biathlonmordovia.ru → Електроинсталационни работи

Слоеве с атмосферно налягане. Атмосфера на земята

Земната атмосфера е въздушна обвивка.

Наличието на специална топка над земната повърхност е доказано от древните гърци, които са наричали атмосферата парна или газова топка.

Това е една от геосферите на планетата, без която не би било възможно съществуването на всички живи същества.

Къде е атмосферата

Атмосферата с плътен въздушен слой обгражда планетите, започвайки от земна повърхност... Той влиза в контакт с хидросферата, покрива литосферата и отива далеч в космоса.

В какво се състои атмосферата

Въздушният слой на Земята се състои главно от въздух, чиято обща маса достига 5,3 * 1018 килограма. От тях болната част е сух въздух и много по-малко водни пари.

Над морето плътността на атмосферата е 1,2 килограма на кубичен метър. Температурата в атмосферата може да достигне -140,7 градуса, въздухът се разтваря във вода при нулева температура.

Атмосферата съдържа няколко слоя:

Тропосфера;
Тропопауза;
Стратосфера и стратопауза;
Мезосфера и мезопауза;
Специална линия над морското равнище, наречена линия Карман;
Термосфера и Термопауза;
Дисперсионна зона или екзосфера.

Всеки слой има свои собствени характеристики, те са свързани помежду си и осигуряват функционирането на въздушната обвивка на планетата.

Граници на атмосферата

Най-ниският ръб на атмосферата минава по хидросферата и горните слоеве на литосферата. Горната граница започва в екзосферата, която е на 700 километра от повърхността на планетата и ще изгори до 1,3 хиляди километра.

Според някои съобщения атмосферата достига 10 хиляди километра. Учените се съгласиха, че горната граница на въздушния слой трябва да бъде линията на Карман, тъй като аеронавтиката тук вече не е възможна.

Благодарение на непрекъснато проучване в тази област учените са установили, че атмосферата е в контакт с йоносферата на височина 118 километра.

Химичен състав

Този слой на Земята се състои от газове и газови примеси, които включват остатъци от горенето, морска сол, лед, вода, прах. Съставът и масата на газовете, които могат да бъдат намерени в атмосферата, практически никога не се променят, а само концентрацията на вода и въглероден диоксид.

Съставът на водата може да варира от 0,2 до 2,5 процента, в зависимост от географската ширина. Допълнителни елементи са хлор, азот, сяра, амоняк, въглерод, озон, въглеводороди, солна киселина, флуороводород, водороден бромид, водороден йодид.

Отделна част заемат живак, йод, бром, азотен оксид. Освен това в тропосферата се намират течни и твърди частици, наречени аерозоли. В атмосферата се намира един от най-редките газове на планетата, радонът.

По отношение на химичния състав азотът заема повече от 78% от атмосферата, кислородът - почти 21%, въглеродният диоксид - 0,03%, аргонът - почти 1%, общото количество на веществото е по-малко от 0,01%. Този въздушен състав се формира, когато планетата току-що се появи и започна да се развива.

С появата на човек, който постепенно се премести в производството, химичен състав се е променило. По-специално, количеството въглероден диоксид непрекъснато се увеличава.

Функции на атмосферата

Газовете във въздушния слой имат различни функции. Първо, те абсорбират лъчи и лъчиста енергия. На второ място, те влияят върху образуването на температура в атмосферата и на Земята. На трето място, той осигурява живота и неговия ход на Земята.

В допълнение, този слой осигурява терморегулация, която влияе върху времето и климата, режима на разпределение на топлината и атмосферното налягане. Тропосферата помага за регулиране на потоците въздушни маси, определят движението на водата, процесите на топлообмен.

Атмосферата постоянно взаимодейства с литосферата, хидросферата, осигурявайки геоложки процеси. Най-важната функция е, че е защитена от прах от метеоритен произход, от влиянието на космоса и слънцето.

Факти

Кислородът осигурява разлагане на Земята органична материяза твърдата скала, която е много важна за емисиите, разлагането на скалите, окисляването на организмите.
Въглеродният диоксид допринася за фотосинтезата, а също така допринася за предаването на къси вълни на слънчева радиация, абсорбиране на топлинни дълги вълни. Ако това не се случи, тогава се наблюдава така нареченият парников ефект.
Един от основните проблеми, свързани с атмосферата, е замърсяването от фабриките и автомобилните емисии. Поради това в много страни е въведен специален контрол върху околната среда и на международно ниво се предприемат специални механизми за регулиране на емисиите и парниковия ефект.

Атмосферата (от старогръцки ἀτμός - пара и σφαῖρα - сфера) е газова обвивка (геосфера), заобикаляща планетата Земя. Вътрешната му повърхност покрива хидросферата и частично земна кора, външният граничи с близоземната част на космическото пространство.

Наборът от клонове на физиката и химията, които изучават атмосферата, обикновено се нарича физика на атмосферата. Атмосферата определя времето на повърхността на Земята, метеорологията изучава времето, а климатологията се занимава с дългосрочни климатични вариации.

Физически свойства

Дебелината на атмосферата е около 120 км от повърхността на Земята. Общата маса на въздуха в атмосферата е (5.1-5.3) 1018 кг. От тях масата на сухия въздух е (5.1352 ± 0.0003) 1018 kg, общата маса на водната пара е средно 1,27 1016 kg.

Моларната маса на чист сух въздух е 28,966 g / mol, плътността на въздуха на морската повърхност е приблизително 1,2 kg / m3. Налягането при 0 ° C на морското равнище е 101,325 kPa; критична температура - -140,7 ° C (~ 132,4 K); критично налягане - 3,7 MPa; Cp при 0 ° C - 1.0048 103 J / (kg K), Cv - 0.7159 103 J / (kg K) (при 0 ° C). Разтворимост на въздуха във вода (тегловни) при 0 ° C - 0,0036%, при 25 ° C - 0,0023%.

Отзад " нормални условия»На повърхността на Земята се приемат: плътност 1,2 kg / m3, барометрично налягане 101,35 kPa, температура плюс 20 ° C и относителна влажност 50%. Тези условни показатели са от чисто инженерно значение.

Химичен състав

Земната атмосфера е възникнала в резултат на отделянето на газове по време на вулканични изригвания. С появата на океаните и биосферата той се формира и поради обмен на газ с вода, растения, животни и продукти от тяхното разлагане в почви и блата.

Понастоящем земната атмосфера се състои главно от газове и различни примеси (прах, водни капчици, ледени кристали, морски соли, продукти от горенето).

Концентрацията на газове, съставляващи атмосферата, е практически постоянна, с изключение на вода (H2O) и въглероден диоксид (CO2).

Състав на сухия въздух


Азот
Кислород
Аргон
Вода
Въглероден двуокис
Неон
Хелий
Метан
Криптон
Водород
Ксенон
Азотен оксид

В допълнение към газовете, посочени в таблицата, атмосферата съдържа SO2, NH3, CO, озон, въглеводороди, HCl, HF, Hg, I2 пари, както и NO и много други газове в малки количества. В тропосферата постоянно се намират голям брой суспендирани твърди и течни частици (аерозол).

Структурата на атмосферата

Тропосфера

Горната му граница е разположена на надморска височина от 8-10 км в полярни, 10-12 км в умерени и 16-18 км в тропически ширини; по-ниски през зимата, отколкото през лятото. Долният основен слой на атмосферата съдържа повече от 80% от общата маса атмосферен въздух и около 90% от всички водни пари, налични в атмосферата. Турбулентността и конвекцията са силно развити в тропосферата, появяват се облаци, развиват се циклони и антициклони. Температурата намалява с увеличаване на надморската височина със среден вертикален градиент от 0,65 ° / 100 m

Тропопауза

Преходният слой от тропосферата към стратосферата, слоят на атмосферата, в който температурата намалява с височина спира.

Стратосфера

Слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Характерни са лека промяна в температурата в слоя от 11-25 km (долния слой на стратосферата) и увеличаването му в слоя 25-40 km от -56,5 до 0,8 ° C (горният слой на стратосферата или инверсионната област). След като достигна стойност от около 273 K (почти 0 ° C) на височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Граничният слой на атмосферата между стратосферата и мезосферата. Вертикалното разпределение на температурата има максимум (около 0 ° C).

Мезосфера

Мезосферата започва на височина 50 км и се простира до 80-90 км. Температурата намалява с височината със среден вертикален градиент (0.25-0.3) ° / 100 м. Основният енергиен процес е лъчистият топлопренос. Сложните фотохимични процеси, включващи свободни радикали, вибрационно възбудени молекули и др., Карат атмосферата да свети.

Мезопауза

Преходен слой между мезосферата и термосферата. Във вертикалното разпределение на температурата има минимум (около -90 ° C).

Джобна линия

Височина над морското равнище, която обикновено се приема като граница между земната атмосфера и космоса. Според дефиницията на FAI, линията Karman е на 100 км над морското равнище.

Граница на земната атмосфера

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до височини от 200-300 км, където достига стойности от порядъка на 1500 К, след което остава почти постоянна до високи височини... Под въздействието на ултравиолетовата и рентгеновата слънчева радиация и космическата радиация възниква йонизация на въздуха ("полярни сияния") - основните области на йоносферата лежат вътре в термосферата. На височини над 300 км преобладава атомният кислород. Горната граница на термосферата се определя до голяма степен от текущата активност на Слънцето. По време на периоди на ниска активност - например през 2008-2009 г. - има забележимо намаляване на размера на този слой.

Термопауза

Областта на атмосферата, съседна на върха на термосферата. В тази област поглъщането на слънчевата радиация е незначително и температурата всъщност не се променя с височината.

Екзосфера (кълбо на дисперсия)

Екзосферата е зона на разсейване, външната част на термосферата, разположена над 700 км. Газът в екзосферата е много рядък и от тук идва изтичането на частиците му в междупланетното пространство (разсейване).

До надморска височина от 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. При по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от техните молекулни маси, концентрацията на по-тежки газове намалява по-бързо с отдалечаване от земната повърхност. Поради намаляването на плътността на газовете, температурата пада от 0 ° C в стратосферата до -110 ° C в мезосферата. Кинетичната енергия на отделните частици обаче на височина 200-250 km съответства на температура ~ 150 ° C. Над 200 км се наблюдават значителни колебания на температурата и плътността на газовете във времето и пространството.

На височина от около 2000-3500 км екзосферата постепенно преминава в така наречения вакуум в близост до космоса, който е изпълнен с силно разредени частици от междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само част от междупланетната материя. Другата част се състои от прахообразни частици с кометен и метеоритен произход. Освен изключително разредени прахоподобни частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

На тропосферата се падат около 80% от атмосферната маса, на стратосферата - около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малка от 0,05% от общата маса на атмосферата. Въз основа на електрическите свойства в атмосферата се разграничават неутросферата и йоносферата. В момента се смята, че атмосферата се простира до височина 2000-3000 км.

Хомосфера и хетеросфера се разграничават в зависимост от състава на газа в атмосферата. Хетеросферата е област, в която гравитацията влияе върху отделянето на газове, тъй като тяхното смесване на тази височина е незначително. Оттук и променливият състав на хетеросферата. Под него се крие добре смесена част от атмосферата, хомогенна по състав, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза; тя се намира на надморска височина от около 120 км.

Други свойства на атмосферата и ефекти върху човешкото тяло

Вече на височина 5 км над морското равнище, нетрениран човек развива кислороден глад и без адаптация работоспособността на човека значително намалява. Тук свършва физиологичната зона на атмосферата. Човешкото дишане става невъзможно на височина 9 км, въпреки че атмосферата съдържа кислород до около 115 км.

Атмосферата ни доставя кислород, който ни е необходим, за да дишаме. Въпреки това, поради спада на общото налягане на атмосферата, когато тя се издига до височина, парциалното налягане на кислорода също намалява съответно.

Белите дробове на човека постоянно съдържат около 3 литра алвеоларен въздух. Парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух при нормално атмосферно налягане е 110 mm Hg. Чл., Налягане на въглероден диоксид - 40 mm Hg. Чл., И водна пара - 47 mm Hg. Изкуство. С увеличаване на надморската височина налягането на кислорода спада и общото налягане на водната пара и въглеродния диоксид в белите дробове остава почти постоянно - около 87 mm Hg. Изкуство. Подаването на кислород в белите дробове ще спре напълно, когато налягането на околния въздух стане равно на тази стойност.

На височина от около 19-20 км атмосферното налягане пада до 47 mm Hg. Изкуство. Следователно на тази височина водата и интерстициалната течност започват да кипят в човешкото тяло. Извън кабината под налягане, на тези височини, смъртта настъпва почти моментално. По този начин, от гледна точка на човешката физиология, "космосът" започва вече на височина 15-19 км.

Плътните въздушни слоеве - тропосфера и стратосфера - ни предпазват от вредното въздействие на радиацията. При достатъчно разреждане на въздуха, на височина над 36 км, йонизиращото лъчение - първични космически лъчи - има интензивен ефект върху тялото; на височини над 40 км работи ултравиолетовата част на слънчевия спектър, която е опасна за хората.

Когато се издига на все по-голяма височина над повърхността на Земята, познати за нас явления, наблюдавани в долните слоеве на атмосферата, като разпространението на звука, появата на аеродинамичен лифт и съпротивление, преносът на топлина чрез конвекция и т.н., постепенно отслабват и след това напълно изчезват.

В разредените слоеве въздух разпространението на звука е невъзможно. До височини от 60-90 км все още е възможно да се използва въздушно съпротивление и повдигане за контролиран аеродинамичен полет. Но започвайки от височини от 100-130 км, понятията за числото М и звуковата бариера, познати на всеки пилот, губят значението си: там преминава условната линия на Карман, отвъд която започва зоната на чисто балистичен полет, която може да се контролира само с помощта на реактивни сили.

На височини над 100 км в атмосферата липсва и друго забележително свойство - способността да абсорбира, провежда и пренася топлинна енергия чрез конвекция (т.е. чрез смесване на въздух). Това означава, че различни елементи от оборудването, оборудването на орбиталната космическа станция няма да могат да се охлаждат отвън, както обикновено се прави на самолет - с помощта на въздушни струи и въздушни радиатори. На тази височина, както и в космоса като цяло, единственият начин за пренос на топлина е топлинното излъчване.

История на формирането на атмосферата

Според най-широко разпространената теория атмосферата на Земята с течение на времето е била в три различни състава. Първоначално се състоеше от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Това е така наречената първична атмосфера (преди около четири милиарда години). На следващия етап активната вулканична активност води до насищане на атмосферата с други газове освен водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Така се формира вторичната атмосфера (около три милиарда години до наши дни). Атмосферата беше възстановителна. Освен това процесът на формиране на атмосферата се определя от следните фактори:

изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
химични реакции, протичащи в атмосферата под въздействие ултравиолетова радиация, мълниезаряди и някои други фактори.

Постепенно тези фактори доведоха до образуването на третична атмосфера, характеризираща се с много по-малко водород и много повече азот и въглероден диоксид (образуван в резултат химична реакция от амоняк и въглеводороди).

Азот

Образуването на голямо количество азот N2 се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера с молекулярен кислород O2, който започна да изтича от повърхността на планетата в резултат на фотосинтеза, започвайки от преди 3 милиарда години. Също така азотът N2 се освобождава в атмосферата в резултат на денитрификация на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озона до NO в горните слоеве на атмосферата.

Азотът N2 реагира само при специфични условия (например по време на удар на мълния). Окисляването на молекулен азот от озон с електрически разряди в малки количества се използва при промишленото производство на азотни торове. Той може да се окисли с ниска консумация на енергия и да се превърне в биологично активна форма от цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и възлови бактерии, които образуват ризобиална симбиоза с бобови растения, т.нар. сидерати.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живи организми на Земята, в резултат на фотосинтеза, придружена от отделяне на кислород и абсорбция на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се изразходва за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, железната форма на желязото, съдържаща се в океаните и др. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да расте. Постепенно се разви модерна, окислителна атмосфера. Тъй като това предизвика сериозни и резки промени в много процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено кислородна катастрофа.

По време на фанерозоя съставът на атмосферата и съдържанието на кислород претърпяха промени. Те корелират предимно със скоростта на отлагане на органични седиментни скали. По този начин, по време на периоди на натрупване на въглища, съдържанието на кислород в атмосферата очевидно значително надвишава сегашното ниво.

Въглероден двуокис

Съдържанието на CO2 в атмосферата зависи от вулканичната активност и химичните процеси в земните черупки, но най-вече от интензивността на биосинтеза и разлагането на органичните вещества в земната биосфера. Почти цялата настояща биомаса на планетата (около 2,4 · 1012 тона) се формира от въглероден диоксид, азот и водни пари, съдържащи се в атмосферния въздух. Погребана в океана, блатата и горите, органичното вещество се превръща във въглища, нефт и природен газ.

Благородни газове

Източникът на инертни газове - аргон, хелий и криптон - са вулканични изригвания и разпадане на радиоактивни елементи. Земята като цяло и атмосферата в частност се изчерпват с инертни газове в сравнение с космоса. Смята се, че причината за това се крие в непрекъснатото изтичане на газове в междупланетното пространство.

Замърсяване на въздуха

IN отскоро човекът започна да влияе върху еволюцията на атмосферата. Резултатът от неговата дейност е постоянно увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата поради изгарянето на въглеводородни горива, натрупани в предишни геоложки епохи. Огромни количества CO2 се консумират по време на фотосинтезата и се абсорбират от световния океан. Този газ навлиза в атмосферата поради разлагането на карбонатни скали и органични вещества от растителен и животински произход, както и поради вулканизма и човешките производствени дейности. През последните 100 години съдържанието на CO2 в атмосферата се е увеличило с 10%, като по-голямата част (360 милиарда тона) идва от изгарянето на гориво. Ако темпът на нарастване на изгарянето на горивата продължи, през следващите 200-300 години количеството CO2 в атмосферата ще се удвои и може да доведе до глобални климатични промени.

Изгарянето на гориво е основният източник на замърсяващи газове (CO, NO, SO2). Сярният диоксид се окислява от атмосферния кислород до SO3, а азотният оксид до NO2 в горните слоеве на атмосферата, които от своя страна взаимодействат с водни пари и получената сярна киселина Н2SO4 и азотна киселина НNO3 пада върху повърхността на Земята под формата на т.нар. киселинен дъжд. Използването на двигатели с вътрешно горене води до значително замърсяване на атмосферата с азотни оксиди, въглеводороди и оловни съединения (тетраетил олово) Pb (CH3CH2) 4.

Аерозолното замърсяване на атмосферата се причинява както от естествени причини (вулканични изригвания, прашни бури, пренасяне на капчици морска вода и цветен прашец и др.), Така и от икономически дейности на човека (добив на руди и строителни материали, изгаряне на гориво, производство на цимент и др.). Интензивното мащабно отстраняване на твърди частици в атмосферата е едно от възможни причини изменението на климата на планетата.

(Посетено 730 пъти, 1 посещение днес)

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

✪ Космически кораб на Земята (Епизод 14) - Атмосфера

✪ Защо атмосферата не беше засмукана в космическия вакуум?

Влизане в земната атмосфера на космическия кораб „Союз ТМА-8“

Structure Структура на атмосферата, значение, изследване

✪ О.С. Уголников "Горна атмосфера. Среща на Земята и Космоса"

Субтитри

Граница на атмосферата

Счита се, че атмосферата е тази област около Земята, в която газообразната среда се върти заедно със Земята като цяло. Атмосферата преминава в междупланетното пространство постепенно, в екзосферата, започвайки на височина 500-1000 км от повърхността на Земята.

Според дефиницията, предложена от Международната въздухоплавателна федерация, границата между атмосферата и космоса се очертава по линията на Карман, разположена на височина около 100 км, над която въздушните полети стават напълно невъзможни. НАСА използва 122 километра (400 000 фута) като граница на атмосферата, където совалките преминават от маневриране с двигател към аеродинамично маневриране.

Физически свойства

В допълнение към газовете, посочени в таблицата, атмосферата съдържа Cl 2 (\\ displaystyle (\\ ce (Cl2))) , SO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (SO2))) , NH 3 (\\ displaystyle (\\ ce (NH3))) , CO (\\ displaystyle ((\\ ce (CO)))) , O 3 (\\ displaystyle ((\\ ce (O3)))) , NO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (NO2))) , въглеводороди, HCl (\\ displaystyle (\\ ce (HCl))) , HF (\\ displaystyle (\\ ce (HF))) , HBr (\\ displaystyle (\\ ce (HBr))) , HI (\\ displaystyle ((\\ ce (HI)))) , двойки Hg (\\ displaystyle (\\ ce (Hg))) , I 2 (\\ displaystyle (\\ ce (I2))) , Br 2 (\\ displaystyle (\\ ce (Br2))) както и много други газове в малки количества. В тропосферата постоянно се намират голям брой суспендирани твърди и течни частици (аерозол). Най-редкият газ в земната атмосфера е Rn (\\ displaystyle (\\ ce (Rn))) .

Структурата на атмосферата

Граничен слой на атмосферата

Долният тропосферен слой (с дебелина 1-2 км), при който състоянието и свойствата на земната повърхност влияят пряко върху динамиката на атмосферата.

Тропосфера

Горната му граница е разположена на надморска височина от 8-10 км в полярни, 10-12 км в умерени и 16-18 км в тропически ширини; по-ниски през зимата, отколкото през лятото.
Долният основен слой на атмосферата съдържа повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух и около 90% от всички водни пари в атмосферата. Турбулентността и конвекцията са силно развити в тропосферата, появяват се облаци, развиват се циклони и антициклони. Температурата намалява с увеличаване на надморската височина със среден вертикален градиент от 0,65 ° / 100 метра.

Тропопауза

Стратосфера

Слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Характерни са лека промяна в температурата в слоя от 11-25 km (долния слой на стратосферата) и увеличаването му в слоя 25-40 km от минус 56,5 до плюс 0,8 ° C (горният слой на стратосферата или инверсионната област). След като достигна стойност от около 273 K (почти 0 ° C) на височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Мезосфера

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до височини от 200-300 км, където достига стойности от порядъка на 1500 К, след което остава почти постоянна до голяма надморска височина. Под въздействието на слънчевата радиация и космическата радиация въздухът се йонизира („полярни светлини“) - основните области на йоносферата лежат вътре в термосферата. На височини над 300 км преобладава атомният кислород. Горната граница на термосферата се определя до голяма степен от текущата активност на Слънцето. По време на периоди на ниска активност - например през 2008-2009 г. - има забележимо намаляване на размера на този слой.

Термопауза

Екзосфера (кълбо на дисперсия)

До надморска височина от 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. При по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от техните молекулни маси, концентрацията на по-тежки газове намалява по-бързо с отдалечаване от земната повърхност. Поради намаляване на плътността на газовете температурата пада от 0 ° C в стратосферата до минус 110 ° C в мезосферата. Кинетичната енергия на отделните частици обаче на височина 200-250 km съответства на температура от ~ 150 ° C. Над 200 км се наблюдават значителни колебания на температурата и плътността на газовете във времето и пространството.

На височина около 2000-3500 км екзосферата постепенно се превръща в т.нар вакуум в близост до космоса, който е изпълнен с редки частици междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само част от междупланетната материя. Другата част се състои от прахообразни частици с кометен и метеоритен произход. Освен изключително разредени прахоподобни частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

Общ преглед

Въз основа на електрическите свойства в атмосферата, неутросфера и йоносфера .

В зависимост от състава на газа в атмосферата, хомосфера и хетеросфера. Хетеросфера - това е зоната, в която гравитацията влияе на отделянето на газове, тъй като смесването им на тази височина е незначително. Оттук и променливият състав на хетеросферата. Под него се крие добре смесена, хомогенна част от атмосферата, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза; тя се намира на надморска височина от около 120 км.

Други свойства на атмосферата и ефекти върху човешкото тяло

Вече на височина 5 км над морското равнище, нетрениран човек развива кислороден глад и без адаптация работоспособността на човека значително намалява. Тук свършва физиологичната зона на атмосферата. Човешкото дишане става невъзможно на височина от 9 км, въпреки че атмосферата съдържа кислород до около 115 км.

История на формирането на атмосферата

Според най-разпространената теория, земната атмосфера е била в три различни състава през цялата история на последната. Първоначално се е състоял от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Това е т.нар първична атмосфера... На следващия етап активната вулканична дейност доведе до насищане на атмосферата с други газове, с изключение на водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Така се формира вторична атмосфера... Атмосферата беше възстановителна. Освен това формирането на атмосферата се определя от следните фактори:

изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
химични реакции, които протичат в атмосферата под въздействието на ултравиолетово лъчение, мълниезащита и някои други фактори.

Постепенно тези фактори доведоха до формирането третична атмосфера, характеризиращ се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образуван в резултат на химични реакции от амоняк и въглеводороди).

Азот

Образуването на голямо количество азот се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера с молекулярен кислород O 2 (\\ displaystyle (\\ ce (O2))), които започнаха да идват от повърхността на планетата в резултат на фотосинтеза, започвайки от преди 3 милиарда години. Също и азот N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) изпуснати в атмосферата в резултат на денитрификация на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озона до НЕ (\\ displaystyle ((\\ ce (NO)))) в горните слоеве на атмосферата.

Азот N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) влиза в реакции само при определени условия (например по време на разряд от мълния). Окисляването на молекулен азот от озон с електрически разряди в малки количества се използва при промишленото производство на азотни торове. Той може да се окисли с ниска консумация на енергия и да се превърне в биологично активна форма от цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и възлови бактерии, които образуват ризобиална симбиоза с бобови растения, които могат да бъдат ефективни растения за зелен тор, които не изчерпват, но обогатяват почвата с естествени торове.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живи организми на Земята, в резултат на фотосинтезата, придружена от отделянето на кислород и абсорбцията на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се изразходва за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, железната форма на желязо, съдържаща се в океаните и други. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да расте. Постепенно се формира модерна атмосфера с окислителни свойства. Тъй като това предизвика сериозни и резки промени в много процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено кислородна катастрофа.

Благородни газове

Замърсяване на въздуха

Напоследък хората започнаха да влияят върху еволюцията на атмосферата. Резултатът от човешката дейност се превърна в постоянно увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата поради изгарянето на въглеводородни горива, натрупани в предишни геоложки епохи. Огромни количества се консумират за фотосинтеза и се абсорбират от световния океан. Този газ влиза в атмосферата поради разлагането на карбонатни скали и органични вещества от растителен и животински произход, както и поради вулканизма и човешките производствени дейности. През последните 100 години съдържание CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) в атмосферата се е увеличил с 10%, като по-голямата част (360 милиарда тона) идва от изгарянето на гориво. Ако темпът на растеж на изгарянето на горивото продължи, през следващите 200-300 години броят CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) в атмосферата ще се удвои и може да доведе до

Състав на атмосферата. Въздушната обвивка на нашата планета - атмосфера защитава земната повърхност от вредното въздействие на ултравиолетовото лъчение на слънцето върху живите организми. Той предпазва Земята от космически частици - прах и метеорити.

Атмосферата се състои от механична смес от газове: 78% от нейния обем е азот, 21% е кислород и по-малко от 1% е хелий, аргон, криптон и други инертни газове. Количеството кислород и азот във въздуха е практически непроменено, тъй като азотът почти не влиза в съединения с други вещества, а кислородът, който, макар и много активен и изразходван за дишане, окисляване и изгаряне, постоянно се попълва от растенията.

До надморска височина от около 100 км процентът на тези газове остава практически непроменен. Това се дължи на факта, че въздухът непрекъснато се смесва.

В допълнение към тези газове атмосферата съдържа около 0,03% въглероден диоксид, който обикновено е концентриран близо до земната повърхност и разпределен неравномерно: в градовете, индустриалните центрове и районите с вулканична активност количеството му се увеличава.

В атмосферата винаги има определено количество примеси - водни пари и прах. Съдържанието на водна пара зависи от температурата на въздуха: колкото по-висока е температурата, толкова повече въздух съдържа въздухът. Поради наличието на парообразна вода във въздуха са възможни атмосферни явления като дъги, пречупване на слънчевата светлина и др.

Прахът навлиза в атмосферата по време на вулканични изригвания, пясъчни и прашни бури, с непълно изгаряне на гориво в ТЕЦ и др.

Структурата на атмосферата. Плътността на атмосферата се променя с височина: на повърхността на Земята тя е най-висока и намалява с издигане. Така че, на височина 5,5 км, плътността на атмосферата е 2 пъти, а на височина 11 км - 4 пъти по-малка, отколкото в повърхностния слой.

В зависимост от плътността, състава и свойствата на газовете, атмосферата е разделена на пет концентрични слоя (фиг. 34).

Фигура: 34. Вертикален разрез на атмосферата (атмосферна стратификация)

1. Извиква се долният слой тропосфера. Горната му граница минава на височина 8-10 км при полюсите и 16-18 км при екватора. Тропосферата съдържа до 80% от цялата маса на атмосферата и почти цялата водна пара.

Температурата на въздуха в тропосферата намалява с височина с 0,6 ° C на всеки 100 m и в горната й граница е -45-55 ° C.

Въздухът в тропосферата постоянно се смесва, движейки се в различни посоки. Само тук се наблюдават мъгли, дъждове, снеговалежи, гръмотевични бури, бури и други метеорологични явления.

2. По-горе се намира стратосфера, който се простира на височина 50-55 км. Плътността и налягането на въздуха в стратосферата са незначителни. По-тънкият въздух съдържа същите газове като тропосферата, но съдържа повече озон. Най-високата концентрация на озон се наблюдава на височина 15-30 км. Температурата в стратосферата се повишава с височина и достига 0 ° C и повече в горната си граница. Това е така, защото озонът поглъща късо вълнова част от слънчевата енергия, в резултат на което въздухът се загрява.

3. Над стратосферата лежи мезосфера, простираща се на височина 80 км. В него температурата отново спада и достига -90 ° C. Плътността на въздуха там е 200 пъти по-малка, отколкото на повърхността на Земята.

4. Над мезосферата е разположена термосфера (от 80 до 800 км). Температурата в този слой се повишава: на височина от 150 km до 220 ° C; на височина 600 км до 1500 ° С. Газовете в атмосферата (азот и кислород) са в йонизирано състояние. Под действието на късовълнова слънчева радиация отделните електрони се отделят от черупките на атомите. В резултат на това в този слой - йоносфера се появяват слоеве заредени частици. Най-плътният им слой се намира на височина 300-400 км. Поради ниската плътност слънчеви лъчи те не се разпръскват там, така че небето е черно, звездите и планетите блестят ярко върху него.

В йоносферата, полярни светлини, мощен електрически токовекоито причиняват нарушения магнитно поле Земята.

5. Външната обвивка се намира над 800 км - екзосфера. Скоростта на движение на отделни частици в екзосферата се доближава до критичната - 11,2 mm / s, така че отделни частици могат да преодолеят гравитацията на земята и да отидат в световното пространство.

Значението на атмосферата. Ролята на атмосферата в живота на нашата планета е изключително голяма. Без нея Земята би била мъртва. Атмосферата предпазва земната повърхност от интензивно нагряване и охлаждане. Неговият ефект може да се оприличи на ролята на стъклото в оранжериите: пропускане на слънчевите лъчи и предотвратяване на отделянето на топлина.

Атмосферата предпазва живите организми от късовълнова и корпускуларна радиация от Слънцето. Атмосферата е средата, в която се появяват метеорологичните явления, с които е свързана цялата човешка дейност. Изследването на тази черупка се извършва в метеорологичните станции. Денем и нощем, при всяко време, метеоролозите наблюдават състоянието на долната атмосфера. Четири пъти на ден и на много станции се измерват почасова температура, налягане, влажност, облачност, посока и скорост на вятъра, валежи, електрически и звукови явления в атмосферата. Метеорологичните станции са разположени навсякъде: в Антарктида и в тропическите гори, по високите планини и в необятните простори на тундрата. Наблюдения се провеждат и върху океаните от специално построени кораби.

От 30-те години. XX век наблюденията започнаха в свободна атмосфера. Те започват да изстрелват радиозонд, който се издига на височина 25-35 км и с помощта на радиооборудване предава на Земята информация за температура, налягане, влажност на въздуха и скорост на вятъра. В наше време широко се използват и метеорологичните ракети и сателити. Последните разполагат с телевизионни инсталации, които предават изображения на земната повърхност и облаци.

| |
5. Въздушна обвивка на земята§ 31. Нагряване на атмосферата