση στην ατμόσφαιρα κατά την απαέρωση του μανδύα. Το σύνολο των δεδομένων για τη γεωχημεία των ευγενών αερίων δείχνει ότι η πρωταρχική ατμόσφαιρα της Γης προέκυψε στα πρώτα στάδια της ανάπτυξής της.
Η ατμόσφαιρα περιέχει υδρατμούςκαι νερόσε υγρή και στερεή κατάσταση. Το νερό στην ατμόσφαιρα είναι ένας σημαντικός συσσωρευτής θερμότητας.
Τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας περιέχουν μεγάλη ποσότητα ορυκτών και τεχνολογικής σκόνης και αερολυμάτων, προϊόντα καύσης, άλατα, σπόρια και γύρη φυτών κ.λπ.
Σε ύψος 100-120 km, λόγω της πλήρους ανάμειξης του αέρα, η σύσταση της ατμόσφαιρας είναι ομοιογενής. Η αναλογία μεταξύ αζώτου και οξυγόνου είναι σταθερή. Πιο πάνω κυριαρχούν τα αδρανή αέρια, το υδρογόνο κ.λπ.. Στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας υπάρχουν υδρατμοί. Με την απόσταση από τη γη, το περιεχόμενό της μειώνεται. Παραπάνω, η αναλογία των αερίων αλλάζει, για παράδειγμα, σε υψόμετρο 200-800 km, το οξυγόνο υπερισχύει του αζώτου κατά 10-100 φορές.