Температура в атмосферата. Атмосферата на земята и физическите свойства на въздуха

АТМОСФЕРА НА ЗЕМЯТА(Гръцки atmos steam + топка sphaira) - обвивка от газ, която заобикаля Земята. Масата на атмосферата е около 5,15 · 10 15 Биологичното значение на атмосферата е огромно. В атмосферата се осъществява масов обмен на енергия между живата и неживата природа, между флората и фауната. Азотът в атмосферата се усвоява от микроорганизми; Растенията синтезират органични вещества от въглероден диоксид и вода поради енергията на Слънцето и отделят кислород. Наличието на атмосфера осигурява запазването на водата на Земята, което също е важно условие за съществуването на живи организми.

Изследвания, проведени с геофизични ракети с височина, изкуствени земни спътници и междупланетни роботизирани станции, установиха, че земната атмосфера се простира на хиляди километри. Границите на атмосферата не са постоянни, те се влияят от гравитационното поле на Луната и налягането на потока от слънчеви лъчи. Над екватора в района на земната сянка атмосферата достига височина от около 10 000 км, а над полюсите нейните граници са на 3 000 км от земната повърхност. По-голямата част от атмосферата (80-90%) е в рамките на височини до 12-16 км, което се обяснява с експоненциалния (нелинеен) характер на намаляването на плътността (разреждане) на нейната газова среда с увеличаване на надморската височина.

Съществуването на повечето живи организми в естествени условия е възможно в още по-тесни граници на атмосферата, до 7-8 км, където има комбинация от такива атмосферни фактори като състав на газ, температура, налягане и влажност, необходими за активния ход на биологичните процеси. Движението и йонизацията на въздуха, атмосферните валежи и електрическото състояние на атмосферата също са от хигиенно значение.

Състав на газ

Атмосферата е физическа смес от газове (Таблица 1), главно азот и кислород (78,08 и 20,95 об.%). Съотношението на атмосферните газове е практически същото до височини от 80-100 км. Постоянството на основната част от газовия състав на атмосферата се дължи на относителното балансиране на процесите на обмен на газ между живата и неживата природа и непрекъснатото смесване на въздушните маси в хоризонтална и вертикална посока.

Таблица 1. ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ХИМИЧНИЯ СЪСТАВ НА СУХИЯ АТМОСФЕРЕН ВЪЗДУХ НА ПОВЪРХНОСТТА НА ЗЕМЯТА

На надморска височина над 100 км има промяна в процента на отделните газове, свързани с тяхната дифузна стратификация под въздействието на гравитацията и температурата. Освен това под действието на късо вълновата част на ултравиолетовите и рентгеновите лъчи на височина 100 km или повече молекулите кислород, азот и въглероден диоксид се дисоциират на атоми. На голяма надморска височинатези газове са под формата на силно йонизирани атоми.

Съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата в различни региони на Земята е по -малко постоянно, което отчасти се дължи на неравномерното разпръскване на големи промишлени предприятия, които замърсяват въздуха, както и неравномерното разпределение на растителността по Земята, водните басейни, които абсорбират въглероден диоксид. Също така се променя в атмосферата и съдържанието на аерозоли (виж) - суспендирани във въздуха частици с размери от няколко милиметра до няколко десетки микрона - образувани в резултат на изригвания на вулкани, мощни изкуствени експлозии, промишлено замърсяване. Концентрацията на аерозола бързо намалява с височината.

Най -летливият и важен от променливите компоненти на атмосферата е водната пара, чиято концентрация в земната повърхностможе да варира от 3% (в тропиците) до 2 × 10 -10% (в Антарктида). Колкото по -висока е температурата на въздуха, толкова повече влага, при равни други условия, може да бъде в атмосферата и обратно. По-голямата част от водната пара е концентрирана в атмосферата до височини 8-10 км. Съдържанието на водни пари в атмосферата зависи от комбинираното влияние на процесите на изпаряване, кондензация и хоризонтално пренасяне. На голяма надморска височина, поради намаляване на температурата и кондензация на парите, въздухът е практически сух.

Атмосферата на Земята, в допълнение към молекулярния и атомния кислород, съдържа малко количество озон (виж), чиято концентрация е много променлива и варира в зависимост от надморската височина и сезона. По-голямата част от озона се съдържа в района на полюсите до края на полярната нощ на височина 15-30 км с рязко намаляване нагоре и надолу. Озонът възниква в резултат на фотохимичното действие на ултравиолетовата слънчева радиация върху кислорода, предимно на височина 20-50 км. Двуатомните кислородни молекули частично се разпадат на атоми и, присъединявайки се към неразградени молекули, образуват триатомни озонови молекули (полимерна, алотропна форма на кислород).

Наличието в атмосферата на група от така наречените инертни газове (хелий, неон, аргон, криптон, ксенон) е свързано с непрекъснатия ход на естествените процеси на радиоактивен разпад.

Биологично значение на газоветеатмосферата е много страхотна. За повечето многоклетъчни организми определено съдържание на молекулен кислород в газ или водна средае незаменим фактор за тяхното съществуване, който определя освобождаването на енергия от органични вещества по време на дишането, създадена първоначално в хода на фотосинтезата. Неслучайно горните граници на биосферата (част от повърхността Глобусъти долната част на атмосферата, където съществува живот) се определят от присъствието достатъчнокислород. В хода на еволюцията организмите са се адаптирали към определено ниво на кислород в атмосферата; промяна в съдържанието на кислород в посока на намаляване или увеличаване има неблагоприятен ефект (вж. Височинна болест, Хипероксия, Хипоксия).

Озоно-алотропната форма на кислород също има подчертан биологичен ефект. При концентрации, които не надвишават 0,0001 mg / l, което е характерно за курортните зони и морските брегове, озонът има лечебно действие- стимулира дишането и сърдечно -съдовата дейност, подобрява съня. С увеличаване на концентрацията на озон се проявява токсичният му ефект: дразнене на очите, некротично възпаление на лигавиците на дихателните пътища, обостряне на белодробни заболявания, автономни неврози. Присъединявайки се към хемоглобина, озонът образува метхемоглобин, което води до нарушаване на дихателната функция на кръвта; трудно е да се прехвърли кислород от белите дробове към тъканите и се развиват явления на задушаване. Атомният кислород има подобен неблагоприятен ефект върху организма. Озонът играе значителна роля в създаването на топлинни режими в различни слоеве на атмосферата поради изключително силното поглъщане на слънчевата радиация и наземната радиация. Най -интензивният озон абсорбира ултравиолетовите и инфрачервените лъчи. Слънчевите лъчи с дължини на вълните по -малки от 300 nm се абсорбират почти напълно от атмосферния озон. Така Земята е заобиколена от един вид „озонов екран“, който предпазва много организми от разрушителни ефекти. ултравиолетова радиацияСлънцето, азотът на атмосферния въздух е важен биологично значениепреди всичко като източник на т.нар. фиксиран азот - ресурс от растителна (и в крайна сметка животинска) храна. Физиологичното значение на азота се определя от участието му в създаването на необходимото за жизнените процеси ниво на атмосферно налягане. При определени условия, промени в налягането, азотът играе важна роля в развитието на редица нарушения в организма (вж. Декомпресионна болест). Предположенията, че азотът отслабва токсичния ефект на кислорода върху тялото и се абсорбира от атмосферата не само от микроорганизми, но и от висши животни, са спорни.

Инертните газове на атмосферата (ксенон, криптон, аргон, неон, хелий) при парциалното налягане, което създават при нормални условия, могат да бъдат класифицирани като биологично безразлични газове. При значително увеличаване на парциалното налягане тези газове имат наркотичен ефект.

Наличието на въглероден диоксид в атмосферата осигурява натрупването на слънчева енергия в биосферата поради фотосинтеза сложни връзкивъглерод, който в процеса на живот непрекъснато възниква, променя се и се разлага. Тази динамична система се поддържа от дейността на водорасли и наземни растения, които улавят енергията на слънчевата светлина и я използват за превръщане на въглеродния диоксид (виж) и водата в различни органични съединенияс отделянето на кислород. Дължината на биосферата нагоре е отчасти ограничена от факта, че съдържащите хлорофил растения не могат да живеят на височини повече от 6-7 км поради ниското парциално налягане на въглеродния диоксид. Въглеродният диоксид също е много активен във физиологичен план, тъй като играе важна роля в регулацията метаболитни процеси, дейност на централната нервна система, дишане, кръвообращение, кислороден режим на тялото. Тази регулация обаче се медиира от влиянието на въглеродния диоксид, образуван от самото тяло, а не идващ от атмосферата. В тъканите и кръвта на животните и хората парциалното налягане на въглеродния диоксид е около 200 пъти по -високо от стойността на налягането му в атмосферата. И само при значително увеличение на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата (повече от 0,6-1%), има нарушения в организма, обозначени с термина хиперкапния (виж). Пълното елиминиране на въглеродния диоксид от вдишания въздух не може директно да има неблагоприятен ефект върху човешкото и животинското тяло.

Въглеродният диоксид играе роля в поглъщането на дълги вълни радиация и поддържането на „парников ефект“, който повишава температурата на земната повърхност. Изследва се и проблемът за влиянието върху топлинните и други режими на атмосферата на въглероден диоксид, който навлиза във въздуха в огромни количества като промишлени отпадъци.

Водните пари в атмосферата (влажност на въздуха) също влияят върху човешкото тяло, по -специално върху топлообмена с околната среда.

В резултат на кондензацията на водни пари в атмосферата се образуват облаци и валежи (дъжд, градушка, сняг). Водната пара, разсейвайки слънчевата радиация, участва в създаването на топлинния режим на Земята и долните слоеве на атмосферата, във формирането на метеорологични условия.

Атмосферно налягане

Атмосферното налягане (барометрично) е налягането, упражнявано от атмосферата под въздействието на гравитацията върху земната повърхност. Величината на това налягане във всяка точка на атмосферата е равна на теглото на горната колона въздух с единична база, простираща се над мястото на измерване до границите на атмосферата. Измерете атмосферното налягане с барометър (вижте) и изразено в милибари, в нютони на per квадратен метърили височината на колоната от живак в барометъра в милиметри, намалена до 0 ° и нормалната стойност на ускорението на тежестта. Таблица 2 показва най -често срещаните мерни единици на атмосферното налягане.

Промяната в налягането се дължи на неравномерното нагряване на въздушните маси, разположени над сушата и водата в различни географски ширини. С повишаване на температурата плътността на въздуха и налягането, генерирано от него, намаляват. Огромно натрупване на бързо движещ се въздух с намалено налягане (с намаляване на налягането от периферията към центъра на вихъра) се нарича циклон, с повишено налягане (с увеличаване на налягането към центъра на вихъра) - антициклон. За прогнозирането на времето са важни непериодичните промени в атмосферното налягане, възникващи при движението на огромни маси и свързани с появата, развитието и унищожаването на антициклони и циклони. Особено големи промени в атмосферното налягане са свързани с бързото движение на тропическите циклони. В този случай атмосферното налягане може да се промени с 30-40 mbar на ден.

Спадът на атмосферното налягане в милибари на разстояние 100 км се нарича хоризонтален барометричен градиент. Обикновено хоризонталният барометричен градиент е 1-3 mbar, но в тропическите циклони понякога се увеличава до десетки милибари на 100 км.

С издигането на надморската височина атмосферното налягане намалява в логаритмична зависимост: първоначално много рязко, а след това все по -малко и по -малко забележимо (фиг. 1). Следователно кривата на барометричното налягане е експоненциална.

Намаляването на налягането на единица вертикално разстояние се нарича вертикален барометричен градиент. Често те използват обратната му стойност - барометричната стъпка.

Тъй като барометричното налягане е сумата от парциалните налягания на газовете, които образуват въздуха, очевидно е, че с покачването на височина, заедно с намаляването на общото налягане на атмосферата, парциалното налягане на газовете, които съставляват въздухът също намалява. Стойността на парциалното налягане на всеки газ в атмосферата се изчислява по формулата

където P x е парциалното налягане на газа, Ρ z е атмосферното налягане на височина Ζ, X% е процентът на газа, чието парциално налягане трябва да се определи.

Ориз. 1. Промяна на барометричното налягане с надморска височина.

Ориз. 2. Промяна на парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух и насищането на артериалната кръв с кислород, в зависимост от промяната на височината при вдишване на въздух и кислород. Дишането с кислород започва на височина 8,5 км (експеримент в камера под налягане).

Ориз. 3. Сравнителни криви на средните стойности на активното съзнание при човек за минути на различни височини след бързо изкачване при дишане на въздух (I) и кислород (II). На надморска височина над 15 км активното съзнание се нарушава по същия начин при дишане на кислород и въздух. На височина до 15 км вдишването на кислород значително удължава периода на активно съзнание (експеримент в барокамера).

Тъй като процентът на газовете в атмосферата е относително постоянен, тогава за да определите парциалното налягане на всеки газ, трябва само да знаете общото барометрично налягане на дадена височина (фиг. 1 и таблица 3).

Таблица 3. ТАБЛИЦА СТАНДАРТНА АТМОСФЕРА (ГОСТ 4401-64) 1

1 Дадено в съкратена форма и допълнено от колоната „Частично налягане на кислорода“.

При определяне на парциалното налягане на газ във влажен въздух, налягането (еластичността) на наситените пари трябва да се извади от стойността на барометричното налягане.

Формулата за определяне на парциалното налягане на газ във влажен въздух ще бъде малко по -различна от тази за сух въздух:

където рH 2 O - налягане на водна пара. При t ° 37 ° еластичността на наситената водна пара е 47 mm Hg. Изкуство. Тази стойност се използва за изчисляване на парциалното налягане на алвеоларните въздушни газове при наземни и надморски условия.

Ефектът върху тялото се увеличава и намалено налягане... Промените в барометричното налягане нагоре или надолу имат различни ефекти върху тялото на животните и хората. Влияние високо кръвно наляганесвързани с механичното и проникващо физико-химично действие на газовата среда (т. нар. компресиращи и проникващи ефекти).

Компресионният ефект се проявява чрез: обща обемна компресия, причинена от равномерно увеличаване на силите на механичен натиск върху органи и тъкани; механонаркоза поради равномерно обемно компресиране при много високо барометрично налягане; локален неравномерен натиск върху тъканите, които ограничават газосъдържащите кухини в случай на нарушена връзка между външния въздух и въздуха в кухината, например средното ухо, параназалните кухини (вж. Баротравма); увеличаване на плътността на газа във външната дихателна система, което причинява повишаване на съпротивлението на дихателните движения, особено при принудително дишане ( упражняване на стрес, хиперкапния).

Проникващият ефект може да доведе до токсичния ефект на кислорода и безразличните газове, увеличаването на съдържанието на които в кръвта и тъканите предизвиква наркотична реакция, първите признаци на разрязване при използване на азотно-кислородна смес при човек възникват при налягане от 4-8 ата. Увеличаването на парциалното налягане на кислорода първоначално намалява нивото на функциониране на сърдечно -съдовата и дихателната система поради изключването на регулаторното влияние на физиологичната хипоксемия. С увеличаване на парциалното налягане на кислорода в белите дробове над 0,8-1 ата се проявява токсичният му ефект (увреждане на белодробната тъкан, конвулсии, колапс).

Проникващите и компресиращи ефекти на повишеното налягане на газовата среда се използват в клиничната медицина при лечението на различни заболявания с общо и локално увреждане на снабдяването с кислород (вж. Баротерапия, Кислородна терапия).

Намаляването на налягането има още по -изразен ефект върху организма. В изключително разредена атмосфера основният патогенетичен фактор, водещ до загуба на съзнание за няколко секунди и до смърт за 4-5 минути, е намаляване на парциалното налягане на кислорода във вдишания въздух, а след това в алвеоларния въздух, кръвта и тъкани (фиг. 2 и 3). Умерената хипоксия причинява развитието на адаптационни реакции на дихателната система и хемодинамика, насочени към поддържане на снабдяването с кислород, предимно към жизненоважни органи (мозък, сърце). При изразена липса на кислород се инхибират окислителните процеси (поради дихателните ензими), аеробните процеси на производство на енергия в митохондриите се нарушават. Това води първо до нарушаване на функциите на жизненоважни органи, а след това до необратими структурни увреждания и смърт на тялото. Развитието на адаптивните и патологични реакции, промяната във функционалното състояние на тялото и работата на човека с понижаване на атмосферното налягане се определя от степента и скоростта на намаляване на парциалното налягане на кислород във вдишания въздух, продължителността на престоя на надморска височина, интензивността на извършената работа и първоначалното състояние на тялото (вж. Височинна болест).

Намаляването на налягането на надморска височина (дори с изключение на липсата на кислород) причинява сериозни смущения в организма, обединени от концепцията за „декомпресионни разстройства“, които включват: метеоризъм на височина, баротит и баросинусит, декомпресия на височина болест и емфизем на тъкани на височина.

Метеоризъм на височина се развива поради разширяването на газовете в стомашно-чревния тракт с намаляване на барометричното налягане върху коремната стена при изкачване на височини 7-12 км или повече. Отделянето на газове, разтворени в чревното съдържание, също е от известно значение.

Разширяването на газовете води до разтягане на стомаха и червата, повдигане на диафрагмата, промяна на положението на сърцето, дразнене на рецепторния апарат на тези органи и поява на патологични рефлекси, които нарушават дишането и кръвообращението. Често има остри болки в корема. Водолазите понякога изпитват подобни явления, когато се изкачват от дълбочина на повърхността.

Механизмът на развитие на баротит и баросинузит, проявяващ се с усещане за задръстване и болка съответно в средното ухо или параназалните кухини, е подобен на развитието на височинни газове.

Намаляването на налягането, в допълнение към разширяването на газовете, съдържащи се в телесните кухини, също причинява освобождаването на газове от течности и тъкани, в които те са разтворени под налягане на морското равнище или на дълбочина, и образуването на газови мехурчета в тяло.

Този процес на отделяне на разтворени газове (предимно азот) причинява развитието на декомпресионна болест (вж.).

Ориз. 4. Зависимост на точката на кипене на водата от надморската височина и барометричното налягане. Числата на налягането са разположени под съответните номера на надморската височина.

С намаляване на атмосферното налягане точката на кипене на течностите намалява (фиг. 4). На надморска височина повече от 19 km, където барометричното налягане е равно на (или по -малко) еластичността на наситените пари при телесна температура (37 °), интерстициалната и междуклетъчната течност на тялото може да "заври" в резултат на които при големи вени, в кухината на плеврата, стомаха, перикарда, в хлабава мастна тъкан, тоест в области с ниско хидростатично и интерстициално налягане, се образуват мехурчета от водни пари, развива се високоефективен тъканен емфизем. Високото "кипене" не засяга клетъчните структури, локализирайки се само в междуклетъчната течност и кръвта.

Големите мехурчета пара могат да блокират сърцето и кръвообращението и да нарушат жизнените системи и органи. Това е сериозно усложнение на острото кислородно гладуване, което се развива на голяма надморска височина. Предотвратяването на ембизем на тъкани с височина може да бъде осигурено чрез създаване на външно противоналягане върху тялото с високопланинско оборудване.

Самият процес на понижаване на барометричното налягане (декомпресия) при определени параметри може да се превърне в увреждащ фактор. В зависимост от скоростта декомпресията се разделя на гладка (бавна) и експлозивна. Последното се осъществява за по -малко от 1 секунда и е придружено от силно пукане (като при изстрел), образуване на мъгла (кондензация на водни пари поради охлаждане на разширяващия се въздух). Обикновено експлозивната декомпресия възниква на височини, когато остъкляването на запечатана кабина или скафандър с свръхналягане е разрушено.

Експлозивната декомпресия засяга предимно белите дробове. Бързото повишаване на вътребелодробното излишно налягане (повече от 80 mm Hg) води до значително разтягане на белодробната тъкан, което може да причини разкъсване на белите дробове (когато се разширят с 2,3 пъти). Експлозивната декомпресия може да причини повреда и стомашно-чревния тракт... Величината на излишното налягане в белите дробове до голяма степен ще зависи от скоростта на изтичане на въздух от тях по време на декомпресия и обема на въздуха в белите дробове. Особено опасно е, ако горната Airwaysв момента на декомпресия те ще бъдат затворени (при преглъщане, задържане на дъха) или декомпресията ще съвпадне с фазата на дълбоко вдъхновение, когато белите дробове се напълнят голяма сумавъздух.

Температура на атмосферата

Атмосферната температура първоначално намалява с увеличаване на надморската височина (средно от 15 ° на земята до -56,5 ° на височина 11-18 км). Вертикалният температурен градиент в тази зона на атмосферата е около 0,6 ° на всеки 100 m; тя се променя през деня и годината (Таблица 4).

Таблица 4. ПРОМЕНИ В ГРАДИЕНТА НА ВЕРТИКАЛНАТА ТЕМПЕРАТУРА НА СРЕДНАТА ИВИНА НА ТЕРИТОРИЯТА НА СССР

Ориз. 5. Промяна на атмосферната температура на различни височини. Границите на сферите са обозначени с пунктирана линия.

На височина 11-25 км температурата става постоянна и възлиза на -56,5 °; след това температурата започва да се покачва, достигайки на височина 40 km 30-40 °, на височина 50-60 km 70 ° (фиг. 5), което е свързано с интензивното поглъщане на слънчевата радиация от озона. От височина 60-80 км температурата на въздуха отново леко намалява (до 60 °), а след това постепенно се повишава и е 270 ° на височина 120 км, 800 ° на 220 км, 1500 ° на височина 300 км, и

на границата с космоса - повече от 3000 °. Трябва да се отбележи, че поради голямото разреждане и ниската плътност на газовете на тези височини, топлинният им капацитет и способността да нагряват по -студените тела са много незначителни. При тези условия преносът на топлина от едно тяло в друго става само чрез радиация. Всички разглеждани промени в температурата в атмосферата са свързани с усвояването на топлинната енергия на Слънцето от въздушните маси - директна и отразена.

В долната част на атмосферата близо до земната повърхност разпределението на температурата зависи от притока на слънчева радиация и следователно има предимно географски ширина, тоест линии с еднаква температура - изотерми - са успоредни на географските ширини. Тъй като атмосферата в долните слоеве се нагрява от земната повърхност, хоризонталната промяна на температурата е силно повлияна от разпределението на континентите и океаните, чиито топлинни свойства са различни. Обикновено справочниците показват температурата, измерена по време на мрежови метеорологични наблюдения с термометър, инсталиран на височина 2 m над повърхността на почвата. Най -високите температури (до 58 ° C) се наблюдават в пустините на Иран, а в СССР - в южната част на Туркменистан (до 50 °), най -ниските (до -87 °) в Антарктида, а в СССР - в районите на Верхоянск и Оймякон (до -68 °). През зимата вертикалният температурен градиент в някои случаи, вместо 0,6 °, може да надвиши 1 ° на 100 m или дори да приеме отрицателна стойност. През деня през топлия сезон той може да бъде равен на много десетки градуса на 100 м. Съществува и хоризонтален температурен градиент, който обикновено се отнася до разстояние от 100 км по нормалата до изотермата. Величината на хоризонталния температурен градиент е десети от градуса на 100 км, а във фронталните зони може да надвишава 10 ° на 100 м.

Човешкото тяло е в състояние да поддържа термична хомеостаза (виж) в доста тесен диапазон от колебания в температурата на външния въздух - от 15 до 45 °. Значителните разлики в температурата на атмосферата в близост до Земята и на надморска височина изискват използването на специални защитни технически средства за осигуряване на топлинния баланс между човешкото тяло и външната среда при височинни и космически полети.

Характерните промени в параметрите на атмосферата (температура, налягане, химичен състав, електрическо състояние) дават възможност условно да се раздели атмосферата на зони или слоеве. Тропосфера- най-близкият до Земята слой, чиято горна граница се простира при екватора до 17-18 км, при полюсите- до 7-8 км, в средните ширини- до 12-16 км. Тропосферата се характеризира с експоненциален спад на налягането, наличие на постоянен вертикален температурен градиент, хоризонтални и вертикални движения на въздушните маси и значителни промени във влажността на въздуха. Тропосферата съдържа по -голямата част от атмосферата, както и значителна част от биосферата; тук възникват всички основни видове облаци, образуват се въздушни маси и фронтове, развиват се циклони и антициклони. В тропосферата поради отразяването на слънчевите лъчи от снежната покривка на Земята и охлаждането на повърхностните въздушни слоеве става така наречената инверсия, тоест повишаване на температурата в атмосферата отдолу нагоре вместо обичайното намаление.

През топлия сезон в тропосферата се осъществява постоянно турбулентно (произволно, хаотично) смесване на въздушните маси и пренос на топлина чрез въздушни потоци (конвекция). Конвекцията унищожава мъглата и намалява замърсяването в долните слоеве на атмосферата.

Вторият слой на атмосферата е стратосфера.

Започва от тропосферата в тясна зона (1-3 км) с постоянна температура (тропопауза) и се простира до височини от около 80 км. Характерна особеност на стратосферата е прогресивната тънкост на въздуха, изключително високата интензивност на ултравиолетовата радиация, липсата на водни пари, наличието на голямо количество озон и постепенното повишаване на температурата. Високото съдържание на озон причинява редица оптични явления (миражи), предизвиква отражение на звуците и оказва значително влияние върху интензивността и спектралния състав електромагнитно излъчване... В стратосферата се случва постоянно смесване на въздуха, така че съставът му е подобен на този на тропосферата, въпреки че плътността му в горните граници на стратосферата е изключително ниска. Преобладаващите ветрове в стратосферата са западни, а в горната зона има преход към източни ветрове.

Третият слой на атмосферата е йоносфера, който започва от стратосферата и се простира до височини 600-800 км.

Отличителните черти на йоносферата са изключителното разреждане на газообразната среда, висока концентрация на молекулни и атомни йони и свободни електрони, както и висока температура. Йоносферата влияе върху разпространението на радиовълните, причинявайки тяхното пречупване, отражение и поглъщане.

Основният източник на йонизация на високите слоеве на атмосферата е ултравиолетовото излъчване на Слънцето. В този случай електроните се избиват от газовите атоми, атомите се превръщат в положителни йони, а избитите електрони остават свободни или се улавят от неутрални молекули с образуването на отрицателни йони. Йонизацията на йоносферата се влияе от метеори, корпускуларно, рентгеново и гама лъчение от Слънцето, както и сеизмични процеси на Земята (земетресения, вулканични изригвания, мощни експлозии), които генерират акустични вълни в йоносферата, увеличавайки амплитудата и скоростта на вибрациите на атмосферните частици и допринасящи за йонизацията на газовите молекули и атоми (вж. Аеройонизация).

Електрическата проводимост в йоносферата, свързана с висока концентрация на йони и електрони, е много висока. Повишената електрическа проводимост на йоносферата играе важна роля в отражението на радиовълните и появата на полярни сияния.

Йоносферата е полето на полети на изкуствени земни спътници и междуконтинентални балистични ракети. В момента космическата медицина изучава възможните ефекти на условията на полет в тази част на атмосферата върху човешкото тяло.

Четвъртият, външен слой на атмосферата - екзосфера... Оттук атмосферните газове се разпръскват в световното пространство поради разсейване (молекулите преодоляват силите на гравитацията). След това има постепенен преход от атмосферата към междупланетното пространство. Екзосферата се различава от последната с наличието на голям брой свободни електрони, които образуват 2 -ри и 3 -ти радиационни пояси на Земята.

Разделянето на атмосферата на 4 слоя е доста произволно. Така че, според електрическите параметри, цялата дебелина на атмосферата е разделена на 2 слоя: неутросферата, в която преобладават неутрални частици, и йоносферата. По температура се разграничават тропосферата, стратосферата, мезосферата и термосферата, разделени съответно от тропо-, страто- и мезопауза. Слоят на атмосферата, разположен между 15 и 70 км и характеризиращ се с високо съдържание на озон, се нарича озоносфера.

За практически цели е удобно да се използва Международната стандартна атмосфера (MCA), за рязане се приемат следните условия: налягането на морското равнище при t ° 15 ° е 1013 mbar (1.013 X 10 5 nm 2 или 760 mm Hg ); температурата намалява с 6,5 ° на 1 км до нивото на 11 км (условна стратосфера) и след това остава постоянна. В СССР стандартната атмосфера е ГОСТ 4401 - 64 (Таблица 3).

Валежи. Тъй като по -голямата част от атмосферните водни пари е концентрирана в тропосферата, процесите на фазови преходи на водата, причиняващи валежи, протичат главно в тропосферата. Тропосферните облаци обикновено покриват около 50% от цялата земна повърхност, докато облаците в стратосферата (на височина 20-30 км) и в близост до мезопаузата, наречени съответно седеф и сребристо, са относително редки. В резултат на кондензацията на водни пари в тропосферата се образуват облаци и падат валежи.

По естеството на валежите валежите са разделени на 3 вида: затрупване, обилни валежи, дъжд. Количеството на валежите се определя от дебелината на слоя утаена вода в милиметри; валежите се измерват с дъждомери и дъждомери. Интензитетът на валежите се изразява в милиметри в минута.

Разпределението на валежите в отделни сезони и дни, както и по цялата територия е изключително неравномерно, което се дължи на циркулацията на атмосферата и влиянието на земната повърхност. Така че, на Хавайските острови средно падат 12 000 мм годишно, а в най -сухите райони на Перу и Сахара валежите не надвишават 250 мм, а понякога не падат и няколко години. В годишната динамика на валежите се разграничават следните видове: екваториални - с максимални валежи след пролетното и есенното равноденствие; тропически - с максимални валежи през лятото; мусон - с много изразен пик през лятото и суха зима; субтропичен - с максимални валежи през зимата и сухо лято; континентални умерени географски ширини - с максимални валежи през лятото; морски умерени географски ширини - с максимални валежи през зимата.

Целият атмосферно-физически комплекс от климатични и метеорологични фактори, съставляващи времето, се използва широко за популяризиране на здравето, втвърдяване и за медицински цели (вж. Климатотерапия). Наред с това беше установено, че резките колебания на тези атмосферни фактори могат да повлияят негативно на физиологичните процеси в организма, причинявайки развитието на различни патологични състоянияи обостряне на болести, наречени метеотропни реакции (вж. Климатопатология). От особено значение в това отношение са честите дългосрочни смущения в атмосферата и резките резки колебания на метеорологичните фактори.

Метеотропните реакции се наблюдават по -често при хора, страдащи от заболявания на сърдечно -съдовата система, полиартрит, бронхиална астма, пептична язва, кожни заболявания.

Библиография:Белински В. А. и Побяхо В. А. Аерология, Л., 1962, библиогр .; Биосфера и нейните ресурси, изд. В. А. Ковди, М., 1971; Данилов А. Д. Химия на йоносферата, Л., 1967; Колобков Н. В. Атмосферата и нейният живот, М., 1968; Калитин Н.Х. Основи на физиката на атмосферата, приложени към медицината, Л., 1935; Матвеев Л.Т. Основи на общата метеорология, Физика на атмосферата, Л., 1965, библиогр.; Мин А. А. Йонизация на въздуха и неговата хигиенна стойност, М., 1963, библиогр.; той, Методи за хигиенни изследвания, М., 1971, библиогр.; Тверской П. Н. Курс по метеорология, Л., 1962; Умански С. П. Човек в космоса, М., 1970; Хвостиков И. А. Високи слоеве на атмосферата, Л., 1964; X p и и A. X. Физика на атмосферата, Л., 1969, библиогр.; Хромов С. П. Метеорология и климатология за географски факултети, Л., 1968.

Ефект върху тялото на високо и ниско кръвно налягане- Армстронг Г. Авиационна медицина, транс. от английски, М., 1954, библиогр .; Залцман Г.Л. Физиологични основи на престоя на човек в условия на повишено налягане на газовете от околната среда, Л., 1961, библиогр.; Иванов Д. И. и Хромушкин А. И. Системи за поддържане на човешкия живот за височинни и космически полети, М., 1968, библиогр.; Исаков П. К. и др. Теория и практика на авиационната медицина, М., 1971, библиогр.; Коваленко Е. А. и Черняков И. Тъкан на кислорода при екстремни полетни фактори, М., 1972, библиогр .; Майлс С. Подводна медицина, транс. от английски, М., 1971, библиогр .; Космическа медицина на Busby D.E., Дордрехт, 1968 г.

И. Н. Черняков, М. Т. Дмитриев, С. И. Непомнящи.

Атмосферата на Земята е въздушна обвивка.

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

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

Къде е атмосферата

Атмосферата обгражда планетите с плътен слой въздух, започвайки от земната повърхност. Той влиза в контакт с хидросферата, обхваща литосферата, отивайки далеч в космоса.

От 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 се състои от 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 характеристики, те са взаимосвързани и осигуряват функционирането на въздушната обвивка на планетата.

Граници на атмосферата

Най -ниският ръб на атмосферата минава покрай 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 доклади атмосферата достига 10 хиляди километра. Учените се съгласиха, че горната граница на въздушния слой трябва да бъде линията Карман, тъй като аеронавтиката вече не е възможна тук.

Благодарение на непрекъснато проучванев 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, променя се само концентрацията на вода и въглероден диоксид.

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

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

По химичен 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 състав на въздуха се формира, когато планетата току -що се появи и започна да се развива.

С появата на човек, който постепенно се премества в производството, химичен съставсе 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. Второ, те влияят върху образуването на температура в атмосферата и на Земята. Трето, той осигурява живот и хода му на Земята.

В допълнение, този слой осигурява терморегулация, която определя времето и климата, начина на разпределение на топлината и атмосферното налягане. Тропосферата помага за регулиране на потока от въздушни маси, за определяне движението на водата и процесите на топлообмен.

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

Факти

• Кислородът осигурява на Земята разлагането на органични вещества от твърда скала, което е много важно за емисиите, разлагането на скалите и окисляването на организмите.
• Въглеродният диоксид допринася за фотосинтезата и също така допринася за предаването на къси вълни на слънчевата радиация, абсорбцията на топлинни дълги вълни. Ако това не се случи, тогава се наблюдава т. Нар. Парников ефект.
• Един от основните проблеми, свързани с атмосферата, е замърсяването от фабрики и автомобилните емисии. Затова в много страни е въведен специален контрол на околната среда, а на международно ниво се предприемат специални механизми за регулиране на емисиите и парниковия ефект.

Атмосферата е въздушната обвивка на Земята. Простира се до 3000 км от земната повърхност. Следите му могат да бъдат проследени до надморска височина 10 000 км. Африка има неравномерна плътност от 50,5. Масите й са концентрирани до 5 км, 75% до 10 км, 90% до 16 км.

Атмосферата се състои от въздух - механична смес от няколко газа.

Азот(78%) в атмосферата играе ролята на кислороден разредител, регулиращ скоростта на окисляване и следователно скоростта и интензивността на биологичните процеси. Азот - основен елементземната атмосфера, която непрекъснато се обменя с живата материя на биосферата, и съставни частипоследните са азотни съединения (аминокиселини, пурини и др.). Извличането на азот от атмосферата става по неорганични и биохимични пътища, въпреки че те са тясно взаимосвързани. Неорганичната екстракция е свързана с образуването на нейните съединения N 2 O, N 2 O 5, NO 2, NH 3. Те се срещат при атмосферни валежи и се образуват в атмосферата под въздействието на електрически разряди по време на гръмотевични бури или фотохимични реакции под въздействието на слънчевата радиация.

Биологичното свързване с азот се осъществява от някои бактерии в симбиоза с висши растения в почвата. Азотът се фиксира и от някои планктонни микроорганизми и водорасли в морската среда. В количествено отношение биологичната азотна фиксация надвишава нейната неорганична фиксация. Обменът на целия азот в атмосферата отнема около 10 милиона години. Азотът се намира в газове с вулканичен произход и в магматични скали. При нагряване на различни проби от кристални скали и метеорити се отделя азот под формата на молекули N 2 и NH 3. Основната форма на присъствие на азот, както на Земята, така и на земните планети, е молекулярната. Амонякът, навлизайки в горните слоеве на атмосферата, бързо се окислява, отделяйки азот. В седиментните скали тя е заровена заедно с органични вещества и се намира в повишено количество в битумни отлагания. В процеса на регионален метаморфизъм на тези скали, азотът в различни форми се отделя в земната атмосфера.

Геохимичен азотен цикъл (

Кислород(21%) се използва от живи организми за дишане, е част от органична материя(протеини мазнини въглехидрати). Озон О 3. задържа ултравиолетовата радиация на Слънцето, която е фатална за живота.

Кислородът е вторият най -разпространен газ в атмосферата, играещ изключително важна роля в много процеси в биосферата. Доминиращата форма на съществуването му е O 2. В горните слоеве на атмосферата под въздействието на ултравиолетовата радиация кислородните молекули се дисоциират и на височина около 200 км съотношението на атомен кислород към молекулен кислород (O: O 2) става равно на 10. Когато тези форми кислород взаимодействат в атмосферата (на височина 20-30 км) озонов пояс (озонов екран). Озонът (O 3) е необходим за живите организми, улавяйки по -голямата част от слънчевата ултравиолетова радиация, която е разрушителна за тях.

В ранните етапи от развитието на Земята свободният кислород се появява в много малки количества в резултат на фотодисоциация на въглероден диоксид и водни молекули в горната атмосфера. Тези малки количества обаче бързо се изразходват при окисляването на други газове. С появата на автотрофни фотосинтетични организми в океана ситуацията се промени значително. Количеството свободен кислород в атмосферата започва постепенно да се увеличава, активно окислявайки много компоненти на биосферата. И така, първите порции свободен кислород насърчават преди всичко преминаването на железни форми на желязо в оксид и сулфиди в сулфати.

В крайна сметка количеството свободен кислород в земната атмосфера достигна определена маса и беше балансирано по такъв начин, че произведеното количество стана равно на абсорбираното количество. В атмосферата е установено относителното постоянство на съдържанието на свободен кислород.

Геохимичен кислороден цикъл (V.A. Вронски, Г.В. Войткевич)

Въглероден двуокис, отива към образуването на жива материя, и заедно с водни пари създава т. нар. „парников (парников) ефект“.

Въглерод (въглероден диоксид) - по -голямата част от него в атмосферата е под формата на CO 2 и много по -малко под формата на CH 4. Стойността на геохимичната история на въглерода в биосферата е изключително висока, тъй като той е част от всички живи организми. В границите на живите организми редуцираните форми на въглерод преобладават, а в заобикаляща средабиосфери - окислени. Така се установява химическият обмен на жизнения цикъл: СО 2 ↔ жива материя.

Източникът на първичен въглероден диоксид в биосферата е вулканичната дейност, свързана със светското дегазиране на мантията и долните хоризонти на земната кора. Част от този въглероден диоксид възниква от термичното разлагане на древни варовици в различни зони на метаморфизъм. Миграцията на CO 2 в биосферата протича по два начина.

Първият метод се изразява в усвояването на CO 2 в процеса на фотосинтеза с образуване на органични вещества и последващо погребване при благоприятни редуциращи условия в литосферата под формата на торф, въглища, нефт, шистови шисти. Съгласно втория метод, миграцията на въглерод води до създаване на карбонатна система в хидросферата, където CO 2 се трансформира в H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. След това, с участието на калций (по -рядко магнезий и желязо), утаяването на карбонатите става по биогенен и абиогенен начин. Появяват се дебели слоеве от варовик и доломит. Според А.Б. Ронов, съотношението на органичен въглерод (Corg) към карбонатен въглерод (Ccarb) в историята на биосферата е 1: 4.

Наред с глобалния въглероден цикъл, съществуват и редица негови незначителни цикли. Така че на сушата зелените растения абсорбират CO 2 за процеса на фотосинтеза през деня, а през нощта го освобождават в атмосферата. Със смъртта на живи организми на земната повърхност настъпва окисляването на органични вещества (с участието на микроорганизми) с отделянето на CO 2 в атмосферата. През последните десетилетия специално място в въглеродния цикъл заемат масовото изгаряне на изкопаеми горива и увеличаването на тяхното съдържание в съвременната атмосфера.

Въглероден цикъл в географската обвивка (по Ф. Рамад, 1981)

Аргон- третият най -разпространен атмосферен газ, който рязко го отличава от изключително слабо разпределените други инертни газове. Аргонът обаче в своята геоложка история споделя съдбата на тези газове, които се характеризират с две характеристики:

1. необратимост на натрупването им в атмосферата;
2. тясна връзка с радиоактивното разпадане на някои нестабилни изотопи.

Инертните газове са извън цикъла на повечето от цикличните елементи в биосферата на Земята.

Всички инертни газове могат да бъдат класифицирани като първични и радиогенни. Първичните са тези, които са били заловени от Земята по време на нейното формиране. Те са изключително редки. Първичната част на аргона е представена главно от изотопите 36 Ar и 38 Ar, докато атмосферният аргон се състои изцяло от изотопа 40 Ar (99.6%), който несъмнено е радиогенен. В съдържащите калий скали натрупването на радиогенен аргон се дължи на разпадането на калий-40 чрез улавяне на електрони: 40 K + e → 40 Ar.

Следователно съдържанието на аргон в скалите се определя от тяхната възраст и количеството калий. До тази степен концентрацията на хелий в скалите зависи от тяхната възраст и съдържанието на торий и уран. Аргон и хелий се изпускат в атмосферата от вътрешността на Земята по време на изригвания на вулкани, по пукнатините в земната кора под формата на газови струи, а също и при изветряне на скали. Според изчисленията, направени от P. Daimon и J. Culp, хелият и аргонът в съвременната ера се натрупват в земната кора и навлизат в атмосферата в относително малки количества. Скоростта на приток на тези радиогенни газове е толкова ниска, че не може да осигури наблюдаваното им съдържание в съвременната атмосфера по време на геоложката история на Земята. Следователно, остава да се предположи, че по-голямата част от аргона на атмосферата е дошла от недрата на Земята в най-ранните етапи от нейното развитие и много по-малко е добавено по-късно в процеса на вулканизма и по време на изветрянето на калий-съдържащи скали.

По този начин хелий и аргон са имали различни миграционни процеси през геоложкото време. Хелий в атмосферата е много малък (около 5 * 10 -4%), а "дишането на хелий" на Земята беше по -лесно, тъй като като най -лекия газ избяга в космоса. А "дишането с аргон" беше тежко и аргонът остана в пределите на нашата планета. Повечето от първичните инертни газове, като неон и ксенон, бяха свързани с първичен неон, улавен от Земята по време на нейното образуване, както и с изпускането на мантията в атмосферата по време на дегазиране. Целият набор от данни за геохимията на благородните газове показва, че първичната атмосфера на Земята е възникнала в най -ранните етапи от нейното развитие.

Атмосферата съдържа и водна параи водав течно и твърдо състояние. Водата в атмосферата е важен акумулатор на топлина.

Долната атмосфера съдържа голямо количество минерален и промишлен прах и аерозоли, продукти от горенето, соли, спори и цветен прашец на растенията и др.

До надморска височина 100-120 км, поради пълното смесване на въздуха, съставът на атмосферата е хомогенен. Съотношението между азот и кислород е постоянно. Отгоре преобладават инертни газове, водород и др. Водните пари се намират в долните слоеве на атмосферата. С отдалечаване от земята съдържанието му намалява. По-горе съотношението на газовете се променя, например на височина 200-800 км, кислородът надделява над азота 10-100 пъти.

Светът около нас се формира от три много различни части: земя, вода и въздух. Всеки от тях е уникален и интересен по свой начин. Сега ще говорим само за последните от тях. Какво е атмосфера? Как се стигна до него? От какво се състои и на какви части е разделен? Всички тези въпроси са изключително интересни.

Самото име "атмосфера" е образувано от две думи Гръцки произход, в превод на руски те означават „пара“ и „топка“. И ако погледнете точното определение, можете да прочетете следното: "Атмосферата е въздушната обвивка на планетата Земя, която се втурва заедно с нея в космоса." Той се развива паралелно с геоложките и геохимичните процеси, протичащи на планетата. И днес всички процеси в живите организми зависят от това. Без атмосфера планетата би се превърнала в безжизнена пустиня като Луната.

В какво се състои?

Въпросът за това какво е атмосфера и какви елементи са включени в нея интересува хората от дълго време. Основните компоненти на тази черупка са били известни още през 1774 г. Те са инсталирани от Антоан Лавоазие. Той откри, че съставът на атмосферата до голяма степен се състои от азот и кислород. С течение на времето неговите компоненти са усъвършенствани. И сега е известно, че съдържа много други газове, както и вода и прах.

Нека разгледаме по -отблизо какво съставя земната атмосфера близо до нейната повърхност. Най -често срещаният газ е азотът. Той съдържа малко повече от 78 процента. Но въпреки толкова голямо количество, азотът е практически неактивен във въздуха.

Следващият най -важен и най -важен елемент е кислородът. Този газ съдържа почти 21%и просто показва много висока активност. Неговата специфична функция е да окислява мъртвата органична материя, която се разлага в резултат на тази реакция.

Газове с ниско съдържание, но важна стойност

Третият газ, който е част от атмосферата, е аргонът. Това е малко по -малко от един процент. Следват въглероден диоксид с неон, хелий с метан, криптон с водород, ксенон, озон и дори амоняк. Но има толкова малко от тях, че процентът на такива компоненти е равен на стотни, хилядни и милионни. От тях само въглеродният диоксид играе значителна роля, тъй като това е строителният материал, от който растенията се нуждаят за фотосинтеза. Другата му важна функция е да предпазва радиацията и да абсорбира част от слънчевата топлина.

Друг малък, но важен газ, озонът, съществува, за да улавя ултравиолетовата радиация от слънцето. Благодарение на това свойство целият живот на планетата е надеждно защитен. От друга страна, озонът влияе върху температурата на стратосферата. Поради факта, че абсорбира тази радиация, въздухът се нагрява.

Постоянството на количествения състав на атмосферата се поддържа чрез непрекъснато разбъркване. Неговите слоеве се движат както хоризонтално, така и вертикално. Следователно навсякъде по света има достатъчно кислород и няма излишък от въглероден диоксид.

Какво още има във въздуха?

Трябва да се отбележи, че във въздуха могат да се открият пари и прах. Последният се състои от прашец и почвени частици, в града към тях се присъединяват примеси от твърди емисии от отработените газове.

Но в атмосферата има много вода. При определени условия той се кондензира и се появяват облаци и мъгла. Всъщност те са едно и също, само първите се появяват високо над повърхността на Земята, а вторите пълзят по нея. Облаците придобиват най -различни форми. Този процес зависи от височината над Земята.

Ако са се образували на 2 км над сушата, тогава те се наричат ​​наслоени. От тях вали дъжд или сняг на земята. Над тях се образуват купчини облаци до надморска височина от 8 км. Те винаги са най -красивите и живописни. Те са тези, които се гледат и се чудят как изглеждат. Ако подобни образувания се появят в следващите 10 км, те ще бъдат много леки и ефирни. Името им е пера.

На какви слоеве е разделена атмосферата?

Въпреки че те имат много различни температури един от друг, е много трудно да се каже на каква конкретна височина започва един слой, а другият завършва. Това разделение е много произволно и приблизително. Слоеве от атмосферата обаче все още съществуват и изпълняват своите функции.

Най -ниската част от въздушната обвивка се нарича тропосфера. Дебелината му се увеличава, когато се движи от полюсите към екватора от 8 до 18 км. Това е най -топлата част от атмосферата, тъй като въздухът в нея се нагрява от земната повърхност. По -голямата част от водната пара е концентрирана в тропосферата, така че в нея се образуват облаци, падат валежи, гръмотевици и гръмотевици.

Следващият слой е с дебелина около 40 км и се нарича стратосфера. Ако наблюдателят се премести в тази част на въздуха, той ще открие, че небето е станало лилаво. Това се дължи на ниската плътност на веществото, което практически не се разсейва слънчеви лъчи... Именно в този слой летят реактивни самолети. Всички открити пространства са отворени за тях, тъй като практически няма облаци. Вътре в стратосферата има слой от големи количества озон.

Следват стратопаузата и мезосферата. Последният е с дебелина около 30 км. Характеризира се с рязко намаляване на плътността и температурата на въздуха. Небето е черно за наблюдателя. Тук дори можете да наблюдавате звездите през деня.

Слоеве с малко или без въздух

Структурата на атмосферата продължава със слой, наречен термосфера - най -дългият от всички останали, дебелината му достига 400 км. Този слой се характеризира с огромна температура, която може да достигне 1700 ° C.

Последните две сфери често се комбинират в една и се наричат ​​йоносфера. Това се дължи на факта, че в тях протичат реакции с отделяне на йони. Именно тези слоеве дават възможност да се наблюдава такова природно явление като северното сияние.

Следващите 50 км от Земята са разпределени за екзосферата. Това е външната обвивка на атмосферата. Той разпръсква въздушните частици в космоса. Метеорологичните спътници обикновено се движат в този слой.

Земната атмосфера завършва с магнитосферата. Именно тя е приютила повечето изкуствени спътници на планетата.

След всичко казано не би трябвало да има въпроси каква е атмосферата. Ако има съмнения относно неговата необходимост, тогава те са лесни за разсейване.

Значението на атмосферата

Основната функция на атмосферата е да предпазва повърхността на планетата от прегряване през деня и прекомерно охлаждане през нощта. Следващото значение на тази черупка, което никой няма да оспори, е да доставя кислород на всички живи същества. Без това те щяха да се задушат.

Повечето метеорити изгарят в горните слоеве, като никога не достигат повърхността на Земята. И хората могат да се възхищават на летящи светлини, като ги бъркат с падащи звезди. Без атмосферата цялата Земя би била осеяна с кратери. А защитата от слънчева радиация вече беше спомената по -горе.

Как човек влияе на атмосферата?

Много негативно. Това се дължи на нарастващата активност на хората. Основният дял от всички негативни аспекти пада върху промишлеността и транспорта. Между другото, именно колите отделят почти 60% от всички замърсители, които проникват в атмосферата. Останалите четиридесет са разпределени между енергетиката и промишлеността, както и индустриите за изхвърляне на отпадъци.

Списък вредни вещества, които попълват въздуха ежедневно, са много дълги. Поради транспорта в атмосферата има: азот и сяра, въглерод, синя платика и сажди, както и силен канцероген, който причинява рак на кожата - бензопирен.

Индустрията отчита такива химични елементи: серен диоксид, въглеводород и сероводород, амоняк и фенол, хлор и флуор. Ако процесът продължи, скоро отговорите на въпросите: „Каква е атмосферата? В какво се състои? " ще бъде напълно различен.

Атмосферата е външната обвивка небесни тела... На различни планетитой се различава по състав, химични и физични свойства. Какви са основните свойства на земната атмосфера? В какво се състои? Как и кога възникна? Ще разберем по -нататък за това.

Формиране на атмосфера

Атмосферата е смес от газове, които обгръщат планетата отвън и се държат заедно от нейните гравитационни сили. По време на формирането си нашата планета все още нямаше газова обвивка. Той се формира малко по -късно и успява да се промени няколко пъти. Не е известно до края какви са основните свойства на атмосферата тогава.

Учените предполагат, че първата атмосфера е взета от слънчевата мъглявина и се състои от хелий и водород. Високи температурипланетите и въздействието на слънчевия вятър бързо унищожиха тази обвивка.

Следващата атмосфера се образува от вулкани, които отделят газове от нея. Тя е тънка и се състои от парникови газове (метан, въглероден диоксид, амоняк), водни пари и киселини.

Преди два милиарда години състоянието на атмосферата започна да се трансформира в настоящето. В това участват външни процеси (изветряне, активност на Слънцето) на планетата и първите бактерии и водорасли, поради отделянето на кислород от тях.

Състав и свойства на атмосферата

Газовата обвивка на нашата планета няма ясен ръб. Външният му контур се замъглява и постепенно преминава в космоса, сливайки се с него в хомогенна маса. Вътрешният ръб на черупката е в контакт със земната кора и земната хидросфера.

Какви са основните свойства на атмосферата до голяма степен се определя от нейния състав. По -голямата част от него е представена от газове. Основният дял пада на азота (75,5%) и кислорода (23,1%). освен тях атмосферен въздухсе състои от аргон, въглероден диоксид, водород, метан, хелий, ксенон и др.

Концентрацията на веществата практически не се променя. Променливите стойности са характерни за водата и се определят от количеството растителност. Водата се съдържа под формата на водни пари. Количеството му варира в зависимост от географските ширини и е до 2,5%. Атмосферата съдържа също продукти на горенето, морска сол, прахови примеси, лед под формата на малки кристали.

Физически свойства на атмосферата

Основните свойства на атмосферата са налягане, влажност, температура и плътност. Във всеки от слоевете на атмосферата техните стойности са различни. Въздухът на земната обвивка е множество молекули различни вещества... Силите на гравитацията ги държат в рамките на планетата, привличайки ги по -близо до нейната повърхност.

Най -много молекули има на дъното, така че плътността и налягането там са по -високи. Те намаляват с височината и в космоса стават почти невидими. В долната атмосфера налягането намалява с 1 mm Hg. Изкуство. на всеки 10 метра.

За разлика от повърхността на планетата, атмосферата не се нагрява от Слънцето. Следователно, колкото по -близо до Земята, толкова по -висока е температурата. На всеки сто метра тя намалява с около 0,6 градуса. В горната част на тропосферата достига -56 градуса.

Параметрите на въздуха са силно повлияни от съдържанието на вода в него, тоест влажност. Общата маса на въздуха на планетата е (5.1-5.3) 10 18 kg, където делът на водната пара е 1,27 10 16 kg. Тъй като свойствата на атмосферата в различните области се различават, се извеждат стандартни стойности, които се приемат като „ нормални условия"На повърхността на Земята:

Структурата на газовата обвивка на Земята

Характерът на газовата обвивка се променя с височина. В зависимост от основните свойства на атмосферата тя се разделя на няколко слоя:

• тропосфера;
• стратосфера;
• мезосфера;
• термосфера;
• екзосфера.

Основният параметър за диференциация е температурата. Между слоевете се разграничават гранични области, наречени паузи, в които е фиксиран индикатор за постоянна температура.

Тропосферата е най -ниският слой. Границата му минава на височина от 8 до 18 километра, в зависимост от географската ширина. Той е най -висок на линията на екватора. Приблизително 80% от масата на въздуха в атмосферата пада точно върху тропосферата.

Външният слой на атмосферата е представен от екзосферата. Долната му граница и дебелина зависят от активността на Слънцето. На Земята екзосферата започва на височина от 500 до 1000 километра и достига сто хиляди километра. Отдолу е наситен с кислород и азот, отгоре - с водород и други леки газове.

Ролята на атмосферата

Атмосферата е въздухът, който дишаме. Без него човек няма да живее дори пет минути. Той насища всички клетки на растения и животни, улеснявайки обмена на енергия между тялото и външната среда.

Атмосферата е филтърът на планетата. Преминавайки през него, слънчевата радиация се разсейва. Това намалява неговата интензивност и вредата, която може да причини, когато е концентрирана. Черупката играе ролята на земния щит, в горните слоеве на който много метеорити и комети изгарят, преди да достигнат повърхността на планетата.

Температурата, плътността, влажността и налягането на атмосферата оформят климата и метеорологичните условия. Атмосферата участва в разпределението на топлината на планетата. Без него температурата ще се колебае в рамките на двеста градуса.

Черупката на Земята участва в циркулацията на веществата, е местообитание на някои живи същества и допринася за предаването на звуци. Неговото отсъствие би направило невъзможно съществуването на живот на планетата.