Ποια είναι η απόσταση από την ατμόσφαιρα. Το μέγεθος της ατμόσφαιρας της γης

Γαλάζιος πλανήτης...

Αυτό το θέμα έπρεπε να εμφανιστεί στον ιστότοπο ένα από τα πρώτα. Άλλωστε τα ελικόπτερα είναι ατμοσφαιρικά αεροσκάφη. ατμόσφαιρα της γης- ο βιότοπός τους, θα λέγαμε, :-). ΑΛΛΑ φυσικές ιδιότητες του αέρααπλά καθορίστε την ποιότητα αυτού του οικοτόπου :-). Αυτό λοιπόν είναι ένα από τα βασικά. Και η βάση γράφεται πάντα πρώτη. Αλλά αυτό μόλις τώρα το συνειδητοποίησα. Καλύτερα όμως, όπως ξέρετε, αργά παρά ποτέ... Ας αγγίξουμε αυτό το θέμα, αλλά χωρίς να μπούμε στην άγρια ​​φύση και στις περιττές δυσκολίες :-).

Ετσι… ατμόσφαιρα της γης. Αυτό είναι το αέριο κέλυφος του μπλε πλανήτη μας. Όλοι γνωρίζουν αυτό το όνομα. Γιατί μπλε; Απλά επειδή το «μπλε» (καθώς και το μπλε και το ιώδες) συστατικό του ηλιακού φωτός (φάσμα) είναι πιο καλά διασκορπισμένο στην ατμόσφαιρα, χρωματίζοντάς το έτσι σε μπλε-μπλε, μερικές φορές με μια νότα βιολετί (φυσικά μια ηλιόλουστη μέρα :-)) .

Σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης.

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας είναι αρκετά ευρεία. Δεν θα απαριθμήσω όλα τα συστατικά του κειμένου, υπάρχει μια καλή απεικόνιση για αυτό.Η σύσταση όλων αυτών των αερίων είναι σχεδόν σταθερή, με εξαίρεση το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ). Επιπλέον, η ατμόσφαιρα περιέχει αναγκαστικά νερό με τη μορφή ατμών, αιωρούμενων σταγονιδίων ή κρυστάλλων πάγου. Η ποσότητα του νερού δεν είναι σταθερή και εξαρτάται από τη θερμοκρασία και, σε μικρότερο βαθμό, από την πίεση του αέρα. Επιπλέον, η ατμόσφαιρα της Γης (ειδικά η σημερινή) περιέχει επίσης μια ορισμένη ποσότητα, θα έλεγα «κάθε είδους βρωμιά» :-). Αυτά είναι SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, επιπλέον υπάρχουν ατμοί υδραργύρου Hg. Είναι αλήθεια ότι όλα αυτά υπάρχουν σε μικρές ποσότητες, δόξα τω Θεώ :-).

ατμόσφαιρα της γηςΕίναι σύνηθες να χωρίζονται σε πολλές ζώνες που ακολουθούν η μία την άλλη σε ύψος πάνω από την επιφάνεια.

Η πρώτη, πιο κοντά στη γη, είναι η τροπόσφαιρα. Αυτό είναι το χαμηλότερο και, θα λέγαμε, το κύριο στρώμα για τη ζωή. διαφορετικό είδος. Περιέχει το 80% της μάζας όλου του ατμοσφαιρικού αέρα (αν και κατ' όγκο αποτελεί μόνο περίπου το 1% ολόκληρης της ατμόσφαιρας) και περίπου το 90% του συνόλου του ατμοσφαιρικού νερού. Ο κύριος όγκος όλων των ανέμων, των σύννεφων, των βροχών και των χιονιών 🙂 προέρχεται από εκεί. Η τροπόσφαιρα εκτείνεται σε ύψη περίπου 18 km σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη και έως 10 km σε πολικά γεωγραφικά πλάτη. Η θερμοκρασία του αέρα σε αυτό πέφτει με άνοδο περίπου 0,65º για κάθε 100 m.

ατμοσφαιρικές ζώνες.

Η δεύτερη ζώνη είναι η στρατόσφαιρα. Πρέπει να πω ότι μια άλλη στενή ζώνη διακρίνεται μεταξύ της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαιρας - η τροπόπαυση. Σταματά την πτώση της θερμοκρασίας με το ύψος. Η τροπόπαυση έχει μέσο πάχος 1,5-2 km, αλλά τα όριά της είναι ασαφή και η τροπόσφαιρα συχνά επικαλύπτει τη στρατόσφαιρα.

Άρα η στρατόσφαιρα έχει μέσο ύψος από 12 km έως 50 km. Η θερμοκρασία σε αυτό έως τα 25 km παραμένει αμετάβλητη (περίπου -57ºС), στη συνέχεια κάπου έως και 40 km αυξάνεται σε περίπου 0ºС και περαιτέρω έως και 50 km παραμένει αμετάβλητη. Η στρατόσφαιρα είναι ένα σχετικά ήσυχο μέρος της γήινης ατμόσφαιρας. Δεν υπάρχουν πρακτικά δυσμενείς καιρικές συνθήκες σε αυτό. Είναι στη στρατόσφαιρα που το περίφημο στρώμα του όζοντος βρίσκεται σε υψόμετρα από 15-20 km έως 55-60 km.

Αυτό ακολουθείται από ένα μικρό οριακό στρώμα στρατόπαυσης, στην οποία η θερμοκρασία παραμένει γύρω στους 0ºС, και στη συνέχεια η επόμενη ζώνη είναι η μεσόσφαιρα. Εκτείνεται σε υψόμετρα 80-90 km και σε αυτό η θερμοκρασία πέφτει στους 80ºС περίπου. Στη μεσόσφαιρα γίνονται συνήθως ορατοί μικροί μετεωρίτες, οι οποίοι αρχίζουν να λάμπουν μέσα της και να καίγονται εκεί έξω.

Το επόμενο στενό χάσμα είναι η μεσόπαυση και πέρα ​​από αυτήν η ζώνη θερμόσφαιρας. Το ύψος του φτάνει τα 700-800 χλμ. Εδώ η θερμοκρασία αρχίζει και πάλι να ανεβαίνει και σε υψόμετρα περίπου 300 km μπορεί να φτάσει τιμές της τάξης των 1200ºС. Στη συνέχεια, παραμένει σταθερή. Η ιονόσφαιρα βρίσκεται μέσα στη θερμόσφαιρα σε ύψος περίπου 400 km. Εδώ, ο αέρας ιονίζεται έντονα λόγω της έκθεσης στην ηλιακή ακτινοβολία και έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Η επόμενη και, γενικά, η τελευταία ζώνη είναι η εξώσφαιρα. Αυτή είναι η λεγόμενη ζώνη διασποράς. Εδώ, κυρίως πολύ σπάνιο υδρογόνο και ήλιο (με υπεροχή του υδρογόνου) είναι παρόντα. Σε υψόμετρα περίπου 3000 km, η εξώσφαιρα περνά στο κοντινό διαστημικό κενό.

Κάπου έτσι είναι. Γιατί περίπου; Επειδή αυτά τα στρώματα είναι μάλλον υπό όρους. Είναι δυνατές διάφορες αλλαγές στο υψόμετρο, στη σύνθεση των αερίων, στο νερό, στη θερμοκρασία, στον ιονισμό κ.λπ. Επιπλέον, υπάρχουν πολλοί ακόμη όροι που καθορίζουν τη δομή και την κατάσταση της ατμόσφαιρας της γης.

Για παράδειγμα ομόσφαιρα και ετεροσφαιρία. Στην πρώτη, τα ατμοσφαιρικά αέρια αναμειγνύονται καλά και η σύστασή τους είναι αρκετά ομοιογενής. Το δεύτερο βρίσκεται πάνω από το πρώτο και πρακτικά δεν υπάρχει τέτοια ανάμειξη εκεί. Τα αέρια διαχωρίζονται με τη βαρύτητα. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων βρίσκεται σε υψόμετρο 120 km και ονομάζεται turbopause.

Ας τελειώσουμε με τους όρους, αλλά σίγουρα θα προσθέσω ότι είναι συμβατικά αποδεκτό ότι το όριο της ατμόσφαιρας βρίσκεται σε υψόμετρο 100 χλμ. από την επιφάνεια της θάλασσας. Αυτό το σύνορο ονομάζεται Γραμμή Κάρμαν.

Θα προσθέσω δύο ακόμη εικόνες για να δείξω τη δομή της ατμόσφαιρας. Το πρώτο, ωστόσο, είναι στα γερμανικά, αλλά είναι πλήρες και αρκετά κατανοητό :-). Μπορεί να διευρυνθεί και να μελετηθεί καλά. Το δεύτερο δείχνει τη μεταβολή της ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας με το υψόμετρο.

Η δομή της ατμόσφαιρας της Γης.

Μεταβολή της θερμοκρασίας του αέρα με το ύψος.

Τα σύγχρονα επανδρωμένα τροχιακά διαστημόπλοια πετούν σε υψόμετρα περίπου 300-400 km. Ωστόσο, αυτό δεν είναι πλέον αεροπορία, αν και η περιοχή, φυσικά, είναι κατά κάποιο τρόπο στενά συνδεδεμένη, και σίγουρα θα μιλήσουμε ξανά γι 'αυτό :-).

Η αεροπορική ζώνη είναι η τροπόσφαιρα. Τα σύγχρονα ατμοσφαιρικά αεροσκάφη μπορούν επίσης να πετάξουν στα χαμηλότερα στρώματα της στρατόσφαιρας. Για παράδειγμα, η πρακτική οροφή του MIG-25RB είναι 23000 m.

Πτήση στη στρατόσφαιρα.

Και ακριβώς φυσικές ιδιότητες του αέραΟι τροπόσφαιρες καθορίζουν πώς θα είναι η πτήση, πόσο αποτελεσματικό θα είναι το σύστημα ελέγχου του αεροσκάφους, πώς θα το επηρεάσει οι αναταράξεις στην ατμόσφαιρα, πώς θα λειτουργούν οι κινητήρες.

Η πρώτη κύρια ιδιοκτησία είναι θερμοκρασία του αέρα. Στη δυναμική των αερίων, μπορεί να προσδιοριστεί στην κλίμακα Κελσίου ή στην κλίμακα Κέλβιν.

Θερμοκρασία t1σε δεδομένο ύψος Hστην κλίμακα Κελσίου προσδιορίζεται:

t 1 \u003d t - 6,5N, όπου tείναι η θερμοκρασία του αέρα στο έδαφος.

Θερμοκρασία στην κλίμακα Kelvin ονομάζεται απόλυτη θερμοκρασίαΤο μηδέν σε αυτή την κλίμακα είναι το απόλυτο μηδέν. Στο απόλυτο μηδέν σταματά η θερμική κίνηση των μορίων. Το απόλυτο μηδέν στην κλίμακα Kelvin αντιστοιχεί σε -273º στην κλίμακα Κελσίου.

Αντίστοιχα, η θερμοκρασία Τστα ψηλά Hστην κλίμακα Kelvin καθορίζεται:

T \u003d 273K + t - 6,5H

Πίεση αέρα. Η ατμοσφαιρική πίεση μετριέται σε Pascals (N / m 2), στο παλιό σύστημα μέτρησης σε ατμόσφαιρες (atm.). Υπάρχει επίσης κάτι όπως η βαρομετρική πίεση. Αυτή είναι η πίεση που μετράται σε χιλιοστά υδραργύρου χρησιμοποιώντας ένα βαρόμετρο υδραργύρου. Βαρομετρική πίεση (πίεση στο επίπεδο της θάλασσας) ίση με 760 mm Hg. Τέχνη. που ονομάζεται πρότυπο. Στη φυσική, 1 atm. μόλις ίσο με 760 mm Hg.

Πυκνότητα αέρα. Στην αεροδυναμική, η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη έννοια είναι η πυκνότητα μάζας του αέρα. Αυτή είναι η μάζα του αέρα σε 1 m3 όγκου. Η πυκνότητα του αέρα αλλάζει με το ύψος, ο αέρας γίνεται πιο σπάνιος.

Υγρασία αέρα. Δείχνει την ποσότητα του νερού στον αέρα. Υπάρχει μια ιδέα" σχετική υγρασία". Αυτή είναι η αναλογία της μάζας των υδρατμών προς τη μέγιστη δυνατή σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Η έννοια του 0%, δηλαδή όταν ο αέρας είναι εντελώς στεγνός, μπορεί να υπάρχει γενικά μόνο στο εργαστήριο. Από την άλλη πλευρά, η 100% υγρασία είναι αρκετά πραγματική. Αυτό σημαίνει ότι ο αέρας έχει απορροφήσει όλο το νερό που θα μπορούσε να απορροφήσει. Κάτι σαν ένα απολύτως «γεμάτο σφουγγάρι». Η υψηλή σχετική υγρασία μειώνει την πυκνότητα του αέρα, ενώ η χαμηλή σχετική υγρασία την αυξάνει ανάλογα.

Λόγω του γεγονότος ότι οι πτήσεις αεροσκαφών πραγματοποιούνται υπό διαφορετικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, οι παράμετροι πτήσης και αεροδυναμικής τους σε έναν τρόπο πτήσης μπορεί να διαφέρουν. Επομένως, για μια σωστή εκτίμηση αυτών των παραμέτρων, εισαγάγαμε International Standard Atmosphere (ISA). Δείχνει την αλλαγή της κατάστασης του αέρα με την άνοδο του υψομέτρου.

Οι κύριες παράμετροι της κατάστασης του αέρα σε μηδενική υγρασία λαμβάνονται ως:

πίεση P = 760 mm Hg. Τέχνη. (101,3 kPa);

θερμοκρασία t = +15°C (288 K);

πυκνότητα μάζας ρ \u003d 1,225 kg / m 3;

Για το ISA, θεωρείται (όπως αναφέρθηκε παραπάνω :-)) ότι η θερμοκρασία πέφτει στην τροπόσφαιρα κατά 0,65º για κάθε 100 μέτρα υψομέτρου.

Τυπική ατμόσφαιρα (παράδειγμα έως 10000 m).

Οι πίνακες ISA χρησιμοποιούνται για τη βαθμονόμηση οργάνων, καθώς και για υπολογισμούς πλοήγησης και μηχανικής.

Φυσικές ιδιότητες του αέραπεριλαμβάνει επίσης έννοιες όπως αδράνεια, ιξώδες και συμπιεστότητα.

Η αδράνεια είναι μια ιδιότητα του αέρα που χαρακτηρίζει την ικανότητά του να αντιστέκεται σε αλλαγές στην κατάσταση ηρεμίας ή ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση. . Το μέτρο της αδράνειας είναι η πυκνότητα μάζας του αέρα. Όσο υψηλότερο είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η αδράνεια και η δύναμη έλξης του μέσου όταν το αεροσκάφος κινείται σε αυτό.

Ιξώδες. Προσδιορίζει την αντίσταση τριβής στον αέρα καθώς το αεροσκάφος κινείται.

Η συμπιεστότητα μετρά την αλλαγή στην πυκνότητα του αέρα καθώς αλλάζει η πίεση. Σε χαμηλές ταχύτητες αεροσκάφος(έως 450 km/h), δεν υπάρχει αλλαγή στην πίεση όταν η ροή του αέρα ρέει γύρω της, αλλά σε υψηλές ταχύτητες αρχίζει να εμφανίζεται το φαινόμενο της συμπιεστότητας. Η επιρροή του στο υπερηχητικό είναι ιδιαίτερα έντονη. Αυτός είναι ένας ξεχωριστός τομέας αεροδυναμικής και ένα θέμα για ένα ξεχωριστό άρθρο :-).

Λοιπόν, φαίνεται μόνο αυτό προς το παρόν... Ήρθε η ώρα να τελειώσουμε αυτήν την ελαφρώς κουραστική απαρίθμηση, η οποία, ωστόσο, δεν μπορεί να παραβλεφθεί :-). ατμόσφαιρα της γηςτις παραμέτρους του, φυσικές ιδιότητες του αέραείναι τόσο σημαντικές για το αεροσκάφος όσο και οι παράμετροι της ίδιας της συσκευής και ήταν αδύνατο να μην τις αναφέρουμε.

Προς το παρόν, μέχρι τις επόμενες συναντήσεις και πιο ενδιαφέροντα θέματα 🙂…

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Για επιδόρπιο, προτείνω να παρακολουθήσετε ένα βίντεο που γυρίστηκε από το πιλοτήριο ενός δίδυμου MIG-25PU κατά τη διάρκεια της πτήσης του στη στρατόσφαιρα. Γυρίστηκε, προφανώς, από έναν τουρίστα που έχει χρήματα για τέτοιες πτήσεις :-). Γυρίστηκε κυρίως μέσα από το παρμπρίζ. Προσέξτε το χρώμα του ουρανού...

Κάθε εγγράμματος άνθρωπος πρέπει να γνωρίζει όχι μόνο ότι ο πλανήτης περιβάλλεται από μια ατμόσφαιρα μείγματος διαφόρων αερίων, αλλά και ότι υπάρχουν διαφορετικά στρώματα της ατμόσφαιρας που βρίσκονται σε άνισες αποστάσεις από την επιφάνεια της Γης.

Παρατηρώντας τον ουρανό, δεν βλέπουμε απολύτως ούτε τη σύνθετη δομή του, ούτε την ετερογενή του σύνθεση, ούτε άλλα πράγματα κρυμμένα από τα μάτια. Αλλά ακριβώς χάρη στη σύνθετη και πολυσυστατική σύνθεση του στρώματος αέρα, υπάρχουν συνθήκες σε όλο τον πλανήτη που επέτρεψαν την εμφάνιση της ζωής εδώ, τη βλάστηση να ανθίσει, ό,τι ήταν ποτέ εδώ για να εμφανιστεί.

Γνώσεις σχετικά με το θέμα της συζήτησης δίνονται σε άτομα ήδη στην 6η τάξη στο σχολείο, αλλά κάποιοι δεν έχουν τελειώσει ακόμη τις σπουδές τους και κάποιοι είναι εκεί τόσο καιρό που έχουν ήδη ξεχάσει τα πάντα. Ωστόσο, το καθένα μορφωμένο άτομοπρέπει να γνωρίζει από τι αποτελείται ο κόσμος γύρω του, ειδικά εκείνο το μέρος του από το οποίο εξαρτάται άμεσα η ίδια η δυνατότητα της κανονικής του ζωής.

Πώς ονομάζεται καθένα από τα στρώματα της ατμόσφαιρας, σε ποιο ύψος βρίσκεται, τι ρόλο παίζει; Όλες αυτές οι ερωτήσεις θα συζητηθούν παρακάτω.

Η δομή της ατμόσφαιρας της Γης

Κοιτάζοντας τον ουρανό, ειδικά όταν είναι εντελώς χωρίς σύννεφα, είναι πολύ δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι έχει μια τόσο περίπλοκη και πολυεπίπεδη δομή που η θερμοκρασία εκεί σε διαφορετικά υψόμετρα είναι πολύ διαφορετική και ότι εκεί, σε υψόμετρο, οι πιο σημαντικές διεργασίες για όλη τη χλωρίδα και την πανίδα λαμβάνουν χώρα στο έδαφος.

Αν δεν υπήρχε μια τόσο περίπλοκη σύνθεση του καλύμματος αερίου του πλανήτη, τότε απλά δεν θα υπήρχε ζωή εδώ και ακόμη και η δυνατότητα για την προέλευσή της.

Οι πρώτες προσπάθειες μελέτης αυτού του τμήματος του γύρω κόσμου έγιναν από τους αρχαίους Έλληνες, αλλά δεν μπορούσαν να υπερβούν τα συμπεράσματά τους, αφού δεν διέθεταν την απαραίτητη τεχνική βάση. Δεν έβλεπαν τα όρια διαφορετικών στρωμάτων, δεν μπορούσαν να μετρήσουν τη θερμοκρασία τους, να μελετήσουν τη σύνθεση των συστατικών κ.λπ.

Βασικά μόνο καιρικές συνθήκεςώθησε τα πιο προοδευτικά μυαλά να σκεφτούν ότι ο ορατός ουρανός δεν είναι τόσο απλός όσο φαίνεται.

Πιστεύεται ότι η δομή του σύγχρονου αέριου περιβλήματος γύρω από τη Γη διαμορφώθηκε σε τρία στάδια.Πρώτα υπήρχε μια πρωταρχική ατμόσφαιρα υδρογόνου και ηλίου που συλλαμβάνονταν από το διάστημα.

Στη συνέχεια, η έκρηξη των ηφαιστείων γέμισε τον αέρα με μια μάζα άλλων σωματιδίων και δημιουργήθηκε μια δευτερεύουσα ατμόσφαιρα. Αφού περάσετε όλα τα κύρια χημικές αντιδράσειςκαι τις διαδικασίες χαλάρωσης σωματιδίων, έχει προκύψει η τρέχουσα κατάσταση.

Τα στρώματα της ατμόσφαιρας κατά σειρά από την επιφάνεια της γης και τα χαρακτηριστικά τους

Η δομή του αέριου περιβλήματος του πλανήτη είναι αρκετά περίπλοκη και ποικίλη. Ας το εξετάσουμε πιο αναλυτικά, φτάνοντας σταδιακά στα υψηλότερα επίπεδα.

Τροποσφαίρα

Εκτός από το οριακό στρώμα, η τροπόσφαιρα είναι το χαμηλότερο στρώμα της ατμόσφαιρας. Εκτείνεται σε ύψος περίπου 8-10 km πάνω από την επιφάνεια της γης στις πολικές περιοχές, 10-12 km σε εύκρατα κλίματα και 16-18 km σε τροπικά μέρη.

Ενδιαφέρον γεγονός:αυτή η απόσταση μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με την εποχή του χρόνου - το χειμώνα είναι κάπως μικρότερη από το καλοκαίρι.

Ο αέρας της τροπόσφαιρας περιέχει το κύριο ζωογόνο δύναμηγια όλη τη ζωή στη γη.Περιέχει περίπου το 80% του συνόλου του διαθέσιμου ατμοσφαιρικού αέρα, περισσότερο από το 90% των υδρατμών, εδώ σχηματίζονται σύννεφα, κυκλώνες και άλλα ατμοσφαιρικά φαινόμενα.

Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί η σταδιακή μείωση της θερμοκρασίας καθώς ανεβαίνετε από την επιφάνεια του πλανήτη. Οι επιστήμονες έχουν υπολογίσει ότι για κάθε 100 μέτρα υψομέτρου, η θερμοκρασία μειώνεται κατά περίπου 0,6-0,7 βαθμούς.

Στρατόσφαιρα

Το επόμενο πιο σημαντικό στρώμα είναι η στρατόσφαιρα. Το ύψος της στρατόσφαιρας είναι περίπου 45-50 χιλιόμετρα.Ξεκινά από τα 11 km και ήδη επικρατούν αρνητικές θερμοκρασίες που φτάνουν έως και τους -57 ° C.

Γιατί είναι σημαντικό αυτό το στρώμα για τους ανθρώπους, όλα τα ζώα και τα φυτά; Εδώ, σε υψόμετρο 20-25 χιλιομέτρων, βρίσκεται το στρώμα του όζοντος - παγιδεύει τις υπεριώδεις ακτίνες που εκπέμπονται από τον ήλιο και μειώνει την καταστροφική τους επίδραση στη χλωρίδα και την πανίδα σε αποδεκτή τιμή.

Είναι πολύ ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι η στρατόσφαιρα απορροφά πολλούς τύπους ακτινοβολίας που έρχονται στη γη από τον ήλιο, άλλα αστέρια και το διάστημα. Η ενέργεια που λαμβάνεται από αυτά τα σωματίδια πηγαίνει στον ιονισμό των μορίων και των ατόμων που βρίσκονται εδώ, εμφανίζονται διάφορες χημικές ενώσεις.

Όλα αυτά οδηγούν σε ένα τόσο διάσημο και πολύχρωμο φαινόμενο όπως το βόρειο σέλας.

Μεσόσφαιρα

Η μεσόσφαιρα ξεκινά περίπου στα 50 και εκτείνεται μέχρι τα 90 χιλιόμετρα.Η κλίση, ή η πτώση της θερμοκρασίας με μια αλλαγή στο υψόμετρο, δεν είναι τόσο μεγάλη εδώ όσο στα χαμηλότερα στρώματα. Στα ανώτερα όρια αυτού του κελύφους, η θερμοκρασία είναι περίπου -80°C. Η σύνθεση αυτής της περιοχής περιλαμβάνει περίπου 80% άζωτο, καθώς και 20% οξυγόνο.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η μεσόσφαιρα είναι ένα είδος νεκρής ζώνης για οποιαδήποτε ιπτάμενη συσκευή. Τα αεροπλάνα δεν μπορούν να πετάξουν εδώ, γιατί ο αέρας είναι εξαιρετικά σπάνιος, ενώ οι δορυφόροι δεν μπορούν να πετάξουν σε τόσο χαμηλό ύψος, αφού η διαθέσιμη πυκνότητα αέρα είναι πολύ υψηλή για αυτούς.

Ένα άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της μεσόσφαιρας είναι είναι εδώ που καίγονται οι μετεωρίτες που χτύπησαν τον πλανήτη.Η μελέτη τέτοιων στρωμάτων μακριά από τη γη πραγματοποιείται με τη βοήθεια ειδικών πυραύλων, αλλά η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας είναι χαμηλή, επομένως η γνώση της περιοχής αφήνει πολλά να είναι επιθυμητή.

Θερμόσφαιρα

Αμέσως μετά έρχεται το εξεταζόμενο στρώμα θερμόσφαιρα, το ύψος της οποίας σε km εκτείνεται έως και 800 km.Κατά κάποιο τρόπο, αυτός είναι σχεδόν ανοιχτός χώρος. Υπάρχει μια επιθετική επίδραση της κοσμικής ακτινοβολίας, της ακτινοβολίας, της ηλιακής ακτινοβολίας.

Όλα αυτά δημιουργούν ένα τόσο υπέροχο και όμορφο φαινόμενο όπως το βόρειο σέλας.

Το χαμηλότερο στρώμα της θερμόσφαιρας θερμαίνεται σε θερμοκρασία περίπου 200 K ή περισσότερο. Αυτό συμβαίνει λόγω στοιχειωδών διεργασιών μεταξύ ατόμων και μορίων, του ανασυνδυασμού και της ακτινοβολίας τους.

Τα ανώτερα στρώματα θερμαίνονται λόγω των μαγνητικών καταιγίδων που ρέουν εδώ, ηλεκτρικά ρεύματα, τα οποία στη συνέχεια δημιουργούνται. Η θερμοκρασία του κρεβατιού δεν είναι ομοιόμορφη και μπορεί να κυμαίνεται πολύ σημαντικά.

Οι περισσότεροι τεχνητοί δορυφόροι, βαλλιστικά σώματα, επανδρωμένοι σταθμοί κ.λπ. πετούν στη θερμόσφαιρα. Επίσης δοκιμάζει τις εκτοξεύσεις διαφόρων όπλων και πυραύλων.

Εξώσφαιρα

Η εξώσφαιρα, ή όπως ονομάζεται επίσης σφαίρα σκέδασης, είναι το υψηλότερο επίπεδο της ατμόσφαιράς μας, το όριό της, ακολουθούμενο από το διαπλανητικό εξωτερικό διάστημα. Η εξώσφαιρα ξεκινά από ύψος περίπου 800-1000 χιλιομέτρων.

Τα πυκνά στρώματα μένουν πίσω και εδώ ο αέρας είναι εξαιρετικά σπάνιος, τυχόν σωματίδια που πέφτουν από το πλάι απλά παρασύρονται στο διάστημα λόγω της πολύ αδύναμης δράσης της βαρύτητας.

Αυτό το κέλυφος καταλήγει σε υψόμετρο περίπου 3000-3500 km, και δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου σωματίδια εδώ. Αυτή η ζώνη ονομάζεται κοντινό διαστημικό κενό. Εδώ δεν επικρατούν μεμονωμένα σωματίδια στη συνήθη τους κατάσταση, αλλά το πλάσμα, τις περισσότερες φορές πλήρως ιονισμένο.

Η σημασία της ατμόσφαιρας στη ζωή της Γης

Έτσι μοιάζουν όλα τα κύρια επίπεδα της δομής της ατμόσφαιρας του πλανήτη μας. Το αναλυτικό του σχήμα μπορεί να περιλαμβάνει άλλες περιοχές, αλλά είναι ήδη δευτερεύουσας σημασίας.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι Η ατμόσφαιρα παίζει καθοριστικό ρόλο για τη ζωή στη Γη.Το πολύ όζον στη στρατόσφαιρά του επιτρέπει στη χλωρίδα και την πανίδα να ξεφύγει από τις θανατηφόρες επιπτώσεις της ακτινοβολίας και της ακτινοβολίας από το διάστημα.

Επίσης, εδώ διαμορφώνεται ο καιρός, συμβαίνουν όλα τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα, εμφανίζονται κυκλώνες, άνεμοι και πεθαίνουν, δημιουργείται αυτή ή η άλλη πίεση. Όλα αυτά έχουν άμεσο αντίκτυπο στην κατάσταση του ανθρώπου, όλων των ζωντανών οργανισμών και φυτών.

Το πλησιέστερο στρώμα, η τροπόσφαιρα, μας δίνει την ευκαιρία να αναπνέουμε, διαποτίζει όλη τη ζωή με οξυγόνο και της επιτρέπει να ζήσει. Ακόμη και μικρές αποκλίσεις στη δομή και τη σύνθεση της ατμόσφαιρας μπορούν να έχουν την πιο επιζήμια επίδραση σε όλα τα ζωντανά όντα.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια τέτοια εκστρατεία ξεκινά τώρα κατά των επιβλαβών εκπομπών από τα αυτοκίνητα και την παραγωγή, οι περιβαλλοντολόγοι κρούουν τον κώδωνα του κινδύνου για το πάχος της στιβάδας του όζοντος, το Κόμμα των Πρασίνων και άλλα παρόμοια στέκονται υπέρ της μέγιστης διατήρησης της φύσης. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος να παραταθεί η κανονική ζωή στη γη και να μην γίνει αφόρητη από πλευράς κλίματος.

Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα από διάφορα αέρια. Εκτείνεται από την επιφάνεια της Γης σε ύψος έως και 900 km, προστατεύοντας τον πλανήτη από το βλαβερό φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας και περιέχει αέρια απαραίτητα για όλη τη ζωή στον πλανήτη. Η ατμόσφαιρα καθυστερεί ηλιακή θερμότητα, θέρμανση κοντά στην επιφάνεια της γης και δημιουργία ευνοϊκού κλίματος.

Σύνθεση της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από δύο αέρια - άζωτο (78%) και οξυγόνο (21%). Επιπλέον, περιέχει ακαθαρσίες διοξειδίου του άνθρακα και άλλα αέρια. στην ατμόσφαιρα υπάρχει με τη μορφή ατμού, σταγόνες υγρασίας στα σύννεφα και κρυστάλλους πάγου.

Στρώματα της ατμόσφαιρας

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

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

Ατμοσφαιρική πίεση

Αν και δεν το νιώθουμε, τα στρώματα της ατμόσφαιρας ασκούν πίεση στην επιφάνεια της Γης. Το υψηλότερο βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια και καθώς απομακρύνεστε από αυτήν, σταδιακά μειώνεται. Εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ξηράς και ωκεανού, και επομένως σε περιοχές που βρίσκονται στο ίδιο ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, υπάρχει συχνά διαφορετική πίεση. Η χαμηλή πίεση φέρνει υγρό καιρό, ενώ η υψηλή πίεση δημιουργεί συνήθως καθαρό καιρό.

Η κίνηση των αέριων μαζών στην ατμόσφαιρα

Και οι πιέσεις προκαλούν ανάμειξη της χαμηλότερης ατμόσφαιρας. Έτσι πνέουν οι άνεμοι από τις περιοχές υψηλή πίεσηστη χαμηλή περιοχή. Σε πολλές περιοχές, εμφανίζονται επίσης τοπικοί άνεμοι, που προκαλούνται από διαφορές στη θερμοκρασία της ξηράς και της θάλασσας. Τα βουνά έχουν επίσης σημαντική επίδραση στην κατεύθυνση των ανέμων.

Το φαινόμενο του θερμοκηπίου

Το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια στην ατμόσφαιρα της γης παγιδεύουν τη θερμότητα του ήλιου. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται συνήθως φαινόμενο του θερμοκηπίου, καθώς είναι από πολλές απόψεις παρόμοια με την κυκλοφορία της θερμότητας στα θερμοκήπια. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου προκαλεί παγκόσμια υπερθέρμανσηστον πλανήτη. Σε περιοχές υψηλής πίεσης - αντικυκλώνες - καθιερώνεται διαυγής ηλιακός. Σε περιοχές χαμηλής πίεσης - κυκλώνες - ο καιρός είναι συνήθως ασταθής. Θερμότητα και φως εισέρχονται στην ατμόσφαιρα. Τα αέρια παγιδεύουν τη θερμότητα που ανακλάται από την επιφάνεια της γης, προκαλώντας έτσι την άνοδο της θερμοκρασίας στη γη.

Υπάρχει ένα ειδικό στρώμα του όζοντος στη στρατόσφαιρα. Το όζον εμποδίζει το μεγαλύτερο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας από τον Ήλιο, προστατεύοντας τη Γη και όλη τη ζωή σε αυτήν από αυτήν. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η αιτία της καταστροφής του στρώματος του όζοντος είναι τα ειδικά αέρια διοξειδίου του χλωροφθοράνθρακα που περιέχονται σε ορισμένα αερολύματα και ψυκτικό εξοπλισμό. Πάνω από την Αρκτική και την Ανταρκτική, τεράστιες τρύπες έχουν βρεθεί στο στρώμα του όζοντος, συμβάλλοντας στην αύξηση της ποσότητας της υπεριώδους ακτινοβολίας που επηρεάζει την επιφάνεια της Γης.

Το όζον σχηματίζεται στην κατώτερη ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα μεταξύ της ηλιακής ακτινοβολίας και των διαφόρων καυσαερίων και αερίων. Συνήθως διασκορπίζεται στην ατμόσφαιρα, αλλά εάν ένα κλειστό στρώμα ψυχρού αέρα σχηματίζεται κάτω από ένα στρώμα θερμού αέρα, το όζον συγκεντρώνεται και εμφανίζεται αιθαλομίχλη. Δυστυχώς, αυτό δεν μπορεί να αναπληρώσει την απώλεια όζοντος στις τρύπες του όζοντος.

Η δορυφορική εικόνα δείχνει ξεκάθαρα μια τρύπα στο στρώμα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική. Το μέγεθος της τρύπας ποικίλλει, αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυξάνεται συνεχώς. Γίνονται προσπάθειες να μειωθεί το επίπεδο των καυσαερίων στην ατμόσφαιρα. Μειώστε την ατμοσφαιρική ρύπανση και χρησιμοποιήστε καύσιμα χωρίς καπνό στις πόλεις. Η αιθαλομίχλη προκαλεί ερεθισμό των ματιών και πνιγμό σε πολλούς ανθρώπους.

Η εμφάνιση και η εξέλιξη της ατμόσφαιρας της Γης

Η σύγχρονη ατμόσφαιρα της Γης είναι το αποτέλεσμα μιας μακράς εξελικτικής εξέλιξης. Προέκυψε ως αποτέλεσμα της κοινής δράσης γεωλογικών παραγόντων και της ζωτικής δραστηριότητας των οργανισμών. Σε όλη τη γεωλογική ιστορία, η ατμόσφαιρα της γης έχει περάσει από πολλές βαθιές ανακατατάξεις. Με βάση γεωλογικά δεδομένα και θεωρητικά (προαπαιτούμενα), η αρχέγονη ατμόσφαιρα της νεαρής Γης, που υπήρχε πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσε να αποτελείται από ένα μείγμα αδρανών και ευγενών αερίων με μικρή προσθήκη παθητικού αζώτου (N. A. Yasamanov, 1985 A. S. Monin, 1987· O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. Προς το παρόν, η άποψη για τη σύνθεση και τη δομή της πρώιμης ατμόσφαιρας έχει κάπως αλλάξει. Η πρωταρχική ατμόσφαιρα (πρωτοατμόσφαιρα) στο αρχαιότερο πρωτοπλανητικό στάδιο., δηλ. παλαιότερη 4. δισεκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσε να αποτελείται από ένα μείγμα μεθανίου, αμμωνίας και διοξειδίου του άνθρακα. Ως αποτέλεσμα της απαέρωσης του μανδύα και των ενεργών καιρικών φαινομένων που συμβαίνουν στην επιφάνεια της γης, υδρατμοί, ενώσεις άνθρακα με τη μορφή CO 2 και CO, θείο και οι ενώσεις του άρχισαν να εισέρχονται στην ατμόσφαιρα, καθώς και ισχυρά οξέα αλογόνου - HCI, HF, HI και βορικό οξύ, τα οποία συμπληρώθηκαν με μεθάνιο, αμμωνία, υδρογόνο, αργό και κάποια άλλα ευγενή αέρια στην ατμόσφαιρα. Αυτή η αρχέγονη ατμόσφαιρα ήταν εξαιρετικά αραιή. Επομένως, η θερμοκρασία κοντά στην επιφάνεια της γης ήταν κοντά στη θερμοκρασία της ακτινοβολίας ισορροπίας (AS Monin, 1977).

Με την πάροδο του χρόνου, η σύνθεση αερίου της πρωτογενούς ατμόσφαιρας άρχισε να μετασχηματίζεται υπό την επίδραση των διαδικασιών διάβρωσης των πετρωμάτων που προεξέχουν στην επιφάνεια της γης, της ζωτικής δραστηριότητας των κυανοβακτηρίων και των γαλαζοπράσινων φυκών, των ηφαιστειακών διεργασιών και της δράσης του ηλιακού φωτός. Αυτό οδήγησε στην αποσύνθεση του μεθανίου σε και διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία - σε άζωτο και υδρογόνο. Το διοξείδιο του άνθρακα άρχισε να συσσωρεύεται στη δευτερογενή ατμόσφαιρα, που σιγά-σιγά κατέβηκε στην επιφάνεια της γης, και το άζωτο. Χάρη στη ζωτική δραστηριότητα των γαλαζοπράσινων φυκών, άρχισε να παράγεται οξυγόνο στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, το οποίο όμως στην αρχή ξοδεύτηκε κυρίως για «οξείδωση ατμοσφαιρικών αερίων και στη συνέχεια πετρωμάτων. Ταυτόχρονα, η αμμωνία, οξειδωμένη σε μοριακό άζωτο, άρχισε να συσσωρεύεται εντατικά στην ατμόσφαιρα. Υποτίθεται ότι ένα σημαντικό μέρος του αζώτου στη σύγχρονη ατμόσφαιρα είναι λείψανο. Το μεθάνιο και το μονοξείδιο του άνθρακα οξειδώθηκαν σε διοξείδιο του άνθρακα. Το θείο και το υδρόθειο οξειδώθηκαν σε SO 2 και SO 3, τα οποία, λόγω της υψηλής κινητικότητας και ελαφρότητας τους, απομακρύνθηκαν γρήγορα από την ατμόσφαιρα. Έτσι, η ατμόσφαιρα από αναγωγική, όπως ήταν στην Αρχαϊκή και πρώιμη Πρωτοζωική, μετατράπηκε σταδιακά σε οξειδωτική.

Το διοξείδιο του άνθρακα εισήλθε στην ατμόσφαιρα τόσο ως αποτέλεσμα της οξείδωσης μεθανίου όσο και ως αποτέλεσμα της απαέρωσης του μανδύα και της διάβρωσης των πετρωμάτων. Σε περίπτωση που όλο το διοξείδιο του άνθρακα που απελευθερώθηκε κατά τη διάρκεια ολόκληρης της ιστορίας της Γης παρέμενε στην ατμόσφαιρα, η μερική του πίεση θα μπορούσε τώρα να γίνει η ίδια όπως στην Αφροδίτη (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Αλλά στη Γη, η διαδικασία αντιστράφηκε. Ένα σημαντικό μέρος του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα διαλύθηκε στην υδρόσφαιρα, στην οποία χρησιμοποιήθηκε από τους υδρόβιους οργανισμούς για να χτίσουν τα κελύφη τους και μετατράπηκε βιογενικά σε ανθρακικά. Στη συνέχεια, από αυτά σχηματίστηκαν τα πιο ισχυρά στρώματα χημειογενών και οργανογονικών ανθρακικών αλάτων.

Το οξυγόνο τροφοδοτήθηκε στην ατμόσφαιρα από τρεις πηγές. Για πολύ καιρό, ξεκινώντας από τη στιγμή του σχηματισμού της Γης, απελευθερώθηκε κατά την απαέρωση του μανδύα και δαπανήθηκε κυρίως σε οξειδωτικές διεργασίες.Μια άλλη πηγή οξυγόνου ήταν η φωτοδιάσπαση των υδρατμών από τη σκληρή υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία. εμφανίσεις? Το ελεύθερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα οδήγησε στο θάνατο των περισσότερων από τους προκαρυώτες που ζούσαν σε συνθήκες αναγωγής. Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί έχουν αλλάξει τα ενδιαιτήματά τους. Άφησαν την επιφάνεια της Γης στα βάθη και τις περιοχές όπου εξακολουθούσαν να διατηρούνται συνθήκες μείωσης. Αντικαταστάθηκαν από ευκαρυώτες, οι οποίοι άρχισαν να επεξεργάζονται δυναμικά το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο.

Κατά τη διάρκεια της Αρχαϊκής εποχής και ένα σημαντικό μέρος του Πρωτοζωικού, σχεδόν όλο το οξυγόνο, που προερχόταν τόσο από βιογενή όσο και από βιογενή, δαπανήθηκε κυρίως για την οξείδωση του σιδήρου και του θείου. Μέχρι το τέλος του Πρωτοζωικού, όλος ο μεταλλικός δισθενής σίδηρος που βρισκόταν στην επιφάνεια της γης είτε οξειδώθηκε είτε μετακινήθηκε στον πυρήνα της γης. Αυτό οδήγησε στο γεγονός ότι η μερική πίεση του οξυγόνου στην πρώιμη προτεροζωική ατμόσφαιρα άλλαξε.

Στα μέσα του Πρωτοζωικού, η συγκέντρωση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα έφτασε στο σημείο Urey και ανήλθε στο 0,01% του σημερινού επιπέδου. Ξεκινώντας από εκείνη την εποχή, το οξυγόνο άρχισε να συσσωρεύεται στην ατμόσφαιρα και, πιθανότατα, ήδη στο τέλος του Riphean, το περιεχόμενό του έφτασε στο σημείο Παστέρ (0,1% του σημερινού επιπέδου). Είναι πιθανό ότι η στιβάδα του όζοντος προέκυψε την περίοδο της Βεντίας και εκείνη την εποχή δεν εξαφανίστηκε ποτέ.

Η εμφάνιση ελεύθερου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της γης τόνωσε την εξέλιξη της ζωής και οδήγησε στην εμφάνιση νέων μορφών με πιο τέλειο μεταβολισμό. Αν προηγούμενα ευκαρυωτικά μονοκύτταρα φύκια και κυανίδια, που εμφανίστηκαν στην αρχή του Πρωτοζωικού, απαιτούσαν περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο νερό μόνο 10-3 της σύγχρονης συγκέντρωσής του, τότε με την εμφάνιση μη σκελετικών Μεταζώων στο τέλος της Πρώιμης Βεντίας, Δηλαδή, πριν από περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια, η συγκέντρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα θα έπρεπε να ήταν πολύ μεγαλύτερη. Εξάλλου, ο Metazoa χρησιμοποιούσε αναπνοή οξυγόνου και αυτό απαιτούσε η μερική πίεση του οξυγόνου να φτάσει σε ένα κρίσιμο επίπεδο - το σημείο Παστέρ. Σε αυτή την περίπτωση, η διαδικασία αναερόβιας ζύμωσης αντικαταστάθηκε από έναν ενεργειακά πιο πολλά υποσχόμενο και προοδευτικό μεταβολισμό οξυγόνου.

Μετά από αυτό, η περαιτέρω συσσώρευση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της γης συνέβη μάλλον γρήγορα. Η προοδευτική αύξηση του όγκου των γαλαζοπράσινων φυκών συνέβαλε στην επίτευξη στην ατμόσφαιρα του απαραίτητου επιπέδου οξυγόνου για την υποστήριξη της ζωής του ζωικού κόσμου. Μια ορισμένη σταθεροποίηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα έχει συμβεί από τη στιγμή που τα φυτά ήρθαν στη γη - πριν από περίπου 450 εκατομμύρια χρόνια. Η εμφάνιση φυτών στην ξηρά, που συνέβη στη Σιλουριακή περίοδο, οδήγησε στην τελική σταθεροποίηση του επιπέδου του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Από τότε, η συγκέντρωσή του άρχισε να κυμαίνεται εντός μάλλον στενών ορίων, χωρίς ποτέ να υπερβαίνει την ύπαρξη ζωής. Η συγκέντρωση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα έχει σταθεροποιηθεί πλήρως από την εμφάνιση των ανθοφόρων φυτών. Αυτό το γεγονός έγινε στη μέση Γυψώδης, δηλ. πριν από περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια.

Ο κύριος όγκος του αζώτου σχηματίστηκε στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της Γης, κυρίως λόγω της αποσύνθεσης της αμμωνίας. Με την εμφάνιση των οργανισμών ξεκίνησε η διαδικασία δέσμευσης του ατμοσφαιρικού αζώτου σε οργανική ύλη και ενταφιασμού του σε θαλάσσια ιζήματα. Μετά την απελευθέρωση των οργανισμών στην ξηρά, το άζωτο άρχισε να θάβεται σε ηπειρωτικά ιζήματα. Οι διαδικασίες επεξεργασίας ελεύθερου αζώτου εντάθηκαν ιδιαίτερα με την εμφάνιση των χερσαίων φυτών.

Στη στροφή του Κρυπτοζωικού και του Φανεροζωικού, δηλαδή πριν από περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια, η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μειώθηκε στα δέκατα του τοις εκατό και έφτασε σε περιεκτικότητα κοντά στο σημερινό επίπεδο μόλις πρόσφατα, περίπου 10-20 εκατομμύρια πριν από χρόνια.

Έτσι, η σύνθεση αερίου της ατμόσφαιρας όχι μόνο παρείχε ζωτικό χώρο στους οργανισμούς, αλλά καθόρισε και τα χαρακτηριστικά της ζωτικής τους δραστηριότητας, προώθησε την εγκατάσταση και την εξέλιξη. Οι προκύπτουσες αστοχίες στην κατανομή της σύνθεσης του ατμοσφαιρικού αερίου ευνοϊκή για τους οργανισμούς, τόσο λόγω κοσμικών όσο και πλανητικών αιτιών, οδήγησαν σε μαζικές εξαφανίσεις του οργανικού κόσμου, οι οποίες συνέβησαν επανειλημμένα κατά τη διάρκεια του Κρυπτοζωικού και σε ορισμένα όρια της φαινοζωικής ιστορίας.

Εθνοσφαιρικές λειτουργίες της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα της Γης παρέχει την απαραίτητη ουσία, ενέργεια και καθορίζει την κατεύθυνση και την ταχύτητα των μεταβολικών διεργασιών. Η σύνθεση αερίου της σύγχρονης ατμόσφαιρας είναι η βέλτιστη για την ύπαρξη και την ανάπτυξη της ζωής. Ως περιοχή σχηματισμού καιρού και κλίματος, η ατμόσφαιρα πρέπει να δημιουργεί άνετες συνθήκες για τη ζωή των ανθρώπων, των ζώων και της βλάστησης. Αποκλίσεις προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση στην ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα και καιρικές συνθήκεςδημιουργώ ακραίες συνθήκεςγια τη ζωτική δραστηριότητα του ζωικού και φυτικού κόσμου, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.

Η ατμόσφαιρα της Γης όχι μόνο παρέχει τις προϋποθέσεις για την ύπαρξη της ανθρωπότητας, αποτελώντας τον κύριο παράγοντα στην εξέλιξη της εθνόσφαιρας. Ταυτόχρονα, αποδεικνύεται πηγή ενέργειας και πρώτης ύλης για παραγωγή. Γενικά, η ατμόσφαιρα είναι ένας παράγοντας που προστατεύει την ανθρώπινη υγεία και ορισμένες περιοχές, λόγω φυσικογεωγραφικών συνθηκών και ποιότητας του ατμοσφαιρικού αέρα, χρησιμεύουν ως χώροι αναψυχής και είναι χώροι που προορίζονται για θεραπευτική αγωγή και αναψυχή των ανθρώπων. Έτσι, η ατμόσφαιρα είναι παράγοντας αισθητικής και συναισθηματικής επίδρασης.

Οι εθνοσφαιρικές και τεχνοσφαιρικές λειτουργίες της ατμόσφαιρας, που προσδιορίστηκαν αρκετά πρόσφατα (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), χρειάζονται μια ανεξάρτητη και σε βάθος μελέτη. Έτσι, η μελέτη των λειτουργιών της ατμοσφαιρικής ενέργειας είναι πολύ σημαντική τόσο ως προς την εμφάνιση και λειτουργία διεργασιών που βλάπτουν το περιβάλλον όσο και ως προς τις επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία και ευημερία. Σε αυτή την περίπτωση, μιλάμε για την ενέργεια των κυκλώνων και των αντικυκλώνων, τις ατμοσφαιρικές δίνες, την ατμοσφαιρική πίεση και άλλα ακραία ατμοσφαιρικά φαινόμενα, αποτελεσματική χρήσηπου θα συμβάλει στην επιτυχή επίλυση του προβλήματος της απόκτησης μη ρυπογόνων εναλλακτικές πηγέςενέργεια. Άλλωστε, το ατμοσφαιρικό περιβάλλον, ειδικά εκείνο το τμήμα του που βρίσκεται πάνω από τον Παγκόσμιο Ωκεανό, είναι μια περιοχή απελευθέρωσης κολοσσιαίας ποσότητας ελεύθερης ενέργειας.

Για παράδειγμα, έχει διαπιστωθεί ότι οι τροπικοί κυκλώνες μέσης ισχύος απελευθερώνουν ενέργεια ισοδύναμη με την ενέργεια 500.000 ατομικών βομβών που έπεσαν στη Χιροσίμα και στο Ναγκασάκι σε μόλις μία ημέρα. Για 10 ημέρες από την ύπαρξη ενός τέτοιου κυκλώνα, απελευθερώνεται αρκετή ενέργεια για να καλύψει όλες τις ενεργειακές ανάγκες μιας χώρας όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες για 600 χρόνια.

ΣΤΟ τα τελευταία χρόνιαΈνας μεγάλος αριθμός εργασιών φυσικών επιστημόνων έχει δημοσιευθεί, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, σχετικά με διάφορες πτυχές της δραστηριότητας και την επίδραση της ατμόσφαιρας στις γήινες διεργασίες, γεγονός που υποδηλώνει την εντατικοποίηση των διεπιστημονικών αλληλεπιδράσεων στη σύγχρονη φυσική επιστήμη. Ταυτόχρονα, εκδηλώνεται ο ολοκληρωτικός ρόλος ορισμένων από τις κατευθύνσεις του, μεταξύ των οποίων είναι απαραίτητο να σημειωθεί η λειτουργική-οικολογική κατεύθυνση στη γεωοικολογία.

Αυτή η κατεύθυνση διεγείρει την ανάλυση και τη θεωρητική γενίκευση των οικολογικών λειτουργιών και του πλανητικού ρόλου των διαφόρων γεωσφαιρών, και αυτό, με τη σειρά του, αποτελεί σημαντική προϋπόθεση για την ανάπτυξη μεθοδολογίας και επιστημονικών θεμελίων για μια ολιστική μελέτη του πλανήτη μας, την ορθολογική χρήση και προστασία των φυσικών του πόρων.

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται από πολλά στρώματα: τροπόσφαιρα, στρατόσφαιρα, μεσόσφαιρα, θερμόσφαιρα, ιονόσφαιρα και εξώσφαιρα. Στο πάνω μέρος της τροπόσφαιρας και στο κάτω μέρος της στρατόσφαιρας υπάρχει ένα στρώμα εμπλουτισμένο με όζον, που ονομάζεται στρώμα του όζοντος. Έχουν καθιερωθεί ορισμένες κανονικότητες (ημερήσιες, εποχιακές, ετήσιες κ.λπ.) στη διανομή του όζοντος. Από την έναρξή της, η ατμόσφαιρα έχει επηρεάσει την πορεία των πλανητικών διεργασιών. Η πρωταρχική σύνθεση της ατμόσφαιρας ήταν εντελώς διαφορετική από αυτήν που είναι σήμερα, αλλά με την πάροδο του χρόνου η αναλογία και ο ρόλος του μοριακού αζώτου αυξανόταν σταθερά, πριν από περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια εμφανίστηκε ελεύθερο οξυγόνο, η ποσότητα του οποίου αυξανόταν συνεχώς, αλλά η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα μειώθηκε ανάλογα . Η υψηλή κινητικότητα της ατμόσφαιρας, η σύστασή της σε αέρια και η παρουσία αερολυμάτων καθορίζουν τον εξέχοντα ρόλο και την ενεργό συμμετοχή της σε διάφορες γεωλογικές και βιοσφαιρικές διεργασίες. Ο ρόλος της ατμόσφαιρας στην ανακατανομή της ηλιακής ενέργειας και στην ανάπτυξη καταστροφικών φυσικών φαινομένων και καταστροφών είναι μεγάλος. Οι ατμοσφαιρικοί ανεμοστρόβιλοι - ανεμοστρόβιλοι (ανεμοστρόβιλοι), τυφώνες, τυφώνες, κυκλώνες και άλλα φαινόμενα έχουν αρνητικό αντίκτυπο στον οργανικό κόσμο και τα φυσικά συστήματα. Οι κύριες πηγές ρύπανσης μαζί με τους φυσικούς παράγοντες είναι διάφορες μορφέςανθρώπινη οικονομική δραστηριότητα. Οι ανθρωπογενείς επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα εκφράζονται όχι μόνο στην εμφάνιση διαφόρων αερολυμάτων και αερίων του θερμοκηπίου, αλλά και στην αύξηση της ποσότητας των υδρατμών και εκδηλώνονται με τη μορφή αιθαλομίχλης και όξινης βροχής. Τα αέρια του θερμοκηπίου αλλάζουν καθεστώς θερμοκρασίαςΣτην επιφάνεια της γης, οι εκπομπές ορισμένων αερίων μειώνουν τον όγκο της στιβάδας του όζοντος και συμβάλλουν στο σχηματισμό οπών του όζοντος. Ο εθνοσφαιρικός ρόλος της ατμόσφαιρας της Γης είναι μεγάλος.

Ο ρόλος της ατμόσφαιρας στις φυσικές διεργασίες

Η επιφανειακή ατμόσφαιρα στην ενδιάμεση κατάστασή της μεταξύ της λιθόσφαιρας και του εξωτερικού χώρου και η σύνθεση αερίων της δημιουργεί συνθήκες για τη ζωή των οργανισμών. Ταυτόχρονα, η διάβρωση και η ένταση της καταστροφής των πετρωμάτων, η μεταφορά και η συσσώρευση απορριμμάτων εξαρτώνται από την ποσότητα, τη φύση και τη συχνότητα της βροχόπτωσης, από τη συχνότητα και την ισχύ των ανέμων και ιδιαίτερα από τη θερμοκρασία του αέρα. Η ατμόσφαιρα είναι το κεντρικό συστατικό του κλιματικού συστήματος. Θερμοκρασία και υγρασία αέρα, συννεφιά και βροχόπτωση, άνεμος - όλα αυτά χαρακτηρίζουν τον καιρό, δηλαδή τη συνεχώς μεταβαλλόμενη κατάσταση της ατμόσφαιρας. Ταυτόχρονα, αυτά τα ίδια στοιχεία χαρακτηρίζουν και το κλίμα, δηλαδή το μέσο μακροπρόθεσμο καιρικό καθεστώς.

Η σύνθεση των αερίων, η παρουσία νεφών και διαφόρων ακαθαρσιών, που ονομάζονται σωματίδια αερολύματος (στάχτη, σκόνη, σωματίδια υδρατμών), καθορίζουν τα χαρακτηριστικά της διέλευσης της ηλιακής ακτινοβολίας μέσω της ατμόσφαιρας και εμποδίζουν τη διαφυγή της θερμικής ακτινοβολίας της Γης στο διάστημα.

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

Η δράση και η κατεύθυνση των φυσικών διεργασιών, καθώς και η ζωή και η δραστηριότητα στη Γη, καθορίζονται από την ηλιακή ακτινοβολία. Δίνει το 99,98% της θερμότητας που έρχεται στην επιφάνεια της γης. Ετησίως κάνει 134*10 19 kcal. Αυτή η ποσότητα θερμότητας μπορεί να επιτευχθεί με την καύση 200 δισεκατομμυρίων τόνων. λιθάνθρακα. Τα αποθέματα υδρογόνου, που δημιουργεί αυτή τη ροή θερμοπυρηνικής ενέργειας στη μάζα του Ήλιου, θα είναι αρκετά για τουλάχιστον άλλα 10 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή για μια περίοδο διπλάσια από την ύπαρξη του ίδιου του πλανήτη μας.

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

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

Η μέγιστη ποσότητα σκεδαζόμενης ακτινοβολίας πέφτει στις πολικές περιοχές. Όσο χαμηλότερα βρίσκεται ο Ήλιος πάνω από τον ορίζοντα, τόσο λιγότερη θερμότητα εισέρχεται σε μια δεδομένη περιοχή.

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

Η περιεκτικότητα σε σκόνη της ατμόσφαιρας παίζει σημαντικό ρόλο στην κατανομή της θερμότητας. Τα λεπτά διασκορπισμένα στερεά σωματίδια σκόνης και τέφρας σε αυτό, που επηρεάζουν τη διαφάνειά του, επηρεάζουν αρνητικά την κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας, τα περισσότερα απόπου αντανακλάται. Τα λεπτά σωματίδια εισέρχονται στην ατμόσφαιρα με δύο τρόπους: είτε στάχτη που εκτοξεύεται κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, είτε σκόνη της ερήμου που μεταφέρεται από ανέμους από άνυδρες τροπικές και υποτροπικές περιοχές. Ειδικά πολλή τέτοια σκόνη σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της ξηρασίας, όταν μεταφέρεται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας από ρεύματα θερμού αέρα και μπορεί να παραμείνει εκεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μετά την έκρηξη του ηφαιστείου Κρακατόα το 1883, η σκόνη που πετάχτηκε δεκάδες χιλιόμετρα στην ατμόσφαιρα παρέμεινε στη στρατόσφαιρα για περίπου 3 χρόνια. Ως αποτέλεσμα της έκρηξης του ηφαιστείου El Chichon (Μεξικό) το 1985, η σκόνη έφτασε στην Ευρώπη και ως εκ τούτου υπήρξε μια μικρή μείωση στις επιφανειακές θερμοκρασίες.

Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει μεταβλητή ποσότητα υδρατμών. Σε απόλυτες τιμές, κατά βάρος ή όγκο, η ποσότητα του κυμαίνεται από 2 έως 5%.

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

Η κύρια πηγή υδρατμών στην ατμόσφαιρα είναι η επιφάνεια των ωκεανών. Από αυτό εξατμίζεται ετησίως ένα στρώμα νερού πάχους 95 έως 110 εκ. Μέρος της υγρασίας επιστρέφει στον ωκεανό μετά τη συμπύκνωση και το άλλο κατευθύνεται προς τις ηπείρους με ρεύματα αέρα. Στις περιφέρειες μεταβλητό υγρό κλίμαΟι βροχοπτώσεις υγραίνουν το έδαφος και σε υγρές συνθήκες δημιουργούν αποθέματα υπόγειων υδάτων. Έτσι, η ατμόσφαιρα είναι ένας συσσωρευτής υγρασίας και μια δεξαμενή βροχοπτώσεων. και οι ομίχλες που σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα παρέχουν υγρασία στο εδαφικό κάλυμμα και έτσι παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη του ζωικού και φυτικού κόσμου.

Η ατμοσφαιρική υγρασία κατανέμεται στην επιφάνεια της γης λόγω της κινητικότητας της ατμόσφαιρας. Έχει ένα πολύ ένα πολύπλοκο σύστημακατανομή ανέμων και πίεσης. Λόγω του γεγονότος ότι η ατμόσφαιρα βρίσκεται σε συνεχή κίνηση, η φύση και η έκταση της κατανομής των ροών και της πίεσης του ανέμου αλλάζουν συνεχώς. Οι κλίμακες κυκλοφορίας ποικίλλουν από μικρομετεωρολογικές, με μέγεθος μόνο μερικές εκατοντάδες μέτρα, έως μια παγκόσμια, με μέγεθος αρκετών δεκάδων χιλιάδων χιλιομέτρων. Τεράστιες ατμοσφαιρικές δίνες εμπλέκονται στη δημιουργία συστημάτων μεγάλης κλίμακας ρευμάτων αέρα και καθορίζουν τη γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας. Επιπλέον, αποτελούν πηγές καταστροφικών ατμοσφαιρικών φαινομένων.

Η κατανομή των καιρικών και κλιματικών συνθηκών και η λειτουργία της ζωντανής ύλης εξαρτώνται από την ατμοσφαιρική πίεση. Σε περίπτωση που η ατμοσφαιρική πίεση κυμαίνεται εντός μικρών ορίων, δεν παίζει καθοριστικό ρόλο στην ευημερία των ανθρώπων και στη συμπεριφορά των ζώων και δεν επηρεάζει τις φυσιολογικές λειτουργίες των φυτών. Κατά κανόνα, τα μετωπιαία φαινόμενα και οι καιρικές αλλαγές σχετίζονται με αλλαγές πίεσης.

Η ατμοσφαιρική πίεση είναι θεμελιώδους σημασίας για το σχηματισμό του ανέμου, ο οποίος, ως ανακουφιστικός παράγοντας, έχει την ισχυρότερη επίδραση στη χλωρίδα και την πανίδα.

Ο άνεμος είναι σε θέση να καταστείλει την ανάπτυξη των φυτών και ταυτόχρονα προωθεί τη μεταφορά των σπόρων. Ο ρόλος του ανέμου στη διαμόρφωση των καιρικών και κλιματικών συνθηκών είναι μεγάλος. Λειτουργεί επίσης ως ρυθμιστής των θαλάσσιων ρευμάτων. Ο άνεμος ως ένας από τους εξωγενείς παράγοντες συμβάλλει στη διάβρωση και το ξεφούσκωμα του αποξηραμένου υλικού σε μεγάλες αποστάσεις.

Οικολογικός και γεωλογικός ρόλος των ατμοσφαιρικών διεργασιών

Η μείωση της διαφάνειας της ατμόσφαιρας λόγω της εμφάνισης σωματιδίων αερολύματος και στερεής σκόνης σε αυτήν επηρεάζει την κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας, αυξάνοντας το albedo ή την ανακλαστικότητα. Διάφορες χημικές αντιδράσεις οδηγούν στο ίδιο αποτέλεσμα, προκαλώντας την αποσύνθεση του όζοντος και τη δημιουργία νεφών «μαργαριτάρι», που αποτελούνται από υδρατμούς. Η παγκόσμια αλλαγή στην ανακλαστικότητα, καθώς και οι αλλαγές στη σύνθεση αερίων της ατμόσφαιρας, κυρίως αέρια του θερμοκηπίου, είναι η αιτία της κλιματικής αλλαγής.

Η ανομοιόμορφη θέρμανση, η οποία προκαλεί διαφορές στην ατμοσφαιρική πίεση σε διαφορετικά μέρη της επιφάνειας της γης, οδηγεί σε ατμοσφαιρική κυκλοφορία, η οποία είναι το χαρακτηριστικό της τροπόσφαιρας. Όταν υπάρχει διαφορά στην πίεση, ο αέρας ορμάει από περιοχές υψηλής πίεσης σε περιοχές χαμηλής πίεσης. Αυτές οι κινήσεις των μαζών του αέρα, μαζί με την υγρασία και τη θερμοκρασία, καθορίζουν τα κύρια οικολογικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά των ατμοσφαιρικών διεργασιών.

Ανάλογα με την ταχύτητα, ο άνεμος παράγει διάφορα γεωλογικά έργα στην επιφάνεια της γης. Με ταχύτητα 10 m/s, τινάζει χοντρά κλαδιά δέντρων, μαζεύει και μεταφέρει σκόνη και ψιλή άμμο. σπάει κλαδιά δέντρων με ταχύτητα 20 m/s, μεταφέρει άμμο και χαλίκι. με ταχύτητα 30 m/s (καταιγίδα) σκίζει στέγες σπιτιών, ξεριζώνει δέντρα, σπάει στύλους, μετακινεί βότσαλα και φέρνει ψιλό χαλίκι, και ένας τυφώνας με ταχύτητα 40 m/s καταστρέφει σπίτια, σπάει και γκρεμίζει καλώδιο κοντάρια, ξεριζώνει μεγάλα δέντρα.

Οι καταιγίδες και οι ανεμοστρόβιλοι (ανεμοστρόβιλοι) έχουν μεγάλες αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις με καταστροφικές συνέπειες - ατμοσφαιρικές δίνες που συμβαίνουν τη ζεστή εποχή σε ισχυρά ατμοσφαιρικά μέτωπα με ταχύτητα έως και 100 m/s. Τα Squalls είναι οριζόντιες ανεμοστρόβιλοι με ταχύτητες ανέμου τυφώνα (έως 60-80 m/s). Συχνά συνοδεύονται από ισχυρές βροχές και καταιγίδες που διαρκούν από λίγα λεπτά έως μισή ώρα. Τα squalls καλύπτουν περιοχές πλάτους έως 50 km και διανύουν απόσταση 200-250 km. Μια σφοδρή καταιγίδα στη Μόσχα και την περιοχή της Μόσχας το 1998 κατέστρεψε τις στέγες πολλών σπιτιών και γκρέμισε δέντρα.

Οι ανεμοστρόβιλοι, που ονομάζονται ανεμοστρόβιλοι στη Βόρεια Αμερική, είναι ισχυρές ατμοσφαιρικές δίνες σε σχήμα χοάνης που συχνά συνδέονται με κεραυνούς. Πρόκειται για στήλες αέρα που στενεύουν στη μέση με διάμετρο από αρκετές δεκάδες έως εκατοντάδες μέτρα. Ο ανεμοστρόβιλος έχει την εμφάνιση ενός χωνιού, πολύ παρόμοιο με τον κορμό ενός ελέφαντα, που κατεβαίνει από τα σύννεφα ή ανεβαίνει από την επιφάνεια της γης. Διαθέτοντας ισχυρή αραίωση και υψηλή ταχύτητα περιστροφής, ο ανεμοστρόβιλος ταξιδεύει έως και αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα, αντλώντας σκόνη, νερό από δεξαμενές και διάφορα αντικείμενα. Οι ισχυροί ανεμοστρόβιλοι συνοδεύονται από καταιγίδες, βροχές και έχουν μεγάλη καταστροφική δύναμη.

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

Οι ανεμοστρόβιλοι ανυψώνουν και μετακινούν αυτοκίνητα, σπίτια, βαγόνια, γέφυρες. Ιδιαίτερα καταστροφικοί ανεμοστρόβιλοι (tornadoes) παρατηρούνται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Από 450 έως 1500 ανεμοστρόβιλοι καταγράφονται ετησίως, με μέσο όρο περίπου 100 θύματα. Οι ανεμοστρόβιλοι είναι ταχείας δράσης καταστροφικές ατμοσφαιρικές διεργασίες. Σχηματίζονται σε μόλις 20-30 λεπτά και ο χρόνος ύπαρξής τους είναι 30 λεπτά. Επομένως, είναι σχεδόν αδύνατο να προβλεφθεί ο χρόνος και ο τόπος εμφάνισης των ανεμοστρόβιλων.

Άλλες καταστροφικές, αλλά μακροπρόθεσμες ατμοσφαιρικές δίνες είναι οι κυκλώνες. Σχηματίζονται λόγω πτώσης πίεσης, η οποία, υπό ορισμένες συνθήκες, συμβάλλει στην εμφάνιση κυκλικής κίνησης ρευμάτων αέρα. Οι ατμοσφαιρικές δίνες πηγάζουν γύρω από ισχυρά αύξοντα ρεύματα υγρού θερμού αέρα και περιστρέφονται δεξιόστροφα με υψηλή ταχύτητα σε Νότιο ημισφαίριοκαι αριστερόστροφα - στα βόρεια. Οι κυκλώνες, σε αντίθεση με τους ανεμοστρόβιλους, προέρχονται από τους ωκεανούς και παράγουν τις καταστροφικές τους ενέργειες στις ηπείρους. Οι κύριοι καταστροφικοί παράγοντες είναι οι ισχυροί άνεμοι, οι έντονες βροχοπτώσεις με τη μορφή χιονόπτωσης, νεροποντές, χαλάζι και πλημμύρες. Άνεμοι με ταχύτητες 19 - 30 m / s σχηματίζουν μια καταιγίδα, 30 - 35 m / s - μια καταιγίδα και πάνω από 35 m / s - έναν τυφώνα.

Τροπικοί κυκλώνες - τυφώνες και τυφώνες - έχουν μέσο πλάτοςαρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα. Η ταχύτητα του ανέμου μέσα στον κυκλώνα φτάνει σε δύναμη τυφώνα. Οι τροπικοί κυκλώνες διαρκούν από αρκετές ημέρες έως αρκετές εβδομάδες, κινούμενοι με ταχύτητα 50 έως 200 km/h. Οι κυκλώνες μεσαίου γεωγραφικού πλάτους έχουν μεγαλύτερη διάμετρο. Οι εγκάρσιες διαστάσεις τους κυμαίνονται από χίλια έως αρκετές χιλιάδες χιλιόμετρα, η ταχύτητα του ανέμου είναι θυελλώδης. Κινούνται στο βόρειο ημισφαίριο από τα δυτικά και συνοδεύονται από χαλάζι και χιονοπτώσεις, που είναι καταστροφικές. Οι κυκλώνες και οι σχετικοί τυφώνες και τυφώνες είναι οι μεγαλύτερες φυσικές καταστροφές μετά τις πλημμύρες όσον αφορά τον αριθμό των θυμάτων και τις ζημιές που προκλήθηκαν. Σε πυκνοκατοικημένες περιοχές της Ασίας, ο αριθμός των θυμάτων κατά τη διάρκεια των τυφώνων υπολογίζεται σε χιλιάδες. Το 1991, στο Μπαγκλαντές, κατά τη διάρκεια ενός τυφώνα που προκάλεσε το σχηματισμό θαλάσσιων κυμάτων ύψους 6 μέτρων, πέθαναν 125 χιλιάδες άνθρωποι. Οι τυφώνες προκαλούν μεγάλες ζημιές στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ως αποτέλεσμα, δεκάδες και εκατοντάδες άνθρωποι πεθαίνουν. Στη Δυτική Ευρώπη, οι τυφώνες προκαλούν λιγότερες ζημιές.

Οι καταιγίδες θεωρούνται καταστροφικό ατμοσφαιρικό φαινόμενο. Εμφανίζονται όταν ο ζεστός, υγρός αέρας ανεβαίνει πολύ γρήγορα. Στα σύνορα των τροπικών και υποτροπικές ζώνεςκαταιγίδες εμφανίζονται για 90-100 ημέρες το χρόνο, στην εύκρατη ζώνη για 10-30 ημέρες. Στην χώρα μας ο μεγαλύτερος αριθμόςκαταιγίδες συμβαίνουν στον Βόρειο Καύκασο.

Οι καταιγίδες συνήθως διαρκούν λιγότερο από μία ώρα. Ιδιαίτερο κίνδυνο αποτελούν οι έντονες βροχοπτώσεις, οι χαλαζοπτώσεις, οι κεραυνοί, οι ριπές ανέμων και τα κάθετα ρεύματα αέρα. Ο κίνδυνος χαλαζιού καθορίζεται από το μέγεθος των χαλαζόπετρων. Στον Βόρειο Καύκασο, η μάζα των χαλαζόπετρων έφτασε κάποτε τα 0,5 κιλά και στην Ινδία σημειώθηκαν χαλάζι βάρους 7 κιλών. Οι πιο επικίνδυνες περιοχές στη χώρα μας βρίσκονται στον Βόρειο Καύκασο. Τον Ιούλιο του 1992 το χαλάζι κατέστρεψε το αεροδρόμιο " Μεταλλικό νερό» 18 αεροσκάφη.

Στους επικίνδυνους ατμοσφαιρικά φαινόμεναπεριλαμβάνουν κεραυνό. Σκοτώνουν ανθρώπους, ζώα, προκαλούν πυρκαγιές, βλάπτουν το ηλεκτρικό δίκτυο. Περίπου 10.000 άνθρωποι πεθαίνουν κάθε χρόνο από καταιγίδες και τις συνέπειές τους παγκοσμίως. Επιπλέον, σε ορισμένες περιοχές της Αφρικής, στη Γαλλία και στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο αριθμός των θυμάτων από κεραυνούς είναι μεγαλύτερος από ό,τι από άλλα φυσικά φαινόμενα. Η ετήσια οικονομική ζημιά από τις καταιγίδες στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι τουλάχιστον 700 εκατομμύρια δολάρια.

Οι ξηρασίες είναι χαρακτηριστικές για τις περιοχές της ερήμου, της στέπας και των δασοστέπας. Η έλλειψη βροχοπτώσεων προκαλεί ξήρανση του εδάφους, μείωση της στάθμης των υπόγειων υδάτων και σε ταμιευτήρες μέχρι να στεγνώσουν τελείως. Η έλλειψη υγρασίας οδηγεί στο θάνατο της βλάστησης και των καλλιεργειών. Οι ξηρασίες είναι ιδιαίτερα έντονες στην Αφρική, την Εγγύς και Μέση Ανατολή, την Κεντρική Ασία και τη νότια Βόρεια Αμερική.

Οι ξηρασίες αλλάζουν τις συνθήκες της ανθρώπινης ζωής, έχουν δυσμενείς επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον μέσω διεργασιών όπως η αλάτωση του εδάφους, οι ξηροί άνεμοι, οι καταιγίδες σκόνης, η διάβρωση του εδάφους και οι δασικές πυρκαγιές. Οι πυρκαγιές είναι ιδιαίτερα έντονες κατά τη διάρκεια της ξηρασίας στις περιοχές της τάιγκα, στα τροπικά και υποτροπικά δάση και στις σαβάνες.

Οι ξηρασίες είναι βραχυπρόθεσμες διαδικασίες που διαρκούν μια εποχή. Όταν οι ξηρασίες διαρκούν περισσότερες από δύο εποχές, υπάρχει κίνδυνος πείνας και μαζικής θνησιμότητας. Συνήθως, η επίδραση της ξηρασίας επεκτείνεται στην επικράτεια μιας ή περισσότερων χωρών. Ιδιαίτερα συχνά παρατεταμένες ξηρασίες με τραγικές συνέπειες συμβαίνουν στην περιοχή Σαχέλ της Αφρικής.

Ατμοσφαιρικά φαινόμενα όπως χιονοπτώσεις, κατά διαστήματα έντονες βροχοπτώσεις και παρατεταμένες παρατεταμένες βροχές προκαλούν μεγάλες ζημιές. Οι χιονοπτώσεις προκαλούν τεράστιες χιονοστιβάδες στα βουνά και το γρήγορο λιώσιμο του χιονιού και οι παρατεταμένες έντονες βροχοπτώσεις οδηγούν σε πλημμύρες. Μια τεράστια μάζα νερού που πέφτει στην επιφάνεια της γης, ειδικά σε άδενδρες περιοχές, προκαλεί σοβαρή διάβρωση της εδαφικής κάλυψης. Παρατηρείται εντατική ανάπτυξη συστημάτων δοκών χαράδρας. Οι πλημμύρες συμβαίνουν ως αποτέλεσμα μεγάλων πλημμυρών κατά τη διάρκεια μιας περιόδου έντονων βροχοπτώσεων ή πλημμυρών μετά από ξαφνική θέρμανση ή ανοιξιάτικο λιώσιμο χιονιού και, ως εκ τούτου, είναι ατμοσφαιρικά φαινόμενα προέλευσης (εξετάζονται στο κεφάλαιο για τον οικολογικό ρόλο της υδρόσφαιρας).

Ανθρωπογενείς αλλαγές στην ατμόσφαιρα

Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές διαφορετικές πηγές ανθρωπογενούς φύσης που προκαλούν ατμοσφαιρική ρύπανση και οδηγούν σε σοβαρές παραβιάσεις της οικολογικής ισορροπίας. Όσον αφορά την κλίμακα, δύο πηγές έχουν τον μεγαλύτερο αντίκτυπο στην ατμόσφαιρα: οι μεταφορές και η βιομηχανία. Κατά μέσο όρο, οι μεταφορές αντιπροσωπεύουν περίπου το 60% της συνολικής ποσότητας της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, η βιομηχανία - 15%, η θερμική ενέργεια - 15%, οι τεχνολογίες για την καταστροφή οικιακών και βιομηχανικά απόβλητα - 10%.

Η μεταφορά, ανάλογα με το καύσιμο που χρησιμοποιείται και τους τύπους οξειδωτικών παραγόντων, εκπέμπει στην ατμόσφαιρα οξείδια του αζώτου, θείο, οξείδια και διοξείδια άνθρακα, μόλυβδο και τις ενώσεις του, αιθάλη, βενζοπυρένιο (ουσία από την ομάδα των πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων, η οποία είναι ένα ισχυρό καρκινογόνο που προκαλεί καρκίνο του δέρματος).

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

Ως αποτέλεσμα της ρύπανσης, αλλάζει η διαφάνεια της ατμόσφαιρας, εμφανίζονται σε αυτήν αερολύματα, αιθαλομίχλη και όξινες βροχές.

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

Τα αερολύματα έχουν σχηματιστεί από την αρχή του πλανήτη μας και έχουν επηρεάσει φυσικές συνθήκες. Ωστόσο, ο αριθμός και οι δράσεις τους, σε ισορροπία με τη γενική κυκλοφορία των ουσιών στη φύση, δεν προκάλεσαν βαθιές οικολογικές αλλαγές. Ανθρωπογενείς παράγοντεςοι σχηματισμοί τους μετατόπισαν αυτή την ισορροπία προς σημαντικές βιοσφαιρικές υπερφορτώσεις. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ιδιαίτερα έντονο από τότε που η ανθρωπότητα άρχισε να χρησιμοποιεί ειδικά δημιουργημένα αερολύματα τόσο με τη μορφή τοξικών ουσιών όσο και για την προστασία των φυτών.

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

Κατά τη διάρκεια πυρηνικών εκρήξεων, σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα ραδιενεργά νέφη αερολύματος. μικρά σωματίδιαμε ακτίνα 1 - 10 μικρά πέφτουν όχι μόνο στα ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας, αλλά και στη στρατόσφαιρα, στην οποία μπορούν να βρίσκονται πολύς καιρός. Σύννεφα αερολύματος σχηματίζονται επίσης κατά τη λειτουργία των αντιδραστήρων βιομηχανικών εγκαταστάσεων που παράγουν πυρηνικά καύσιμα, καθώς και ως αποτέλεσμα ατυχημάτων σε πυρηνικούς σταθμούς.

Το νέφος είναι ένα μείγμα αερολυμάτων με υγρές και στερεές διασκορπισμένες φάσεις που σχηματίζουν μια ομιχλώδη κουρτίνα πάνω από βιομηχανικές περιοχές και μεγάλες πόλεις.

Υπάρχουν τρεις τύποι αιθαλομίχλης: ο πάγος, ο υγρός και ο ξηρός. Το νέφος του πάγου ονομάζεται Αλάσκα. Αυτός είναι ένας συνδυασμός αέριων ρύπων με την προσθήκη σκονισμένων σωματιδίων και κρυστάλλων πάγου που εμφανίζονται όταν παγώνουν σταγονίδια ομίχλης και ατμός από συστήματα θέρμανσης.

Η υγρή αιθαλομίχλη, ή αιθαλομίχλη τύπου Λονδίνου, ονομάζεται μερικές φορές χειμερινή αιθαλομίχλη. Είναι ένα μείγμα αέριων ρύπων (κυρίως διοξείδιο του θείου), σωματίδια σκόνης και σταγονίδια ομίχλης. Η μετεωρολογική προϋπόθεση για την εμφάνιση της χειμερινής αιθαλομίχλης είναι ο ήρεμος καιρός, στον οποίο ένα στρώμα θερμού αέρα βρίσκεται πάνω από το επιφανειακό στρώμα του ψυχρού αέρα (κάτω από 700 m). Ταυτόχρονα, όχι μόνο οριζόντια, αλλά και κάθετη ανταλλαγή απουσιάζει. Οι ρύποι, οι οποίοι συνήθως διασκορπίζονται σε υψηλά στρώματα, σε αυτή την περίπτωση συσσωρεύονται στο επιφανειακό στρώμα.

Η ξηρή αιθαλομίχλη εμφανίζεται κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και συχνά αναφέρεται ως αιθαλομίχλη τύπου LA. Είναι ένα μείγμα όζοντος, μονοξειδίου του άνθρακα, οξειδίων του αζώτου και ατμών οξέος. Τέτοια αιθαλομίχλη σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης των ρύπων από την ηλιακή ακτινοβολία, ειδικά το υπεριώδες μέρος της. Η μετεωρολογική προϋπόθεση είναι η ατμοσφαιρική αναστροφή, η οποία εκφράζεται με την εμφάνιση ενός στρώματος ψυχρού αέρα πάνω από το θερμό. Αέρια και στερεά που συνήθως ανυψώνονται από ρεύματα θερμού αέρα διασκορπίζονται στη συνέχεια στα ανώτερα ψυχρά στρώματα, αλλά σε αυτή την περίπτωση συσσωρεύονται σε στρώμα αντιστροφής. Κατά τη διαδικασία της φωτόλυσης, τα διοξείδια του αζώτου που σχηματίζονται κατά την καύση του καυσίμου στους κινητήρες των αυτοκινήτων αποσυντίθενται:

ΟΧΙ 2 → ΟΧΙ + Ο

Τότε λαμβάνει χώρα η σύνθεση του όζοντος:

O + O 2 + M → O 3 + M

ΟΧΙ + Ο → ΟΧΙ 2

Οι διαδικασίες φωτοδιάσπασης συνοδεύονται από μια κιτρινοπράσινη λάμψη.

Επιπλέον, γίνονται αντιδράσεις ανάλογα με τον τύπο: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, δηλαδή σχηματίζεται ισχυρό θειικό οξύ.

Με αλλαγή των μετεωρολογικών συνθηκών (εμφάνιση ανέμου ή αλλαγή υγρασίας), ο κρύος αέρας διαλύεται και η αιθαλομίχλη εξαφανίζεται.

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

Η όξινη βροχή είναι κατακρήμνιση, οξινισμένα από βιομηχανικές εκπομπές οξειδίων του θείου, οξειδίων του αζώτου και ατμών υπερχλωρικού οξέος και χλωρίου που έχουν διαλυθεί σε αυτά. Κατά τη διαδικασία καύσης άνθρακα και αερίου, το μεγαλύτερο μέρος του θείου σε αυτό, τόσο σε μορφή οξειδίου όσο και σε ενώσεις με σίδηρο, ιδίως σε πυρίτη, πυρροτίτη, χαλκοπυρίτη κ.λπ., μετατρέπεται σε οξείδιο του θείου, το οποίο μαζί με τον άνθρακα διοξείδιο, απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Όταν το ατμοσφαιρικό άζωτο και οι τεχνικές εκπομπές συνδυάζονται με οξυγόνο, σχηματίζονται διάφορα οξείδια του αζώτου και ο όγκος των οξειδίων του αζώτου που σχηματίζεται εξαρτάται από τη θερμοκρασία καύσης. Ο κύριος όγκος των οξειδίων του αζώτου εμφανίζεται κατά τη λειτουργία οχημάτων και μηχανών ντίζελ και ένα μικρότερο μέρος εμφανίζεται στον ενεργειακό τομέα και στις βιομηχανικές επιχειρήσεις. Τα οξείδια του θείου και του αζώτου είναι οι κύριοι σχηματιστές οξέων. Κατά την αντίδραση με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο και τους υδρατμούς σε αυτό, σχηματίζονται θειικό και νιτρικό οξύ.

Είναι γνωστό ότι η ισορροπία αλκαλικού οξέος του μέσου προσδιορίζεται από την τιμή του pH. Ένα ουδέτερο περιβάλλον έχει τιμή pH 7, ένα όξινο περιβάλλον έχει τιμή pH 0 και ένα αλκαλικό περιβάλλον έχει τιμή pH 14. Στη σύγχρονη εποχή, η τιμή pH του βρόχινου νερού είναι 5,6, αν και στο πρόσφατο παρελθόν ήταν ουδέτερο. Η μείωση της τιμής του pH κατά ένα αντιστοιχεί σε δεκαπλάσια αύξηση της οξύτητας και, ως εκ τούτου, επί του παρόντος, βροχές με αυξημένη οξύτητα πέφτουν σχεδόν παντού. Η μέγιστη οξύτητα των βροχών που καταγράφηκε στη Δυτική Ευρώπη ήταν 4-3,5 pH. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η τιμή pH ίση με 4-4,5 είναι θανατηφόρα για τα περισσότερα ψάρια.

Οι όξινες βροχές έχουν επιθετική επίδραση στη φυτική κάλυψη της Γης, σε βιομηχανικά και οικιστικά κτίρια και συμβάλλουν σε σημαντική επιτάχυνση της διάβρωσης των εκτεθειμένων πετρωμάτων. Η αύξηση της οξύτητας αποτρέπει την αυτορρύθμιση της εξουδετέρωσης των εδαφών στα οποία είναι διαλυμένα τα θρεπτικά συστατικά. Με τη σειρά του, αυτό οδηγεί σε απότομη μείωση των αποδόσεων και προκαλεί υποβάθμιση της φυτικής κάλυψης. Η οξύτητα του εδάφους συμβάλλει στην απελευθέρωση βαρέων, που βρίσκονται σε δεσμευμένη κατάσταση, τα οποία απορροφώνται σταδιακά από τα φυτά, προκαλώντας σοβαρές βλάβες στους ιστούς σε αυτά και διεισδύοντας στις ανθρώπινες τροφικές αλυσίδες.

Μια αλλαγή στο αλκαλικό όξινο δυναμικό των θαλάσσιων υδάτων, ειδικά στα ρηχά νερά, οδηγεί στη διακοπή της αναπαραγωγής πολλών ασπόνδυλων, προκαλεί το θάνατο των ψαριών και διαταράσσει την οικολογική ισορροπία στους ωκεανούς.

Η όξινη βροχή απειλεί τα δάση Δυτική Ευρώπη, τις χώρες της Βαλτικής, την Καρελία, τα Ουράλια, τη Σιβηρία και τον Καναδά.

Αυτήν άνω όριοβρίσκεται σε υψόμετρο 8-10 km σε πολικά πλάτη, 10-12 km σε εύκρατα και 16-18 km σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη. χαμηλότερο το χειμώνα από το καλοκαίρι. Το κατώτερο, κύριο στρώμα της ατμόσφαιρας. Περιέχει περισσότερο από το 80% της συνολικής μάζας του ατμοσφαιρικού αέρα και περίπου το 90% όλων των υδρατμών που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Οι αναταράξεις και η συναγωγή αναπτύσσονται έντονα στην τροπόσφαιρα, εμφανίζονται σύννεφα, αναπτύσσονται κυκλώνες και αντικυκλώνες. Η θερμοκρασία μειώνεται με το υψόμετρο με μέση κατακόρυφη κλίση 0,65°/100 m

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

Στρατόσφαιρα

Το στρώμα της ατμόσφαιρας βρίσκεται σε υψόμετρο 11 έως 50 χλμ. Μια ελαφρά αλλαγή στη θερμοκρασία στο στρώμα 11-25 km (κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και η αύξησή του στο στρώμα 25-40 km από -56,5 σε 0,8 ° (άνω στρατόσφαιρα ή περιοχή αναστροφής) είναι χαρακτηριστικές. Έχοντας φτάσει σε μια τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 ° C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή μέχρι υψόμετρο περίπου 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερή θερμοκρασίαονομάζεται στρατόπαυση και είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας.

Στρατόπαυση

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

Μεσόσφαιρα

μεσόπαυση

Μεταβατικό στρώμα μεταξύ μεσόσφαιρας και θερμόσφαιρας. Υπάρχει ένα ελάχιστο στην κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας (περίπου -90°C).

Γραμμή Karman

Υψόμετρο πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, το οποίο είναι συμβατικά αποδεκτό ως το όριο μεταξύ της ατμόσφαιρας της Γης και του διαστήματος.

Θερμόσφαιρα

Το ανώτατο όριο είναι περίπου 800 χλμ. Η θερμοκρασία ανεβαίνει σε υψόμετρα 200-300 km, όπου φτάνει σε τιμές της τάξης των 1500 K, μετά την οποία παραμένει σχεδόν σταθερή μέχρι τα μεγάλα υψόμετρα. Υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας υπεριώδους και ακτίνων Χ και της κοσμικής ακτινοβολίας, ο αέρας ιονίζεται ("πολικά φώτα") - οι κύριες περιοχές της ιονόσφαιρας βρίσκονται μέσα στη θερμόσφαιρα. Σε υψόμετρα άνω των 300 χλμ. κυριαρχεί το ατομικό οξυγόνο.

Εξώσφαιρα (σφαίρα σκέδασης)

Σε ύψος 100 km, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές, καλά αναμεμειγμένο μείγμα αερίων. Στα υψηλότερα στρώματα, η κατανομή των αερίων σε ύψος εξαρτάται από τις μοριακές τους μάζες, η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται ταχύτερα 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 ~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 κοντά στο 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 τα εξαιρετικά σπάνια σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη, η ηλεκτρομαγνητική και σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.

Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 80% της 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, εκπέμπουν ομόσφαιρακαι ετερόσφαιρα. ετερόσφαιρα- πρόκειται για μια περιοχή όπου η βαρύτητα επηρεάζει τον διαχωρισμό των αερίων, αφού η ανάμειξή τους σε τέτοιο ύψος είναι αμελητέα. Ως εκ τούτου ακολουθεί η μεταβλητή σύνθεση της ετερόσφαιρας. Κάτω από αυτό βρίσκεται ένα καλά αναμεμειγμένο, ομοιογενές μέρος της ατμόσφαιρας, που ονομάζεται ομοσφαίρα. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων ονομάζεται turbopause, βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 120 km.

Φυσικές ιδιότητες

Το πάχος της ατμόσφαιρας είναι περίπου 2000 - 3000 km από την επιφάνεια της Γης. Η συνολική μάζα του αέρα - (5,1-5,3); 10 18 kg. Η μοριακή μάζα καθαρού ξηρού αέρα είναι 28.966. Πίεση στους 0 °C στο επίπεδο της θάλασσας 101.325 kPa; κρίσιμη θερμοκρασία ~140,7 °C; κρίσιμη πίεση 3,7 MPa; C p 1,0048?10? J/ (kg Κ) (στους 0°C), C ν 0,7159 10; J/(kg K) (στους 0 °C). Διαλυτότητα αέρα στο νερό στους 0°С - 0,036%, στους 25°С - 0,22%.

Φυσιολογικές και άλλες ιδιότητες της ατμόσφαιρας

Ήδη σε υψόμετρο 5 χλμ. πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ένα ανεκπαίδευτο άτομο εμφανίζει πείνα με οξυγόνο και, χωρίς προσαρμογή, η απόδοση ενός ατόμου μειώνεται σημαντικά. Εδώ τελειώνει η φυσιολογική ζώνη της ατμόσφαιρας. Η ανθρώπινη αναπνοή γίνεται αδύνατη σε υψόμετρο 15 km, αν και μέχρι περίπου 115 km η ατμόσφαιρα περιέχει οξυγόνο.

Η ατμόσφαιρα μας παρέχει το οξυγόνο που χρειαζόμαστε για να αναπνεύσουμε. Ωστόσο, λόγω της πτώσης της συνολικής πίεσης της ατμόσφαιρας καθώς ανεβαίνετε σε ένα ύψος, η μερική πίεση του οξυγόνου επίσης μειώνεται ανάλογα.

Οι ανθρώπινοι πνεύμονες περιέχουν συνεχώς περίπου 3 λίτρα κυψελιδικού αέρα. Η μερική πίεση του οξυγόνου στον κυψελιδικό αέρα σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 110 mm Hg. Art., πίεση διοξειδίου του άνθρακα - 40 mm Hg. Art., και υδρατμοί - 47 mm Hg. Τέχνη. Με την αύξηση του υψομέτρου, η πίεση του οξυγόνου πέφτει και η συνολική πίεση των υδρατμών και του διοξειδίου του άνθρακα στους πνεύμονες παραμένει σχεδόν σταθερή - περίπου 87 mm Hg. Τέχνη. Η ροή οξυγόνου στους πνεύμονες θα σταματήσει εντελώς όταν η πίεση του περιβάλλοντος αέρα γίνει ίση με αυτή την τιμή.

Σε υψόμετρο περίπου 19-20 km, η ατμοσφαιρική πίεση πέφτει στα 47 mm Hg. Τέχνη. Επομένως, σε αυτό το ύψος, το νερό και το διάμεσο υγρό αρχίζουν να βράζουν στο ανθρώπινο σώμα. Έξω από την καμπίνα υπό πίεση σε αυτά τα υψόμετρα, ο θάνατος επέρχεται σχεδόν ακαριαία. Έτσι, από την άποψη της ανθρώπινης φυσιολογίας, το "διάστημα" ξεκινά ήδη σε υψόμετρο 15-19 km.

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

Καθώς ανεβαίνουμε σε όλο και μεγαλύτερο ύψος πάνω από την επιφάνεια της Γης, σταδιακά εξασθενούμε και στη συνέχεια εξαφανίζονται εντελώς, τέτοια φαινόμενα που μας είναι γνωστά, που παρατηρούνται στα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, όπως η διάδοση του ήχου, η εμφάνιση αεροδυναμικής ανύψωσης και αντίσταση, μεταφορά θερμότητας με συναγωγή κ.λπ.

Σε σπάνια στρώματα αέρα, η διάδοση του ήχου είναι αδύνατη. Μέχρι υψόμετρα 60-90 km, εξακολουθεί να είναι δυνατή η χρήση αντίστασης αέρα και ανύψωσης για ελεγχόμενη αεροδυναμική πτήση. Αλλά ξεκινώντας από υψόμετρα 100-130 km, οι έννοιες του αριθμού M και του ηχητικού φράγματος που είναι γνωστές σε κάθε πιλότο χάνουν το νόημά τους, εκεί περνά η υπό όρους γραμμή Karman, πέρα ​​από την οποία ξεκινά η σφαίρα της καθαρά βαλλιστικής πτήσης, η οποία μπορεί μόνο να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας αντιδραστικές δυνάμεις.

Σε υψόμετρα άνω των 100 km, η ατμόσφαιρα στερείται επίσης μια άλλη αξιοσημείωτη ιδιότητα - την ικανότητα να απορροφά, να μεταφέρει και να μεταφέρει θερμική ενέργεια με συναγωγή (δηλαδή με ανάμειξη αέρα). Αυτό σημαίνει ότι διάφορα στοιχεία εξοπλισμού, εξοπλισμός του τροχιακού διαστημικού σταθμού δεν θα μπορούν να ψύχονται από έξω με τον τρόπο που γίνεται συνήθως σε ένα αεροπλάνο - με τη βοήθεια πίδακες αέρα και θερμαντικά σώματα αέρα. Σε τέτοιο ύψος, όπως γενικά στον χώρο, ο μόνος τρόποςΗ μεταφορά θερμότητας είναι θερμική ακτινοβολία.

Σύνθεση της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από αέρια και διάφορες ακαθαρσίες (σκόνη, σταγόνες νερού, παγοκρύσταλλοι, θαλάσσια άλατα, προϊόντα καύσης).

Η συγκέντρωση των αερίων που συνθέτουν την ατμόσφαιρα είναι σχεδόν σταθερή, με εξαίρεση το νερό (H 2 O) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2).

Σύνθεση ξηρού αέρα

Αέριο	Περιεχόμενο κατ' όγκο, %	Περιεχόμενο κατά βάρος, %
Αζωτο	78,084	75,50
Οξυγόνο	20,946	23,10
Αργόν	0,932	1,286
Νερό	0,5-4	-
Διοξείδιο του άνθρακα	0,032	0,046
Νέο	1,818×10 −3	1,3×10 −3
Ήλιο	4,6×10 −4	7,2×10 −5
Μεθάνιο	1,7×10 −4	-
Κρυπτόν	1,14×10 −4	2,9×10 −4
Υδρογόνο	5×10 −5	7,6×10 −5
Ξένο	8,7×10 −6	-
Οξείδιο του αζώτου	5×10 −5	7,7×10 −5

Εκτός από τα αέρια που αναφέρονται στον πίνακα, η ατμόσφαιρα περιέχει SO 2, NH 3, CO, όζον, υδρογονάνθρακες, HCl, ατμούς, I 2, καθώς και πολλά άλλα αέρια σε μικρές ποσότητες. Στην τροπόσφαιρα υπάρχει συνεχώς μεγάλη ποσότητα αιωρούμενων στερεών και υγρών σωματιδίων (αεροζόλ).

Ιστορία του σχηματισμού της ατμόσφαιρας

Σύμφωνα με την πιο κοινή θεωρία, η ατμόσφαιρα της Γης ήταν σε τέσσερις διαφορετικές συνθέσεις με την πάροδο του χρόνου. Αρχικά, αποτελούνταν από ελαφρά αέρια (υδρογόνο και ήλιο) που συλλαμβάνονταν από τον διαπλανητικό χώρο. Αυτό το λεγόμενο πρωταρχική ατμόσφαιρα(πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια). Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε στον κορεσμό της ατμόσφαιρας με αέρια εκτός του υδρογόνου (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμοί). Ετσι δευτερεύουσα ατμόσφαιρα(περίπου τρία δισεκατομμύρια χρόνια πριν από τις μέρες μας). Αυτή η ατμόσφαιρα ήταν αναζωογονητική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας προσδιορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:

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

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

Αζωτο

Ο σχηματισμός μεγάλης ποσότητας N 2 οφείλεται στην οξείδωση της ατμόσφαιρας αμμωνίας-υδρογόνου από το μοριακό O 2, το οποίο άρχισε να προέρχεται από την επιφάνεια του πλανήτη ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, ξεκινώντας από 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Το N 2 απελευθερώνεται επίσης στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της απονιτροποίησης των νιτρικών και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Το άζωτο οξειδώνεται από το όζον σε ΝΟ στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το άζωτο N 2 εισέρχεται σε αντιδράσεις μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια εκκένωσης κεραυνού). Η οξείδωση του μοριακού αζώτου από το όζον κατά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις χρησιμοποιείται στη βιομηχανική παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων. Μπορεί να οξειδωθεί με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και να μετατραπεί σε βιολογικά ενεργή μορφή από κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια) και οζώδη βακτήρια που σχηματίζουν ριζοβιακή συμβίωση με τα όσπρια, τα λεγόμενα. πράσινη κοπριά.

Οξυγόνο

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

Διοξείδιο του άνθρακα

Η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από την ηφαιστειακή δραστηριότητα και τις χημικές διεργασίες στα κελύφη της γης, αλλά κυρίως από την ένταση της βιοσύνθεσης και της αποσύνθεσης της οργανικής ύλης στη γήινη βιόσφαιρα. Σχεδόν ολόκληρη η τρέχουσα βιομάζα του πλανήτη (περίπου 2,4 × 10 12 τόνοι) σχηματίζεται λόγω του διοξειδίου του άνθρακα, του αζώτου και των υδρατμών που περιέχονται στον ατμοσφαιρικό αέρα. Θαμμένη στους ωκεανούς, τους βάλτους και τα δάση, η οργανική ύλη μετατρέπεται σε άνθρακα, πετρέλαιο και φυσικό αέριο. (βλ. Γεωχημικός κύκλος άνθρακα)

ευγενή αέρια

Μόλυνση του αέρα

ΣΤΟ πρόσφατους χρόνουςο άνθρωπος άρχισε να επηρεάζει την εξέλιξη της ατμόσφαιρας. Το αποτέλεσμα των δραστηριοτήτων του ήταν μια σταθερή σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης των καυσίμων υδρογονανθράκων που συσσωρεύτηκαν σε προηγούμενες γεωλογικές εποχές. Τεράστιες ποσότητες CO 2 καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και απορροφώνται από τους ωκεανούς του κόσμου. Αυτό το αέριο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα λόγω της αποσύνθεσης ανθρακικών πετρωμάτων και οργανικών ουσιών φυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και λόγω ηφαιστειακών και ανθρώπινων παραγωγικών δραστηριοτήτων. Τα τελευταία 100 χρόνια, η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 10%, με το κύριο μέρος (360 δισεκατομμύρια τόνοι) να προέρχεται από την καύση καυσίμου. Εάν ο ρυθμός αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχιστεί, τότε στα επόμενα 50 - 60 χρόνια η ποσότητα του CO 2 στην ατμόσφαιρα θα διπλασιαστεί και μπορεί να οδηγήσει σε παγκόσμια κλιματική αλλαγή.

Η καύση του καυσίμου είναι η κύρια πηγή ρυπογόνων αερίων (СО,, SO 2). Το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε SO 3 στην ανώτερη ατμόσφαιρα, το οποίο με τη σειρά του αλληλεπιδρά με υδρατμούς και αμμωνία και το προκύπτον θειικό οξύ (H 2 SO 4) και το θειικό αμμώνιο ((NH 4) 2 SO 4) επιστρέφουν σε η επιφάνεια της Γης με τη μορφή ενός λεγόμενου. όξινη βροχή. Η χρήση κινητήρων εσωτερικής καύσης οδηγεί σε σημαντική ατμοσφαιρική ρύπανση με οξείδια του αζώτου, υδρογονάνθρακες και ενώσεις μολύβδου (τετρααιθυλομόλυβδος Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Η ρύπανση της ατμόσφαιρας από αερολύματα οφείλεται και στα δύο φυσικά αίτια (ηφαιστειακές εκρήξεις, καταιγίδες σκόνης, θαλασσινό νερόκαι γύρη φυτών, κ.λπ.), και ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑανθρώπου (εξόρυξη μεταλλευμάτων και οικοδομικών υλικών, καύση καυσίμων, παραγωγή τσιμέντου κ.λπ.). Η έντονη μεγάλης κλίμακας απομάκρυνση στερεών σωματιδίων στην ατμόσφαιρα είναι μια από τις πιθανές αιτίες της κλιματικής αλλαγής στον πλανήτη.

Βιβλιογραφία

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov "Space biology and medicine" (2η έκδοση, αναθεωρημένη και μεγέθυνση), M.: "Prosveshchenie", 1975, 223 σελίδες.
2. N. V. Gusakova "Environmental Chemistry", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 s ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A. Geochemistry of natural gases, Μ., 1971;
4. McEwen Μ., Phillips L.. Atmospheric Chemistry, Μ., 1978;
5. Wark K., Warner S., Ατμοσφαιρική ρύπανση. Πηγές και έλεγχος, μετάφρ. from English, M.. 1980;
6. Παρακολούθηση της ρύπανσης του περιβάλλοντος φυσικού περιβάλλοντος. σε. 1, L., 1982.

δείτε επίσης

Συνδέσεις

ατμόσφαιρα της γης

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

Η χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης

Ο σχηματισμός της χημικής σύνθεσης της ατμόσφαιρας ξεκίνησε πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. Αρχικά, η ατμόσφαιρα αποτελούνταν μόνο από ελαφρά αέρια - ήλιο και υδρογόνο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι αρχικές προϋποθέσεις για τη δημιουργία ενός κελύφους αερίου γύρω από τη Γη ήταν οι ηφαιστειακές εκρήξεις, οι οποίες μαζί με τη λάβα εξέπεμπαν τεράστια ποσότητα αερίων. Στη συνέχεια ξεκίνησε η ανταλλαγή αερίων με τους υδάτινους χώρους, με τους ζωντανούς οργανισμούς, με τα προϊόντα της δραστηριότητάς τους. Η σύνθεση του αέρα σταδιακά άλλαξε και στη σημερινή του μορφή καθορίστηκε πριν από αρκετά εκατομμύρια χρόνια.

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

Επιπλέον, ο αέρας περιέχει υδρατμούς και σωματίδια (γύρη φυτών, σκόνη, κρύσταλλοι αλατιού, ακαθαρσίες αεροζόλ).

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

Διαμόρφωση καιρού και κλίματος

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

Ας δούμε τους παράγοντες με τη σειρά.

1. Η ατμόσφαιρα μεταδίδει τη θερμότητα των ακτίνων του ήλιου και απορροφά την επιβλαβή ακτινοβολία. Οι αρχαίοι Έλληνες γνώριζαν ότι οι ακτίνες του Ήλιου πέφτουν σε διαφορετικά μέρη της Γης με διαφορετικές γωνίες. Η ίδια η λέξη "κλίμα" στη μετάφραση από τα αρχαία ελληνικά σημαίνει "κλίση". Έτσι, στον ισημερινό, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν σχεδόν κάθετα, γιατί εδώ έχει πολύ ζέστη. Όσο πιο κοντά στους πόλους, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία κλίσης. Και η θερμοκρασία πέφτει.

2. Λόγω της ανομοιόμορφης θέρμανσης της Γης, σχηματίζονται ρεύματα αέρα στην ατμόσφαιρα. Ταξινομούνται ανάλογα με το μέγεθός τους. Οι μικρότεροι (δεκάδες και εκατοντάδες μέτρα) είναι τοπικοί άνεμοι. Ακολουθούν μουσώνες και εμπορικοί άνεμοι, κυκλώνες και αντικυκλώνες, πλανητικές μετωπικές ζώνες.

Ολα αυτά αέριες μάζεςκινούνται συνεχώς. Μερικά από αυτά είναι αρκετά στατικά. Για παράδειγμα, οι εμπορικοί άνεμοι που πνέουν από τις υποτροπικές περιοχές προς τον ισημερινό. Η κίνηση των άλλων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ατμοσφαιρική πίεση.

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

Υπάρχουν 7 ζώνες συνολικά. Ο ισημερινός είναι μια ζώνη χαμηλής πίεσης. Περαιτέρω, και στις δύο πλευρές του ισημερινού μέχρι το τριακοστό γεωγραφικό πλάτος - μια περιοχή υψηλής πίεσης. Από 30° έως 60° - και πάλι χαμηλή πίεση. Και από 60° έως τους πόλους - μια ζώνη υψηλής πίεσης. Μεταξύ αυτών των ζωνών κυκλοφορούν αέριες μάζες. Αυτά που πάνε από τη θάλασσα στη στεριά φέρνουν βροχή και κακοκαιρία, και αυτά που φυσούν από τις ηπείρους φέρνουν καθαρό και ξηρό καιρό. Σε μέρη όπου συγκρούονται ρεύματα αέρα, σχηματίζονται ατμοσφαιρικές μέτωπες ζώνες, οι οποίες χαρακτηρίζονται από βροχόπτωση και κακό, θυελλώδη καιρό.

Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι ακόμη και η ευημερία ενός ατόμου εξαρτάται από την ατμοσφαιρική πίεση. Σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, η κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 760 mm Hg. στήλη στους 0°C. Αυτός ο αριθμός υπολογίζεται για εκείνες τις εκτάσεις γης που βρίσκονται σχεδόν στο επίπεδο της θάλασσας. Η πίεση μειώνεται με το υψόμετρο. Επομένως, για παράδειγμα, για την Αγία Πετρούπολη 760 mm Hg. - είναι ο κανόνας. Αλλά για τη Μόσχα, η οποία βρίσκεται ψηλότερα, κανονική πίεση- 748 mm Hg

Η πίεση αλλάζει όχι μόνο κατακόρυφα, αλλά και οριζόντια. Αυτό γίνεται ιδιαίτερα αισθητό κατά το πέρασμα των κυκλώνων.

Η δομή της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα είναι σαν ένα στρώμα κέικ. Και κάθε στρώμα έχει τα δικά του χαρακτηριστικά.

. Τροποσφαίραείναι το στρώμα που βρίσκεται πιο κοντά στη Γη. Το «πάχος» αυτού του στρώματος αλλάζει καθώς απομακρύνεστε από τον ισημερινό. Πάνω από τον ισημερινό, το στρώμα εκτείνεται προς τα πάνω για 16-18 km, in εύκρατες ζώνες- στα 10-12 χλμ., στους πόλους - στα 8-10 χλμ.

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

. τροπόπαυση- μεταβατικό στρώμα της ατμόσφαιρας. Το ύψος του είναι από αρκετές εκατοντάδες μέτρα έως 1-2 χλμ. Η θερμοκρασία του αέρα το καλοκαίρι είναι υψηλότερη από το χειμώνα. Έτσι, για παράδειγμα, πάνω από τους πόλους το χειμώνα -65 ° C. Και πάνω από τον ισημερινό οποιαδήποτε εποχή του χρόνου είναι -70 ° C.

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

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

. Μεσόσφαιρα- το ανώτερο όριο αυτού του στρώματος είναι 80-85 χιλιόμετρα. Εδώ λαμβάνουν χώρα περίπλοκες φωτοχημικές διεργασίες που περιλαμβάνουν ελεύθερες ρίζες. Είναι αυτοί που παρέχουν αυτή την απαλή μπλε λάμψη του πλανήτη μας, η οποία φαίνεται από το διάστημα.

Οι περισσότεροι κομήτες και μετεωρίτες καίγονται στη μεσόσφαιρα.

. μεσόπαυση- το επόμενο ενδιάμεσο στρώμα, η θερμοκρασία του αέρα στο οποίο είναι τουλάχιστον -90 °.

. Θερμόσφαιρα- το κάτω όριο αρχίζει σε υψόμετρο 80 - 90 km και το ανώτερο όριο του στρώματος περνά περίπου στο σημάδι των 800 km. Η θερμοκρασία του αέρα ανεβαίνει. Μπορεί να ποικίλλει από +500° C έως +1000° C. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας ανέρχονται σε εκατοντάδες βαθμούς! Αλλά ο αέρας εδώ είναι τόσο σπάνιος που η κατανόηση του όρου «θερμοκρασία» όπως φανταζόμαστε δεν είναι κατάλληλη εδώ.

. Ιονόσφαιρα- ενώνει τη μεσόσφαιρα, τη μεσόπαυση και τη θερμόσφαιρα. Ο αέρας εδώ αποτελείται κυρίως από μόρια οξυγόνου και αζώτου, καθώς και από σχεδόν ουδέτερο πλάσμα. ακτίνες ηλίου, πέφτοντας στην ιονόσφαιρα ιονίζουν έντονα τα μόρια του αέρα. Στο κατώτερο στρώμα (έως 90 km), ο βαθμός ιονισμού είναι χαμηλός. Όσο υψηλότερος, τόσο περισσότερος ιονισμός. Άρα, σε υψόμετρο 100-110 km συγκεντρώνονται ηλεκτρόνια. Αυτό συμβάλλει στην ανάκλαση βραχέων και μεσαίων ραδιοκυμάτων.

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

Είναι στην ιονόσφαιρα που εμφανίζεται ένα τέτοιο φαινόμενο όπως το σέλας.

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

Ο πρώτος επιστήμονας που πρότεινε ότι η ατμόσφαιρά μας έχει βάρος ήταν ο Ιταλός Ε. Τοριτσέλι. Ο Ostap Bender, για παράδειγμα, στο μυθιστόρημα «The Golden Calf» θρηνούσε που κάθε άτομο πιεζόταν από μια στήλη αέρα βάρους 14 κιλών! Όμως ο μεγάλος στρατηγός έκανε λίγο λάθος. Ένας ενήλικας αντιμετωπίζει πίεση 13-15 τόνων! Αλλά δεν νιώθουμε αυτό το βάρος, γιατί η ατμοσφαιρική πίεση εξισορροπείται από την εσωτερική πίεση ενός ατόμου. Το βάρος της ατμόσφαιράς μας είναι 5.300.000.000.000.000 τόνοι. Ο αριθμός είναι κολοσσιαία, αν και είναι μόνο το ένα εκατομμυριοστό του βάρους του πλανήτη μας.