Atmosfera keičiasi. Informacija ir faktai apie atmosferą. Žemės atmosfera. Atmosferos susidarymo istorija

Aplinkos saugos aspektai

Aplinkos sauga – sąlygų, kurioms esant pasiekiamas moksliškai pagrįstas žalingo ūkinės veiklos poveikio gyventojų gyvenimui ir aplinkos kokybei ribojimas arba pašalinimas, suma.

Aplinkos sauga pasiekiama priemonių sistema (prognozavimas, planavimas, pasirengimas įgyvendinti prevencinių priemonių kompleksą), užtikrinančių minimalų neigiamo gamtos ir jos vystymosi technologinių procesų poveikio žmonių gyvybei ir sveikatai lygį. žmonių), išlaikant ekonomikos vystymosi tempą.

Aplinkos kokybę sudaro individo kokybė gamtos komponentai(atmosferos oras, klimatas, natūralūs vandenys, dirvožemio danga ir kt.), namų apyvokos daiktai(gamyba, būstas, viešieji patogumai) ir socialines ir ekonomines sąlygas(pajamų lygis, išsilavinimas).

Dabartiniame istorinės raidos etape įprasta išskirti dvi visuomenės ir gamtos sąveikos formas:

ekonominis– gamtos išteklių vartojimas;

aplinkosaugos– natūralios aplinkos apsauga, siekiant išsaugoti žmones ir jų natūralią buveinę.

Žmogus, vartodamas aplinkos išteklius savo materialiniams ir dvasiniams poreikiams tenkinti, keičia natūralią aplinką, kuri ima veikti patį žmogų. Neigiama antropogeninė veikla pasireiškia trimis pagrindinėmis kryptimis:

· aplinkos tarša -į aplinką patekimo procesas arba naujų, dažniausiai nebūdingų, jos komponentams neigiamą įtaką darančių agentų atsiradimas joje.

Skiriamos trys taršos rūšys: fizinė (saulės spinduliuotė, elektromagnetinė spinduliuotė ir kt.), cheminė (aerozoliai, sunkieji metalai ir kt.), biologinė (bakteriologinė, mikrobiologinė). Kiekviena taršos rūšis turi būdingą ir specifinį taršos šaltinį. Taršos šaltinis – gamtos ar ūkinio objekto, kuris yra teršalo patekimo į aplinką pradžia. Išskirti natūralus Ir antropogeninis taršos šaltinių. Antropogeninis ekotoksinių medžiagų srautas į aplinką vyrauja prieš natūralų (50-80%) ir tik kai kuriais atvejais su juo prilyginamas;

· gamtos išteklių išeikvojimas;

· natūralios aplinkos naikinimas.

Žmogaus poveikio gamtai mastas šiuolaikinėmis sąlygomis tapo planetinis, o kiekybiniu poveikiu žmogaus veikla pranoksta daugelį natūralių procesų, o tai sukelia rimtų pasekmių aplinkai. Antropogeninė įtaka apima visus svarbiausius biosferos komponentus: atmosferą, hidrosferą, litosferą. Pereikime prie išsamių jų charakteristikų.

I. Atmosferos būklės pokyčiai.

Atmosfera – dujinis planetos apvalkalas, pasiekiantis 1000 km aukštį. Už šio atstumo atmosfera retėja ir palaipsniui pereina į kosmosą. Atmosfera užtikrina visų gyvų organizmų kvėpavimo funkciją; nustato bendrą planetos paviršiaus šiluminį režimą; apsaugo nuo žalingos kosminės ir ultravioletinės saulės spinduliuotės. Atmosferos cirkuliacija veikia vietines klimato sąlygas, o per jas upių režimą, netiesiogiai augalinę dangą ir reljefo formavimosi procesus.

Atmosferą tyrinėjantys specialistai joje nustato kelias zonas, esančias skirtinguose aukščiuose nuo Žemės, priklausomai nuo jų temperatūros (pav.).

Troposfera arčiausiai Žemės paviršiaus esantis sluoksnis, jo aukštis 9-16 km. Šiame sluoksnyje atsiranda reiškinių, kuriuos vadiname oru.

Stratosfera– sluoksnis, siekiantis 45-50 km aukštį. Būtent čia koncentruojasi didžioji dalis atmosferos ozono (20-25 km), kuris turi itin svarbią biologinę reikšmę – saugantis gyvus organizmus nuo trumpųjų bangų ultravioletinės spinduliuotės.

Mezosfera– sluoksnis, esantis 50-80 km aukštyje nuo žemės paviršiaus. Šiam sluoksniui būdingas greitas temperatūros mažėjimas, todėl prie jo viršutinės ribos temperatūra gali siekti – 100 o C.

Termosfera prasideda didesniame nei 80 km aukštyje, jo viršutinė riba siekia 600-800 km. Tai dirbtinių Žemės palydovų ir tarpžemyninių balistinių raketų skrydžių zona. Apatinei termosferos ribai būdingas nuolatinis temperatūros kilimas, siekiantis +250 o C. Svarbiausia šio sluoksnio fizikinė savybė – padidinta jonizacija, t.y. daugybės elektra užkrėstų dalelių, kurios leidžia stebėti auroras.

Egzosfera– išorinis atmosferos sluoksnis. Iš čia atmosferos dujos pasklinda į kosmosą. Egzosfera nuo kosmoso skiriasi tuo, kad yra daug laisvųjų elektronų, kurie sudaro viršutines Žemės radiacijos juostas.

Nors Žemės atmosferoje vykstantys procesai yra itin sudėtingi, tai cheminė sudėtis santykinai vienalytis:

azotas (N 2) – 78,1 proc.

· deguonis (O 2) – 20,95 %

Argonas (Ar) – 0,9 proc.

· anglies dioksidas (CO 2) – 0,03 %

· vandenilis (H 2), helis (He), neonas (Ne) ir kitos dujos – 1,8*10 -4%.

Atmosfera turi galingą savybę apsivalyti. Tačiau peržengusi šio gebėjimo ribas, žmogaus veikla pakeičia esamą pusiausvyrą gamtoje. Dauguma neigiamų žmogaus veiklos pasekmių aplinkai pasireiškia užteršimu natūraliomis medžiagomis.

1. Oro tarša– Tai fizinės ir cheminės oro sudėties pasikeitimas, keliantis grėsmę žmonių sveikatai ir gyvybei bei natūraliai buveinei.

Aplinkosaugos literatūroje teršalai vadinami Teršalai(ekotoksinės medžiagos). Oro užterštumo laipsnis vertinamas pagal dvi pagrindines ekotoksinių medžiagų grupes:

a) kancerogenai– benz(a)pirenas, benzenas, formaldehidas (kurių šaltinis yra transporto priemonių išmetamosios dujos), taip pat švinas, kadmis, nikelis, chromas, arsenas, anglies disulfidas, asbestas, chloro turinčios medžiagos (gamybos veiklos rezultatas) . Kancerogenezė yra metalo gebėjimas prasiskverbti į ląstelę ir reaguoti su DNR molekule, sukeldamas ląstelės chromosomų anomalijas.

b) ne kancerogeninės medžiagos– azoto, anglies, sieros, ozono oksidai, dulkės ir suodžių dalelės. Labiausiai paplitę ir plačiausiai kontroliuojami teršalai, iš kurių, UNEP duomenimis, kasmet išleidžiama iki 25 mlrd. tonų, yra šie:

· sieros dioksidas ir dulkių dalelės – 200 mln. t/metus;

· azoto oksidai (N x O y) – 60 mln. t/metus;

· anglies oksidai (CO ir CO 2) – 8000 mln.t/metus;

· angliavandeniliai (C x H y) – 80 mln. t/metus.

Pastaraisiais dešimtmečiais virš pramonės centrų ir didelių miestų, vadinamų, susidarė dūmų ir rūko sankaupos smogas(iš anglų kalbos dūmai – dūmai ir rūkai – rūkas). Jo struktūrą galima suskirstyti į tris pakopas:

· apatinė, esanti tarp namų, susidaro išsiskiriant transporto priemonių išmetamosioms dujoms ir iškilusioms dulkėms;

· vidurinis, maitinamas šildymo sistemų dūmais, yra virš namų 20-30 metrų aukštyje;

· aukštas, 50-100 metrų atstumu nuo žemės paviršiaus, susideda iš pramonės įmonių išmetimų.

Smogas apsunkina kvėpavimą ir prisideda prie stresinių reakcijų išsivystymo. Tai ypač pavojinga sergantiems, pagyvenusiems žmonėms ir mažiems vaikams. (1951 m. Londono smogas per dvi savaites nuo plaučių, širdies ligų paūmėjimo ir tiesioginio apsinuodijimo mirė 3,5 tūkst. žmonių. Rūro sritis 1962 m. Per tris dienas mirė 156 žmonės).

Pagrindiniai komponentai fotocheminis smogas yra azoto oksidai (NO 2, N 2 O) ir angliavandeniliai. Saulės šviesai sąveikaujant su šiais netoli žemės paviršiaus susitelkusiais teršalais susidaro ozonas, peroksiacetilnitratai (PAN) ir kitos medžiagos, savo savybėmis panašios į ašarines dujas. PAN – chemiškai aktyvios organinės medžiagos, dirginančios gleivines, kvėpavimo takų audinius ir žmogaus plaučius; išblukinti augalų žalumą. Didelė ozono koncentracija mažina grūdų derlių, sulėtina augalų augimą ir sukelia medžių mirtį.

Pakankamos koncentracijos priemaišų kaupimąsi, kad susidarytų fotomogas, palengvina temperatūros inversija – ypatinga atmosferos būsena, kai tam tikrame aukštyje oro temperatūra yra aukštesnė už žemės sluoksnio oro masių temperatūrą.Šis šilto oro sluoksnis neleidžia vertikaliai maišytis ir neleidžia išsklaidyti toksiškų išmetimų. Taikant šiuolaikinį urbanistinį planavimą, panašios sąlygos susidaro miestuose su daugiaaukščių namų kvartalais. Šilto oro inversinis sluoksnis gali būti išdėstytas skirtinguose aukščiuose ir kuo žemiau jis yra virš daugumos taršos šaltinių, tuo situacija sudėtingesnė.

Fotocheminės oro taršos lygiai yra glaudžiai susiję su transporto priemonių eismo modeliais. Didelio eismo intensyvumo laikotarpiais ryte ir vakare būna didžiausias azoto oksidų ir angliavandenilių išmetimas į atmosferą, kurių reakcija tarpusavyje sukelia fotocheminę oro taršą.

Didelės koncentracijos ir priemaišų migracija atmosferos ore skatina jų sąveiką su toksiškesnių junginių susidarymu, o tai lemia šiltnamio efektą, ozono skylių atsiradimą, rūgštų lietų ir kitas aplinkos problemas.

2. Šiltnamio efektas – atmosferos įkaitimas dėl anglies monoksido (IV) ir daugelio kitų dujų kiekio padidėjimo, neleidžiančių Žemės šiluminei energijai išsisklaidyti į kosmosą. Atmosferos anglies dioksidas kartu su vandens garais ir kitomis poliatominėmis minidujomis (CO 2, H 2 O, CH 4, NO 2, O 3) virš planetos paviršiaus sudaro sluoksnį, leidžiantį saulės spinduliams (optinis elektromagnetinis diapazonas). bangos), kad pasiektų žemės paviršių, tačiau atitolina atvirkštinę šiluminę (ilgosios bangos infraraudonąją) spinduliuotę. Kuo didesnė šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracija, tuo intensyviau šiluminė energija kaupiasi paviršiniuose atmosferos sluoksniuose. Taigi, vandens garų molekulių dalis, formuojant šiltnamio efektą, yra 62 %; anglies dioksidas – 22 %; metanas – 2,5 %; azoto oksidai – 4 %; ozonas - 7% ir kitos dujos 2,5%.

Anglies dioksido kiekio atmosferoje padidėjimą lėmė ilgas sistemingas iškastinio kuro deginimo laikotarpis. Dujų, naftos ir anglies gavyba, organinių liekanų irimas bei galvijų skaičiaus didėjimas yra metano patekimo į atmosferą šaltiniai. Azoto trąšų ir anglies turinčio kuro panaudojimo šiluminėse elektrinėse žemės ūkyje mastai apibūdinami į atmosferą išmetamų azoto oksidų kiekiu. Vandens garų buvimas atmosferoje atsiranda dėl intensyvaus vandens garavimo nuo vandenynų paviršiaus dėl klimato atšilimo.

Šiltnamio efektą stiprina ir chlorfluorangliavandeniliai (freonai), naudojami kaip tirpikliai, aušinimo skysčiai šaldymo agregatuose ir įvairiose buitinėse talpose. Jų įtaka šiltnamio efektui yra 1000 kartų stipresnė nei tokio pat kiekio anglies dvideginio.

Šiltnamio efekto pasekmė – temperatūros kilimas Žemės paviršiuje ir klimato atšilimas. Dėl to kyla poliarinio ledo tirpimo pavojus, dėl kurio gali užtvindyti žemos pakrantės teritorijos. Be to, pakilus oro temperatūrai gali sumažėti žemės ūkio paskirties žemės našumas - dykumėjimas(iš anglų dykumos – dykuma). Šiuo atžvilgiu atitinkamų regionų gyventojai patirs maisto trūkumą.

3. "Ozono skylės" – srityse, kuriose ozono kiekis atmosferoje sumažėja 40–50 %.

Ozonas yra trijų deguonies atomų (O3) junginys, susidarantis viršutiniuose stratosferos sluoksniuose ir apatiniuose mezosferos sluoksniuose iš deguonies, veikiant saulės spindulių ultravioletiniams (UV) spinduliams. Šios sąveikos rezultatas – ozono ekranas sugeria apie 99 % saulės spektro UV spinduliuotės, kuri turi didelę energiją ir kenkia visiems gyviems dalykams. Kiekybinis ozono būklės atmosferoje įvertinimas yra ozono sluoksnio storis, kuris, priklausomai nuo sezono, platumos ir ilgumos, svyruoja nuo 2,5 iki 5 santykinių milimetrų.

Daugybė duomenų rodo, kad ozono sluoksnis pradeda nykti. Pagrindinį ozono skilimo procesą lemia azoto oksidų, kurių šaltinis yra aukštą skrydžio lubą turinčių superlainerių išmetamosios dujos, įvairios raketų sistemos, ugnikalnių išsiveržimai ir kiti gamtos reiškiniai, įtaka ir padidėjimas. Rimtas pavojus ozono sluoksniui yra chlorfluorangliavandenilių (CFC) išmetimas į atmosferą. Didžiausias ozono sunaikinimas susijęs su freonų (CH 3 CL, CCL 2 F 2 ir CCL 3 F) gamyba, kurie plačiai naudojami kaip užpildai aerozolių pakuotėse, gesintuvuose, šaldymo agentai šaldytuvuose ir oro kondicionieriuose, putų polistirolo gamyba. Į atmosferą patekę freonai pasižymi dideliu stabilumu ir išlieka joje 60-100 metų.

Būdami chemiškai inertiški, freonai yra nekenksmingi žmonėms. Tačiau stratosferoje, veikiant trumpųjų bangų ultravioletinei Saulės spinduliuotei, jų molekulės suyra, išskirdamos chlorą.

Chloro molekulė veikia kaip katalizatorius ir išlieka nepakitusi per dešimtis tūkstančių ozono molekulių sunaikinimo veiksmų. Vienas chloro atomas gali sunaikinti 100 000 ozono molekulių.

Sumažėjus ozono kiekiui atmosferoje 1 %, mūsų planetos paviršių patenkančios kietosios UV spinduliuotės intensyvumas padidėja 1,5 %. Net ir nedidelis ozono sluoksnio sumažėjimas gali padidinti sergamumą odos vėžiu, turėti neigiamą poveikį augalams ir gyvūnams, sukelti nenuspėjamus pasaulio klimato pokyčius.

Freonų įtakos stratosferos ozonui problema įgijo tarptautinę reikšmę, ypač susijusi su „ozono skylių“ formavimu. Priimta tarptautinė programa, skirta sumažinti gamybą naudojant freonus. Sukurta ir pradėta pramoninė vadinamųjų alternatyvių šaltnešių, kurių santykinis ozono aktyvumo koeficientas, gamyba.

4. Rūgštūs lietūs – krituliai (lietus, sniegas, rūkas), kurių cheminė sudėtis pasižymi maža pH faktorius a. Siekdami suprasti šią problemą, prisiminkime, kad vandens molekulės dažniausiai disocijuoja į vandenilio jonus (H +) ir hidroksilo jonus (OH -). Tirpalas, kuriame yra vienodos vandenilio ir hidroksilo jonų koncentracijos, vadinamas neutraliu. Tirpalo rūgštingumas kiekybiškai nustatomas kaip vandenilio jonų koncentracijos logaritmas, paimtas su priešingu ženklu. Šis kiekis vadinamas pH- faktorius. PH vertė = 7 apibūdina neutralų vandenį – nei rūgštinį, nei šarminį. PH sumažėjimas 1 reiškia, kad tirpalo rūgštinės savybės padidėja 10 kartų. Kuo mažesnė pH vertė, tuo tirpalas rūgštesnis.

Rūgštus lietus atsiranda dėl atmosferoje esančių sieros oksidų ir azoto oksidų. Pagrindiniai šių junginių, patenkančių į orą, šaltiniai yra sieros turinčio iškastinio kuro degimo procesai; metalo lydymas; transporto priemonės eksploatavimas. Veikiamas UV spinduliuotės, sieros oksidas (IV) virsta sieros oksidu (VI), kuris reaguoja su atmosferos vandens garais ir susidaro sieros rūgštis, kuri yra labai higroskopiška ir gali sudaryti toksišką rūką. Kartu su sieros oksidais azoto oksidai, susimaišę su vandens poromis, sudaro azoto rūgštį. Šios dvi rūgštys, kaip ir šių rūgščių druskos, sukelia rūgštų lietų. Kuo didesnis šių rūgščių kiekis ore, tuo dažniau iškrenta rūgštus lietus.

Rūgščių kritulių yra 10-20 km spinduliu aplink pramonės milžinus. Nepalankiausi Rusijos regionai rūgščių krituliams yra: Kolos pusiasalis, rytinis Uralo kalnagūbrio šlaitas ir Taimyro sritis. Rūgščių aerozolių dalelės turi mažą nusėdimo greitį ir gali būti gabenamos į atokias vietoves 100-1000 km atstumu nuo taršos šaltinių.

Rūgštus lietus sunaikina pastatus ir statinius, ypač iš smiltainio ir kalkakmenio. Atmosferos korozinis agresyvumas žymiai padidėja, o tai sukelia metalinių objektų ir konstrukcijų koroziją.

Ypatingą pavojų kelia ne patys krituliai, o jų sukeliami antriniai procesai. Veikiant rūgščiam lietui, keičiasi dirvožemio biocheminės savybės, gėlo vandens ir miškų būklė. Dėl dirvožemio ir vandens pH pokyčių padidėja sunkiųjų metalų tirpumas juose. Rūgščiojo lietaus komponentai, sąveikaudami su sunkiaisiais metalais, paverčia juos augalams lengvai virškinama forma.

Toliau maisto grandinėje sunkieji metalai patenka į žuvų, gyvūnų ir žmonių organizmus. Iki tam tikrų ribų organizmai yra apsaugoti nuo tiesioginio žalingo rūgštingumo poveikio, tačiau sunkiųjų metalų kaupimasis (akumuliacija) kelia rimtą pavojų. Rūgštus lietus, mažinantis ežero vandens pH, lemia jų gyventojų mirtį. Patekę į žmogaus organizmą, sunkiųjų metalų jonai lengvai jungiasi su baltymais, slopindami makromolekulių sintezę ir apskritai medžiagų apykaitą ląstelėse.

5. Deguonies kiekio mažinimas (O 2). Prieš daugiau nei tris milijardus metų paprastos ląstelės, maitinančios vandenyje ištirpusias chemines medžiagas, išsivystė į organizmus, gebančius fotosintezei ir pradėjo gaminti deguonį.Maždaug prieš du milijardus metų laisvojo deguonies kiekis žemės atmosferoje pradėjo didėti. Iš dalies atmosferos deguonies, veikiant saulės spinduliams, susidarė apsauginis ozono sluoksnis, po kurio pradėjo vystytis sausumos augalai ir gyvūnai. Deguonies kiekis atmosferoje laikui bėgant labai pasikeitė, nes pasikeitė jo gamybos ir naudojimo lygis. (Ryžiai.)

Šiuolaikinėmis sąlygomis pagrindiniai deguonies gamintojai žemėje yra žali vandenyno paviršiaus dumbliai (60%), atogrąžų miškai (30%) ir sausumos augalai (10%). Galimas deguonies kiekio sumažėjimas planetoje yra dėl kelių priežasčių.

Pirmiausia, deginamo iškastinio kuro kiekio padidėjimas (pramonė, šiluminės elektrinės, transportas). Ekspertų skaičiavimais, naudojant visus žmonėms prieinamus anglies, naftos ir gamtinių dujų telkinius, deguonies kiekis ore sumažės ne daugiau kaip 0,15%.

Deguonies trūkumas miestų ore prisideda prie plaučių ir širdies ir kraujagyslių ligų plitimo tarp gyventojų.

6. Akustinė tarša – triukšmo lygio padidėjimas ore, kuris dirgina gyvą organizmą.

Dabartiniame mokslo ir technologijų pažangos vystymosi etape šį padidėjimą lėmė naujų technologinių procesų diegimas, įrangos pajėgumo didinimas, gamybos procesų mechanizavimas, galingų sausumos, oro ir vandens transporto priemonių atsiradimas, lėmė beveik nuolatinį aukšto (60–90 dB) triukšmo poveikį žmonėms. Tai prisideda prie neurologinių, širdies ir kraujagyslių, klausos ir kitų patologijų atsiradimo ir vystymosi.

Bendrame miesto triukšmo fone transporto dalis siekia 60-80 proc. Vidiniai triukšmo šaltiniai: sporto žaidimai, žaidimai žaidimų aikštelėse, iškrovimo ir pakrovimo operacijos parduotuvėse sudaro 10-20 proc. Triukšmo režimą butuose sudaro triukšmas, prasiskverbiantis iš išorės ir kylantis dėl inžinerinės ir sanitarinės įrangos eksploatavimo: liftų, siurblių, vandens siurbimo, šiukšliadėžių, vėdinimo, uždarymo vožtuvų.

7. Sumažintas atmosferos skaidrumas dėl padidėjusio suspenduotų priemaišų (dulkių) kiekio. Dulkės yra sudėtingas dalelių mišinys. Ore pakibusios kietos arba skystos dalelės vadinamos aerozoliais. Jie suvokiami kaip dūmai (aerozolis su kietosiomis dalelėmis), rūkas (aerozolis su skystomis dalelėmis), migla arba migla.

Pagrindinės natūralios dulkių emisijos į atmosferą priežastys yra dulkių audros, dirvožemio erozija, ugnikalnių veikla ir jūros purslai. Dirbtinės aerozolinės oro taršos šaltiniai yra šiluminės elektrinės, sodrinimo gamyklos, metalurgijos ir cemento gamyklos, pramoniniai sąvartynai, sprogdinimo operacijos ir statybos. Jau daugelį metų 50 Rusijos miestų atmosferos ore buvo užfiksuota didelė aerozolių koncentracija. Vidutinė skendinčių medžiagų koncentracija labiausiai užterštuose miestuose siekia 250-300 μg/m3, o tai du kartus viršija 150 μg/m3 vidutinę paros didžiausią leistiną koncentraciją (DLK). 2000 metais Tambovo mieste didžiausia pavienio grunto dulkių koncentracija buvo dvigubai didesnė, t.y. ji siekė 2 MPC.

Pramoninių miestų dulkėse yra metalų oksidų, kurių daugelis yra toksiški: mangano, švino, molibdeno, vanadžio, stibio, telūro oksidai. Jų poveikis gyvam organizmui priklauso nuo dulkių dalelių dydžio, pobūdžio ir cheminės sudėties (pav.).

Sustingusios dalelės ne tik apsunkina kvėpavimą, sukelia alergijas ir apsinuodijimus, bet ir lemia klimato kaitą, nes atspindi saulės spinduliuotę ir apsunkina šilumos pašalinimą iš Žemės. Dulkės pagreitina metalinių konstrukcijų, pastatų ir konstrukcijų sunaikinimą. Sumažėjęs atmosferos skaidrumas prisideda prie trukdžių aviacijai ir laivybai, o tai dažnai sukelia didelių transporto avarijų.

Susijusi informacija.

Atmosfera(iš graikų kalbos atmos – garai ir sfarija – rutulys) – Žemės oro apvalkalas, besisukantis kartu su juo. Atmosferos raida buvo glaudžiai susijusi su mūsų planetoje vykstančiais geologiniais ir geocheminiais procesais, taip pat su gyvų organizmų veikla.

Apatinė atmosferos riba sutampa su Žemės paviršiumi, nes oras prasiskverbia į smulkiausias dirvožemio poras ir ištirpsta net vandenyje.

Viršutinė riba 2000–3000 km aukštyje palaipsniui pereina į kosmosą.

Dėl atmosferos, kurioje yra deguonies, gyvybė Žemėje yra įmanoma. Atmosferos deguonis naudojamas žmonių, gyvūnų ir augalų kvėpavimo procese.

Jei nebūtų atmosferos, Žemė būtų tyli kaip Mėnulis. Juk garsas yra oro dalelių vibracija. Mėlyna dangaus spalva paaiškinama tuo, kad saulės spinduliai, praeinantys per atmosferą, tarsi per objektyvą, suskaidomi į savo sudedamąsias spalvas. Šiuo atveju labiausiai išsibarsto mėlynos ir mėlynos spalvos spinduliai.

Atmosfera sulaiko didžiąją dalį saulės ultravioletinės spinduliuotės, kuri daro žalingą poveikį gyviems organizmams. Jis taip pat sulaiko šilumą šalia Žemės paviršiaus, neleidžiant mūsų planetai atvėsti.

Atmosferos struktūra

Atmosferoje galima išskirti kelis sluoksnius, kurių tankis skiriasi (1 pav.).

Troposfera

Troposfera- žemiausias atmosferos sluoksnis, kurio storis virš ašigalių yra 8-10 km, vidutinio klimato platumose - 10-12 km, o virš pusiaujo - 16-18 km.

Ryžiai. 1. Žemės atmosferos sandara

Orą troposferoje šildo žemės paviršius, tai yra žemė ir vanduo. Todėl oro temperatūra šiame sluoksnyje didėjant aukščiui kas 100 m mažėja vidutiniškai 0,6 °C. Viršutinėje troposferos riboje siekia -55 °C. Tuo pačiu metu pusiaujo srityje prie viršutinės troposferos ribos oro temperatūra yra -70 °C, o Šiaurės ašigalio srityje -65 °C.

Apie 80% atmosferos masės sutelkta troposferoje, išsidėsto beveik visi vandens garai, perkūnija, audros, debesys ir krituliai, vyksta vertikalus (konvekcinis) ir horizontalus (vėjas) oro judėjimas.

Galima sakyti, kad oras daugiausia susidaro troposferoje.

Stratosfera

Stratosfera- atmosferos sluoksnis, esantis virš troposferos 8–50 km aukštyje. Dangaus spalva šiame sluoksnyje atrodo violetinė, o tai paaiškinama oro plonumu, dėl kurio saulės spinduliai beveik neišsisklaido.

Stratosferoje yra 20% atmosferos masės. Oras šiame sluoksnyje yra išretėjęs, vandens garų praktiškai nėra, todėl beveik nesiformuoja debesys ir krituliai. Tačiau stratosferoje stebimos stabilios oro srovės, kurių greitis siekia 300 km/val.

Šis sluoksnis yra koncentruotas ozonas(ozono ekranas, ozonosfera), sluoksnis, sugeriantis ultravioletinius spindulius, neleidžiantis jiems pasiekti Žemę ir taip apsaugoti gyvus organizmus mūsų planetoje. Ozono dėka oro temperatūra viršutinėje stratosferos riboje svyruoja nuo -50 iki 4-55 °C.

Tarp mezosferos ir stratosferos yra pereinamoji zona – stratopauzė.

Mezosfera

Mezosfera- atmosferos sluoksnis, esantis 50-80 km aukštyje. Oro tankis čia yra 200 kartų mažesnis nei Žemės paviršiuje. Dangaus spalva mezosferoje atrodo juoda, o dienos metu matomos žvaigždės. Oro temperatūra nukrenta iki -75 (-90)°C.

80 km aukštyje prasideda termosfera. Oro temperatūra šiame sluoksnyje smarkiai pakyla iki 250 m aukščio, o vėliau tampa pastovi: 150 km aukštyje pasiekia 220-240 °C; 500-600 km aukštyje viršija 1500 °C.

Mezosferoje ir termosferoje, veikiant kosminiams spinduliams, dujų molekulės suyra į įkrautas (jonizuotas) atomų daleles, todėl ši atmosferos dalis vadinama. jonosfera- labai išretinto oro sluoksnis, esantis 50–1000 km aukštyje, daugiausia susidedantis iš jonizuotų deguonies atomų, azoto oksido molekulių ir laisvųjų elektronų. Šiam sluoksniui būdingas didelis elektrifikavimas, nuo jo, kaip nuo veidrodžio, atsispindi ilgos ir vidutinės radijo bangos.

Jonosferoje atsiranda auroros – išretėjusių dujų švytėjimas, veikiamas elektra įkrautų dalelių, skrendančių iš Saulės – ir stebimi staigūs magnetinio lauko svyravimai.

Egzosfera

Egzosfera- išorinis atmosferos sluoksnis, esantis aukščiau 1000 km. Šis sluoksnis taip pat vadinamas sklaidos sfera, nes dujų dalelės čia juda dideliu greičiu ir gali būti išsklaidytos į kosmosą.

Atmosferos kompozicija

Atmosfera yra dujų mišinys, susidedantis iš azoto (78,08%), deguonies (20,95%), anglies dioksido (0,03%), argono (0,93%), nedidelio kiekio helio, neono, ksenono, kriptono (0,01%), ozono ir kitų dujų, tačiau jų kiekis yra nereikšmingas (1 lentelė). Šiuolaikinė Žemės oro sudėtis buvo nustatyta daugiau nei prieš šimtą milijonų metų, tačiau smarkiai išaugusi žmogaus gamybinė veikla vis dėlto lėmė jos pokyčius. Šiuo metu CO 2 kiekis padidėja maždaug 10–12%.

Atmosferą sudarančios dujos atlieka įvairius funkcinius vaidmenis. Tačiau pagrindinę šių dujų reikšmę pirmiausia lemia tai, kad jos labai stipriai sugeria spinduliavimo energiją ir tuo daro didelę įtaką Žemės paviršiaus ir atmosferos temperatūros režimui.

1 lentelė. Sauso atmosferos oro prie žemės paviršiaus cheminė sudėtis

	Tūrio koncentracija. %	Molekulinė masė, vienetai
Deguonis
Anglies dioksidas
Azoto oksidas
	nuo 0 iki 0,00001
Sieros dioksidas	nuo 0 iki 0,000007 vasarą; nuo 0 iki 0,000002 žiemą
	Nuo 0 iki 0,000002	46,0055/17,03061
Azogo dioksidas
Smalkės

azotas, Atmosferoje labiausiai paplitusios dujos, chemiškai neaktyvios.

Deguonis, skirtingai nei azotas, yra chemiškai labai aktyvus elementas. Specifinė deguonies funkcija yra heterotrofinių organizmų, uolienų ir nepakankamai oksiduotų dujų, kurias į atmosferą išskiria ugnikalniai, oksidacija. Be deguonies nebūtų ir negyvų organinių medžiagų.

Anglies dioksido vaidmuo atmosferoje yra nepaprastai didelis. Jis patenka į atmosferą dėl degimo procesų, gyvų organizmų kvėpavimo ir skilimo ir visų pirma yra pagrindinė statybinė medžiaga organinėms medžiagoms kurti fotosintezės metu. Be to, didelę reikšmę turi anglies dioksido gebėjimas perduoti trumpųjų bangų saulės spinduliuotę ir sugerti dalį šiluminės ilgosios bangos spinduliuotės, kuri sukurs vadinamąjį šiltnamio efektą, apie kurį bus kalbama toliau.

Įtakos turi ir atmosferos procesai, ypač stratosferos terminis režimas ozonas.Šios dujos yra natūralus saulės ultravioletinės spinduliuotės sugėriklis, o saulės spinduliuotės sugėrimas sukelia oro kaitinimą. Vidutinės mėnesinės bendro ozono kiekio atmosferoje vertės skiriasi priklausomai nuo platumos ir metų laiko 0,23–0,52 cm diapazone (tai yra ozono sluoksnio storis esant žemės slėgiui ir temperatūrai). Nuo pusiaujo iki ašigalių didėja ozono kiekis ir vyksta metinis ciklas, kurio minimumas yra rudenį ir didžiausias pavasarį.

Būdinga atmosferos savybė yra ta, kad pagrindinių dujų (azoto, deguonies, argono) kiekis nežymiai kinta priklausomai nuo aukščio: 65 km aukštyje atmosferoje azoto kiekis yra 86%, deguonies - 19, argono - 0,91. , 95 km aukštyje - azoto 77, deguonies - 21,3, argono - 0,82%. Atmosferos oro sudėties pastovumas vertikaliai ir horizontaliai palaikomas jį maišant.

Be dujų, ore yra vandens garai Ir kietosios dalelės. Pastarieji gali būti tiek natūralios, tiek dirbtinės (antropogeninės) kilmės. Tai žiedadulkės, smulkūs druskos kristalai, kelių dulkės ir aerozolių priemaišos. Kai saulės spinduliai prasiskverbia pro langą, jie gali būti matomi plika akimi.

Ypač daug kietųjų dalelių yra miestų ir didžiųjų pramonės centrų ore, kur į aerozolius dedama kenksmingų dujų ir kuro degimo metu susidarančių jų priemaišų.

Aerozolių koncentracija atmosferoje lemia oro skaidrumą, o tai įtakoja Žemės paviršių pasiekiančią saulės spinduliuotę. Didžiausi aerozoliai yra kondensacijos branduoliai (nuo lat. kondensatas- tankinimas, sutirštėjimas) - prisideda prie vandens garų pavertimo vandens lašeliais.

Vandens garų svarbą pirmiausia lemia tai, kad jie atitolina ilgųjų bangų šiluminę spinduliuotę nuo žemės paviršiaus; yra pagrindinė didelių ir mažų drėgmės ciklų grandis; padidina oro temperatūrą vandens sluoksnių kondensacijos metu.

Vandens garų kiekis atmosferoje kinta laike ir erdvėje. Taigi vandens garų koncentracija žemės paviršiuje svyruoja nuo 3% tropikuose iki 2-10 (15)% Antarktidoje.

Vidutinis vandens garų kiekis vertikalioje atmosferos stulpelyje vidutinio klimato platumose yra apie 1,6-1,7 cm (toks yra kondensuotų vandens garų sluoksnio storis). Informacija apie vandens garus skirtinguose atmosferos sluoksniuose yra prieštaringa. Pavyzdžiui, buvo daroma prielaida, kad aukščio diapazone nuo 20 iki 30 km specifinė drėgmė stipriai didėja didėjant aukščiui. Tačiau vėlesni matavimai rodo didesnį stratosferos sausumą. Matyt, specifinė drėgmė stratosferoje mažai priklauso nuo aukščio ir yra 2-4 mg/kg.

Vandens garų kiekio kintamumą troposferoje lemia garavimo, kondensacijos ir horizontalaus transportavimo procesų sąveika. Dėl vandens garų kondensacijos susidaro debesys ir iškrenta krituliai lietaus, krušos ir sniego pavidalu.

Vandens fazių virsmų procesai daugiausia vyksta troposferoje, todėl stratosferoje (20-30 km aukštyje) ir mezosferoje (prie mezopauzės) debesys, vadinami perlamutriniais ir sidabriniais, pastebimi gana retai, o troposferos debesys. dažnai dengia apie 50 % viso žemės paviršiaus.paviršius.

Vandens garų kiekis, kuris gali būti ore, priklauso nuo oro temperatūros.

1 m 3 oro esant -20 ° C temperatūrai gali būti ne daugiau kaip 1 g vandens; 0 °C temperatūroje - ne daugiau kaip 5 g; esant +10 °C - ne daugiau kaip 9 g; esant +30 °C – ne daugiau kaip 30 g vandens.

Išvada: Kuo aukštesnė oro temperatūra, tuo daugiau jame gali būti vandens garų.

Oras gali būti turtingas Ir neprisotintas vandens garai. Taigi, jei esant +30 °C temperatūrai 1 m 3 oro yra 15 g vandens garų, oras nėra prisotintas vandens garų; jei 30 g – sočiųjų.

Absoliuti drėgmė yra vandens garų kiekis, esantis 1 m3 oro. Jis išreiškiamas gramais. Pavyzdžiui, jei sakoma „absoliuti drėgmė yra 15“, tai reiškia, kad 1 mL yra 15 g vandens garų.

Santykinė drėgmė- tai faktinio vandens garų kiekio 1 m 3 oro santykis (procentais) su vandens garų kiekiu, kuris gali būti 1 m L tam tikroje temperatūroje. Pavyzdžiui, jei radijas transliuoja orų pranešimą, kad santykinė oro drėgmė yra 70%, tai reiškia, kad ore yra 70% vandens garų, kuriuos jis gali išlaikyti esant tokiai temperatūrai.

Kuo didesnė santykinė oro drėgmė, t.y. Kuo arčiau oro prisotinimo būsena, tuo didesnė kritulių tikimybė.

Visada aukšta (iki 90%) santykinė oro drėgmė stebima pusiaujo zonoje, nes oro temperatūra ten ištisus metus išlieka aukšta, o nuo vandenynų paviršiaus vyksta didelis garavimas. Santykinė oro drėgmė taip pat yra didelė poliariniuose regionuose, bet todėl, kad esant žemai temperatūrai net nedidelis vandens garų kiekis daro orą prisotintą arba beveik prisotintą. Vidutinio klimato platumose santykinė oro drėgmė kinta priklausomai nuo metų laikų – žiemą ji didesnė, vasarą mažesnė.

Santykinis oro drėgnumas dykumose ypač žemas: 1 m 1 oro ten yra du–tris kartus mažiau vandens garų nei įmanoma esant tam tikrai temperatūrai.

Santykinei oro drėgmei matuoti naudojamas higrometras (iš graikų kalbos hygros – šlapias ir metreco – matuoju).

Atvėsęs prisotintas oras negali išlaikyti tokio pat kiekio vandens garų, jis sutirštėja (kondensuojasi), virsdamas rūko lašeliais. Vasarą giedrą, vėsią naktį galima stebėti rūką.

Debesys- tai tas pats rūkas, tik jis susidaro ne žemės paviršiuje, o tam tikrame aukštyje. Kylant orui, jis atvėsta, o jame esantys vandens garai kondensuojasi. Susidarę maži vandens lašeliai sudaro debesis.

Debesų susidarymas taip pat apima kietosios dalelės pakibęs troposferoje.

Debesys gali būti įvairių formų, kurios priklauso nuo jų susidarymo sąlygų (14 lentelė).

Žemiausi ir sunkiausi debesys yra sluoksniniai. Jie yra 2 km aukštyje nuo žemės paviršiaus. 2–8 km aukštyje galima stebėti vaizdingesnius kamuolinius debesis. Aukščiausi ir šviesiausi yra plunksniniai debesys. Jie yra 8–18 km aukštyje virš žemės paviršiaus.

Šeimos	Debesų rūšys	Išvaizda
A. Viršutiniai debesys – aukščiau 6 km	I. Cirrus	Siūliški, pluoštiniai, balti
	II. Cirrocumulus	Smulkių dribsnių ir garbanų sluoksniai ir keteros, baltos spalvos
	III. Cirrostratus	Skaidrus balkšvas šydas
B. Vidutinio lygio debesys – aukščiau 2 km	IV. Altocumulus	Baltos ir pilkos spalvos sluoksniai ir keteros
	V. Altostratifikuotas	Lygus pieno pilkos spalvos šydas
B. Žemas debesuotumas – iki 2 km	VI. Nimbostratas	Tvirtas beformis pilkas sluoksnis
	VII. Stratocumulus	Nepermatomi pilkos spalvos sluoksniai ir keteros
	VIII. Sluoksniuotas	Nepermatomas pilkas šydas
D. Vertikalaus vystymosi debesys – nuo ​​apatinės iki viršutinės pakopos	IX. Cumulus	Klubai ir kupolai ryškiai balti, vėjo suplyšusiais kraštais
	X. Cumulonimbus	Galingos gumulėlių formos tamsios švino spalvos masės

Atmosferos apsauga

Pagrindiniai šaltiniai – pramonės įmonės ir automobiliai. Didžiuosiuose miestuose dujų taršos pagrindinėse transporto trasose problema yra labai opi. Štai kodėl daugelis didžiųjų pasaulio miestų, įskaitant mūsų šalį, įvedė transporto priemonių išmetamųjų dujų toksiškumo aplinkosaugos kontrolę. Specialistų teigimu, ore esantys dūmai ir dulkės gali perpus sumažinti saulės energijos tiekimą į žemės paviršių, o tai lems gamtos sąlygų pasikeitimą.

Troposfera

Jo viršutinė riba yra 8-10 km aukštyje poliarinėse, 10-12 km vidutinio klimato ir 16-18 km atogrąžų platumose; mažesnė žiemą nei vasarą. Apatiniame, pagrindiniame atmosferos sluoksnyje yra daugiau nei 80% visos atmosferos oro masės ir apie 90% visų atmosferoje esančių vandens garų. Turbulencija ir konvekcija yra labai išvystyta troposferoje, kyla debesys, vystosi ciklonai ir anticiklonai. Temperatūra mažėja didėjant aukščiui, kai vidutinis vertikalus gradientas yra 0,65°/100 m

Tropopauzė

Pereinamasis sluoksnis iš troposferos į stratosferą, atmosferos sluoksnis, kuriame sustoja temperatūros mažėjimas didėjant aukščiui.

Stratosfera

Atmosferos sluoksnis, esantis 11–50 km aukštyje. Būdingas nedidelis temperatūros pokytis 11–25 km sluoksnyje (apatiniame stratosferos sluoksnyje) ir temperatūros padidėjimas 25–40 km sluoksnyje nuo –56,5 iki 0,8 ° C (viršutinis stratosferos sluoksnis arba inversijos sritis). . Pasiekusi apie 273 K (beveik 0 °C) vertę maždaug 40 km aukštyje, temperatūra išlieka pastovi iki maždaug 55 km aukščio. Ši pastovios temperatūros sritis vadinama stratopauze ir yra riba tarp stratosferos ir mezosferos.

Stratopauzė

Atmosferos ribinis sluoksnis tarp stratosferos ir mezosferos. Vertikalus temperatūros pasiskirstymas yra maksimumas (apie 0 °C).

Mezosfera

Mezosfera prasideda 50 km aukštyje ir tęsiasi iki 80-90 km. Temperatūra mažėja didėjant aukščiui, vidutinis vertikalus gradientas (0,25-0,3)°/100 m. Pagrindinis energijos procesas yra spinduliuotės šilumos perdavimas. Sudėtingi fotocheminiai procesai, kuriuose dalyvauja laisvieji radikalai, vibraciniu būdu sužadintos molekulės ir kt., sukelia atmosferos liuminescenciją.

Mezopauzė

Pereinamasis sluoksnis tarp mezosferos ir termosferos. Vertikaliame temperatūros pasiskirstyme yra minimumas (apie -90 °C).

Karmano linija

Aukštis virš jūros lygio, kuris sutartinai priimtas kaip riba tarp Žemės atmosferos ir erdvės. Karmano linija yra 100 km aukštyje virš jūros lygio.

Žemės atmosferos riba

Termosfera

Viršutinė riba yra apie 800 km. Temperatūra pakyla iki 200–300 km aukščio, kur pasiekia 1500 K reikšmes, o po to išlieka beveik pastovi iki didelio aukščio. Veikiant ultravioletinei ir rentgeno saulės spinduliuotei bei kosminei spinduliuotei, vyksta oro jonizacija („auroros“) - pagrindiniai jonosferos regionai yra termosferos viduje. Virš 300 km aukštyje vyrauja atominis deguonis. Viršutinę termosferos ribą daugiausia lemia dabartinis Saulės aktyvumas. Mažo aktyvumo laikotarpiais pastebimas šio sluoksnio dydžio sumažėjimas.

Termopauzė

Atmosferos sritis, esanti greta termosferos. Šiame regione saulės spinduliuotės sugertis yra nereikšminga, o temperatūra iš tikrųjų nesikeičia priklausomai nuo aukščio.

Egzosfera (sklaidanti sfera)

Atmosferos sluoksniai iki 120 km aukščio

Egzosfera yra dispersinė zona, išorinė termosferos dalis, esanti aukščiau 700 km. Dujos egzosferoje yra labai retos, o iš čia jų dalelės nuteka į tarpplanetinę erdvę (išsklaidymas).

Iki 100 km aukščio atmosfera yra vienalytis, gerai susimaišęs dujų mišinys. Aukštesniuose sluoksniuose dujų pasiskirstymas pagal aukštį priklauso nuo jų molekulinių masių, sunkesnių dujų koncentracija mažėja greičiau tolstant nuo Žemės paviršiaus. Dėl dujų tankio sumažėjimo temperatūra nukrenta nuo 0 °C stratosferoje iki –110 °C mezosferoje. Tačiau atskirų dalelių kinetinė energija 200-250 km aukštyje atitinka ~150 °C temperatūrą. Virš 200 km pastebimi dideli temperatūros ir dujų tankio svyravimai laike ir erdvėje.

Maždaug 2000–3500 km aukštyje egzosfera pamažu virsta vadinamuoju artimojo kosmoso vakuumu, kuris užpildomas labai retomis tarpplanetinių dujų dalelėmis, daugiausia vandenilio atomais. Tačiau šios dujos sudaro tik dalį tarpplanetinės materijos. Kitą dalį sudaro kometinės ir meteorinės kilmės dulkių dalelės. Be itin retų dulkių dalelių, į šią erdvę prasiskverbia saulės ir galaktikos kilmės elektromagnetinė ir korpuskulinė spinduliuotė.

Troposfera sudaro apie 80% atmosferos masės, stratosfera - apie 20%; mezosferos masė yra ne didesnė kaip 0,3%, termosfera yra mažesnė nei 0,05% visos atmosferos masės. Pagal elektrines savybes atmosferoje išskiriama neutronosfera ir jonosfera. Šiuo metu manoma, kad atmosfera tęsiasi iki 2000-3000 km aukščio.

Priklausomai nuo dujų sudėties atmosferoje, išskiriama homosfera ir heterosfera. Heterosfera yra sritis, kurioje gravitacija veikia dujų atsiskyrimą, nes jų maišymasis tokiame aukštyje yra nereikšmingas. Tai reiškia kintamą heterosferos sudėtį. Po juo slypi gerai sumaišyta, vienalytė atmosferos dalis, vadinama homosfera. Riba tarp šių sluoksnių vadinama turbopauze, ji yra maždaug 120 km aukštyje.

Atmosfera yra tai, kas leidžia gyvybei Žemėje. Gauname pačią pirmąją informaciją ir faktus apie atmosferą pradinėje mokykloje. Vidurinėje mokykloje su šia sąvoka geriau susipažįstame per geografijos pamokas.

Žemės atmosferos samprata

Atmosferą turi ne tik Žemė, bet ir kiti dangaus kūnai. Taip vadinamas dujinis apvalkalas, supantis planetas. Šio dujų sluoksnio sudėtis įvairiose planetose labai skiriasi. Pažvelkime į pagrindinę informaciją ir faktus apie kitaip vadinamą orą.

Svarbiausias jo komponentas yra deguonis. Kai kurie žmonės klaidingai mano, kad žemės atmosferą sudaro tik deguonis, tačiau iš tikrųjų oras yra dujų mišinys. Jame yra 78% azoto ir 21% deguonies. Likusį procentą sudaro ozonas, argonas, anglies dioksidas ir vandens garai. Nors šių dujų procentas nedidelis, jos atlieka svarbią funkciją – sugeria nemažą saulės spinduliuotės energijos dalį, taip neleisdamos, kad šviesulys visos gyvybės mūsų planetoje paverstų pelenais. Atmosferos savybės keičiasi priklausomai nuo aukščio. Pavyzdžiui, 65 km aukštyje azoto yra 86%, o deguonies - 19%.

Žemės atmosferos sudėtis

• Anglies dioksidas būtinas augalų mitybai. Jis atsiranda atmosferoje dėl gyvų organizmų kvėpavimo, puvimo ir degimo proceso. Jei jo nėra atmosferoje, bet kokie augalai taptų neįmanomi.
• Deguonis- gyvybiškai svarbus atmosferos komponentas žmonėms. Jo buvimas yra visų gyvų organizmų egzistavimo sąlyga. Jis sudaro apie 20% viso atmosferos dujų tūrio.
• Ozonas yra natūralus saulės ultravioletinės spinduliuotės sugėriklis, kuris neigiamai veikia gyvus organizmus. Didžioji jo dalis sudaro atskirą atmosferos sluoksnį – ozono ekraną. Pastaruoju metu žmogaus veikla priveda prie to, kad ji pamažu ima griūti, tačiau kadangi ji turi didelę reikšmę, aktyviai dirbama ją išsaugoti ir atkurti.
• vandens garai nustato oro drėgmę. Jo kiekis gali skirtis priklausomai nuo įvairių veiksnių: oro temperatūros, teritorinės padėties, sezono. Žemoje temperatūroje vandens garų ore labai mažai, gal mažiau nei vienas procentas, o aukštoje temperatūroje jų kiekis siekia 4%.
• Be visų aukščiau išvardytų dalykų, žemės atmosferos sudėtis visada apima tam tikrą procentą kietos ir skystos priemaišos. Tai suodžiai, pelenai, jūros druska, dulkės, vandens lašai, mikroorganizmai. Jie gali patekti į orą tiek natūraliai, tiek antropogeniškai.

Atmosferos sluoksniai

Oro temperatūra, tankis ir kokybės sudėtis skirtinguose aukščiuose nėra vienodi. Dėl to įprasta atskirti skirtingus atmosferos sluoksnius. Kiekvienas iš jų turi savo ypatybes. Išsiaiškinkime, kokie atmosferos sluoksniai yra išskiriami:

• Troposfera – šis atmosferos sluoksnis yra arčiausiai Žemės paviršiaus. Jo aukštis yra 8-10 km virš ašigalių ir 16-18 km tropikuose. Čia yra 90% visų atmosferoje esančių vandens garų, todėl vyksta aktyvus debesų susidarymas. Taip pat šiame sluoksnyje stebimi tokie procesai kaip oro (vėjo) judėjimas, turbulencija ir konvekcija. Temperatūra svyruoja nuo +45 laipsnių vidurdienį šiltuoju metų laiku tropikuose iki -65 laipsnių ašigalyje.
• Stratosfera yra antras labiausiai nutolęs atmosferos sluoksnis. Įsikūręs nuo 11 iki 50 km aukštyje. Apatiniame stratosferos sluoksnyje temperatūra yra apie -55, tolstant nuo Žemės pakyla iki +1˚С. Ši sritis vadinama inversija ir yra stratosferos bei mezosferos riba.
• Mezosfera yra 50–90 km aukštyje. Jo apatinėje riboje temperatūra yra apie 0, viršutinėje siekia -80...-90 ˚С. Į Žemės atmosferą patekę meteoritai mezosferoje visiškai sudega, todėl čia atsiranda oro švytėjimas.
• Termosfera yra maždaug 700 km storio. Šiame atmosferos sluoksnyje pasirodo šiaurės pašvaistė. Jie atsiranda dėl kosminės spinduliuotės ir spinduliuotės, sklindančios iš Saulės, įtakos.
• Egzosfera yra oro sklaidos zona. Čia dujų koncentracija yra maža ir jos palaipsniui patenka į tarpplanetinę erdvę.

Riba tarp žemės atmosferos ir kosmoso yra laikoma 100 km. Ši linija vadinama Karmano linija.

Atmosferos slėgis

Klausydami orų prognozių dažnai girdime barometrinio slėgio rodmenis. Bet ką reiškia atmosferos slėgis ir kaip jis gali mus paveikti?

Išsiaiškinome, kad orą sudaro dujos ir priemaišos. Kiekvienas iš šių komponentų turi savo svorį, o tai reiškia, kad atmosfera nėra nesvari, kaip buvo tikima iki XVII a. Atmosferos slėgis yra jėga, kuria visi atmosferos sluoksniai spaudžia Žemės paviršių ir visus objektus.

Mokslininkai atliko sudėtingus skaičiavimus ir įrodė, kad atmosfera spaudžia 10 333 kg jėga vienam ploto kvadratiniam metrui. Tai reiškia, kad žmogaus organizmą veikia oro slėgis, kurio svoris siekia 12-15 tonų. Kodėl mes to nejaučiame? Mus gelbsti vidinis spaudimas, kuris subalansuoja išorinį. Atmosferos slėgį galite pajusti būdami lėktuve ar aukštai kalnuose, nes atmosferos slėgis aukštyje yra daug mažesnis. Tokiu atveju galimas fizinis diskomfortas, užgultos ausys, galvos svaigimas.

Apie aplinkinę atmosferą galima pasakyti daug. Žinome apie ją daug įdomių faktų, o kai kurie iš jų gali pasirodyti stebinantys:

• Žemės atmosferos svoris yra 5 300 000 000 000 000 tonų.
• Tai skatina garso perdavimą. Daugiau nei 100 km aukštyje ši savybė išnyksta pasikeitus atmosferos sudėčiai.
• Atmosferos judėjimą provokuoja netolygus Žemės paviršiaus įkaitimas.
• Oro temperatūrai nustatyti naudojamas termometras, atmosferos slėgiui – barometras.
• Atmosferos buvimas išsaugo mūsų planetą nuo 100 tonų meteoritų kasdien.
• Oro sudėtis buvo fiksuota kelis šimtus milijonų metų, bet pradėjo keistis prasidėjus sparčiai pramoninei veiklai.
• Manoma, kad atmosfera tęsiasi iki 3000 km aukščio.

Atmosferos svarba žmogui

Atmosferos fiziologinė zona yra 5 km. 5000 m aukštyje virš jūros lygio žmogus pradeda jausti deguonies badą, kuris išreiškiamas sumažėjusiu darbingumu ir pablogėjusia savijauta. Tai rodo, kad žmogus negali išgyventi erdvėje, kurioje nėra šio nuostabaus dujų mišinio.

Visa informacija ir faktai apie atmosferą tik patvirtina jos svarbą žmonėms. Dėl jo buvimo tapo įmanoma sukurti gyvybę Žemėje. Jau šiandien, įvertinus žalos, kurią žmonija savo veiksmais gali padaryti gyvybę teikiančiam orui, mastą, turėtume pagalvoti apie tolimesnes atmosferos išsaugojimo ir atkūrimo priemones.

Atmosferos sudėtis ir struktūra.

Atmosfera yra dujinis Žemės apvalkalas. Vertikalus atmosferos plotis yra daugiau nei trys Žemės spinduliai (vidutinis spindulys yra 6371 km), o masė yra 5,157x10 15 tonų, tai yra maždaug milijonoji Žemės masės dalis.

Atmosferos padalijimas į sluoksnius vertikalia kryptimi grindžiamas taip:

Atmosferos oro sudėtis,

Fizikiniai ir cheminiai procesai;

Temperatūros pasiskirstymas pagal aukštį;

Atmosferos sąveika su apatiniu paviršiumi.

Mūsų planetos atmosfera yra mechaninis įvairių dujų mišinys, įskaitant vandens garus, taip pat tam tikrą kiekį aerozolių. Sauso oro sudėtis apatiniame 100 km išlieka beveik pastovi. Švarus ir sausas oras, kuriame nėra vandens garų, dulkių ir kitų priemaišų, yra dujų, daugiausia azoto (78 % oro tūrio) ir deguonies (21 %), mišinys. Šiek tiek mažiau nei vienas procentas yra argonas ir labai mažais kiekiais yra daug kitų dujų – ksenono, kriptono, anglies dioksido, vandenilio, helio ir kt. (1.1 lentelė).

Azotas, deguonis ir kiti atmosferos oro komponentai atmosferoje visada yra dujinės būsenos, nes kritinė temperatūra, ty temperatūra, kurioje jie gali būti skystoje būsenoje, yra daug žemesnė nei temperatūra, stebima oro paviršiuje. žemė. Išimtis yra anglies dioksidas. Tačiau norint pereiti į skystą būseną, be temperatūros, būtina pasiekti ir prisotinimo būseną. Anglies dioksido atmosferoje yra mažai (0,03%) ir jis randamas atskirų molekulių pavidalu, tolygiai pasiskirstęs tarp kitų atmosferos dujų molekulių. Per pastaruosius 60–70 metų dėl žmogaus veiklos jo kiekis padidėjo 10–12%.

Labiausiai jautrūs pokyčiams yra vandens garų kiekis, kurio koncentracija Žemės paviršiuje esant aukštai temperatūrai gali siekti 4%. Didėjant aukščiui ir mažėjant temperatūrai, vandens garų kiekis smarkiai sumažėja (1,5–2,0 km aukštyje – per pusę ir 10–15 kartų nuo pusiaujo iki ašigalio).

Kietųjų priemaišų masė per pastaruosius 70 metų šiaurinio pusrutulio atmosferoje padidėjo maždaug 1,5 karto.

Oro dujinės sudėties pastovumą užtikrina intensyvus apatinio oro sluoksnio maišymas.

Apatinių sauso oro sluoksnių dujų sudėtis (be vandens garų)

Pagrindinių atmosferos oro dujų vaidmuo ir reikšmė

DEGUONIS (Apie) gyvybiškai svarbus beveik visiems planetos gyventojams. Tai aktyvios dujos. Dalyvauja cheminėse reakcijose su kitomis atmosferos dujomis. Deguonis aktyviai sugeria spinduliavimo energiją, ypač labai trumpus, mažesnius nei 2,4 mikrono bangos ilgius. Veikiant saulės ultravioletinei spinduliuotei (X< 03 µm), deguonies molekulė suyra į atomus. Atominis deguonis, jungdamasis su deguonies molekule, sudaro naują medžiagą – triatominį deguonį arba ozonas(Ozas). Ozonas daugiausia randamas dideliame aukštyje. Ten jo vaidmuo planetai yra labai naudingas. Žemės paviršiuje žaibo išlydžių metu susidaro ozonas.

Skirtingai nuo visų kitų atmosferoje esančių dujų, kurios yra beskonės ir bekvapės, ozonas turi būdingą kvapą. Išvertus iš graikų kalbos žodis „ozonas“ reiškia „aitrus kvapas“. Po perkūnijos šis kvapas yra malonus, jis suvokiamas kaip gaivumo kvapas. Dideliais kiekiais ozonas yra toksiška medžiaga. Miestuose, kuriuose yra daug automobilių ir dėl to išmetama daug automobilių dujų, giedru ar iš dalies debesuotu oru veikiamas saulės spindulių susidaro ozonas. Miestą gaubia geltonai mėlynas debesis, pablogėja matomumas. Tai fotocheminis smogas.

AZOTAS (N2) yra neutralios dujos, nereaguoja su kitomis atmosferos dujomis ir nedalyvauja sugeriant spinduliavimo energiją.

Iki 500 km aukščio atmosfera daugiausia susideda iš deguonies ir azoto. Be to, jei apatiniame atmosferos sluoksnyje vyrauja azotas, tai dideliame aukštyje deguonies yra daugiau nei azoto.

ARGONAS (Ar) yra neutralios dujos, nereaguoja ir nedalyvauja sugeriant ar išskiriant spinduliavimo energiją. Panašiai – ksenonas, kriptonas ir daugelis kitų dujų. Argonas yra sunki medžiaga, aukštuose atmosferos sluoksniuose jo yra labai mažai.

ANGLIES DIOKSIDO (CO2) atmosferoje vidutiniškai yra 0,03%. Šios dujos labai reikalingos augalams ir jas aktyviai įsisavina. Tikrasis jo kiekis ore gali šiek tiek skirtis. Pramonės zonose jo kiekis gali padidėti iki 0,05%. Kaimo vietovėse, virš miškų ir laukų, jo mažiau. Virš Antarktidos anglies dioksido yra apie 0,02 %, ty beveik Uz mažesnis nei vidutinis kiekis atmosferoje. Tiek pat ir dar mažiau virš jūros – 0,01–0,02%, nes anglies dioksidą intensyviai sugeria vanduo.

Oro sluoksnyje, kuris yra tiesiai prie žemės paviršiaus, anglies dvideginio kiekis taip pat kasdien svyruoja.

Naktį jo būna daugiau, dieną mažiau. Tai paaiškinama tuo, kad šviesiu paros metu anglies dioksidą augalai sugeria, bet ne naktį. Planetos augalai per metus iš atmosferos paima apie 550 milijardų tonų deguonies ir į ją grąžina apie 400 milijardų tonų deguonies.

Anglies dioksidas yra visiškai skaidrus trumpųjų bangų saulės spinduliams, tačiau intensyviai sugeria Žemės šiluminę infraraudonąją spinduliuotę. Su tuo susijusi šiltnamio efekto problema, apie kurią periodiškai įsiplieskia diskusijos mokslinės spaudos puslapiuose, o daugiausia – žiniasklaidoje.

HELIS (He) yra labai lengvos dujos. Į atmosferą jis patenka iš žemės plutos dėl radioaktyvaus torio ir urano skilimo. Helis patenka į kosmosą. Helio mažėjimo greitis atitinka jo patekimo iš Žemės žarnų greitį. Nuo 600 km aukščio iki 16 000 km mūsų atmosferą daugiausia sudaro helis. Pasak Vernadskio, tai yra „Žemės helio karūna“. Helis nereaguoja su kitomis atmosferos dujomis ir nedalyvauja spinduliavimo šilumos mainuose.

VANDENILIS (Hg) yra dar lengvesnės dujos. Prie Žemės paviršiaus jo yra labai mažai. Jis pakyla į viršutinius atmosferos sluoksnius. Termosferoje ir egzosferoje atominis vandenilis tampa dominuojančiu komponentu. Vandenilis yra aukščiausias, atokiausias mūsų planetos apvalkalas. Viršuje 16 000 km iki viršutinės atmosferos ribos, tai yra iki 30–40 tūkstančių km aukščio, vyrauja vandenilis. Taigi, mūsų atmosferos cheminė sudėtis aukštyje artėja prie Visatos cheminės sudėties, kurioje vandenilis ir helis yra labiausiai paplitę elementai. Tolimiausioje, itin reta viršutinių atmosferos sluoksnių dalyje vandenilis ir helis išeina iš atmosferos. Jų atskirų atomų greitis yra pakankamai didelis.