Aspecte de siguranță a mediului
Siguranța mediului – suma condiţiilor în care se realizează o limitare sau eliminare bazată ştiinţific a efectelor nocive ale activităţilor economice asupra vieţii populaţiei şi asupra calităţii mediului.
Siguranța mediului se realizează printr-un sistem de măsuri (prognoză, planificare, pregătire pentru implementarea unui set de măsuri preventive) care asigură un nivel minim de impact negativ al naturii și al proceselor tehnologice ale dezvoltării acesteia asupra vieții și sănătății oamenilor ( oameni) menținând în același timp ritmul dezvoltării economice.
Calitatea mediului este alcătuită din calitatea individului componente ale naturii(aerul atmosferic, clima, apele naturale, acoperirea solului etc.), articole de uz casnic(producție, locuințe, facilități publice) și condiţiile socio-economice(nivel de venit, educație).
În stadiul actual al dezvoltării istorice, se obișnuiește să se distingă două forme de interacțiune între societate și natură:
economic– consumul de resurse naturale;
de mediu– protecția mediului natural în vederea conservării oamenilor și a habitatului lor natural.
O persoană, consumând resurse de mediu pentru a-și satisface nevoile materiale și spirituale, schimbă mediul natural, care începe să afecteze persoana însăși. Activitățile antropice negative se manifestă în trei direcții principale:
· poluarea mediului -procesul de introducere în mediu sau apariția în acesta a unor agenți noi, de obicei necaracteristici, care au un impact negativ asupra componentelor acestuia.
Există trei tipuri de poluare: fizică (radiații solare, radiații electromagnetice etc.), chimică (aerosoli, metale grele etc.), biologică (bacteriologică, microbiologică). Fiecare tip de poluare are o sursă caracteristică și specifică de poluare. Sursa de poluare - un obiect natural sau economic care reprezintă începutul pătrunderii unui poluant în mediu. Distinge naturalȘi antropogenă surse de poluare. Fluxul antropic de ecotoxici în mediu predomină asupra celui natural (50-80%) și este doar în unele cazuri comparabil cu acesta;
· epuizarea resurselor naturale;
· distrugerea mediului natural.
Amploarea impactului omului asupra naturii a devenit planetară în condițiile moderne, iar în ceea ce privește efectul cantitativ, activitatea umană depășește multe procese naturale, ceea ce duce la consecințe grave asupra mediului. Influența antropogenă se extinde asupra tuturor celor mai importante componente ale biosferei: atmosferă, hidrosferă, litosferă. Să trecem la caracteristicile lor detaliate.
I. Modificări ale stării atmosferei.
Atmosfera – învelișul gazos al planetei atingând o altitudine de 1000 km. Dincolo de această distanță, atmosfera devine rarefiată și trece treptat în spațiul cosmic. Atmosfera asigură funcția respiratorie a tuturor organismelor vii; determină regimul termic general al suprafeței planetei; protejează împotriva radiațiilor cosmice și ultraviolete dăunătoare de la Soare. Circulația atmosferică afectează condițiile climatice locale, iar prin acestea regimul râurilor, indirect acoperirea vegetației și procesele de formare a reliefului.
Specialiștii care studiază atmosfera identifică în ea mai multe zone, situate la diferite înălțimi față de Pământ, în funcție de temperatura acestora (Fig.).
troposfera cel mai apropiat strat de suprafața Pământului, înălțimea acestuia este de 9-16 km. În acest strat au loc fenomene pe care le numim vreme.
Stratosferă– un strat care atinge o înălțime de 45-50 km. Aici se concentrează cea mai mare parte a ozonului atmosferic (20-25 km), care are o semnificație biologică extrem de importantă - protejând organismele vii de radiațiile ultraviolete cu unde scurte.
Mezosfera– strat situat la altitudini de 50-80 km de suprafața pământului. Acest strat se caracterizează printr-o scădere rapidă a temperaturii, astfel încât la limita sa superioară temperatura poate atinge – 100 o C.
Termosferăîncepe la o altitudine de peste 80 km, limita sa superioară ajunge la 600-800 km. Aceasta este zona de zboruri ale sateliților Pământului artificial și ale rachetelor balistice intercontinentale. Limita inferioară a termosferei se caracterizează printr-o creștere continuă a temperaturii, ajungând la +250 o C. Cea mai importantă caracteristică fizică a acestui strat este ionizarea crescută, adică. prezența unui număr mare de particule infectate electric, ceea ce face posibilă observarea aurorelor.
Exosfera– stratul exterior al atmosferei. De aici, gazele atmosferice sunt dispersate în spațiul cosmic. Exosfera diferă de spațiul cosmic prin prezența unui număr mare de electroni liberi care formează centurile superioare de radiații ale Pământului.
Deși procesele care au loc în atmosfera pământului sunt extrem de complexe, acesta compoziție chimică relativ omogen:
azot (N2) – 78,1%
· oxigen (O 2) – 20,95%
Argon (Ar) – 0,9%
· dioxid de carbon (CO 2) – 0,03%
· hidrogen (H 2), heliu (He), neon (Ne) și alte gaze – 1,8*10 -4%.
Atmosfera are o capacitate puternică de auto-purificare. Cu toate acestea, depășind limitele acestei abilități, activitatea umană modifică echilibrul existent în natură. Cele mai multe dintre consecințele negative asupra mediului ale activității umane se manifestă în poluarea cu substanțe naturale.
1. Poluarea aerului– este o modificare a compoziției fizice și chimice a aerului care amenință sănătatea și viața umană, precum și habitatul natural.
În literatura de mediu, se numesc poluanți Poluanții(ecotoxice). Gradul de poluare a aerului este evaluat de două grupe principale de ecotoxici:
A) cancerigeni– benz(a)piren, benzen, formaldehidă (a cărei sursă sunt gazele de eșapament ale vehiculelor), precum și plumb, cadmiu, nichel, crom, arsen, disulfură de carbon, azbest, substanțe care conțin clor (rezultatul activităților de producție) . Carcinogeneza este capacitatea unui metal de a pătrunde într-o celulă și de a reacționa cu o moleculă de ADN, ducând la anomalii cromozomiale ale celulei.
b) substanțe necancerigene– oxizi de azot, carbon, sulf, ozon, praf și particule de funingine. Cei mai des întâlniți și controlați pe scară largă poluanți, dintre care, conform UNEP, până la 25 de miliarde de tone sunt eliberați anual, includ:
· dioxid de sulf și particule de praf – 200 milioane tone/an;
· oxizi de azot (N x O y) – 60 milioane tone/an;
· oxizi de carbon (CO și CO 2) – 8000 milioane tone/an;
· hidrocarburi (C x H y) – 80 milioane tone/an.
În ultimele decenii, s-a format o acumulare de fum și ceață peste centrele industriale și orașele mari numite smog(din engleza smoke - smoke and fog - fog). Structura sa poate fi împărțită în trei niveluri:
· cea de jos, situată între case, se formează prin degajarea gazelor de evacuare a vehiculelor și a prafului ridicat;
· cel din mijloc, alimentat de fumul sistemelor de încălzire, este situat deasupra caselor la o înălțime de 20-30 de metri;
· înalt, la o distanță de 50-100 de metri de suprafața pământului, constă în deversări de la întreprinderile industriale.
Smogul îngreunează respirația și contribuie la dezvoltarea reacțiilor de stres. Este deosebit de periculos pentru bolnavi, bătrâni și copii mici. (Smogul de la Londra din 1951 a provocat moartea a 3,5 mii de oameni din cauza exacerbarii bolilor pulmonare, cardiace și a otrăvirii directe în două săptămâni. Regiunea Ruhr în 1962. 156 de oameni au murit în trei zile).
Componentele principale smog fotochimic sunt oxizi de azot (NO 2, N 2 O) și hidrocarburi. Interacțiunea luminii solare cu acești poluanți concentrați în apropierea suprafeței pământului duce la formarea de ozon, nitrați de peroxiacetil (PAN) și alte substanțe similare ca proprietăți cu gazele lacrimogene. TIGAIE – substanțe organice active chimic care irită mucoasele, țesuturile căilor respiratorii și plămânii umani; decolorează verdeața plantelor. Concentrațiile mari de ozon reduc producția de cereale, încetinesc creșterea plantelor și provoacă moartea copacilor.
Acumularea de impurități în concentrație suficientă pentru a forma fotomog este facilitată de inversarea temperaturii – o stare specială a atmosferei în care la o anumită altitudine temperatura aerului este mai mare decât temperatura maselor de aer din stratul de sol. Acest strat de aer cald previne amestecarea verticală și face imposibilă disiparea emisiilor toxice. Cu planificarea urbană modernă, condiții similare sunt create în orașele cu blocuri de clădiri cu mai multe etaje. Stratul de inversare al aerului cald poate fi situat la diferite înălțimi, iar cu cât este situat mai jos deasupra majorității surselor de poluare, cu atât situația este mai complicată.
Nivelurile de poluare fotochimică a aerului sunt strâns legate de tiparele de circulație a vehiculelor. În perioadele de intensitate mare a traficului dimineața și seara, se înregistrează un vârf al emisiilor de oxizi de azot și hidrocarburi în atmosferă, a căror reacție între ele provoacă poluarea fotochimică a aerului.
Concentrațiile mari și migrarea impurităților în aerul atmosferic stimulează interacțiunea acestora cu formarea de compuși mai toxici, ceea ce duce la efectul de seră, apariția găurilor de ozon, ploaia acide și alte probleme de mediu.
2. Efect de sera – încălzirea atmosferei ca urmare a creșterii cantității de monoxid de carbon (IV) și a unui număr de alte gaze care împiedică disiparea energiei termice a Pământului în spațiul cosmic. Dioxidul de carbon din atmosferă, împreună cu vaporii de apă și alte minigaze poliatomice (CO 2, H 2 O, CH 4, NO 2, O 3), formează un strat deasupra suprafeței planetei care permite razele solare (gama optică de electromagnetică). undele) pentru a ajunge la suprafața pământului, dar întârzie radiația termică inversă (infraroșu cu undă lungă). Cu cât concentrația de gaze cu efect de seră este mai mare, cu atât energia termică se acumulează mai intensă în straturile de suprafață ale atmosferei. Astfel, ponderea moleculelor de vapori de apă în formarea efectului de seră este de 62%; dioxid de carbon – 22%; metan – 2,5%; oxizi de azot – 4%; ozon - 7% și alte gaze 2,5%.
Creșterea conținutului de dioxid de carbon din atmosferă se datorează unei perioade lungi de creștere sistematică a arderii combustibililor fosili. Extracția gazelor, petrolului și cărbunelui, descompunerea reziduurilor organice și creșterea numărului de vite sunt surse de metan care intră în atmosferă. Amploarea utilizării îngrășămintelor cu azot și a combustibililor care conțin carbon în centralele termice din agricultură se caracterizează prin cantitatea de oxizi de azot emisă în atmosferă. Prezența vaporilor de apă în atmosferă se datorează intensității evaporării apei de la suprafața oceanelor din cauza încălzirii climatice.
Efectul de seră este sporit și de clorofluorocarburile (freoni) folosiți ca solvenți, lichide de răcire în unitățile frigorifice și diverse recipiente de uz casnic. Influența lor asupra efectului de seră este de 1000 de ori mai puternică decât influența unei cantități egale de dioxid de carbon.
Consecința efectului de seră este o creștere a temperaturii la suprafața Pământului și încălzirea climatului. Ca urmare, există pericolul de topire a gheții polare, care ar putea provoca inundarea zonelor de coastă joase. În plus, o creștere a temperaturii aerului poate duce la o scădere a productivității terenurilor agricole - deşertificarea(din engleza desert - desert). În acest sens, populația din regiunile relevante se va confrunta cu penurie de alimente.
3. „Găuri de ozon” – zone cu o reducere de 40-50% a ozonului din atmosferă.
Ozonul este un compus din trei atomi de oxigen (O3), formați în straturile superioare ale stratosferei și în straturile inferioare ale mezosferei din oxigen sub influența razelor ultraviolete (UV) de la lumina soarelui. Rezultatul acestei interacțiuni este absorbția de către ecranul de ozon a aproximativ 99% din radiația UV din spectrul solar, care are energie mare și este distructivă pentru toate viețuitoarele. O evaluare cantitativă a stării ozonului din atmosferă este grosimea stratului de ozon, care, în funcție de sezon, latitudine și longitudine, variază între 2,5 și 5 milimetri relativi.
Numeroase date indică faptul că stratul de ozon începe să scadă. Principalul proces de distrugere a ozonului este cauzat de influența și creșterea emisiilor de oxizi de azot, a căror sursă este gazele de eșapament ale superline-urilor cu un plafon de zbor înalt, diverse sisteme de rachete, erupții vulcanice și alte fenomene naturale. Un pericol grav pentru stratul de ozon este eliberarea de clorofluorocarburi (CFC) în atmosferă. Cea mai severă distrugere a ozonului este asociată cu producerea de freoni (CH 3 CL, CCL 2 F 2 și CCL 3 F), care sunt utilizați pe scară largă ca umpluturi în ambalajele cu aerosoli, stingătoare de incendiu, agenți frigorifici din frigidere și aparate de aer condiționat și în producerea spumei de polistiren. Freonii eliberați în atmosferă se caracterizează printr-o mare stabilitate și rămân în ea timp de 60-100 de ani.
Fiind inerți din punct de vedere chimic, freonii sunt inofensivi pentru oameni. Cu toate acestea, în stratosferă, sub influența radiațiilor ultraviolete cu unde scurte de la Soare, moleculele lor se descompun, eliberând clor.
Molecula de clor acționează ca un catalizator, rămânând neschimbată în zeci de mii de acte de distrugere a moleculelor de ozon. Un atom de clor poate distruge 100.000 de molecule de ozon.
O scădere cu 1% a conținutului de ozon din atmosferă duce la o creștere cu 1,5% a intensității radiațiilor UV dure incidente pe suprafața planetei noastre. Chiar și o scădere ușoară a stratului de ozon poate crește incidența cancerului de piele, poate avea un efect negativ asupra plantelor și animalelor și poate provoca schimbări imprevizibile ale climatului global.
Problema influenței freonilor asupra ozonului stratosferic a căpătat semnificație internațională, în special în legătură cu formarea „găurilor de ozon”. A fost adoptat un program internațional de reducere a producției folosind freoni. A fost dezvoltată și lansată producția industrială de așa-numiți agenți frigorifici alternativi cu un coeficient relativ scăzut de activitate a ozonului.
4. Ploaie acidă – precipitații (ploaie, zăpadă, ceață), a căror compoziție chimică se caracterizează printr-un nivel scăzut pH factorul a. Pentru a înțelege această problemă, să ne amintim că moleculele de apă se disociază de obicei în ioni de hidrogen (H +) și ioni de hidroxil (OH -). O soluție cu concentrații egale de ioni de hidrogen și hidroxil se numește neutră. Aciditatea unei soluții se determină cantitativ ca logaritm al concentrației ionilor de hidrogen, luată cu semnul opus. Această cantitate se numește pH-factor. Valoarea pH-ului = 7 caracterizează apa neutră – nici acidă, nici alcalină. O scădere a pH-ului cu 1 înseamnă o creștere a proprietăților acide ale soluției de 10 ori. Cu cât valoarea pH-ului este mai mică, cu atât soluția este mai acidă.
Ploaia acidă este rezultatul prezenței oxizilor de sulf și oxizilor de azot în atmosferă. Principalele surse ale acestor compuși care pătrund în aer sunt procesele de ardere a combustibililor fosili care conțin sulf; topirea metalelor; funcţionarea vehiculului. Sub influența radiațiilor UV, oxidul de sulf (IV) este transformat în oxid de sulf (VI), care reacționează cu vaporii de apă atmosferici pentru a forma acid sulfuric, care este foarte higroscopic și poate forma ceață toxică. Alături de oxizii de sulf, oxizii de azot se amestecă cu porii apei pentru a forma acid azotic. Acești doi acizi, precum și sărurile acestor acizi, provoacă ploi acide. Cu cât conținutul acestor acizi în aer este mai mare, cu atât mai des cad ploile acide.
Precipitațiile acide sunt prezente pe o rază de 10-20 km în jurul giganților industriali. Cele mai nefavorabile regiuni ale Rusiei pentru precipitații acide includ: Peninsula Kola, versantul estic al Uralului și regiunea Taimyr. Particulele de aerosoli acizi au o rată scăzută de depunere și pot fi transportate în zone îndepărtate la 100-1000 km de sursele de poluare.
Ploaia acidă duce la distrugerea clădirilor și structurilor, în special a celor din gresie și calcar. Agresivitatea corozivă a atmosferei crește semnificativ, ceea ce provoacă coroziunea obiectelor și structurilor metalice.
Nu precipitațiile în sine reprezintă un pericol deosebit, ci procesele secundare pe care le provoacă. Sub influența ploii acide, proprietățile biochimice ale solului, starea apei dulci și pădurilor se modifică. Ca urmare a modificărilor pH-ului solului și apei, solubilitatea metalelor grele din acestea crește. Componentele ploii acide, după ce interacționează cu metalele grele, le transformă într-o formă ușor digerabilă de către plante.
Mai departe de-a lungul lanțului trofic, metalele grele intră în corpurile peștilor, animalelor și oamenilor. Până la anumite limite, organismele sunt protejate de efectele nocive directe ale acidității, dar acumularea (acumularea) de metale grele reprezintă un pericol grav. Ploaia acidă, reducând pH-ul apei lacului, duce la moartea locuitorilor acestora. Odată ajunși în corpul uman, ionii de metale grele se leagă ușor de proteine, suprimând sinteza macromoleculelor și, în general, metabolismul în celule.
5. Reducerea cantității de oxigen (O 2). Cu mai bine de trei miliarde de ani în urmă, celulele simple care se hrănesc cu substanțe chimice dizolvate în apă au evoluat în organisme capabile de fotosinteză și au început să producă oxigen.În urmă cu aproximativ două miliarde de ani, conținutul de oxigen liber din atmosfera pământului a început să crească. Din o parte din oxigenul atmosferic s-a format un strat protector de ozon sub influența luminii solare, după care au început să se dezvolte plante terestre și animale. Conținutul de oxigen din atmosferă a suferit modificări semnificative de-a lungul timpului, pe măsură ce nivelurile producției și utilizării acestuia s-au schimbat. (Orez.)
În condițiile moderne, principalii producători de oxigen pe pământ sunt algele verzi de la suprafața oceanului (60%), pădurile tropicale de uscat (30%) și plantele terestre (10%). Posibila scădere a cantității de oxigen de pe planetă se datorează mai multor motive.
in primul rand, o creștere a volumului combustibililor fosili arși (industrie, termocentrale, transporturi). Potrivit calculelor experților, utilizarea tuturor zăcămintelor de cărbune, petrol și gaze naturale accesibile oamenilor va reduce conținutul de oxigen din aer cu cel mult 0,15%.
Lipsa oxigenului din aerul orașelor contribuie la răspândirea bolilor pulmonare și cardiovasculare în rândul populației.
6. Poluarea acustica – o creștere a nivelului de zgomot din aer care are un efect iritant asupra unui organism viu.
În stadiul actual de dezvoltare a progresului științific și tehnologic, această creștere se datorează introducerii de noi procese tehnologice, creșterii capacității echipamentelor, mecanizării proceselor de producție, apariției unor mijloace puternice de transport terestru, aerian și pe apă, care a avut a dus la expunerea umană aproape constantă la niveluri ridicate de zgomot (60-90 dB). Acest lucru contribuie la apariția și dezvoltarea patologiilor neurologice, cardiovasculare, auditive și de altă natură.
În fondul general de zgomot al orașului, ponderea transportului este de 60-80%. Sursele interne de zgomot: jocurile sportive, jocurile pe locurile de joacă, operațiunile de descărcare și încărcare în magazine reprezintă 10-20%. Regimul de zgomot în apartamente constă în zgomot care pătrunde din exterior și care rezultă din funcționarea echipamentelor inginerești și sanitare: lifturi, pompe, pompare apă, jgheaburi de gunoi, ventilație, robinete de închidere.
7. Transparență atmosferică redusă datorită creșterii conținutului de impurități în suspensie (praf). Praful este un amestec complex de particule. Particulele solide sau lichide suspendate în aer se numesc aerosoli. Ele sunt percepute ca fum (aerosol cu particule solide), ceață (aerosol cu particule lichide), ceață sau ceață.
Cauzele principalelor emisii naturale de praf în atmosferă sunt furtunile de praf, eroziunea solului, activitatea vulcanică și pulverizarea mării. Sursele de poluare a aerului cu aerosoli artificiali sunt centralele termice, centralele de îmbogățire, fabricile metalurgice și de ciment, haldele industriale, operațiunile de sablare și construcții. Concentrații mari de aerosoli au fost înregistrate în aerul atmosferic din 50 de orașe rusești de mulți ani. Concentrația medie a materiei în suspensie în orașele cele mai poluate ajunge la 250-300 μg/m3, ceea ce este de două ori mai mare decât concentrația maximă admisă (MPC) medie zilnică de 150 μg/m3. În anul 2000, în orașul Tambov, concentrația maximă de praf la sol era de două ori mai mare, adică. se ridica la 2 MPC.
Praful industrial din orașele industriale conține oxizi de metal, mulți dintre care sunt toxici: oxizi de mangan, plumb, molibden, vanadiu, antimoniu, telur. Efectul lor asupra unui organism viu depinde de dimensiunea particulelor de praf, natura și compoziția chimică a acestora (Fig.).
Particulele în suspensie nu numai că îngreunează respirația, provoacă alergii și otrăviri, dar duc și la schimbări climatice, deoarece reflectă radiația solară și îngreunează îndepărtarea căldurii de pe Pământ. Praful accelerează distrugerea structurilor, clădirilor și structurilor metalice. O scădere a transparenței atmosferice contribuie la interferența cu aviația și transportul maritim, care cauzează adesea accidente majore de transport.
Informații conexe.
Atmosfera(din grecescul atmos - abur și spharia - minge) - învelișul de aer al Pământului, care se rotește odată cu acesta. Dezvoltarea atmosferei a fost strâns legată de procesele geologice și geochimice care au loc pe planeta noastră, precum și de activitățile organismelor vii.
Limita inferioară a atmosferei coincide cu suprafața Pământului, deoarece aerul pătrunde în cei mai mici pori din sol și este dizolvat chiar și în apă.
Limita superioară la o altitudine de 2000-3000 km trece treptat în spațiul cosmic.
Datorită atmosferei, care conține oxigen, viața pe Pământ este posibilă. Oxigenul atmosferic este folosit în procesul de respirație al oamenilor, animalelor și plantelor.
Dacă nu ar exista atmosferă, Pământul ar fi la fel de liniștit ca Luna. La urma urmei, sunetul este vibrația particulelor de aer. Culoarea albastră a cerului se explică prin faptul că razele soarelui, care trec prin atmosferă, ca printr-o lentilă, sunt descompuse în culorile lor componente. În acest caz, razele de culori albastre și albastre sunt cele mai împrăștiate.
Atmosfera captează cea mai mare parte a radiațiilor ultraviolete ale soarelui, ceea ce are un efect dăunător asupra organismelor vii. De asemenea, reține căldura lângă suprafața Pământului, împiedicând răcirea planetei noastre.
Structura atmosferei
În atmosferă se pot distinge mai multe straturi, care diferă ca densitate (Fig. 1).
troposfera
troposfera- cel mai de jos strat al atmosferei, a cărui grosime deasupra polilor este de 8-10 km, la latitudini temperate - 10-12 km, iar deasupra ecuatorului - 16-18 km.
Orez. 1. Structura atmosferei Pământului
Aerul din troposferă este încălzit de suprafața pământului, adică de pământ și apă. Prin urmare, temperatura aerului din acest strat scade odată cu înălțimea cu o medie de 0,6 °C la fiecare 100 m. La limita superioară a troposferei ajunge la -55 °C. În același timp, în regiunea ecuatorului de la limita superioară a troposferei, temperatura aerului este de -70 °C, iar în regiunea Polului Nord -65 °C.
Aproximativ 80% din masa atmosferei este concentrată în troposferă, aproape toți vaporii de apă sunt localizați, au loc furtuni, furtuni, nori și precipitații, și are loc mișcarea verticală (convecție) și orizontală (vânt) a aerului.
Putem spune că vremea se formează în principal în troposferă.
Stratosferă
Stratosferă- un strat al atmosferei situat deasupra troposferei la o altitudine de 8 până la 50 km. Culoarea cerului în acest strat apare violet, ceea ce se explică prin subțirea aerului, din cauza căreia razele soarelui aproape că nu sunt împrăștiate.
Stratosfera conține 20% din masa atmosferei. Aerul din acest strat este rarefiat, practic nu există vapori de apă și, prin urmare, aproape nu se formează nori și precipitații. Cu toate acestea, în stratosferă se observă curenți de aer stabili, a căror viteză atinge 300 km/h.
Acest strat este concentrat ozon(ecran de ozon, ozonosferă), un strat care absoarbe razele ultraviolete, împiedicându-le să ajungă pe Pământ și protejând astfel organismele vii de pe planeta noastră. Datorită ozonului, temperatura aerului la limita superioară a stratosferei variază între -50 și 4-55 °C.
Între mezosferă și stratosferă există o zonă de tranziție - stratopauza.
Mezosfera
Mezosfera- un strat al atmosferei situat la o altitudine de 50-80 km. Densitatea aerului aici este de 200 de ori mai mică decât la suprafața Pământului. Culoarea cerului în mezosferă pare neagră, iar stelele sunt vizibile în timpul zilei. Temperatura aerului scade la -75 (-90)°C.
La o altitudine de 80 km începe termosferă. Temperatura aerului din acest strat crește brusc la o înălțime de 250 m, apoi devine constantă: la o altitudine de 150 km ajunge la 220-240 ° C; la o altitudine de 500-600 km depăşeşte 1500 °C.
În mezosferă și termosferă, sub influența razelor cosmice, moleculele de gaz se dezintegrează în particule încărcate (ionizate) de atomi, așa că această parte a atmosferei se numește ionosferă- un strat de aer foarte rarefiat, situat la o altitudine de 50 până la 1000 km, format în principal din atomi de oxigen ionizat, molecule de oxid de azot și electroni liberi. Acest strat este caracterizat de o electrificare ridicată, iar undele radio lungi și medii sunt reflectate din el, ca dintr-o oglindă.
În ionosferă apar aurore - strălucirea gazelor rarefiate sub influența particulelor încărcate electric care zboară de la Soare - și se observă fluctuații bruște ale câmpului magnetic.
Exosfera
Exosfera- stratul exterior al atmosferei situat peste 1000 km. Acest strat se mai numește și sferă de împrăștiere, deoarece particulele de gaz se deplasează aici cu viteză mare și pot fi împrăștiate în spațiul cosmic.
Compoziția atmosferică
Atmosfera este un amestec de gaze format din azot (78,08%), oxigen (20,95%), dioxid de carbon (0,03%), argon (0,93%), o cantitate mică de heliu, neon, xenon, cripton (0,01%), ozon și alte gaze, dar conținutul lor este neglijabil (Tabelul 1). Compoziția modernă a aerului Pământului a fost stabilită cu mai bine de o sută de milioane de ani în urmă, dar activitatea de producție umană a crescut brusc a dus totuși la schimbarea acesteia. În prezent, există o creștere a conținutului de CO 2 cu aproximativ 10-12%.
Gazele care alcătuiesc atmosfera îndeplinesc diverse roluri funcționale. Cu toate acestea, semnificația principală a acestor gaze este determinată în primul rând de faptul că ele absorb foarte puternic energia radiantă și, prin urmare, au un impact semnificativ asupra regimului de temperatură al suprafeței și atmosferei Pământului.
Tabelul 1. Compoziția chimică a aerului atmosferic uscat de lângă suprafața pământului
|
Concentrarea volumului. % |
Greutate moleculară, unități |
|
|
Oxigen |
||
|
Dioxid de carbon |
||
|
Oxid de azot |
||
|
de la 0 la 0,00001 |
||
|
Dioxid de sulf |
de la 0 la 0,000007 vara; de la 0 la 0,000002 iarna |
|
|
De la 0 la 0,000002 |
46,0055/17,03061 |
|
|
dioxid de azog |
||
|
Monoxid de carbon |
Azot, Cel mai comun gaz din atmosferă, este inactiv din punct de vedere chimic.
Oxigen, spre deosebire de azot, este un element foarte activ din punct de vedere chimic. Funcția specifică a oxigenului este oxidarea materiei organice a organismelor heterotrofe, a rocilor și a gazelor suboxidate emise în atmosferă de vulcani. Fără oxigen, nu ar exista descompunerea materiei organice moarte.
Rolul dioxidului de carbon în atmosferă este extrem de mare. Intră în atmosferă ca urmare a proceselor de ardere, a respirației organismelor vii și a degradarii și este, în primul rând, principalul material de construcție pentru crearea materiei organice în timpul fotosintezei. În plus, este de mare importanță capacitatea dioxidului de carbon de a transmite radiația solară cu undă scurtă și de a absorbi o parte din radiația termică de undă lungă, ceea ce va crea așa-numitul efect de seră, care va fi discutat mai jos.
Procesele atmosferice, în special regimul termic al stratosferei, sunt, de asemenea, influențate de ozon. Acest gaz servește ca un absorbant natural al radiațiilor ultraviolete de la soare, iar absorbția radiației solare duce la încălzirea aerului. Valorile medii lunare ale conținutului total de ozon din atmosferă variază în funcție de latitudine și perioada anului în intervalul 0,23-0,52 cm (aceasta este grosimea stratului de ozon la presiunea solului și la temperatură). Există o creștere a conținutului de ozon de la ecuator la poli și un ciclu anual cu un minim toamna și un maxim primăvara.
O proprietate caracteristică a atmosferei este că conținutul gazelor principale (azot, oxigen, argon) se modifică ușor cu altitudinea: la o altitudine de 65 km în atmosferă conținutul de azot este de 86%, oxigen - 19, argon - 0,91 , la o altitudine de 95 km - azot 77, oxigen - 21,3, argon - 0,82%. Constanța compoziției aerului atmosferic pe verticală și pe orizontală este menținută prin amestecarea acestuia.
Pe lângă gaze, aerul conține vapor de apăȘi particule solide. Acestea din urmă pot avea origine atât naturală, cât și artificială (antropică). Acestea sunt polen, cristale mici de sare, praf de drum și impurități de aerosoli. Când razele soarelui pătrund pe fereastră, pot fi văzute cu ochiul liber.
Există în special multe particule de particule în aerul orașelor și al marilor centre industriale, unde emisiile de gaze nocive și impuritățile acestora formate în timpul arderii combustibilului sunt adăugate aerosolilor.
Concentrația de aerosoli în atmosferă determină transparența aerului, care afectează radiația solară care ajunge la suprafața Pământului. Cei mai mari aerosoli sunt nucleele de condensare (din lat. condensatie- compactare, îngroșare) - contribuie la transformarea vaporilor de apă în picături de apă.
Importanța vaporilor de apă este determinată în primul rând de faptul că întârzie radiația termică cu undă lungă de la suprafața pământului; reprezintă veriga principală a ciclurilor mari și mici de umiditate; crește temperatura aerului în timpul condensării patului de apă.
Cantitatea de vapori de apă din atmosferă variază în timp și spațiu. Astfel, concentrația vaporilor de apă la suprafața pământului variază de la 3% la tropice până la 2-10 (15)% în Antarctica.
Conținutul mediu de vapori de apă în coloana verticală a atmosferei la latitudini temperate este de aproximativ 1,6-1,7 cm (aceasta este grosimea stratului de vapori de apă condensați). Informațiile referitoare la vaporii de apă din diferite straturi ale atmosferei sunt contradictorii. S-a presupus, de exemplu, că în intervalul de altitudine de la 20 la 30 km, umiditatea specifică crește puternic odată cu altitudinea. Cu toate acestea, măsurătorile ulterioare indică o uscăciune mai mare a stratosferei. Aparent, umiditatea specifică din stratosferă depinde puțin de altitudine și este de 2-4 mg/kg.
Variabilitatea conținutului de vapori de apă în troposferă este determinată de interacțiunea proceselor de evaporare, condensare și transport orizontal. Ca urmare a condensului vaporilor de apă, se formează nori, iar precipitațiile cad sub formă de ploaie, grindină și zăpadă.
Procesele de tranziții de fază ale apei au loc preponderent în troposferă, motiv pentru care norii din stratosferă (la altitudini de 20-30 km) și mezosferă (în apropierea mezopauzei), numiți sidefați și argintii, sunt observați relativ rar, în timp ce norii troposferici. acoperă adesea aproximativ 50% din întreaga suprafață a pământului.suprafețe.
Cantitatea de vapori de apă care poate fi conținută în aer depinde de temperatura aerului.
1 m 3 de aer la o temperatură de -20 ° C nu poate conține mai mult de 1 g de apă; la 0 °C - nu mai mult de 5 g; la +10 °C - nu mai mult de 9 g; la +30 °C - nu mai mult de 30 g de apă.
Concluzie: Cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât poate conține mai mulți vapori de apă.
Aerul poate fi bogatȘi nu saturate vapor de apă. Deci, dacă la o temperatură de +30 °C 1 m 3 de aer conține 15 g vapori de apă, aerul nu este saturat cu vapori de apă; dacă 30 g - saturate.
Umiditate absolută este cantitatea de vapori de apă conținută în 1 m3 de aer. Se exprimă în grame. De exemplu, dacă se spune „umiditatea absolută este 15”, aceasta înseamnă că 1 m L conține 15 g de vapori de apă.
Umiditate relativă- acesta este raportul (în procente) dintre conținutul real de vapori de apă din 1 m 3 de aer și cantitatea de vapori de apă care poate fi conținută în 1 m L la o temperatură dată. De exemplu, dacă radioul a difuzat un raport meteorologic conform căruia umiditatea relativă este de 70%, aceasta înseamnă că aerul conține 70% din vaporii de apă pe care îi poate reține la acea temperatură.
Cu cât umiditatea relativă este mai mare, adică Cu cât aerul este mai aproape de starea de saturație, cu atât sunt mai probabile precipitații.
În zona ecuatorială se observă întotdeauna o umiditate relativă ridicată (până la 90%), deoarece temperatura aerului rămâne ridicată acolo pe tot parcursul anului și are loc o evaporare mare de la suprafața oceanelor. Umiditatea relativă este mare și în regiunile polare, dar pentru că la temperaturi scăzute chiar și o cantitate mică de vapori de apă face ca aerul să fie saturat sau aproape de saturat. În latitudinile temperate, umiditatea relativă variază în funcție de anotimpuri - este mai mare iarna, mai mică vara.
Umiditatea relativă a aerului în deșert este deosebit de scăzută: 1 m 1 de aer conține de două până la trei ori mai puțini vapori de apă decât este posibil la o anumită temperatură.
Pentru a măsura umiditatea relativă, se folosește un higrometru (din grecescul hygros - umed și metreco - măsoară).
Când este răcit, aerul saturat nu poate reține aceeași cantitate de vapori de apă; se îngroașă (condensează), transformându-se în picături de ceață. Ceața poate fi observată vara într-o noapte senină și răcoroasă.
nori- aceasta este aceeași ceață, doar că se formează nu la suprafața pământului, ci la o anumită înălțime. Pe măsură ce aerul se ridică, se răcește și vaporii de apă din el se condensează. Picăturile mici de apă rezultate formează norii.
Formarea norilor implică și particule în suspensie suspendat în troposferă.
Norii pot avea forme diferite, care depind de condițiile formării lor (Tabelul 14).
Norii cei mai jos și cei mai grei sunt stratus. Sunt situate la o altitudine de 2 km de suprafața pământului. La o altitudine de 2 până la 8 km, pot fi observați nori cumuluși mai pitorești. Cei mai înalți și mai ușori sunt norii cirus. Sunt situate la o altitudine de 8 până la 18 km deasupra suprafeței pământului.
|
Familiile |
Soiuri de nori |
Aspect |
|
A. Nori de sus - peste 6 km |
I. Cirrus |
Sub formă de fir, fibros, alb |
|
II. Cirrocumulus |
Straturi și creste de mici fulgi și bucle, albe |
|
|
III. Cirrostratus |
Voal albicios transparent |
|
|
B. Nori de nivel mediu - peste 2 km |
IV. Altocumulus |
Straturi și creste de culoare albă și gri |
|
V. Altostratificat |
Voal neted de culoare gri lăptos |
|
|
B. Nori joase - până la 2 km |
VI. Nimbostratus |
Strat solid gri, fără formă |
|
VII. Stratocumulus |
Straturi netransparente și creste de culoare gri |
|
|
VIII. Stratificat |
Voal gri netransparent |
|
|
D. Norii de dezvoltare verticală - de la nivelul inferior spre cel superior |
IX. Cumulus |
Cluburile și cupolele sunt albe strălucitoare, cu margini rupte în vânt |
|
X. Cumulonimbus |
Mase puternice în formă de cumulus de culoare plumb închisă |
Protectie atmosferica
Principalele surse sunt întreprinderile industriale și mașinile. În orașele mari, problema poluării cu gaze pe principalele rute de transport este foarte acută. De aceea, multe orașe mari din întreaga lume, inclusiv țara noastră, au introdus controlul de mediu al toxicității gazelor de eșapament ale vehiculelor. Potrivit experților, fumul și praful din aer pot reduce la jumătate aportul de energie solară la suprafața pământului, ceea ce va duce la o schimbare a condițiilor naturale.
troposfera
Limita sa superioară se află la o altitudine de 8-10 km în latitudini polare, 10-12 km în latitudinile temperate și 16-18 km în latitudini tropicale; mai scăzut iarna decât vara. Stratul principal inferior al atmosferei conține mai mult de 80% din masa totală a aerului atmosferic și aproximativ 90% din toți vaporii de apă prezenți în atmosferă. Turbulența și convecția sunt foarte dezvoltate în troposferă, apar norii și se dezvoltă cicloni și anticicloni. Temperatura scade odată cu creșterea altitudinii cu un gradient vertical mediu de 0,65°/100 m
Tropopauza
Stratul de tranziție de la troposferă la stratosferă, un strat al atmosferei în care scăderea temperaturii odată cu înălțimea încetează.
Stratosferă
Un strat al atmosferei situat la o altitudine de 11 până la 50 km. Caracterizat printr-o ușoară modificare a temperaturii în stratul de 11-25 km (stratul inferior al stratosferei) și o creștere a temperaturii în stratul de 25-40 km de la -56,5 la 0,8 ° C (stratul superior al stratosferei sau regiunea de inversare) . Atinsă o valoare de aproximativ 273 K (aproape 0 °C) la o altitudine de aproximativ 40 km, temperatura rămâne constantă până la o altitudine de aproximativ 55 km. Această regiune cu temperatură constantă se numește stratopauză și este granița dintre stratosferă și mezosferă.
Stratopauza
Stratul limită al atmosferei dintre stratosferă și mezosferă. În distribuția verticală a temperaturii există un maxim (aproximativ 0 °C).
Mezosfera
Mezosfera începe la o altitudine de 50 km și se extinde până la 80-90 km. Temperatura scade odată cu înălțimea cu un gradient vertical mediu de (0,25-0,3)°/100 m. Procesul energetic principal este transferul de căldură radiantă. Procesele fotochimice complexe care implică radicali liberi, molecule excitate vibrațional etc. cauzează luminiscența atmosferică.
Mezopauza
Strat de tranziție între mezosferă și termosferă. Există un minim în distribuția verticală a temperaturii (aproximativ -90 °C).
Linia Karman
Înălțimea deasupra nivelului mării, care este acceptată în mod convențional ca graniță între atmosfera Pământului și spațiu. Linia Karman este situată la o altitudine de 100 km deasupra nivelului mării.
Limita atmosferei Pământului
Termosferă
Limita superioară este de aproximativ 800 km. Temperatura se ridică la altitudini de 200-300 km, unde atinge valori de ordinul a 1500 K, după care rămâne aproape constantă până la altitudini mari. Sub influența radiației solare ultraviolete și cu raze X și a radiației cosmice, are loc ionizarea aerului („aurore”) - principalele regiuni ale ionosferei se află în interiorul termosferei. La altitudini de peste 300 km predomină oxigenul atomic. Limita superioară a termosferei este determinată în mare măsură de activitatea curentă a Soarelui. În perioadele de activitate scăzută, are loc o scădere vizibilă a dimensiunii acestui strat.
Termopauza
Regiunea atmosferei adiacente termosferei. În această regiune, absorbția radiației solare este neglijabilă, iar temperatura nu se modifică efectiv odată cu altitudinea.
Exosfera (sfera de împrăștiere)
Straturi atmosferice până la o altitudine de 120 km
Exosfera este o zonă de dispersie, partea exterioară a termosferei, situată peste 700 km. Gazul din exosferă este foarte rarefiat, iar de aici particulele sale se scurg în spațiul interplanetar (disipare).
Până la o altitudine de 100 km, atmosfera este un amestec omogen, bine amestecat de gaze. În straturile superioare, distribuția gazelor după înălțime depinde de greutățile moleculare ale acestora; concentrația de gaze mai grele scade mai repede cu distanța de la suprafața Pământului. Datorită scăderii densității gazelor, temperatura scade de la 0 °C în stratosferă la −110 °C în mezosferă. Cu toate acestea, energia cinetică a particulelor individuale la altitudini de 200-250 km corespunde unei temperaturi de ~150 °C. Peste 200 km se observă fluctuații semnificative ale temperaturii și densității gazelor în timp și spațiu.
La o altitudine de aproximativ 2000-3500 km, exosfera se transformă treptat în așa-numitul vid din spațiul apropiat, care este umplut cu particule foarte rarefiate de gaz interplanetar, în principal atomi de hidrogen. Dar acest gaz reprezintă doar o parte din materia interplanetară. Cealaltă parte este formată din particule de praf de origine cometă și meteorică. Pe lângă particulele de praf extrem de rarefiate, în acest spațiu pătrunde radiațiile electromagnetice și corpusculare de origine solară și galactică.
Troposfera reprezintă aproximativ 80% din masa atmosferei, stratosfera - aproximativ 20%; masa mezosferei nu este mai mare de 0,3%, termosfera este mai mică de 0,05% din masa totală a atmosferei. Pe baza proprietăților electrice din atmosferă, se disting neutronosfera și ionosfera. În prezent se crede că atmosfera se extinde până la o altitudine de 2000-3000 km.
În funcție de compoziția gazului din atmosferă, se disting homosferă și heterosferă. Heterosfera este o zonă în care gravitația afectează separarea gazelor, deoarece amestecarea lor la o astfel de înălțime este neglijabilă. Aceasta implică o compoziție variabilă a heterosferei. Sub ea se află o parte bine amestecată, omogenă a atmosferei numită homosferă. Limita dintre aceste straturi se numește turbopauză; se află la o altitudine de aproximativ 120 km.
Atmosfera este cea care face posibilă viața pe Pământ. Primim primele informații și fapte despre atmosfera din școala elementară. În liceu, ne familiarizăm mai mult cu acest concept la lecțiile de geografie.
Conceptul atmosferei pământului
Nu numai Pământul, ci și alte corpuri cerești au atmosferă. Acesta este numele dat învelișului gazos care înconjoară planetele. Compoziția acestui strat de gaz variază semnificativ între planete. Să ne uităm la informațiile de bază și la faptele despre altfel numit aer.
Componenta sa cea mai importantă este oxigenul. Unii oameni cred în mod eronat că atmosfera pământului este formată în întregime din oxigen, dar, de fapt, aerul este un amestec de gaze. Conține 78% azot și 21% oxigen. Restul de unu procent include ozon, argon, dioxid de carbon și vapori de apă. Chiar dacă procentul acestor gaze este mic, ele îndeplinesc o funcție importantă - absorb o parte semnificativă din energia radiantă solară, împiedicând astfel luminarul să transforme toată viața de pe planeta noastră în cenuşă. Proprietățile atmosferei se modifică în funcție de altitudine. De exemplu, la o altitudine de 65 km, azotul este de 86%, iar oxigenul este de 19%.
Compoziția atmosferei Pământului
- Dioxid de carbon necesare pentru hrana plantelor. Apare în atmosferă ca urmare a procesului de respirație a organismelor vii, putrezire și ardere. Absența lui în atmosferă ar face imposibilă existența oricăror plante.
- Oxigen- o componentă vitală a atmosferei pentru oameni. Prezența sa este o condiție pentru existența tuturor organismelor vii. Reprezintă aproximativ 20% din volumul total al gazelor atmosferice.
- Ozon este un absorbant natural al radiațiilor ultraviolete solare, care are un efect dăunător asupra organismelor vii. Majoritatea formează un strat separat al atmosferei - ecranul de ozon. Recent, activitatea umană a dus la faptul că începe treptat să se prăbușească, dar, deoarece are o importanță deosebită, se lucrează activ pentru conservarea și refacerea acesteia.
- vapor de apă determină umiditatea aerului. Conținutul său poate varia în funcție de diverși factori: temperatura aerului, locația teritorială, anotimp. La temperaturi scăzute există foarte puțini vapori de apă în aer, poate mai puțin de unu la sută, iar la temperaturi ridicate cantitatea acestuia ajunge la 4%.
- Pe lângă toate cele de mai sus, compoziția atmosferei pământului conține întotdeauna un anumit procent impurități solide și lichide. Acestea sunt funingine, cenușă, sare de mare, praf, picături de apă, microorganisme. Ele pot ajunge în aer atât în mod natural, cât și antropic.
Straturi ale atmosferei
Temperatura, densitatea și compoziția calitativă a aerului nu sunt aceleași la diferite altitudini. Din acest motiv, se obișnuiește să se distingă diferite straturi ale atmosferei. Fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici. Să aflăm ce straturi ale atmosferei se disting:
- Troposfera - acest strat al atmosferei este cel mai apropiat de suprafața Pământului. Înălțimea sa este de 8-10 km deasupra polilor și de 16-18 km la tropice. 90% din toți vaporii de apă din atmosferă se află aici, așa că are loc formarea activă a norilor. De asemenea, în acest strat se observă procese precum mișcarea aerului (vânt), turbulența și convecția. Temperaturile variază de la +45 de grade la amiază în sezonul cald la tropice până la -65 de grade la poli.
- Stratosfera este al doilea cel mai îndepărtat strat al atmosferei. Situat la o altitudine de 11 până la 50 km. În stratul inferior al stratosferei, temperatura este de aproximativ -55; îndepărtându-se de Pământ se ridică la +1˚С. Această regiune se numește inversiune și este limita stratosferei și mezosferei.
- Mezosfera este situată la o altitudine de 50 până la 90 km. Temperatura la limita sa inferioară este de aproximativ 0, la cea superioară ajunge la -80...-90 ˚С. Meteoriții care intră în atmosfera Pământului ard complet în mezosferă, determinând aici să apară străluciri de aer.
- Termosfera are o grosime de aproximativ 700 km. Aurora boreală apar în acest strat al atmosferei. Ele apar datorită influenței radiațiilor cosmice și radiațiilor emanate de Soare.
- Exosfera este zona de dispersie a aerului. Aici concentrația de gaze este mică și ele scapă treptat în spațiul interplanetar.
Limita dintre atmosfera pământului și spațiul cosmic este considerată a fi de 100 km. Această linie se numește linia Karman.
Presiune atmosferică
Când ascultăm prognoza meteo, auzim adesea citiri ale presiunii barometrice. Dar ce înseamnă presiunea atmosferică și cum ne poate afecta?
Ne-am dat seama că aerul este format din gaze și impurități. Fiecare dintre aceste componente are propria greutate, ceea ce înseamnă că atmosfera nu este lipsită de greutate, așa cum se credea până în secolul al XVII-lea. Presiunea atmosferică este forța cu care toate straturile atmosferei apasă pe suprafața Pământului și asupra tuturor obiectelor.
Oamenii de știință au efectuat calcule complexe și au demonstrat că atmosfera presează cu o forță de 10.333 kg pe metru pătrat de suprafață. Aceasta înseamnă că corpul uman este supus presiunii aerului, a cărei greutate este de 12-15 tone. De ce nu simțim asta? Presiunea noastră internă este cea care ne salvează, care echilibrează exteriorul. Puteți simți presiunea atmosferei în timp ce vă aflați într-un avion sau în munți, deoarece presiunea atmosferică la altitudine este mult mai mică. În acest caz, sunt posibile disconfort fizic, urechi blocate și amețeli.
Se pot spune multe despre atmosfera din jur. Știm multe fapte interesante despre ea, iar unele dintre ele pot părea surprinzătoare:
- Greutatea atmosferei pământului este de 5.300.000.000.000.000 de tone.
- Promovează transmisia sunetului. La o altitudine de peste 100 km, această proprietate dispare din cauza modificărilor în compoziția atmosferei.
- Mișcarea atmosferei este provocată de încălzirea neuniformă a suprafeței Pământului.
- Un termometru este folosit pentru a determina temperatura aerului, iar un barometru este folosit pentru a determina presiunea atmosferei.
- Prezența unei atmosfere salvează planeta noastră de 100 de tone de meteoriți în fiecare zi.
- Compoziția aerului a fost fixată timp de câteva sute de milioane de ani, dar a început să se schimbe odată cu debutul activității industriale rapide.
- Se crede că atmosfera se extinde în sus până la o înălțime de 3000 km.
Importanța atmosferei pentru oameni
Zona fiziologică a atmosferei este de 5 km. La o altitudine de 5000 m deasupra nivelului mării, o persoană începe să sufere de foamete de oxigen, care se exprimă printr-o scădere a performanței sale și o deteriorare a bunăstării. Acest lucru arată că o persoană nu poate supraviețui într-un spațiu în care nu există acest amestec uimitor de gaze.
Toate informațiile și faptele despre atmosferă nu fac decât să confirme importanța acesteia pentru oameni. Datorită prezenței sale, a devenit posibilă dezvoltarea vieții pe Pământ. Deja astăzi, după ce am evaluat amploarea prejudiciului pe care umanitatea este capabilă să-l provoace prin acțiunile sale aerului dătător de viață, ar trebui să ne gândim la măsuri suplimentare pentru conservarea și restabilirea atmosferei.
Compoziția și structura atmosferei.
Atmosfera este învelișul gazos al Pământului. Întinderea verticală a atmosferei este mai mare de trei raze Pământului (raza medie este de 6371 km) și masa este de 5,157x10 15 tone, ceea ce reprezintă aproximativ o milioneme din masa Pământului.
Împărțirea atmosferei în straturi pe direcție verticală se bazează pe următoarele:
Compoziția aerului atmosferic,
procese fizico-chimice;
Distribuția temperaturii în funcție de înălțime;
Interacțiunea atmosferei cu suprafața subiacentă.
Atmosfera planetei noastre este un amestec mecanic de diverse gaze, inclusiv vapori de apă, precum și o anumită cantitate de aerosoli. Compoziția aerului uscat în cei 100 km inferiori rămâne aproape constantă. Aerul curat și uscat, lipsit de vapori de apă, praf și alte impurități, este un amestec de gaze, în principal azot (78% din volumul aerului) și oxigen (21%). Puțin mai puțin de unu la sută este argon și există multe alte gaze în cantități foarte mici - xenon, cripton, dioxid de carbon, hidrogen, heliu etc. (Tabelul 1.1).
Azotul, oxigenul și alte componente ale aerului atmosferic sunt întotdeauna în stare gazoasă în atmosferă, deoarece temperaturile critice, adică temperaturile la care pot fi în stare lichidă, sunt mult mai mici decât temperaturile observate la suprafața pământul. Excepția este dioxidul de carbon. Cu toate acestea, pentru a trece la o stare lichidă, pe lângă temperatură, este necesară și realizarea unei stări de saturație. Există puțin dioxid de carbon în atmosferă (0,03%) și se găsește sub formă de molecule individuale, distribuite uniform între moleculele altor gaze atmosferice. În ultimii 60-70 de ani, conținutul său a crescut cu 10-12%, sub influența activității umane.
Cel mai susceptibil la schimbare este conținutul de vapori de apă, a căror concentrație la suprafața Pământului la temperaturi ridicate poate ajunge la 4%. Odată cu creșterea altitudinii și scăderea temperaturii, conținutul de vapori de apă scade brusc (la o altitudine de 1,5-2,0 km - la jumătate și de 10-15 ori de la ecuator la pol).
Masa de impurități solide în ultimii 70 de ani în atmosfera emisferei nordice a crescut de aproximativ 1,5 ori.
Constanța compoziției gazoase a aerului este asigurată de amestecarea intensivă a stratului inferior de aer.
Compoziția gazoasă a straturilor inferioare de aer uscat (fără vapori de apă)
Rolul și semnificația principalelor gaze ale aerului atmosferic
OXIGEN (DESPRE) vital pentru aproape toți locuitorii planetei. Acesta este un gaz activ. Participă la reacții chimice cu alte gaze atmosferice. Oxigenul absoarbe în mod activ energia radiantă, în special lungimi de undă foarte scurte mai mici de 2,4 microni. Sub influența radiațiilor ultraviolete solare (X< 03 µm), molecula de oxigen se dezintegrează în atomi. Oxigenul atomic, combinându-se cu o moleculă de oxigen, formează o nouă substanță - oxigenul triatomic sau ozon(Oz). Ozonul se găsește în principal la altitudini mari. Acolo a lui rolul planetei este extrem de benefic. La suprafața Pământului, ozonul se formează în timpul descărcărilor fulgerelor.
Spre deosebire de toate celelalte gaze din atmosferă, care sunt fără gust și fără miros, ozonul are un miros caracteristic. Tradus din greacă, cuvântul „ozon” înseamnă „miros înțepător”. După o furtună, acest miros este plăcut; este perceput ca miros de prospețime. În cantități mari, ozonul este o substanță toxică. În orașele cu un număr mare de mașini și, prin urmare, cu emisii mari de gaze ale automobilelor, ozonul se formează sub influența luminii solare pe vreme senină sau parțial înnorat. Orașul este învăluit într-un nor galben-albastru, vizibilitatea se deteriorează. Acesta este smog fotochimic.
AZOT (N2) este un gaz neutru; nu reacționează cu alte gaze atmosferice și nu participă la absorbția energiei radiante.
Până la altitudini de 500 km, atmosfera este formată în principal din oxigen și azot. Mai mult, dacă în stratul inferior al atmosferei predomină azotul, atunci la altitudini mari există mai mult oxigen decât azot.
ARGON (Ar) este un gaz neutru, nu reacționează și nu participă la absorbția sau emisia de energie radiantă. În mod similar - xenon, cripton și multe alte gaze. Argonul este o substanță grea; există foarte puțin din el în straturile înalte ale atmosferei.
DIOXIDUL DE CARBON (CO2) din atmosferă este în medie de 0,03%. Acest gaz este foarte necesar plantelor și este absorbit activ de acestea. Cantitatea reală de ea în aer poate varia ușor. În zonele industriale, cantitatea acestuia poate crește până la 0,05%. În zonele rurale, deasupra pădurilor și câmpurilor este mai puțin. Peste Antarctica există aproximativ 0,02% dioxid de carbon, adică aproape Uz mai mică decât cantitatea medie din atmosferă. Aceeași cantitate și chiar mai puțin peste mare - 0,01 - 0,02%, deoarece dioxidul de carbon este absorbit intens de apă.
În stratul de aer care este direct adiacent suprafeței pământului, cantitatea de dioxid de carbon suferă și ea fluctuații zilnice.
Este mai mult noaptea, mai puțin ziua. Acest lucru se explică prin faptul că în timpul zilei dioxidul de carbon este absorbit de plante, dar nu și noaptea. Plantele de pe planetă iau aproximativ 550 de miliarde de tone de oxigen din atmosferă pe tot parcursul anului și îi returnează aproximativ 400 de miliarde de tone de oxigen.
Dioxidul de carbon este complet transparent pentru razele de unde scurte ale soarelui, dar absoarbe intens radiația termică infraroșie a Pământului. Legat de aceasta este problema efectului de seră, despre care discuții izbucnesc periodic în paginile presei științifice, și mai ales în mass-media.
HELIUL (El) este un gaz foarte ușor. Intră în atmosferă din scoarța terestră ca urmare a dezintegrarii radioactive a toriului și uraniului. Heliul scapă în spațiul cosmic. Rata de scădere a heliului corespunde ratei de intrare a acestuia din intestinele Pământului. De la o altitudine de 600 km la 16.000 km, atmosfera noastră este formată în principal din heliu. Aceasta este „coroana de heliu a Pământului”, conform lui Vernadsky. Heliul nu reacționează cu alte gaze atmosferice și nu participă la transferul radiant de căldură.
HIDROGENUL (Hg) este un gaz și mai ușor. Există foarte puțin din el lângă suprafața Pământului. Se ridică în straturile superioare ale atmosferei. În termosferă și exosferă, hidrogenul atomic devine componenta dominantă. Hidrogenul este învelișul cel mai sus, cel mai exterior al planetei noastre. Peste 16.000 km până la limita superioară a atmosferei, adică până la altitudini de 30 - 40 mii km, predomină hidrogenul. Astfel, compoziția chimică a atmosferei noastre cu altitudinea se apropie de compoziția chimică a Universului, în care hidrogenul și heliul sunt elementele cele mai comune. În partea exterioară, extrem de rarefiată a atmosferei superioare, hidrogenul și heliul scapă din atmosferă. Atomii lor individuali au viteze suficient de mari pentru aceasta.
