около земната атмосфера. Защо атмосферата съществува на земята и как се е появила. Химичният състав на земната атмосфера

- въздушната обвивка на земното кълбо, която се върти със Земята. Горната граница на атмосферата обикновено се извършва на височини от 150-200 км. Долната граница е повърхността на Земята.

Атмосферният въздух е смес от газове. По-голямата част от обема му в повърхностния въздушен слой е азот (78%) и кислород (21%). Освен това въздухът съдържа инертни газове (аргон, хелий, неон и др.), въглероден диоксид (0,03), водна пара и различни твърди частици (прах, сажди, кристали соли).

Въздухът е безцветен, а цветът на небето се обяснява с особеностите на разсейването на светлинните вълни.

Атмосферата се състои от няколко слоя: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера.

Долният слой въздух се нарича тропосфера.На различни географски ширини мощността му не е еднаква. Тропосферата повтаря формата на планетата и участва заедно със Земята в аксиално въртене. На екватора дебелината на атмосферата варира от 10 до 20 km. На екватора е по-голямо, а на полюсите е по-малко. Тропосферата се характеризира с максимална плътност на въздуха, в нея е концентрирана 4/5 от масата на цялата атмосфера. Тропосферата определя метеорологично време: тук се образуват различни въздушни маси, образуват се облаци и валежи, има интензивно хоризонтално и вертикално движение на въздуха.

Над тропосферата, до надморска височина от 50 км, се намира стратосферата.Характеризира се с по-ниска плътност на въздуха, в него няма водна пара. В долната част на стратосферата на височини около 25 км. има "озонов екран" - слой от атмосферата с висока концентрация на озон, който абсорбира ултравиолетовата радиация, която е фатална за организмите.

На височина от 50 до 80-90 км се простира мезосфера.С увеличаване на надморската височина температурата намалява със среден вертикален градиент от (0,25-0,3)°/100 m, а плътността на въздуха намалява. Основният енергиен процес е излъчване на топлина. Сиянието на атмосферата се дължи на сложни фотохимични процеси, включващи радикали, вибрационно възбудени молекули.

Термосфераразположен на надморска височина от 80-90 до 800 км. Плътността на въздуха тук е минимална, степента на йонизация на въздуха е много висока. Температурата се променя в зависимост от активността на Слънцето. Във връзка с голямо количествотук се наблюдават заредени частици сиянияи магнитни бури.

Атмосферата е от голямо значение за природата на Земята.Без кислород живите организми не могат да дишат. Неговият озонов слой предпазва всички живи същества от вредните ултравиолетови лъчи. Атмосферата изглажда температурните колебания: земната повърхност не се преохлажда през нощта и не се прегрява през деня. В плътни слоеве атмосферен въздух, които не достигат повърхността на планетата, метеоритите изгарят от тръни.

Атмосферата взаимодейства с всички черупки на земята. С негова помощ се осъществява обменът на топлина и влага между океана и сушата. Без атмосферата нямаше да има облаци, валежи, ветрове.

Човешката дейност оказва значително неблагоприятно въздействие върху атмосферата. Възниква замърсяване на въздуха, което води до повишаване на концентрацията на въглероден оксид (CO 2). И това допринася глобално затоплянеклимат и подобрява Парниковия ефект". Озоновият слой на Земята се разрушава поради промишлени отпадъци и транспорт.

Атмосферата трябва да бъде защитена. В развитите страни се предприемат комплекс от мерки за защита на атмосферния въздух от замърсяване.

Имате ли някакви въпроси? Искате ли да научите повече за атмосферата?
За да получите помощта на преподавател - регистрирайте се.

сайт, с пълно или частично копиране на материала е необходима връзка към източника.

Атмосферата (от други гръцки ἀτμός - пара и σφαῖρα - топка) е газообразна обвивка (геосфера), обграждаща планетата Земя. Вътрешната му повърхност покрива хидросферата и частично земната кора, докато външната й повърхност граничи с околоземната част на космическото пространство.

Съвкупността от раздели по физика и химия, които изучават атмосферата, обикновено се нарича атмосферна физика. Атмосферата определя времето на повърхността на Земята, метеорологията се занимава с изучаване на времето, а климатологията се занимава с дългосрочни климатични вариации.

Физически свойства

Дебелината на атмосферата е около 120 км от земната повърхност. Общата маса на въздуха в атмосферата е (5.1-5.3) 1018 kg. 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 чистия сух въздух е 28,966 g/mol, плътността на въздуха близо до 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). Разтворимостта на въздуха във вода (по маса) при 0°C - 0,0036%, при 25°C - 0,0023%.

За "нормални условия" на земната повърхност се приемат: плътност 1,2 kg/m3, барометрично налягане 101,35 kPa, температура плюс 20 °C и относителна влажност 50%. Тези условни показатели имат чисто инженерна стойност.

Химичен състав

Земната атмосфера е възникнала в резултат на отделянето на газове по време на вулканични изригвания. С появата на океаните и биосферата се образува и поради газообмен 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 капки, ледени кристали, морски соли, продукти на горенето).

Концентрацията на газове, които изграждат атмосферата, е почти постоянна, с изключение на вода (H2O) и въглероден диоксид (CO2).

Състав на сух 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 пари, I2, както и NO и много други газове в малки количества. В тропосферата постоянно има голямо количество суспендирани твърди и течни частици (аерозоли).

Структурата на атмосферата

Тропосфера

Горната му граница е на височина 8-10 km в полярните, 10-12 km в умерените и 16-18 km в тропическите ширини; по-ниско 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, присъстващи в атмосферата. В тропосферата турбуленцията и конвекцията са силно развити, появяват се облаци, развиват се циклони и антициклони. Температурата намалява с надморска височина със среден вертикален градиент от 0,65°/100 m

тропопауза

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

Стратосфера

Слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Характерно е леко изменение на температурата в слоя 11-25 km (долния слой на стратосферата) и повишаването й в слоя 25-40 km от −56,5 до 0,8 °C (горен стратосферен слой или инверсия). След достигане на стойност от около 273 K (почти 0 °C) на височина от около 40 km, температурата остава постоянна до 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. Има максимум във вертикалното разпределение на температурата (около 0 °C).

мезосферата

Мезосферата започва на височина 50 км и се простира до 80-90 км. Температурата намалява с височината със среден вертикален градиент от (0,25-0,3)°/100 м. Основният енергиен процес е лъчистото топлопредаване. Комплекс фотохимични процесис участието на свободни радикали, вибрационно възбудени молекули и др., предизвикват сиянието на атмосферата.

мезопауза

Преходен слой между мезосфера и термосфера. Има минимум във вертикалното разпределение на температурата (около -90 °C).

Линия на Карман

Надморска височина над морското равнище, която условно се приема като граница между земната атмосфера и космоса. Според дефиницията на FAI линията Карман е на надморска височина от 100 км.

Граница на земната атмосфера

Термосфера

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

Термопауза

Областта на атмосферата над термосферата. В този регион поглъщането на слънчева радиация е незначително и температурата всъщност не се променя с височината.

Екзосфера (сфера на разсейване)

Екзосфера - зона на разсейване, външната част на термосферата, разположена над 700 км. Газът в екзосферата е силно разреден и следователно неговите частици изтичат в междупланетното пространство (разсейване).

До височина от 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. В повече високи слоеверазпределението на газовете по височина зависи от тяхната молекулна маса, концентрацията на по-тежките газове намалява по-бързо с отдалечаване от земната повърхност. Поради намаляването на плътността на газа, температурата пада от 0 °C в стратосферата до −110 °C в мезосферата. въпреки това кинетична енергияотделни частици на височини от 200–250 km съответства на температура от ~150 °C. Над 200 km се наблюдават значителни колебания в температурата и плътността на газа във времето и пространството.

На височина около 2000-3500 km екзосферата постепенно преминава в така наречения близо космически вакуум, който е изпълнен със силно разредени частици междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само част от междупланетната материя. Другата част е съставена от прахообразни частици от кометен и метеорен произход. Освен изключително разредените прахообразни частици, в това пространство проникват електромагнитни и корпускулярни лъчения от слънчев и галактически произход.

Тропосферата представлява около 80% от масата на атмосферата, стратосферата - около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малко 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 на височина от 2000-3000 км.

В зависимост от състава на газа в атмосферата се разграничават хомосфера и хетеросфера. Хетеросферата е област, където гравитацията оказва влияние върху разделянето на газовете, тъй като тяхното смесване на такава височина е незначително. Оттук следва променливият състав на хетеросферата. Под него се намира добре смесена, хомогенна част от атмосферата, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза и се намира на надморска височина от около 120 км.

Други свойства на атмосферата и въздействие върху човешкото тяло

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

Атмосферата ни осигурява кислорода, от който се нуждаем, за да дишаме. Въпреки това, поради намаляването на общото налягане на атмосферата, когато човек се издигне на 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, а общото налягане на водните пари и въглеродния диоксид в белите дробове остава почти постоянно - около 87 mm Hg. Изкуство. Потокът на кислород в белите дробове ще спре напълно, когато налягането на околния въздух стане равно на тази стойност.

На височина около 19-20 km 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 мигновено. По този начин, от гледна точка на човешката физиология, "космосът" започва вече на височина 15-19 км.

Плътните слоеве въздух – тропосферата и стратосферата – ни предпазват от вредното въздействие на радиацията. При достатъчно разреждане на въздуха, на надморска височина над 36 km, йонизиращите лъчения, първичните космически лъчи, оказват интензивен ефект върху тялото; на надморска височина над 40 км действа ултравиолетовата част от слънчевия спектър, която е опасна за хората.

С издигането на все по-голяма височина над земната повърхност се наблюдават познати ни явления в долните слоеве на атмосферата, като разпространението на звука, възникването на аеродинамично повдигане и съпротивление, пренос 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 като се започне от височини от 100-130 км, познатите на всеки пилот понятия за числото М и звуковата бариера губят своето значение: минава условната линия на Карман, отвъд която започва зоната на чисто балистичен полет, която може да се управлява само с реактивни сили.

При надморска височина над 100 km атмосферата е лишена и от друго забележително свойство - способността да абсорбира, провежда и пренася топлинна енергия чрез конвекция (т.е. чрез смесване на въздуха). Това означава, че различни елементи от оборудването, оборудването на орбиталната космическа станция няма да може да се охлажда отвън по начина, по който обикновено се прави в самолета - с помощта на въздушни струии въздушни охладители. На тази височина, както и в космоса като цяло, единственият начин за пренос на топлина е топлинното излъчване.

История на образуването на атмосферата

Според най-разпространената теория земната атмосфера във времето е била в три различни състава. Първоначално се състои 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 дейност доведе до насищане на атмосферата с газове, различни от водород (въглероден диоксид, амоняк, водна пара). Така се е образувала вторичната атмосфера (около три милиарда години до наши дни). Тази атмосфера беше възстановителна. Освен това процесът на образуване на атмосферата се определя от следните фактори:

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

Постепенно тези фактори доведоха до образуването на третична атмосфера, характеризираща се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образувани в резултат на химична реакцияот амоняк и въглеводороди).

Азот

Образование Голям бройАзотът N2 се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера от молекулния кислород O2, който започва да идва от повърхността на планетата в резултат на фотосинтеза, започвайки от преди 3 милиарда години. Азот N2 също се отделя в атмосферата в резултат на денитрификацията на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озона до NO в горната атмосфера.

Азот N2 влиза в реакции само при определени условия (например по време на разряд от мълния). Окисляването на молекулния азот с озон по време на електрически разряди се използва в малки количества при промишленото производство на азотни торове. Може да се окислява с ниска консумация на енергия и да се превръща в биологично активна форма от цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и нодулни бактерии, които образуват ризобиална симбиоза с бобови растения, т.нар. зелен тор.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живи организми на Земята в резултат на фотосинтеза, придружена от освобождаване на кислород и усвояване на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се изразходвал за окисляване на редуцирани съединения – амоняк, въглеводороди, желязото, съдържащо се в океаните и др. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да расте. Постепенно се образува модерна атмосфера с окислителни свойства. Тъй като това причини сериозни драстични променимного процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено кислородна катастрофа.

През фанерозоя съставът на атмосферата и съдържанието на кислород претърпяват промени. Те корелират предимно със скоростта на отлагане на органични седиментни скали. Така че, по време на периодите на натрупване на въглища, съдържанието на кислород в атмосферата, очевидно, значително надвишава съвременното 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 органичната материя в земната биосфера. Почти цялата сегашна биомаса на планетата (около 2,4 1012 тона) се формира от въглеродния диоксид, азота и водните пари, съдържащи се в атмосферния въздух. Заровени в океана, в блатата и в горите, органичната материя се превръща във въглища, нефт и природен газ.

благородни газове

Източникът на инертни газове - аргон, хелий и криптон - са вулканичните изригвания и разпадането на радиоактивни елементи. Земята като цяло и атмосферата в частност са изчерпани 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

AT последните временачовекът започва 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 световните океани. Този газ навлиза в атмосферата поради разлагането на карбонатни скали и органични вещества от растителен и животински произход, както и поради вулканизъм и човешки производствени дейности. През последните 100 години съдържанието на CO2 в атмосферата се е увеличило с 10%, като основната част (360 милиарда тона) идва от изгарянето на гориво. Ако темпът на нарастване на изгарянето на гориво продължи, то през следващите 200-300 години количеството CO2 в атмосферата ще се удвои и може да доведе до глобално изменение на климата.

Изгарянето на гориво е основният източник на замърсяващи газове (CO, NO, SO2). Серният диоксид се окислява от атмосферния кислород до SO3, а азотният оксид до NO2 в горните слоеве на атмосферата, които от своя страна взаимодействат с водните пари и получените сярна киселина H2SO4 и азотна киселина HNO3 падат на земната повърхност под формата на т.н. Наречен. киселинен дъжд. Използването на двигатели с вътрешно горене води до значително замърсяване на въздуха с азотни оксиди, въглеводороди и оловни съединения (тетраетил олово) Pb(CH3CH2)4.

Аерозолното замърсяване на атмосферата се причинява както от естествени причини (изригване на вулкани, прашни бури, увличане на капчици от морска вода и растителен прашец и др.), така и от човешка икономическа дейност (добив на руди и строителни материали, изгаряне на гориво, производство на цимент и др. .). Интензивното широкомащабно отстраняване на прахови частици в атмосферата е един от възможни причинипланетарно изменение на климата.

(Посетен 719 пъти, 1 посещения днес)

Тропосфера

тропопауза

Стратосфера

Стратопауза

мезосферата

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 лъчистото топлопредаване. Сложни фотохимични процеси, включващи свободни радикали, вибрационно възбудени молекули и др., предизвикват атмосферна луминесценция.

мезопауза

Линия на Карман

Надморска височина над морското равнище, която условно се приема като граница между земната атмосфера и космоса. Линията Кармана се намира на 100 км надморска височина.

Граница на земната атмосфера

Термосфера

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

Термопауза

Екзосфера (сфера на разсейване)

Атмосферни слоеве до височина до 120 км

До височина от 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. В по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от тяхната молекулна маса, концентрацията на по-тежките газове намалява по-бързо с отдалечаване от земната повърхност. Поради намаляването на плътността на газа, температурата пада от 0 °C в стратосферата до −110 °C в мезосферата. Въпреки това, кинетичната енергия на отделните частици на височини от 200–250 km съответства на температура от ~150 °C. Над 200 km се наблюдават значителни колебания в температурата и плътността на газа във времето и пространството.

Атмосфера(от гръцки atmos - пара и spharia - топка) - въздушната обвивка на Земята, въртяща се с нея. Развитието на атмосферата беше тясно свързано с геоложките и геохимични процеси, протичащи на нашата планета, както и с дейността на живите организми.

Долната граница на атмосферата съвпада с повърхността на Земята, тъй като въздухът прониква в най-малките пори на почвата и се разтваря дори във вода.

Горната граница на височина 2000-3000 км постепенно преминава в открития космос.

Богатата на кислород атмосфера прави живота възможен на Земята. Атмосферният кислород се използва в процеса на дишане от хора, животни и растения.

Ако нямаше атмосфера, Земята щеше да е тиха като Луната. В крайна сметка звукът е вибрация на въздушните частици. Синият цвят на небето се обяснява с факта, че слънчевите лъчи, преминавайки през атмосферата, сякаш през леща, се разлагат на съставните си цветове. В този случай най-много се разпръскват лъчите на сините и сините цветове.

Атмосферата задържа по-голямата част от ултравиолетовото лъчение от Слънцето, което има пагубен ефект върху живите организми. Той също така запазва топлината на повърхността на Земята, предотвратявайки охлаждането на нашата планета.

Структурата на атмосферата

В атмосферата могат да се разграничат няколко слоя, които се различават по плътност и плътност (фиг. 1).

Тропосфера

Тропосфера- най-ниският слой на атмосферата, чиято дебелина над полюсите е 8-10 km, в умерените ширини - 10-12 km, а над екватора - 16-18 km.

Ориз. 1. Структурата на земната атмосфера

Въздухът в тропосферата се нагрява от земната повърхност, тоест от земята и водата. Следователно температурата на въздуха в този слой намалява с височината средно с 0,6 °C на всеки 100 м. На горната граница на тропосферата тя достига -55 °C. В същото време в района на екватора в горната граница на тропосферата температурата на въздуха е -70 ° C, а в района Северен полюс-65 °С.

Около 80% от масата на атмосферата е концентрирана в тропосферата, почти цялата водна пара се намира, възникват гръмотевични бури, бури, облаци и валежи, както и вертикално (конвекция) и хоризонтално (вятър) движение на въздуха.

Можем да кажем, че времето се формира основно в тропосферата.

Стратосфера

Стратосфера- слоят на атмосферата, разположен над тропосферата на височина от 8 до 50 km. Цветът на небето в този слой изглежда лилав, което се обяснява с разреждането на въздуха, поради което слънчевите лъчи почти не се разпръскват.

Стратосферата съдържа 20% от масата на атмосферата. Въздухът в този слой е разреден, практически няма водна пара и следователно облаци и валежи почти не се образуват. В стратосферата обаче се наблюдават стабилни въздушни течения, чиято скорост достига 300 км/ч.

Този слой е концентриран озон(озонов екран, озоносфера), слой, който абсорбира ултравиолетовите лъчи, предотвратявайки преминаването им към Земята и по този начин защитава живите организми на нашата планета. Поради озона температурата на въздуха на горната граница на стратосферата е в диапазона от -50 до 4-55 °C.

Между мезосферата и стратосферата има преходна зона – стратопауза.

мезосферата

мезосферата- слой от атмосферата, разположен на височина 50-80 km. Плътността на въздуха тук е 200 пъти по-малка, отколкото на повърхността на Земята. Цветът на небето в мезосферата изглежда черен, звездите се виждат през деня. Температурата на въздуха пада до -75 (-90)°С.

На височина 80 км започва термосфера.Температурата на въздуха в този слой се повишава рязко до височина от 250 m, а след това става постоянна: на височина от 150 km достига 220-240 °C; на височина 500-600 км надвишава 1500 °C.

В мезосферата и термосферата, под действието на космическите лъчи, газовите молекули се разпадат на заредени (йонизирани) частици от атоми, така че тази част от атмосферата се нарича йоносфера- слой от много разреден въздух, разположен на височина от 50 до 1000 km, състоящ се предимно от йонизирани кислородни атоми, молекули на азотен оксид и свободни електрони. Този слой се характеризира с висока наелектризация и дълги и средни радиовълни се отразяват от него, като от огледало.

В йоносферата възникват сияния - сиянието на разредени газове под въздействието на електрически заредени частици, летящи от Слънцето - и се наблюдават резки флуктуации в магнитното поле.

Екзосфера

Екзосфера- външният слой на атмосферата, разположен над 1000 км. Този слой се нарича още разсейваща сфера, тъй като газовите частици се движат тук с висока скорост и могат да бъдат разпръснати в космическото пространство.

Състав на атмосферата

Атмосферата е смес от газове, състояща се от азот (78,08%), кислород (20,95%), въглероден диоксид (0,03%), аргон (0,93%), малко количество хелий, неон, ксенон, криптон (0,01%), озон и други газове, но съдържанието им е незначително (Таблица 1). Съвременният състав на земния въздух е установен преди повече от сто милиона години, но рязко увеличената човешка производствена дейност все пак доведе до неговата промяна. В момента има увеличение на съдържанието на CO 2 с около 10-12%.

Газовете, които изграждат атмосферата, изпълняват различни функционални роли. Основното значение на тези газове обаче се определя преди всичко от факта, че те много силно поглъщат лъчиста енергия и по този начин оказват значително влияние върху температурния режим на земната повърхност и атмосферата.

Маса 1. Химичен съставсух атмосферен въздух близо до земната повърхност

	Обемна концентрация. %	Молекулно тегло, единици

Кислород

Въглероден двуокис





Азотен оксид
	0 до 0,00001
серен диоксид	от 0 до 0,000007 през лятото; 0 до 0,000002 през зимата
	От 0 до 0,000002	46,0055/17,03061
Азог диоксид

Въглероден окис

азот,най-разпространеният газ в атмосферата, химически малко активен.

Кислород, за разлика от азота, е химически много активен елемент. Специфичната функция на кислорода е окисляването органична материяхетеротрофни организми, скали и недоокислени газове, изхвърляни в атмосферата от вулкани. Без кислород нямаше да има разлагане на мъртвата органична материя.

Ролята на въглеродния диоксид в атмосферата е изключително голяма. Той навлиза в атмосферата в резултат на процесите на горене, дишане на живи организми, разпад и е преди всичко основният строителен материал за създаването на органична материя по време на фотосинтезата. Освен това от голямо значение е свойството на въглеродния диоксид да предава късовълнова слънчева радиация и да абсорбира част от топлинната дълговълнова радиация, което ще създаде така наречения парников ефект, който ще бъде разгледан по-долу.

Влияние върху атмосферните процеси, особено върху топлинния режим на стратосферата, също оказват озон.Този газ служи като естествен абсорбатор на слънчевата ултравиолетова радиация, а поглъщането на слънчевата радиация води до нагряване на въздуха. Средните месечни стойности на общото съдържание на озон в атмосферата варират в зависимост от географската ширина на района и сезона в рамките на 0,23-0,52 cm (това е дебелината на озоновия слой при налягане и температура на земята). Наблюдава се увеличение на съдържанието на озон от екватора до полюсите и годишно изменение с минимум през есента и максимум през пролетта.

Характерно свойство на атмосферата може да се нарече фактът, че съдържанието на основните газове (азот, кислород, аргон) се променя леко с височината: на височина от 65 км в атмосферата съдържанието на азот е 86%, кислород - 19, аргон - 0,91, на височина 95 км - азот 77, кислород - 21,3, аргон - 0,82%. Постоянството на състава на атмосферния въздух вертикално и хоризонтално се поддържа чрез неговото смесване.

Освен газове, въздухът съдържа водна параи твърди частици.Последните могат да имат както естествен, така и изкуствен (антропогенен) произход. Това са цветен прашец, малки кристали сол, пътен прах, аерозолни примеси. Когато слънчевите лъчи проникнат през прозореца, те могат да се видят с просто око.

Особено много прахови частици има във въздуха на градовете и големите индустриални центрове, където към аерозолите се добавят емисии на вредни газове и техните примеси, образувани при изгаряне на гориво.

Концентрацията на аерозоли в атмосферата определя прозрачността на въздуха, което влияе на слънчевата радиация, достигаща до земната повърхност. Най-големите аерозоли са кондензационни ядра (от лат. кондензация- уплътняване, удебеляване) - допринасят за превръщането на водната пара във водни капчици.

Стойността на водната пара се определя преди всичко от факта, че тя забавя дълговълновото топлинно излъчване на земната повърхност; представлява основната връзка на големи и малки цикли на влага; повишава температурата на въздуха, когато водните легла кондензират.

Количеството водна пара в атмосферата варира във времето и пространството. Така концентрацията на водна пара близо до земната повърхност варира от 3% в тропиците до 2-10 (15)% в Антарктида.

Средното съдържание на водна пара във вертикалния стълб на атмосферата в умерените ширини е около 1,6-1,7 cm (слоят от кондензирана водна пара ще има такава дебелина). Информацията за водната пара в различните слоеве на атмосферата е противоречива. Предполагаше се например, че в диапазона на надморската височина от 20 до 30 km специфичната влажност на въздуха силно нараства с височината. Следващите измервания обаче показват по-голяма сухота на стратосферата. Очевидно специфичната влажност в стратосферата зависи малко от височината и възлиза на 2–4 mg/kg.

Променливостта на съдържанието на водни пари в тропосферата се определя от взаимодействието на изпарение, кондензация и хоризонтален транспорт. В резултат на кондензацията на водните пари се образуват облаци и се получават валежи под формата на дъжд, градушка и сняг.

Процесите на фазови преходи на водата протичат главно в тропосферата, поради което облаците в стратосферата (на височини 20-30 km) и мезосферата (близо до мезопаузата), наречени седеф и сребро, се наблюдават сравнително рядко , докато тропосферните облаци често покриват около 50% от цялата земна повърхност.

Количеството водна пара, което може да се съдържа във въздуха, зависи от температурата на въздуха.

1 m 3 въздух при температура -20 ° C може да съдържа не повече от 1 g вода; при 0 °C - не повече от 5 g; при +10 °С - не повече от 9 g; при +30 °С - не повече от 30 g вода.

заключение:Колкото по-висока е температурата на въздуха, толкова повече водна пара може да съдържа.

Въздухът може да бъде богати не е наситенпара. Така че, ако при температура от +30 ° C 1 m 3 въздух съдържа 15 g водна пара, въздухът не е наситен с водна пара; ако 30 г - наситен.

Абсолютна влажност- това е количеството водна пара, съдържаща се в 1 m 3 въздух. Изразява се в грамове. Например, ако се каже "абсолютната влажност е 15", това означава, че 1 mL съдържа 15 g водна пара.

Относителна влажност- това е съотношението (в проценти) на действителното съдържание на водна пара в 1 m 3 въздух към количеството водна пара, което може да се съдържа в 1 m L при дадена температура. Например, ако радиото по време на предаването на метеорологичния доклад съобщи, че относителната влажност е 70%, това означава, че въздухът съдържа 70% от водната пара, която може да задържи при дадена температура.

Колкото по-голяма е относителната влажност на въздуха, t. колкото по-близо е въздухът до насищане, толкова по-вероятно е да падне.

В екваториалната зона се наблюдава винаги висока (до 90%) относителна влажност, тъй като температурата на въздуха е висока през цялата година и има голямо изпарение от повърхността на океаните. Същата висока относителна влажност има и в полярните райони, но само защото при ниски температури дори малко количество водна пара прави въздуха наситен или близо до насищане. В умерените географски ширини относителната влажност варира сезонно – по-висока е през зимата и по-ниска през лятото.

Относителната влажност на въздуха е особено ниска в пустините: 1 m 1 въздух там съдържа два до три пъти по-малко от количеството водна пара, възможно при дадена температура.

За измерване на относителната влажност се използва хигрометър (от гръцки hygros - мокър и metreco - измервам).

При охлаждане наситеният въздух не може да задържи същото количество водна пара в себе си, той се сгъстява (кондензира), превръщайки се в капчици мъгла. През лятото в ясна хладна нощ може да се наблюдава мъгла.

Облаци- това е същата мъгла, само че се образува не на земната повърхност, а на определена височина. Когато въздухът се издига, той се охлажда и водната пара в него кондензира. Получените малки капчици вода изграждат облаците.

участва в образуването на облаци прахови частициспрян в тропосферата.

Облаците може да имат различна форма, което зависи от условията на тяхното формиране (табл. 14).

Най-ниските и най-тежките облаци са пластови. Намират се на 2 км надморска височина от земната повърхност. На височина от 2 до 8 км се наблюдават по-живописни купести облаци. Най-високите и леки са перистите облаци. Намират се на надморска височина от 8 до 18 км над земната повърхност.

семейства	Видове облаци	Външен вид
А. Горна облачност - над 6 км	I. Перист	Нишковиден, влакнест, бял
	II. цирокумулус	Слоеве и хребети от дребни люспи и къдрици, бели
	III. Cirrostratus	Прозрачен белезникав воал
Б. Облачност на средния слой - над 2 км	IV. Висококумул	Слоеве и хребети от бяло и сиво
Б. Облачност на средния слой - над 2 км	V. Алтостратус	Гладък воал с млечно сив цвят
Б. По-ниска облачност - до 2 км	VI. Нимбостратус	Плътен безформен сив слой
	VII. Stratocumulus	Непрозрачни слоеве и хребети от сиво
	VIII. наслоен	Светещ сив воал
Г. Облаци на вертикално развитие – от долния към горния слой	IX. Кумул	Бухалки и куполи ярко бели, с разкъсани ръбове на вятъра
	X. Купесто-дъждовни	Мощни купести маси с тъмен оловен цвят

Атмосферна защита

Основните източници са промишлени предприятия и автомобили. AT големи градовепроблемът със замърсяването с газ на основните транспортни пътища е много остър. Ето защо в много главни градовепо света, включително и у нас, е въведен екологичен контрол на токсичността на автомобилните изгорели газове. Според експерти димът и прахът във въздуха могат да намалят наполовина притока на слънчева енергия към земната повърхност, което ще доведе до промяна в природните условия.

Днес, като част от нашата статия, ще говорим за един от най-важните слоеве на нашия небесно тяло, за земната атмосфера и дават отговори на много популярни въпроси за тази газова обвивка.

Какво е атмосфера

Атмосферата е един от слоевете на нашата планета, който не е нищо друго освен газова обвивка. Нашата атмосфера се поддържа на място от гравитацията, от гравитацията. По принцип нашата атмосфера се състои от кислород, както и от въглероден диоксид.

Защо атмосферата се нарича броня на Земята?

Често газовият слой на черупката на нашата планета условно се нарича нашата невидима броня. И отговорът на въпроса за произхода на такова име е доста прост, защото именно земната атмосфера е нашата защита от метеорити и други космически тела, които могат да паднат на повърхността. Освен това атмосферата ни предпазва и от радиационните лъчи, излъчвани от Слънцето. Те не са в състояние да преминат през газовия слой и да навредят на човечеството.

Известно е, че метеоритите могат да падат по посока на Земята, но много от тях просто светват и не достигат повърхността. И ако говорим защо метеорит, летящ през земната атмосфера, се нагрява, тогава тук отговорът също е изключително прост. Влизайки в атмосферата, поради много прилична скорост на падане и поради триенето, създадено между атмосферата и самото космическо тяло, той се нагрява и просто светва.

Защо съществува атмосферата: как се появи

Има и такъв въпрос, защо изобщо съществува атмосферата, защо се върти заедно с нашата планета и не избяга в космоса. И тук също няма тайни от съвременните умове на човечеството, хората отдавна са получили отговора на този въпрос.

Първо трябва да отговорите защо атмосферата се върти заедно със Земята. Факт е, че тук отново влиза в действие силата на универсалната гравитация, гравитацията, която поддържа атмосферата ни в позицията, в която се намира. Казаното по-горе обаче е доста подходящо като отговор на въпроса защо земната атмосфера не излиза в космоса.

Защо няма водород в атмосферата?

Често срещан факт е, че нашата атмосфера е почти напълно без водород. Причината за това явление беше, че молекулите му са много леки, съответно – бързо се изпарява в космоса, а делът му в атмосферния слой на Земята е минимален.