Zaključek na temo mase ozračja. Atmosfera: njene plasti

V razdelku pri vprašanju Teža Zemljine atmosfere?? podala avtorica Gregory najboljši odgovor je Galileo je dokazal težo zraka. Koliko tehta celotna atmosfera? Po Pascalovih izračunih je enako, kot bi tehtala bakrena krogla s premerom 10 km – 5 kvadrilijonov ton!
Celotna atmosfera tehta 5,15 x 10 ton na 15. potenco. povezava
Poznavanje atmosferskega tlaka vam omogoča izračun skupne mase ozračja. Povprečni atmosferski tlak na morski gladini je enakovreden teži stebra živega srebra, visokega 760 mm. Odstavek 11 kaže, da je masa stebra živega srebra, visokega 760 mm nad enim kvadratnim centimetrom zemeljske površine, 1033,2 g; enaka bo teža tega stolpca živega srebra v gramih. Enaka bo očitno tudi povprečna teža atmosferskega stebra nad enim kvadratnim centimetrom površine na morski gladini. Če poznamo površino zemeljske površine in višino celin nad morsko gladino, lahko izračunamo skupno težo celotne atmosfere. Če zanemarimo spremembe gravitacije z višino, lahko štejemo, da je ta teža številčno enaka masi ozračja.
Skupna masa ozračja je nekaj več kot 5 10 do 21 gramov oziroma 5 10 do 15 ton. To je približno milijonkrat manj od mase same Zemlje. Hkrati je polovica celotne mase ozračja v spodnjih 5 km, tri četrtine v spodnjih 10 km in 95% v spodnjih 20 km.
Zemljina atmosfera je mešanica plinov. Dušik 78,08 %, ogljikov dioksid 0,03 %, argon 0,9325 %, kisik 20,95 %, neon 0,0018 %, helij 0,0005 %, vodik 0,00005 %, kripton 0,000108 %, ksenon 0,000008 %, ozon 0,000001 %, radon 0,0000000 00000000006 %
Vir:

Odgovori od suh[guru]
ATMOSFERA ZEMLJE (iz grščine atmos - para in krogla), zračno okolje okoli Zemlje, ki se vrti z njo; teža pribl. 5,15·1015 t Njegova sestava na površju Zemlje: 78,1 % dušika, 21 % kisika, 0,9 % argona, v majhnih delih odstotka ogljikov dioksid, vodik, helij, neon in drugi plini. Spodnjih 20 km vsebuje vodno paro (v bližini zemeljskega površja - od 3 % v tropih do 2·10-5 % na Antarktiki), katere količina hitro upada z višino.

Odgovori od evropski[guru]
Če poznamo atmosferski tlak, ugotovimo, da je skoraj natanko deset ton na vsak kvadratni meter zemeljske površine.
torej deset ton na kvadratni meter pomnoženo s 511 milijoni kvadratnih kilometrov = 5111859325225255,3092562483408718 ton.
Dodam lahko naslednje:
Menijo, da je za Zemljo debelina ekvivalentne plasti atmosfere približno osem kilometrov
(ekvivalentna plast atmosfere je namišljena vrednost - debelina, ki bi jo imela atmosfera planeta, če bi imela atmosferski tlak 760 mm Hg od zgoraj navzdol)
na Veneri je ta plast približno 800 km; luna ima mogoče en in pol do dva centimetra.

Verjetno so se tisti, ki sanjajo o vesolju, verjetno vprašali, zakaj obstaja atmosfera samo na Veneri in Zemlji in nikjer drugje (satelit zaenkrat ne upoštevamo)? In kako narediti, da se tam pojavi. Kje je razlog, da ni mogoče globoko dihati brez skafandra, ne na Marsu ne na Luni?

Da bi to razumeli, bomo morali preučiti koncept druge kozmične hitrosti in preučiti tudi razmerje med molekulsko maso in hitrostjo.

Zemeljski zrak je sestavljen predvsem iz naslednjih elementov: kisika (O) in dušika (N).

Pri drugi ubežni hitrosti bo telo, katerega velikost/masa je zanemarljiva v primerjavi s planetom, za vedno odletelo v medplanetarni prostor.

Zdaj, če poznamo najverjetnejšo hitrost molekule dušika in drugo ubežno hitrost, je enostavno določiti pogoje, pod katerimi bo molekula plina ostala v orbiti okoli planeta.

Pogoj mora biti izpolnjen

ali če je polmer planeta izražen v kilometrih potem

Dušik preide v tekoče stanje okoli -200 stopinj Celzija ali v Kelvinih T=73 stopinj.

Torej, če tukaj nadomestimo že znane vrednosti, dobimo, da je lahko dušik v plinastem stanju na površini planeta v primeru, ko

Za Zemljo je to razmerje 62435>21681 - kar pomeni, da se dušik lahko zadrži v bližini Zemlje ne le pri temperaturi 73 stopinj Kelvina, ampak tudi pri temperaturi, ki ni višja od 210 stopinj Kelvina (to je približno 400 stopinj Celzija). . Če je temperatura plina višja, bo hitrost molekul večja od druge ubežne hitrosti in začele bodo leteti v medplanetarni prostor, Zemlja pa bo začela izgubljati atmosfero.

Kaj pa drugi planeti in dušik?

Podatke bomo vzeli iz zbirne tabele Glavne značilnosti planetov sončnega sistema

Za Venero (polmer=6052, pospešek prostega pada=8,6) 52047>21681. Dušik lahko zadrži planet.

Za Mars (polmer=3398, pospešek prostega pada=3,72) 12641<21681. Азот ne morem ki jih bo držal planet.

Ker Venera zadržuje dušik z molekulsko maso 14 g/mol, bo toliko bolj planet zadrževal tudi pline z večjo maso (kar pomeni na primer kisik, pa tudi metan, ogljikov dioksid in druge derivate).

No – pravite – kaj pa najtežji plin – radon? Tam je molekulska masa 226 g/mol!

Plinska konstanta za radon je 36.8

Mars lahko zadrži radon s svojo maso, če temperatura plina ne preseže 343 stopinj Kelvina. Torej, da, Mars zadržuje in morda privlači molekule radona k sebi, vendar nam to ne bo pomagalo organizirati življenja na planetu.

Na začetku članka smo govorili o satelitu, ki ima atmosfero. Je naravni satelit Saturna - Titan. Omeniti velja, da je njegov polmer 2575 km, gravitacijski pospešek pa 1,352.

To pomeni, da po zgornjih pravilih satelit ne bi smel imeti atmosfere, vendar jo ima.

Torej, ali so naši izračuni napačni? Mislim, da ne, sicer bi bilo treba revidirati številne temeljne formule.

Razlog je najverjetneje v tem, da je satelit blizu svoje "matere" Saturna in izpeljana korespondenca med povprečno hitrostjo molekul in drugo kozmično hitrostjo v prisotnosti takšnega "soseda" ni tako nedvoumna.

Ali kot tretja možnost, da atmosfera na satelitu »pušča« v vesolje, kaj pa ustvarja takšno količino plina, je še vedno nemogoče ugotoviti.

Nekaj ​​neizrečenega je ostalo... torej

Kaj naj naredimo na Marsu, da bo tam vzdušje?

Proizvodnja kisika z močnimi postajami, kot je bilo v znanstvenofantastičnem filmu s Schwarzeneggerjem, ne bo delovala ... atmosfera bo sčasoma izhlapela.

Enako nesrečna možnost bi bila, če bi nekaj eksplodirali na planetu, na primer termonuklearne naboje, kot nekateri predlagajo.

Da bi dušik ostal na Marsu, moramo povečati bodisi polmer planeta bodisi njegov gravitacijski pospešek za skoraj dvakrat.

Nemogoče je povečati polmer, kaj pa pospešek?

Ozračje je tisto, kar omogoča življenje na Zemlji. Prve informacije in dejstva o vzdušju dobimo že v osnovni šoli. V srednji šoli se s tem konceptom pobližje seznanimo pri pouku geografije.

Koncept zemeljske atmosfere

Atmosfere nima le Zemlja, tudi druga nebesna telesa. To je ime za plinasto lupino, ki obdaja planete. Sestava te plinske plasti se med planeti močno razlikuje. Poglejmo si osnovne informacije in dejstva o drugače imenovanem zraku.

Njegova najpomembnejša sestavina je kisik. Nekateri zmotno mislijo, da je zemeljsko ozračje v celoti sestavljeno iz kisika, v resnici pa je zrak mešanica plinov. Vsebuje 78 % dušika in 21 % kisika. Preostali en odstotek vključuje ozon, argon, ogljikov dioksid in vodno paro. Čeprav je odstotek teh plinov majhen, opravljajo pomembno funkcijo - absorbirajo pomemben del sončne sevalne energije in s tem preprečijo, da bi svetilka spremenila vse življenje na našem planetu v pepel. Lastnosti ozračja se spreminjajo glede na nadmorsko višino. Na nadmorski višini 65 km je na primer dušik 86 % in kisik 19 %.

Sestava zemeljske atmosfere

• Ogljikov dioksid potrebna za prehrano rastlin. V ozračju se pojavi kot posledica procesa dihanja živih organizmov, razpadanja in gorenja. Njegova odsotnost v ozračju bi onemogočila obstoj kakršnih koli rastlin.
• kisik- vitalna sestavina ozračja za človeka. Njena prisotnost je pogoj za obstoj vseh živih organizmov. Predstavlja približno 20% celotne prostornine atmosferskih plinov.
• Ozon je naravni absorber sončnega ultravijoličnega sevanja, ki škodljivo vpliva na žive organizme. Večina tvori ločeno plast ozračja - ozonski zaslon. V zadnjem času je človeška dejavnost privedla do tega, da se postopoma začenja rušiti, a ker je velikega pomena, se izvajajo aktivna dela za njegovo ohranitev in obnovo.
• vodna para določa vlažnost zraka. Njegova vsebina se lahko razlikuje glede na različne dejavnike: temperaturo zraka, teritorialno lego, sezono. Pri nizkih temperaturah je v zraku zelo malo vodne pare, morda manj kot odstotek, pri visokih temperaturah pa doseže 4 %.
• Poleg vsega zgoraj navedenega sestava zemeljske atmosfere vedno vsebuje določen odstotek trdne in tekoče nečistoče. To so saje, pepel, morska sol, prah, vodne kapljice, mikroorganizmi. V zrak lahko pridejo tako naravno kot antropogeno.

Plasti atmosfere

Temperatura, gostota in kakovostna sestava zraka na različnih nadmorskih višinah niso enake. Zaradi tega je običajno razlikovati med različnimi plastmi ozračja. Vsak od njih ima svoje značilnosti. Ugotovimo, katere plasti ozračja se razlikujejo:

• Troposfera - ta plast atmosfere je najbližja površini Zemlje. Njegova višina je 8-10 km nad poli in 16-18 km v tropih. Tu se nahaja 90% vse vodne pare v ozračju, zato prihaja do aktivnega nastajanja oblakov. Tudi v tej plasti opazimo procese, kot so gibanje zraka (veter), turbulenca in konvekcija. Temperature se gibljejo od +45 stopinj opoldne v topli sezoni v tropih do -65 stopinj na polih.
• Stratosfera je druga najbolj oddaljena plast ozračja. Nahaja se na nadmorski višini od 11 do 50 km. V spodnji plasti stratosfere je temperatura približno -55, pri odmiku od Zemlje se dvigne na +1˚С. To območje imenujemo inverzija in je meja med stratosfero in mezosfero.
• Mezosfera se nahaja na nadmorski višini od 50 do 90 km. Temperatura na spodnji meji je približno 0, na zgornji pa doseže -80 ... -90 ˚С. Meteoriti, ki vstopijo v zemeljsko atmosfero, popolnoma zgorijo v mezosferi, kar povzroči zračne žarke.
• Termosfera je debela približno 700 km. V tej plasti ozračja se pojavi severni sij. Pojavijo se zaradi vpliva kozmičnega sevanja in sevanja, ki izhaja iz Sonca.
• Eksosfera je območje disperzije zraka. Tu je koncentracija plinov majhna in postopoma uhajajo v medplanetarni prostor.

Šteje se, da je meja med zemeljsko atmosfero in vesoljem 100 km. Ta črta se imenuje Karmanova linija.

Atmosferski tlak

Ko poslušamo vremensko napoved, pogosto slišimo odčitke zračnega tlaka. Toda kaj pomeni atmosferski tlak in kako lahko vpliva na nas?

Ugotovili smo, da je zrak sestavljen iz plinov in nečistoč. Vsaka od teh komponent ima svojo težo, kar pomeni, da atmosfera ni breztežna, kot so verjeli do 17. stoletja. Atmosferski tlak je sila, s katero vse plasti ozračja pritiskajo na površje Zemlje in na vse predmete.

Znanstveniki so opravili zapletene izračune in dokazali, da atmosfera pritiska s silo 10.333 kg na kvadratni meter površine. To pomeni, da je človeško telo izpostavljeno zračnemu tlaku, katerega teža je 12-15 ton. Zakaj tega ne čutimo? Rešuje nas notranji pritisk, ki uravnoveša zunanjega. Pritisk atmosfere lahko občutite že na letalu ali visoko v gorah, saj je atmosferski tlak na višini precej manjši. V tem primeru so možni fizično nelagodje, zamašena ušesa in vrtoglavica.

O okoliškem vzdušju je mogoče povedati veliko. O njej vemo veliko zanimivih dejstev in nekatera od njih se morda zdijo presenetljiva:

• Teža zemeljske atmosfere je 5.300.000.000.000.000 ton.
• Spodbuja prenos zvoka. Na nadmorski višini več kot 100 km ta lastnost izgine zaradi sprememb v sestavi ozračja.
• Gibanje ozračja izzove neenakomerno segrevanje zemeljskega površja.
• Za določanje temperature zraka se uporablja termometer, za določanje atmosferskega tlaka pa barometer.
• Prisotnost ozračja reši naš planet pred 100 tonami meteoritov vsak dan.
• Sestava zraka je bila nespremenjena nekaj sto milijonov let, vendar se je začela spreminjati z začetkom hitre industrijske dejavnosti.
• Atmosfera naj bi segala navzgor do višine 3000 km.

Pomen ozračja za človeka

Fiziološko območje ozračja je 5 km. Na nadmorski višini 5000 m oseba začne doživljati kisikovo stradanje, kar se izraža v zmanjšanju njegove zmogljivosti in poslabšanju dobrega počutja. To kaže, da človek ne more preživeti v prostoru, kjer ni te neverjetne mešanice plinov.

Vsi podatki in dejstva o atmosferi samo potrjujejo njen pomen za ljudi. Zahvaljujoč njegovi prisotnosti je postalo mogoče razviti življenje na Zemlji. Že danes, ko smo ocenili obseg škode, ki jo je človeštvo zmožno povzročiti s svojimi dejanji življenju dajalnemu zraku, bi morali razmišljati o nadaljnjih ukrepih za ohranitev in obnovo ozračja.

Debelina atmosfere je približno 120 km od zemeljske površine. Skupna masa zraka v ozračju je (5,1-5,3) 10 18 kg. Od tega je masa suhega zraka 5,1352 ±0,0003 10 18 kg, skupna masa vodne pare pa povprečno 1,27 10 16 kg.

Tropopavza

Prehodna plast iz troposfere v stratosfero, plast ozračja, v kateri se upadanje temperature z višino ustavi.

Stratosfera

Plast ozračja, ki se nahaja na nadmorski višini od 11 do 50 km. Zanj je značilna rahla sprememba temperature v plasti 11-25 km (spodnja plast stratosfere) in zvišanje temperature v plasti 25-40 km od -56,5 do 0,8 ° (zgornja plast stratosfere ali območje inverzije). Ko je na nadmorski višini približno 40 km dosegla vrednost približno 273 K (skoraj 0 °C), temperatura ostane konstantna do višine približno 55 km. To območje konstantne temperature imenujemo stratopavza in je meja med stratosfero in mezosfero.

Stratopavza

Mejna plast ozračja med stratosfero in mezosfero. Pri navpični porazdelitvi temperature je največ (približno 0 °C).

Mezosfera

Zemljina atmosfera

Meja zemeljske atmosfere

Termosfera

Zgornja meja je približno 800 km. Temperatura se dvigne do nadmorske višine 200-300 km, kjer doseže vrednosti reda 1500 K, nato pa ostane skoraj konstantna do visokih nadmorskih višin. Pod vplivom ultravijoličnega in rentgenskega sončnega sevanja ter kozmičnega sevanja pride do ionizacije zraka (»auroras«) - glavna področja ionosfere ležijo znotraj termosfere. Na nadmorski višini nad 300 km prevladuje atomski kisik. Zgornjo mejo termosfere v veliki meri določa trenutna aktivnost Sonca. V obdobjih nizke aktivnosti - na primer v letih 2008-2009 - je opazno zmanjšanje velikosti te plasti.

Termopavza

Območje ozračja, ki meji na termosfero. V tem območju je absorpcija sončnega sevanja zanemarljiva in temperatura se dejansko ne spreminja z nadmorsko višino.

Eksosfera (sfera sipanja)

Do višine 100 km je ozračje homogena, dobro premešana mešanica plinov. V višjih plasteh je porazdelitev plinov po višini odvisna od njihove molekulske mase, koncentracija težjih plinov pa z oddaljenostjo od površja Zemlje hitreje upada. Zaradi zmanjšanja gostote plina temperatura pade od 0 °C v stratosferi do −110 °C v mezosferi. Vendar pa kinetična energija posameznih delcev na višinah 200-250 km ustreza temperaturi ~150 °C. Nad 200 km opazimo znatna nihanja temperature in gostote plinov v času in prostoru.

Na nadmorski višini približno 2000-3500 km se eksosfera postopoma spremeni v t.i. vakuum v bližnjem vesolju, ki je napolnjen z zelo redkimi delci medplanetarnega plina, predvsem atomi vodika. Toda ta plin predstavlja le del medplanetarne snovi. Drugi del sestavljajo prašni delci kometnega in meteorskega izvora. V ta prostor prodira poleg izredno redkih prašnih delcev tudi elektromagnetno in korpuskularno sevanje sončnega in galaktičnega izvora.

Troposfera predstavlja približno 80% mase ozračja, stratosfera - približno 20%; masa mezosfere ni večja od 0,3%, termosfera je manjša od 0,05% celotne mase ozračja. Glede na električne lastnosti atmosfere ločimo nevtronosfero in ionosfero. Trenutno se domneva, da se atmosfera razteza do nadmorske višine 2000-3000 km.

Odvisno od sestave plina v ozračju, ki ga oddajajo homosfera in heterosfera. Heterosfera- To je področje, kjer gravitacija vpliva na ločevanje plinov, saj je njihovo mešanje na taki višini zanemarljivo. To pomeni spremenljivo sestavo heterosfere. Pod njo leži dobro premešan, homogen del ozračja, imenovan homosfera. Meja med temi plastmi se imenuje turbopavza, leži na nadmorski višini okoli 120 km.

Fiziološke in druge lastnosti ozračja

Že na nadmorski višini 5 km začne netrenirana oseba doživljati kisikovo stradanje in brez prilagoditve se človekova zmogljivost znatno zmanjša. Tu se konča fiziološka cona ozračja. Človeško dihanje postane nemogoče na višini 9 km, čeprav do približno 115 km atmosfera vsebuje kisik.

Ozračje nas oskrbuje s kisikom, ki je potreben za dihanje. Zaradi padca celotnega atmosferskega tlaka, ko se dvignete na višino, se parcialni tlak kisika ustrezno zmanjša.

V redkih slojih zraka je širjenje zvoka nemogoče. Do višin 60-90 km je še vedno mogoče uporabiti zračni upor in vzgon za nadzorovan aerodinamični let. Toda od višine 100 do 130 km koncepti številke M in zvočne pregrade, ki jih pozna vsak pilot, izgubijo svoj pomen: tam poteka konvencionalna Karmanova črta, za katero se začne območje čisto balističnega leta, ki lahko le nadzorovati z uporabo reaktivnih sil.

Na višinah nad 100 km je atmosferi odvzeta še ena izjemna lastnost - sposobnost absorbiranja, prevajanja in prenosa toplotne energije s konvekcijo (tj. z mešanjem zraka). To pomeni, da različnih elementov opreme na orbitalni vesoljski postaji ne bo mogoče hladiti od zunaj na enak način, kot je to običajno na letalu – s pomočjo zračnih šob in zračnih radiatorjev. Na tej nadmorski višini, kot na splošno v vesolju, je edini način prenosa toplote toplotno sevanje.

Zgodovina nastanka atmosfere

Po najpogostejši teoriji je imela Zemljina atmosfera skozi čas tri različne sestave. Sprva je bil sestavljen iz lahkih plinov (vodika in helija), zajetih iz medplanetarnega prostora. To je t.i primarna atmosfera(pred približno štirimi milijardami let). Na naslednji stopnji je aktivna vulkanska aktivnost povzročila nasičenost ozračja s plini, ki niso vodik (ogljikov dioksid, amoniak, vodna para). Tako je nastala sekundarna atmosfera(približno tri milijarde let pred današnjim dnem). To vzdušje je bilo krepčilno. Nadalje so proces nastajanja atmosfere določili naslednji dejavniki:

• uhajanje lahkih plinov (vodika in helija) v medplanetarni prostor;
• kemične reakcije, ki se pojavljajo v ozračju pod vplivom ultravijoličnega sevanja, strele in nekaterih drugih dejavnikov.

Postopoma so ti dejavniki pripeljali do nastanka terciarna atmosfera, za katerega je značilna veliko nižja vsebnost vodika in veliko višja vsebnost dušika in ogljikovega dioksida (nastalega kot posledica kemijskih reakcij iz amoniaka in ogljikovodikov).

Dušik

Nastanek velike količine dušika N2 je posledica oksidacije atmosfere amoniak-vodik z molekularnim kisikom O2, ki je začel prihajati s površine planeta kot posledica fotosinteze, ki se je začela pred 3 milijardami let. Dušik N2 se sprošča v ozračje tudi kot posledica denitrifikacije nitratov in drugih spojin, ki vsebujejo dušik. Dušik oksidira ozon v NO v zgornji atmosferi.

Dušik N 2 reagira le pod določenimi pogoji (na primer med razelektritvijo strele). Oksidacija molekularnega dušika z ozonom med električnimi razelektritvami se v majhnih količinah uporablja pri industrijski proizvodnji dušikovih gnojil. Cianobakterije (modrozelene alge) in gomoljične bakterije, ki tvorijo rizobialno simbiozo s stročnicami, tako imenovane, ga lahko z nizko porabo energije oksidirajo in pretvorijo v biološko aktivno obliko. zeleno gnojenje.

kisik

Sestava atmosfere se je začela radikalno spreminjati s pojavom živih organizmov na Zemlji, kot posledica fotosinteze, ki jo spremlja sproščanje kisika in absorpcija ogljikovega dioksida. Sprva je bil kisik porabljen za oksidacijo reduciranih spojin - amoniaka, ogljikovodikov, železove oblike železa v oceanih itd. Na koncu te stopnje se je vsebnost kisika v ozračju začela povečevati. Postopoma je nastala sodobna atmosfera z oksidativnimi lastnostmi. Ker je to povzročilo resne in nenadne spremembe v številnih procesih, ki se dogajajo v ozračju, litosferi in biosferi, so ta dogodek poimenovali kisikova katastrofa.

Žlahtni plini

Onesnaženost zraka

V zadnjem času je človek začel vplivati ​​na razvoj ozračja. Rezultat njegovih dejavnosti je bilo stalno znatno povečanje vsebnosti ogljikovega dioksida v ozračju zaradi zgorevanja ogljikovodikov, nabranih v prejšnjih geoloških obdobjih. Med fotosintezo se porabijo ogromne količine CO 2 , ki jih absorbirajo svetovni oceani. Ta plin pride v ozračje zaradi razgradnje karbonatnih kamnin in organskih snovi rastlinskega in živalskega izvora, pa tudi zaradi vulkanizma in človeške industrijske dejavnosti. V zadnjih 100 letih se je vsebnost CO 2 v ozračju povečala za 10 %, pri čemer glavnina (360 milijard ton) izvira iz zgorevanja goriva. Če se bo stopnja rasti izgorevanja goriva nadaljevala, se bo v naslednjih 200-300 letih količina CO 2 v ozračju podvojila in lahko povzroči globalne podnebne spremembe.

Zgorevanje goriva je glavni vir onesnaževanja plinov (CO, SO2). Žveplov dioksid oksidira atmosferski kisik v SO 3 v zgornjih plasteh atmosfere, ta pa medsebojno deluje z vodo in amoniakovimi hlapi ter nastaneta žveplova kislina (H 2 SO 4) in amonijev sulfat ((NH 4) 2 SO 4 ) se vračajo na površje Zemlje v obliki t.i. kisli dež. Uporaba motorjev z notranjim zgorevanjem povzroča znatno onesnaženje ozračja z dušikovimi oksidi, ogljikovodiki in svinčevimi spojinami (tetraetil svinec Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Aerosolno onesnaženje ozračja povzročajo tako naravni vzroki (vulkanski izbruhi, prašni viharji, vnos kapljic morske vode in cvetnega prahu rastlin itd.) kot človekove gospodarske dejavnosti (rudarstvo in gradbeni material, kurjenje goriva, izdelava cementa itd.). ). Intenzivno obsežno izpuščanje trdih delcev v ozračje je eden od možnih vzrokov podnebnih sprememb na planetu.

Glej tudi

• Jacchia (model atmosfere)

Opombe

Povezave

Literatura

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinski, B. A. Duškov“Vesoljska biologija in medicina” (2. izdaja, revidirana in razširjena), M.: “Prosveshcheniye”, 1975, 223 str.
2. N. V. Gusakova“Okoljska kemija”, Rostov na Donu: Phoenix, 2004, 192 z ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V.A. Geokemija zemeljskih plinov, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Atmosferska kemija, M., 1978;
5. Wark K., Warner S. Onesnaženost zraka. Viri in nadzor, prev. iz angleščine, M.. 1980;
6. Monitoring ozadja onesnaženosti naravnih okolij. V. 1, L., 1982.

Zemlja
Zgodovina Zemlje	Starost Zemlje Geološka zgodovina Zemlje Geokronološka lestvica Zgodovina življenja na Zemlji Poledenitev Zemlje Paradoks šibkega mladega Sonca Teorija udarca velikana Kronologija evolucije
Geografija in geologija	Avstralija Azija Antarktika Afrika Evropa Severna Amerika Južna Amerika Atlantski ocean Indijski ocean Arktični ocean

Vzdušje(iz grškega atmosa - para in spharia - krogla) - zračna lupina Zemlje, ki se vrti z njo. Razvoj atmosfere je bil tesno povezan z geološkimi in geokemičnimi procesi, ki se dogajajo na našem planetu, pa tudi z aktivnostmi živih organizmov.

Spodnja meja atmosfere sovpada s površjem Zemlje, saj zrak prodre v najmanjše pore v tleh in se raztopi tudi v vodi.

Zgornja meja na nadmorski višini 2000-3000 km postopoma prehaja v vesolje.

Zahvaljujoč ozračju, ki vsebuje kisik, je življenje na Zemlji možno. Atmosferski kisik se uporablja pri dihanju ljudi, živali in rastlin.

Če ne bi bilo atmosfere, bi bila Zemlja tiha kot Luna. Navsezadnje je zvok vibracija delcev zraka. Modra barva neba je razložena z dejstvom, da se sončni žarki, ki gredo skozi atmosfero, kot skozi lečo, razgradijo na svoje sestavne barve. V tem primeru so žarki modre in modre barve najbolj razpršeni.

Ozračje zadrži večino sončnega ultravijoličnega sevanja, ki škodljivo vpliva na žive organizme. Prav tako zadržuje toploto blizu zemeljske površine in preprečuje ohlajanje našega planeta.

Struktura ozračja

V ozračju lahko ločimo več plasti, ki se razlikujejo po gostoti (slika 1).

Troposfera

Troposfera- najnižja plast ozračja, katere debelina nad poli je 8-10 km, v zmernih zemljepisnih širinah - 10-12 km, nad ekvatorjem - 16-18 km.

riž. 1. Zgradba zemeljske atmosfere

Zrak v troposferi se segreva z zemeljsko površino, torej s kopnim in vodo. Zato temperatura zraka v tej plasti pada z višino v povprečju za 0,6 °C na vsakih 100 m Na zgornji meji troposfere doseže -55 °C. Hkrati je na območju ekvatorja na zgornji meji troposfere temperatura zraka -70 ° C, na območju severnega tečaja pa -65 ° C.

V troposferi je skoncentrirano približno 80 % mase atmosfere, nahaja se skoraj vsa vodna para, pojavljajo se nevihte, nevihte, oblaki in padavine, navpično (konvekcija) in horizontalno (veter) gibanje zraka.

Lahko rečemo, da vreme nastaja predvsem v troposferi.

Stratosfera

Stratosfera- plast ozračja, ki se nahaja nad troposfero na nadmorski višini od 8 do 50 km. Barva neba v tej plasti je vijolična, kar je razloženo z redkostjo zraka, zaradi katere se sončni žarki skoraj ne razpršijo.

Stratosfera vsebuje 20 % mase ozračja. Zrak v tej plasti je redčen, vodne pare praktično ni, zato skoraj ne nastajajo oblaki in padavine. Vendar pa v stratosferi opazimo stabilne zračne tokove, katerih hitrost doseže 300 km / h.

Ta plast je koncentrirana ozon(ozon screen, ozonosfera), plast, ki absorbira ultravijolične žarke, jim preprečuje, da bi dosegli Zemljo in s tem varuje žive organizme na našem planetu. Zahvaljujoč ozonu se temperatura zraka na zgornji meji stratosfere giblje od -50 do 4-55 °C.

Med mezosfero in stratosfero je prehodno območje - stratopavza.

Mezosfera

Mezosfera- plast ozračja, ki se nahaja na nadmorski višini 50-80 km. Gostota zraka je tu 200-krat manjša kot na površju Zemlje. Barva neba v mezosferi je videti črna, zvezde pa so vidne podnevi. Temperatura zraka pade na -75 (-90)°C.

Na nadmorski višini 80 km se začne termosfera. Temperatura zraka v tej plasti močno naraste do višine 250 m, nato pa postane konstantna: na nadmorski višini 150 km doseže 220-240 ° C; na nadmorski višini 500-600 km preseže 1500 °C.

V mezosferi in termosferi pod vplivom kozmičnih žarkov molekule plina razpadejo na nabite (ionizirane) delce atomov, zato ta del atmosfere imenujemo ionosfera- plast zelo redkega zraka, ki se nahaja na nadmorski višini od 50 do 1000 km in je sestavljena predvsem iz ioniziranih atomov kisika, molekul dušikovega oksida in prostih elektronov. Za to plast je značilna visoka elektrifikacija, dolgi in srednji radijski valovi pa se odbijajo od nje, kot od ogledala.

V ionosferi se pojavijo aurore - sij redčenih plinov pod vplivom električno nabitih delcev, ki letijo od Sonca - in opazimo ostra nihanja magnetnega polja.

Eksosfera

Eksosfera- zunanji sloj ozračja, ki se nahaja nad 1000 km. To plast imenujemo tudi razpršilna krogla, saj se delci plina tu premikajo z veliko hitrostjo in se lahko razpršijo v vesolje.

Atmosferska sestava

Atmosfera je mešanica plinov, ki jo sestavljajo dušik (78,08%), kisik (20,95%), ogljikov dioksid (0,03%), argon (0,93%), majhna količina helija, neona, ksenona, kriptona (0,01%), ozona in drugih plinov, vendar je njihova vsebnost zanemarljiva (Tabela 1). Sodobna sestava zemeljskega zraka je bila vzpostavljena pred več kot sto milijoni let, vendar je močno povečana človeška proizvodna dejavnost kljub temu povzročila njeno spremembo. Trenutno se vsebnost CO 2 poveča za približno 10-12 %.

Plini, ki sestavljajo ozračje, opravljajo različne funkcionalne vloge. Vendar pa glavni pomen teh plinov določa predvsem dejstvo, da zelo močno absorbirajo sevalno energijo in s tem pomembno vplivajo na temperaturni režim zemeljske površine in atmosfere.

Tabela 1. Kemična sestava suhega atmosferskega zraka blizu zemeljske površine

dušik, Najpogostejši plin v ozračju, je kemično neaktiven.

kisik, za razliko od dušika, je kemično zelo aktiven element. Posebna funkcija kisika je oksidacija organskih snovi heterotrofnih organizmov, kamnin in premalo oksidiranih plinov, ki jih v ozračje izpuščajo vulkani. Brez kisika ne bi prišlo do razgradnje odmrle organske snovi.

Vloga ogljikovega dioksida v ozračju je izjemno velika. V atmosfero vstopa kot posledica procesov zgorevanja, dihanja živih organizmov in razpadanja in je predvsem glavni gradbeni material za nastanek organske snovi med fotosintezo. Poleg tega je zelo pomembna sposobnost ogljikovega dioksida, da prepušča kratkovalovno sončno sevanje in absorbira del toplotnega dolgovalovnega sevanja, kar bo ustvarilo tako imenovani učinek tople grede, o katerem bomo govorili v nadaljevanju.

Atmosferski procesi, zlasti toplotni režim stratosfere, so pod vplivom ozon. Ta plin služi kot naravni absorber ultravijoličnega sevanja sonca, absorpcija sončnega sevanja pa vodi do segrevanja zraka. Povprečne mesečne vrednosti celotne vsebnosti ozona v ozračju se razlikujejo glede na zemljepisno širino in letni čas v razponu 0,23-0,52 cm (to je debelina ozonske plasti pri tlaku in temperaturi tal). Vsebnost ozona se povečuje od ekvatorja do polov in ima letni cikel z minimumom jeseni in maksimumom spomladi.

Značilna lastnost atmosfere je, da se vsebnost glavnih plinov (dušik, kisik, argon) nekoliko spreminja z nadmorsko višino: na nadmorski višini 65 km v atmosferi je vsebnost dušika 86%, kisika - 19, argona - 0,91. , na nadmorski višini 95 km - dušik 77, kisik - 21,3, argon - 0,82%. Konstantnost sestave atmosferskega zraka navpično in vodoravno se vzdržuje z njegovim mešanjem.

Zrak poleg plinov vsebuje vodna para in trdni delci. Slednji so lahko tako naravnega kot umetnega (antropogenega) izvora. To so cvetni prah, drobni kristali soli, cestni prah in aerosolne nečistoče. Ko sončni žarki prodrejo skozi okno, jih je mogoče videti s prostim očesom.

Trdnih delcev je še posebej veliko v zraku mest in velikih industrijskih središč, kjer se aerosolom dodajajo izpusti škodljivih plinov in njihovih primesi, ki nastanejo pri zgorevanju goriva.

Koncentracija aerosolov v ozračju določa prosojnost zraka, ki vpliva na sončno sevanje, ki doseže zemeljsko površje. Največji aerosoli so kondenzacijska jedra (iz lat. condensatio- zbijanje, zgoščevanje) - prispevajo k pretvorbi vodne pare v vodne kapljice.

Pomen vodne pare določa predvsem dejstvo, da zadržuje dolgovalovno toplotno sevanje z zemeljske površine; predstavlja glavni člen velikih in malih ciklov vlage; zvišuje temperaturo zraka med kondenzacijo vodnih postelj.

Količina vodne pare v ozračju se spreminja v času in prostoru. Tako se koncentracija vodne pare na zemeljski površini giblje od 3% v tropih do 2-10 (15)% na Antarktiki.

Povprečna vsebnost vodne pare v navpičnem stolpcu atmosfere v zmernih zemljepisnih širinah je približno 1,6-1,7 cm (to je debelina plasti kondenzirane vodne pare). Podatki o vodni pari v različnih plasteh ozračja so protislovni. Predpostavljeno je bilo na primer, da v območju nadmorske višine od 20 do 30 km specifična vlažnost močno narašča z nadmorsko višino. Kasnejše meritve pa kažejo na večjo suhost stratosfere. Očitno je specifična vlažnost v stratosferi malo odvisna od nadmorske višine in je 2-4 mg / kg.

Spremenljivost vsebnosti vodne pare v troposferi je določena z medsebojnim delovanjem procesov izhlapevanja, kondenzacije in horizontalnega transporta. Zaradi kondenzacije vodne pare nastanejo oblaki in padajo padavine v obliki dežja, toče in snega.

Procesi faznih prehodov vode potekajo predvsem v troposferi, zato so oblaki v stratosferi (na nadmorski višini 20-30 km) in mezosferi (blizu mezopavze), imenovani biserni in srebrni, relativno redki, medtem ko so troposferski oblaki. pogosto pokrivajo približno 50% celotne zemeljske površine.

Količina vodne pare, ki jo lahko vsebuje zrak, je odvisna od temperature zraka.

1 m 3 zraka pri temperaturi -20 ° C lahko vsebuje največ 1 g vode; pri 0 ° C - ne več kot 5 g; pri +10 ° C - ne več kot 9 g; pri +30 ° C - ne več kot 30 g vode.

Zaključek: Višja kot je temperatura zraka, več vodne pare lahko vsebuje.

Zrak je lahko bogata in ni nasičeno vodna para. Torej, če pri temperaturi +30 ° C 1 m 3 zraka vsebuje 15 g vodne pare, zrak ni nasičen z vodno paro; če 30 g - nasičeno.

Absolutna vlažnost je količina vodne pare v 1 m3 zraka. Izražena je v gramih. Na primer, če rečejo "absolutna vlažnost je 15", to pomeni, da 1 mL vsebuje 15 g vodne pare.

Relativna vlažnost- to je razmerje (v odstotkih) med dejansko vsebnostjo vodne pare v 1 m 3 zraka in količino vodne pare, ki jo lahko vsebuje 1 m L pri določeni temperaturi. Na primer, če radio oddaja vremensko poročilo, da je relativna vlažnost 70 %, to pomeni, da zrak vsebuje 70 % vodne pare, ki jo lahko zadrži pri tej temperaturi.

Višja kot je relativna vlažnost, tj. Bližje kot je zrak nasičenosti, večja je verjetnost padavin.

V ekvatorialnem območju je vedno visoka (do 90%) relativna vlažnost zraka, saj tam temperatura zraka ostaja visoka skozi vse leto in prihaja do velikega izhlapevanja s površine oceanov. Relativna vlažnost je visoka tudi v polarnih območjih, a ker pri nizkih temperaturah že majhna količina vodne pare naredi zrak nasičen ali blizu nasičenega. V zmernih zemljepisnih širinah se relativna vlažnost spreminja glede na letne čase – pozimi je višja, poleti nižja.

Relativna zračna vlažnost v puščavah je še posebej nizka: 1 m 1 zraka tam vsebuje dva do trikrat manj vodne pare, kot je možno pri dani temperaturi.

Za merjenje relativne vlažnosti se uporablja higrometer (iz grščine hygros - moker in metreco - merim).

Ko se ohladi, nasičen zrak ne more zadržati enake količine vodne pare; se zgosti (kondenzira) in se spremeni v kapljice megle. Meglo lahko opazimo poleti v jasni, hladni noči.

Oblaki- to je ista megla, le da se ne oblikuje na zemeljski površini, ampak na določeni višini. Ko se zrak dviga, se ohlaja in vodna para v njem kondenzira. Nastale drobne kapljice vode sestavljajo oblake.

Oblikovanje oblakov vključuje tudi trdni delci suspendiran v troposferi.

Oblaki imajo lahko različne oblike, ki so odvisne od pogojev njihovega nastanka (tabela 14).

Najnižji in najtežji oblaki so stratusi. Nahajajo se na nadmorski višini 2 km od zemeljske površine. Na nadmorski višini od 2 do 8 km lahko opazujemo bolj slikovite kumuluse. Najvišji in najlažji so cirusi. Nahajajo se na nadmorski višini od 8 do 18 km nad zemeljsko površino.

Atmosferska zaščita

Glavni viri so industrijska podjetja in avtomobili. V velikih mestih je problem onesnaženosti s plinom na glavnih prometnih poteh zelo pereč. Zato so številna velika mesta po svetu, tudi pri nas, uvedla okoljski nadzor toksičnosti izpušnih plinov vozil. Po mnenju strokovnjakov lahko dim in prah v zraku zmanjšata oskrbo zemeljske površine s sončno energijo za polovico, kar bo povzročilo spremembo naravnih razmer.