Atmosferin yoğun katmanları nelerdir? Atmosfer nedir? Dünya'nın atmosferi: yapı, anlam

Dünyanın ATMOSFERİ(Yunan atmosferi buharı + sphaira küresi) - Dünyayı çevreleyen gazlı bir kabuk. Atmosferin kütlesi yaklaşık 5,15 10 15'tir. Atmosferin biyolojik önemi çok büyüktür. Atmosferde canlı ve cansız doğa, flora ve fauna arasında kütle ve enerji alışverişi gerçekleşir. Atmosferdeki nitrojen mikroorganizmalar tarafından emilir; Bitkiler güneş enerjisini kullanarak karbondioksit ve sudan organik maddeleri sentezler ve oksijeni serbest bırakır. Atmosferin varlığı, canlı organizmaların varlığı için de önemli bir koşul olan Dünya üzerindeki suyun korunmasını sağlar.

Yüksek irtifa jeofizik roketleri, yapay Dünya uyduları ve gezegenler arası otomatik istasyonlar kullanılarak yapılan çalışmalar, dünya atmosferinin binlerce kilometreye kadar uzandığını ortaya koydu. Atmosferin sınırları kararsızdır, Ay'ın çekim alanından ve güneş ışınlarının akışının basıncından etkilenirler. Ekvatorun üzerinde dünyanın gölge bölgesinde atmosfer yaklaşık 10.000 km yüksekliğe ulaşır ve kutupların üzerinde sınırları dünya yüzeyinden 3.000 km uzaktadır. Atmosferin büyük bir kısmı (%80-90) 12-16 km'ye kadar olan yüksekliklerde bulunur; bu durum, yükseklik arttıkça gaz ortamının yoğunluğundaki azalmanın (nadirleşme) üstel (doğrusal olmayan) doğasıyla açıklanır. deniz seviyesinin üstünde.

Canlı organizmaların çoğunun doğal koşullarda varlığı, gaz bileşimi, sıcaklık, basınç ve nem gibi atmosferik faktörlerin gerekli kombinasyonunun gerçekleştiği atmosferin daha da dar sınırları içinde, 7-8 km'ye kadar mümkündür. Havanın hareketi ve iyonlaşması, yağış ve atmosferin elektriksel durumu da hijyenik öneme sahiptir.

Gaz bileşimi

Atmosfer, esas olarak nitrojen ve oksijenden (%78,08 ve 20,95 hacim) oluşan gazların fiziksel bir karışımıdır (Tablo 1). Atmosferdeki gazların oranı 80-100 km yüksekliğe kadar hemen hemen aynıdır. Atmosferin gaz bileşiminin ana kısmının sabitliği, canlı ve cansız doğa arasındaki gaz değişim süreçlerinin göreceli dengelenmesi ve hava kütlelerinin yatay ve dikey yönlerde sürekli karıştırılmasıyla belirlenir.

Tablo 1. DÜNYA YÜZEYİNDEKİ KURU ATMOSFERİK HAVANIN KİMYASAL BİLEŞİMİNİN ÖZELLİKLERİ

100 km'nin üzerindeki rakımlarda, yerçekimi ve sıcaklığın etkisi altında dağınık tabakalaşmalarıyla ilişkili bireysel gazların yüzdesinde bir değişiklik vardır. Ayrıca 100 km ve üzeri yükseklikte kısa dalga boylu ultraviyole ve x ışınlarının etkisi altında oksijen, nitrojen ve karbondioksit moleküllerinin atomlara ayrışması meydana gelir. Yüksek rakımlarda bu gazlar yüksek oranda iyonize olmuş atomlar halinde bulunur.

Dünyanın farklı bölgelerinin atmosferindeki karbondioksit içeriği daha az sabittir; bu, kısmen havayı kirleten büyük sanayi işletmelerinin eşit olmayan dağılımının yanı sıra, Dünya üzerindeki bitki örtüsünün ve su havzalarının eşit olmayan dağılımından kaynaklanmaktadır. karbondioksit. Atmosferdeki değişkenler arasında volkanik patlamalar, güçlü yapay patlamalar ve endüstriyel işletmelerden kaynaklanan kirlilik sonucu oluşan aerosollerin (bkz.) içeriği de (havada asılı duran, boyutları birkaç milimikrondan birkaç on mikrona kadar değişen parçacıklar) değişkendir. Aerosollerin konsantrasyonu yükseklikle birlikte hızla azalır.

Atmosferin değişken bileşenleri arasında en değişken ve önemli olanı, dünya yüzeyindeki konsantrasyonu %3 (tropiklerde) ile %2 × 10-10 (Antarktika'da) arasında değişebilen su buharıdır. Hava sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, diğer şeyler eşit olmak üzere atmosferde o kadar fazla nem bulunabilir ve bunun tersi de geçerlidir. Su buharının büyük bir kısmı atmosferde 8-10 km yüksekliğe kadar yoğunlaşır. Atmosferdeki su buharının içeriği buharlaşma, yoğunlaşma ve yatay taşınmanın birleşik etkisine bağlıdır. Yüksek rakımlarda, düşük sıcaklıklar ve buharların yoğunlaşması nedeniyle hava neredeyse kurudur.

Dünya atmosferi, moleküler ve atomik oksijene ek olarak, konsantrasyonu çok değişken olan ve yılın yüksekliğine ve zamanına bağlı olarak değişen az miktarda ozon da içerir (bkz.). Ozonun büyük bir kısmı kutup gecesinin sonuna doğru 15-30 km yükseklikte yukarı ve aşağı doğru keskin bir azalmayla kutup bölgesinde bulunur. Ozon, ultraviyole güneş radyasyonunun oksijen üzerindeki fotokimyasal etkisinin bir sonucu olarak, özellikle 20-50 km rakımlarda ortaya çıkar. Diatomik oksijen molekülleri kısmen atomlara ayrışır ve ayrışmamış molekülleri birleştirerek triatomik ozon moleküllerini (oksijenin polimerik, allotropik bir formu) oluşturur.

Bir grup sözde inert gazın (helyum, neon, argon, kripton, ksenon) atmosferindeki varlığı, doğal radyoaktif bozunma işlemlerinin sürekli meydana gelmesiyle ilişkilidir.

Gazların biyolojik önemi atmosfer çok harika. Çok hücreli organizmaların çoğu için, gaz veya sulu ortamdaki belirli bir moleküler oksijen içeriği, solunum sırasında başlangıçta fotosentez sırasında oluşturulan organik maddelerden enerji salınımını belirleyen, varoluşları için vazgeçilmez bir faktördür. Biyosferin üst sınırlarının (yerküre yüzeyinin bir kısmı ve atmosferin yaşamın var olduğu alt kısmı) yeterli miktarda oksijenin varlığıyla belirlenmesi tesadüf değildir. Evrim sürecinde organizmalar atmosferdeki belli bir oksijen seviyesine uyum sağlamışlar; Oksijen içeriğindeki bir değişikliğin azalması veya artması olumsuz bir etkiye sahiptir (bkz. Yükseklik hastalığı, Hiperoksi, Hipoksi).

Oksijenin ozon allotropik formunun da belirgin bir biyolojik etkisi vardır. Tatil bölgeleri ve deniz kıyıları için tipik olan 0,0001 mg/l'yi aşmayan konsantrasyonlarda ozonun iyileştirici bir etkisi vardır - nefes almayı ve kardiyovasküler aktiviteyi uyarır ve uykuyu iyileştirir. Ozon konsantrasyonundaki artışla birlikte toksik etkisi ortaya çıkar: göz tahrişi, solunum yolu mukozasının nekrotik iltihabı, akciğer hastalıklarının alevlenmesi, otonom nevrozlar. Ozon, hemoglobin ile birleşerek methemoglobin oluşturur ve bu da kanın solunum fonksiyonunun bozulmasına yol açar; oksijenin akciğerlerden dokulara transferi zorlaşır ve boğulma gelişir. Atomik oksijenin vücut üzerinde benzer olumsuz etkileri vardır. Ozon, güneş ışınımının ve karasal ışınımın son derece güçlü emilimi nedeniyle atmosferin çeşitli katmanlarının termal rejimlerinin oluşturulmasında önemli bir rol oynar. Ozon, ultraviyole ve kızılötesi ışınları en yoğun şekilde emer. Dalga boyu 300 nm'nin altında olan güneş ışınlarının neredeyse tamamı atmosferik ozon tarafından emilir. Böylece Dünya, birçok organizmayı Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun yıkıcı etkilerinden koruyan bir tür "ozon perdesi" ile çevrelenmiştir. Atmosferdeki azot, öncelikle sözde bir kaynak olarak büyük biyolojik öneme sahiptir. sabit nitrojen - bitkisel (ve sonuçta hayvansal) besin kaynağı. Azotun fizyolojik önemi, yaşam süreçleri için gerekli olan atmosferik basınç seviyesinin yaratılmasına katılımıyla belirlenir. Belirli basınç değişimi koşulları altında nitrojen, vücutta bir takım bozuklukların gelişmesinde önemli bir rol oynar (bkz. Dekompresyon hastalığı). Azotun, oksijenin vücut üzerindeki toksik etkisini zayıflattığı ve atmosferden sadece mikroorganizmalar tarafından değil aynı zamanda yüksek hayvanlar tarafından da emildiği varsayımları tartışmalıdır.

Atmosferin inert gazları (ksenon, kripton, argon, neon, helyum) normal şartlarda oluşturdukları kısmi basınçta biyolojik olarak kayıtsız gazlar olarak sınıflandırılabilir. Kısmi basınçta önemli bir artışla bu gazların narkotik etkisi vardır.

Atmosferdeki karbondioksitin varlığı, yaşam boyunca sürekli olarak ortaya çıkan, değişen ve ayrışan karmaşık karbon bileşiklerinin fotosentezi yoluyla güneş enerjisinin biyosferde birikmesini sağlar. Bu dinamik sistem, güneş ışığının enerjisini yakalayan ve bunu karbondioksit (bkz.) ve suyu çeşitli organik bileşiklere dönüştürerek oksijen açığa çıkaran alglerin ve kara bitkilerinin faaliyetleriyle sürdürülür. Biyosferin yukarıya doğru genişlemesi, 6-7 km'nin üzerindeki rakımlarda, karbondioksitin kısmi basıncının düşük olması nedeniyle klorofil içeren bitkilerin yaşayamaması nedeniyle kısmen sınırlıdır. Karbondioksit fizyolojik olarak da oldukça aktiftir, çünkü metabolik süreçlerin düzenlenmesinde, merkezi sinir sisteminin aktivitesinde, solunumda, kan dolaşımında ve vücudun oksijen rejiminde önemli bir rol oynar. Ancak bu düzenlemeye atmosferden gelmeyen, vücudun kendisi tarafından üretilen karbondioksitin etkisi aracılık ediyor. Hayvanların ve insanların doku ve kanındaki karbondioksitin kısmi basıncı, atmosferdeki basıncından yaklaşık 200 kat daha yüksektir. Ve yalnızca atmosferdeki karbondioksit içeriğinde önemli bir artış (% 0,6-1'den fazla) ile vücutta hiperkapni terimiyle tanımlanan rahatsızlıklar gözlenir (bkz.). Solunan havadaki karbondioksitin tamamen ortadan kaldırılması, insan vücudu ve hayvanlar üzerinde doğrudan olumsuz bir etkiye sahip olamaz.

Karbondioksit, uzun dalga boylu radyasyonun emilmesinde ve Dünya yüzeyindeki sıcaklıkların artmasına neden olan "sera etkisinin" sürdürülmesinde rol oynar. Endüstriyel atık olarak havaya büyük miktarlarda giren karbondioksitin termal ve diğer atmosferik koşullar üzerindeki etkisi de araştırılıyor.

Atmosferdeki su buharı (havanın nemi) insan vücudunu, özellikle çevreyle olan ısı alışverişini de etkiler.

Atmosferdeki su buharının yoğunlaşması sonucu bulutlar oluşur ve yağış (yağmur, dolu, kar) düşer. Güneş ışınımını saçan su buharı, Dünya'nın ve atmosferin alt katmanlarının termal rejiminin oluşturulmasına ve meteorolojik koşulların oluşumuna katılır.

Atmosfer basıncı

Atmosfer basıncı (barometrik), yerçekiminin etkisi altında atmosferin Dünya yüzeyine uyguladığı basınçtır. Atmosferdeki her bir noktadaki bu basıncın büyüklüğü, ölçüm yerinin üzerinden atmosferin sınırlarına kadar uzanan tek tabanlı üstteki hava sütununun ağırlığına eşittir. Atmosfer basıncı bir barometre (cm) ile ölçülür ve milibar cinsinden, metrekare başına newton cinsinden veya bir barometredeki cıva sütununun yüksekliği 0°'ye ve yerçekimi ivmesinin normal değerine indirgenmiş olarak milimetre cinsinden ifade edilir. Tabloda Tablo 2, atmosfer basıncının en yaygın kullanılan ölçüm birimlerini göstermektedir.

Farklı coğrafi enlemlerde kara ve su üzerinde bulunan hava kütlelerinin eşit olmayan şekilde ısınması nedeniyle basınç değişiklikleri meydana gelir. Sıcaklık arttıkça havanın yoğunluğu ve yarattığı basınç azalır. Düşük basınçlı (çevreden girdabın merkezine doğru basınçta bir azalma ile) hızlı hareket eden havanın büyük bir birikimine, yüksek basınçlı (girdabın merkezine doğru basınçta bir artışla) siklon denir - antisiklon. Hava tahmini için, hareket eden büyük kütlelerde meydana gelen ve antisiklonların ve siklonların ortaya çıkması, gelişmesi ve yok edilmesiyle ilişkili atmosferik basınçtaki periyodik olmayan değişiklikler önemlidir. Atmosfer basıncındaki özellikle büyük değişiklikler tropik siklonların hızlı hareketiyle ilişkilidir. Bu durumda atmosfer basıncı günde 30-40 mbar kadar değişebilir.

100 km'lik bir mesafe boyunca atmosferik basınçtaki milibar cinsinden düşüşe yatay barometrik gradyan denir. Tipik olarak yatay barometrik eğim 1-3 mbar'dır, ancak tropikal siklonlarda bazen 100 km'de onlarca milibara kadar yükselir.

Yükseklik arttıkça atmosferik basınç logaritmik olarak azalır: önce çok keskin bir şekilde, sonra giderek daha az fark edilir şekilde (Şekil 1). Bu nedenle barometrik basınç değişim eğrisi üsteldir.

Birim dikey mesafe başına basınçtaki azalmaya dikey barometrik gradyan denir. Çoğunlukla bunun tersi olan barometrik aşamayı kullanırlar.

Barometrik basınç, havayı oluşturan gazların kısmi basınçlarının toplamı olduğundan, rakımın artmasıyla birlikte atmosferin toplam basıncının azalmasıyla birlikte havayı oluşturan gazların kısmi basıncının da artacağı açıktır. da azalır. Atmosferdeki herhangi bir gazın kısmi basıncı aşağıdaki formülle hesaplanır:

burada Px, gazın kısmi basıncıdır, Pz, Z yüksekliğindeki atmosferik basınçtır, %X, kısmi basıncının belirlenmesi gereken gazın yüzdesidir.

Pirinç. 1. Yüksekliğe bağlı olarak barometrik basınçtaki değişim.

Pirinç. 2. Hava ve oksijen solunduğunda rakımdaki değişikliklere bağlı olarak alveolar havadaki kısmi oksijen basıncındaki değişiklikler ve arteriyel kanın oksijenle doygunluğu. Oksijen solumak 8,5 km yükseklikte başlar (basınç odasında deney).

Pirinç. 3. Havayı (I) ve oksijeni (II) solurken hızlı bir yükselişten sonra farklı irtifalarda bir kişide dakika cinsinden ortalama aktif bilinç değerlerinin karşılaştırmalı eğrileri. 15 km'nin üzerindeki irtifalarda, oksijen ve hava solunduğunda aktif bilinç eşit derecede bozulur. 15 km'ye kadar olan rakımlarda, oksijen soluması aktif bilinç süresini önemli ölçüde uzatır (basınç odasında deney).

Atmosfer gazlarının yüzdesel bileşimi nispeten sabit olduğundan, herhangi bir gazın kısmi basıncını belirlemek için yalnızca belirli bir yükseklikteki toplam barometrik basıncı bilmeniz gerekir (Şekil 1 ve Tablo 3).

Tablo 3. STANDART ATMOSFER TABLOSU (GOST 4401-64) 1

1 Kısaltılmış biçimde verilmiş ve “Kısmi oksijen basıncı” sütunu ile desteklenmiştir..

Nemli havadaki bir gazın kısmi basıncını belirlerken, doymuş buharların basıncını (esnekliğini) barometrik basınç değerinden çıkarmak gerekir.

Nemli havadaki kısmi gaz basıncını belirleme formülü, kuru havadan biraz farklı olacaktır:

burada pH 2 O su buharı basıncıdır. t° 37°'de doymuş su buharının basıncı 47 mm Hg'dir. Sanat. Bu değer, yer ve yüksek irtifa koşullarında alveoler hava gazlarının kısmi basınçlarının hesaplanmasında kullanılır.

Yüksek ve düşük tansiyonun vücut üzerindeki etkisi. Barometrik basınçtaki yukarı veya aşağı doğru değişikliklerin hayvanların ve insanların vücudu üzerinde çeşitli etkileri vardır. Artan basıncın etkisi, gazlı ortamın mekanik ve delici fiziksel ve kimyasal etkisi (sözde sıkıştırma ve delici etkiler) ile ilişkilidir.

Sıkıştırma etkisi şu şekilde kendini gösterir: organlar ve dokular üzerindeki mekanik basınç kuvvetlerinde eşit bir artışın neden olduğu genel hacimsel sıkıştırma; çok yüksek barometrik basınçta eşit hacimsel sıkıştırmanın neden olduğu mekanonarkozis; dış hava ile boşluktaki hava arasında, örneğin orta kulak, paranazal boşluklar (bkz. Barotravma) arasında kopuk bir bağlantı olduğunda, gaz içeren boşlukları sınırlayan dokular üzerinde lokal eşit olmayan basınç; Dış solunum sistemindeki gaz yoğunluğunun artması, bu da özellikle zorla nefes alma sırasında (fiziksel stres, hiperkapni) solunum hareketlerine karşı direncin artmasına neden olur.

Delici etki, oksijen ve kayıtsız gazların toksik etkisine yol açabilir; kan ve dokulardaki içeriğin artması narkotik reaksiyona neden olur; insanlarda nitrojen-oksijen karışımı kullanıldığında ilk kesik belirtileri ortaya çıkar. 4-8 atm basınç. Kısmi oksijen basıncındaki bir artış, fizyolojik hipokseminin düzenleyici etkisinin ortadan kalkması nedeniyle başlangıçta kardiyovasküler ve solunum sistemlerinin işleyiş düzeyini azaltır. Akciğerlerdeki kısmi oksijen basıncı 0,8-1 ata'dan fazla arttığında toksik etkisi ortaya çıkar (akciğer dokusunda hasar, kasılmalar, çökme).

Artan gaz basıncının delici ve kompresyon etkileri, klinik tıpta genel ve lokal oksijen tedarikinde bozulma olan çeşitli hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır (bkz. Baroterapi, Oksijen tedavisi).

Basınçtaki bir azalmanın vücut üzerinde daha belirgin bir etkisi vardır. Son derece seyrekleştirilmiş bir atmosfer koşullarında, birkaç saniye içinde bilinç kaybına ve 4-5 dakika içinde ölüme yol açan ana patojenik faktör, solunan havadaki ve ardından alveollerdeki kısmi oksijen basıncının azalmasıdır. hava, kan ve dokular (Şekil 2 ve 3). Orta derecede hipoksi, öncelikle hayati organlara (beyin, kalp) oksijen tedarikini sürdürmeyi amaçlayan solunum ve hemodinamik sistemlerin adaptif reaksiyonlarının gelişmesine neden olur. Belirgin bir oksijen eksikliği ile oksidatif süreçler inhibe edilir (solunum enzimleri nedeniyle) ve mitokondrideki aerobik enerji üretimi süreçleri bozulur. Bu durum öncelikle hayati organların fonksiyonlarının bozulmasına, daha sonra ise vücutta geri dönüşü olmayan yapısal hasarlara ve ölüme yol açmaktadır. Uyarlanabilir ve patolojik reaksiyonların gelişimi, vücudun fonksiyonel durumundaki değişiklikler ve atmosferik basınç düştüğünde kişinin performansı, solunan havadaki kısmi oksijen basıncındaki azalmanın derecesi ve hızı, yükseklikte kalma süresi ile belirlenir. , yapılan işin yoğunluğu ve vücudun başlangıç ​​durumu (bkz. Yükseklik hastalığı).

İrtifalarda basınçtaki bir azalma (oksijen eksikliği hariç tutulsa bile), vücutta "dekompresyon bozuklukları" kavramıyla birleşen ciddi bozukluklara neden olur: yüksek irtifa şişkinliği, barotit ve barozinüzit, yüksek irtifa dekompresyon hastalığı ve yüksek irtifa doku amfizemi.

Yüksek irtifa şişkinliği, 7-12 km veya daha yüksek rakımlara çıkıldığında karın duvarındaki barometrik basıncın azalmasıyla birlikte gastrointestinal sistemdeki gazların genleşmesi nedeniyle gelişir. Bağırsak içeriğinde çözünmüş gazların salınımı da büyük önem taşımaktadır.

Gazların genleşmesi mide ve bağırsakların gerilmesine, diyaframın yükselmesine, kalbin pozisyonunda değişikliklere, bu organların reseptör aparatlarının tahriş olmasına ve nefes almayı ve kan dolaşımını bozan patolojik reflekslerin ortaya çıkmasına neden olur. Karın bölgesinde keskin ağrı sıklıkla görülür. Bazen dalgıçlar arasında derinlikten yüzeye çıkarken benzer olaylar meydana gelir.

Sırasıyla orta kulak veya paranazal boşluklarda tıkanıklık ve ağrı hissi ile kendini gösteren barotit ve barosinüzit gelişim mekanizması, yüksek irtifa şişkinliğinin gelişimine benzer.

Basıncın azalması, vücut boşluklarında bulunan gazların genleşmesinin yanı sıra, gazların deniz seviyesinde veya derinlerde basınç koşullarında çözündüğü sıvılardan ve dokulardan salınmasına ve gaz kabarcıklarının oluşmasına da neden olur. vücut.

Çözünmüş gazların (öncelikle nitrojen) bu salınım süreci, dekompresyon hastalığının gelişmesine neden olur (bkz.).

Pirinç. 4. Suyun kaynama noktasının deniz seviyesinden yüksekliğe ve barometrik basınca bağlılığı. Basınç numaraları karşılık gelen yükseklik numaralarının altında bulunur.

Atmosfer basıncı azaldıkça sıvıların kaynama noktası düşer (Şekil 4). Barometrik basıncın vücut sıcaklığındaki (37°) doymuş buharın esnekliğine eşit (veya bundan daha az) olduğu 19 km'den daha yüksek bir rakımda, vücudun interstisyel ve hücreler arası sıvısında "kaynama" meydana gelebilir; büyük damarlar, plevra boşluğunda, midede, perikardda gevşek yağ dokusunda yani hidrostatik ve interstisyel basıncın düşük olduğu bölgelerde su buharı kabarcıkları oluşur ve yüksek irtifa doku amfizemi gelişir. Yüksek irtifadaki "kaynama" hücresel yapıları etkilemez, yalnızca hücreler arası sıvı ve kanda lokalize olur.

Büyük buhar kabarcıkları kalbi ve kan dolaşımını tıkayabilir ve hayati sistem ve organların işleyişini bozabilir. Bu, yüksek irtifalarda gelişen akut oksijen açlığının ciddi bir komplikasyonudur. Yüksek irtifa doku amfizeminin önlenmesi, yüksek irtifa ekipmanları kullanılarak vücutta dıştan sırt basıncı oluşturularak sağlanabilir.

Belirli parametreler altında barometrik basıncı düşürme (dekompresyon) işlemi zarar verici bir faktör haline gelebilir. Hıza bağlı olarak dekompresyon yumuşak (yavaş) ve patlayıcı olarak ikiye ayrılır. İkincisi 1 saniyeden daha kısa sürede meydana gelir ve buna güçlü bir patlama (ateşlendiğinde olduğu gibi) ve sis oluşumu (genişleyen havanın soğuması nedeniyle su buharının yoğunlaşması) eşlik eder. Tipik olarak, basınçlı bir kabinin veya basınçlı elbisenin camı kırıldığında irtifalarda patlayıcı dekompresyon meydana gelir.

Patlayıcı dekompresyon sırasında ilk etkilenenler akciğerlerdir. İntrapulmoner aşırı basınçta hızlı bir artış (80 mm Hg'den fazla), akciğer dokusunun önemli ölçüde gerilmesine yol açar, bu da akciğerlerin yırtılmasına neden olabilir (eğer 2,3 kat genişlerse). Patlayıcı dekompresyon aynı zamanda gastrointestinal sisteme de zarar verebilir. Akciğerlerde oluşan aşırı basıncın miktarı büyük ölçüde dekompresyon sırasında akciğerlerden hava çıkış hızına ve akciğerlerdeki hava hacmine bağlı olacaktır. Dekompresyon sırasında üst solunum yollarının kapalı olması (yutma sırasında, nefesinizi tutma) veya dekompresyonun, akciğerlerin büyük miktarda hava ile dolduğu derin inhalasyon aşamasına denk gelmesi özellikle tehlikelidir.

Atmosfer sıcaklığı

Atmosferin sıcaklığı başlangıçta rakım arttıkça azalır (yerde ortalama 15°'den 11-18 km yükseklikte -56,5°'ye). Atmosferin bu bölgesindeki dikey sıcaklık gradyanı her 100 metrede yaklaşık 0,6°'dir; gün ve yıl boyunca değişmektedir (Tablo 4).

Tablo 4. SSCB BÖLGESİNİN ORTA BANT ÜZERİNDE DİKEY SICAKLIK gradyanındaki DEĞİŞİKLİKLER

Pirinç. 5. Farklı yüksekliklerde atmosfer sıcaklığındaki değişiklikler. Kürelerin sınırları noktalı çizgilerle gösterilmiştir.

11 - 25 km rakımlarda sıcaklık sabit kalır ve -56,5°'ye ulaşır; daha sonra sıcaklık artmaya başlar, 40 km yükseklikte 30-40°'ye, 50-60 km yükseklikte 70°'ye ulaşır (Şekil 5), bu da güneş ışınımının ozon tarafından yoğun olarak emilmesiyle ilişkilidir. 60-80 km yükseklikten itibaren hava sıcaklığı tekrar hafif bir düşüşle (60°'ye) daha sonra giderek artarak 120 km yükseklikte 270°, 220 km yükseklikte 800°, 300 km yükseklikte 1500° olur. , Ve

uzayla sınırda - 3000°'den fazla. Bu rakımlardaki gazların yüksek oranda seyrekleşmesi ve düşük yoğunluğu nedeniyle, ısı kapasitelerinin ve daha soğuk cisimleri ısıtma yeteneklerinin çok önemsiz olduğu unutulmamalıdır. Bu koşullar altında bir cisimden diğerine ısı transferi yalnızca ışınım yoluyla gerçekleşir. Atmosferdeki sıcaklıktaki dikkate alınan tüm değişiklikler, termal enerjinin Güneş'ten doğrudan ve yansıyan hava kütleleri tarafından emilmesiyle ilişkilidir.

Atmosferin Dünya yüzeyine yakın alt kısmında, sıcaklık dağılımı güneş ışınımının akışına bağlıdır ve bu nedenle esas olarak enlemsel bir karaktere sahiptir, yani eşit sıcaklık çizgileri - izotermler - enlemlere paraleldir. Alt katmanlardaki atmosfer, dünya yüzeyi tarafından ısıtıldığından, yatay sıcaklık değişimi, termal özellikleri farklı olan kıtaların ve okyanusların dağılımından güçlü bir şekilde etkilenir. Tipik olarak referans kitapları, toprak yüzeyinden 2 m yüksekliğe monte edilmiş bir termometre ile ağ meteorolojik gözlemleri sırasında ölçülen sıcaklığı gösterir. En yüksek sıcaklıklar (58°C'ye kadar) İran çöllerinde ve SSCB'de - Türkmenistan'ın güneyinde (50°C'ye kadar), en düşük sıcaklıklar (-87°'ye kadar) Antarktika'da ve SSCB - Verkhoyansk ve Oymyakon bölgelerinde (-68°'ye kadar). Kışın dikey sıcaklık eğimi bazı durumlarda 0,6° yerine 100 m'de 1°'yi aşabilir, hatta negatif bir değer bile alabilir. Sıcak mevsimde gün boyunca 100 m'de onlarca dereceye eşit olabilir. Ayrıca genellikle izotermin 100 km'lik normal mesafesini ifade eden yatay bir sıcaklık gradyanı da vardır. Yatay sıcaklık gradyanının büyüklüğü 100 km'de derecenin onda biri kadardır ve ön bölgelerde 100 m'de 10°'yi aşabilir.

İnsan vücudu, dış hava sıcaklığındaki oldukça dar bir dalgalanma aralığında - 15 ila 45 ° arasında termal homeostazisi (bkz.) koruma yeteneğine sahiptir. Dünyaya yakın ve irtifalardaki atmosferik sıcaklıktaki önemli farklılıklar, yüksek irtifa ve uzay uçuşları sırasında insan vücudu ile dış ortam arasında termal dengeyi sağlamak için özel koruyucu teknik araçların kullanılmasını gerektirir.

Atmosfer parametrelerindeki (sıcaklık, basınç, kimyasal bileşim, elektriksel durum) karakteristik değişiklikler, atmosferin koşullu olarak bölgelere veya katmanlara bölünmesini mümkün kılar. Troposfer- Üst sınırı ekvatorda 17-18 km'ye, kutuplarda 7-8 km'ye, orta enlemlerde 12-16 km'ye kadar uzanan Dünya'ya en yakın katman. Troposfer, basınçta üstel bir düşüş, sabit bir dikey sıcaklık gradyanının varlığı, hava kütlelerinin yatay ve dikey hareketleri ve hava neminde önemli değişiklikler ile karakterize edilir. Troposfer, atmosferin büyük bir kısmını ve biyosferin önemli bir bölümünü içerir; Tüm ana bulut türleri burada ortaya çıkar, hava kütleleri ve cepheler oluşur, siklonlar ve antisiklonlar gelişir. Troposferde, güneş ışınlarının Dünya'nın kar örtüsü tarafından yansıtılması ve yüzeydeki hava katmanlarının soğuması nedeniyle, inversiyon adı verilen bir olay meydana gelir, yani atmosferdeki sıcaklık, sıcaklık yerine aşağıdan yukarıya doğru artar. olağan düşüş.

Sıcak mevsim boyunca troposferde hava kütlelerinin sürekli türbülanslı (düzensiz, kaotik) karışımı ve hava akımları (konveksiyon) yoluyla ısı transferi meydana gelir. Konveksiyon, sisleri yok eder ve atmosferin alt katmanındaki tozu azaltır.

Atmosferin ikinci katmanı ise stratosfer.

Troposferden sabit sıcaklıkta (tropopoz) dar bir bölgede (1-3 km) başlar ve yaklaşık 80 km yüksekliğe kadar uzanır. Stratosferin bir özelliği, havanın ilerleyen inceliği, aşırı yüksek ultraviyole radyasyon yoğunluğu, su buharının olmaması, büyük miktarda ozonun varlığı ve sıcaklıktaki kademeli artıştır. Yüksek ozon içeriği bir dizi optik olaya (serap) neden olur, seslerin yansımasına neden olur ve elektromanyetik radyasyonun yoğunluğu ve spektral bileşimi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Stratosferde sürekli hava karışımı vardır, bu nedenle bileşimi troposferinkine benzer, ancak stratosferin üst sınırlarındaki yoğunluğu son derece düşüktür. Stratosferde hakim rüzgarlar batıdan esiyor ve üst bölgede doğu rüzgarlarına geçiş var.

Atmosferin üçüncü katmanı ise iyonosfer stratosferden başlayıp 600-800 km yüksekliğe kadar uzanır.

İyonosferin ayırt edici özellikleri, gazlı ortamın aşırı derecede seyrekleşmesi, yüksek moleküler ve atomik iyon konsantrasyonu ve serbest elektronların yanı sıra yüksek sıcaklıktır. İyonosfer, radyo dalgalarının yayılmasını etkileyerek onların kırılmasına, yansımasına ve emilmesine neden olur.

Atmosferin yüksek katmanlarındaki iyonlaşmanın ana kaynağı Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyondur. Bu durumda, elektronlar gaz atomlarından çıkarılır, atomlar pozitif iyonlara dönüşür ve devrilen elektronlar serbest kalır veya negatif iyonlar oluşturmak üzere nötr moleküller tarafından yakalanır. İyonosferin iyonizasyonu, Güneş'ten gelen meteorlar, korpüsküler, X-ışını ve gama radyasyonunun yanı sıra iyonosferde akustik dalgalar üreten Dünya'nın sismik süreçlerinden (depremler, volkanik patlamalar, güçlü patlamalar) etkilenir. atmosferik parçacıkların salınımlarının genliği ve hızı ve gaz moleküllerinin ve atomların iyonizasyonunu teşvik eder (bkz. Aeroiyonizasyon).

İyonosferdeki yüksek iyon ve elektron konsantrasyonuyla ilişkili elektriksel iletkenlik çok yüksektir. İyonosferin artan elektriksel iletkenliği, radyo dalgalarının yansımasında ve auroraların oluşmasında önemli bir rol oynamaktadır.

İyonosfer, yapay Dünya uydularının ve kıtalararası balistik füzelerin uçuş alanıdır. Şu anda uzay tıbbı, atmosferin bu kısmındaki uçuş koşullarının insan vücudu üzerindeki olası etkilerini araştırıyor.

Atmosferin dördüncü, dış katmanı - ekzosfer. Buradan atmosferik gazlar, dağılma (yerçekimi kuvvetlerinin moleküller tarafından aşılması) nedeniyle uzaya dağılır. Daha sonra atmosferden gezegenler arası uzaya kademeli bir geçiş var. Ekzosfer, Dünya'nın 2. ve 3. radyasyon kuşaklarını oluşturan çok sayıda serbest elektronun varlığında ikincisinden farklıdır.

Atmosferin 4 katmana bölünmesi oldukça keyfidir. Böylece, elektriksel parametrelere göre, atmosferin tüm kalınlığı 2 katmana ayrılır: nötr parçacıkların baskın olduğu nötrosfer ve iyonosfer. Sıcaklığa bağlı olarak troposfer, stratosfer, mezosfer ve termosfer sırasıyla tropopoz, stratosfer ve mezopoz ile ayrılır. Atmosferin 15 ila 70 km arasında yer alan ve yüksek ozon içeriğiyle karakterize edilen katmanına ozonosfer adı verilir.

Pratik amaçlar için, aşağıdaki koşulların kabul edildiği Uluslararası Standart Atmosferin (MCA) kullanılması uygundur: t° 15°'de deniz seviyesindeki basınç 1013 mbar'a (1,013 X 10 5 nm2 veya 760 mm) eşittir Hg); sıcaklık 1 km'de 6,5° düşerek 11 km'ye (koşullu stratosfer) düşer ve sonra sabit kalır. SSCB'de GOST 4401 - 64 standart atmosferi benimsendi (Tablo 3).

Yağış. Atmosferdeki su buharının büyük bir kısmı troposferde yoğunlaştığından, çökelmeye neden olan suyun faz geçiş süreçleri ağırlıklı olarak troposferde meydana gelir. Troposferik bulutlar genellikle tüm dünya yüzeyinin yaklaşık %50'sini kaplarken, sırasıyla sedefli ve gece parlayan olarak adlandırılan stratosferdeki (20-30 km yükseklikte) ve mezopozun yakınındaki bulutlar nispeten nadir görülür. Troposferde su buharının yoğunlaşması sonucu bulutlar oluşur ve yağış meydana gelir.

Yağışın niteliğine göre yağışlar 3 türe ayrılır: şiddetli, sağanak ve çiseleyen yağmur. Yağış miktarı, düşen su tabakasının milimetre cinsinden kalınlığına göre belirlenir; Yağış, yağmur ölçerler ve yağış ölçerler kullanılarak ölçülür. Yağış yoğunluğu dakikada milimetre cinsinden ifade edilir.

Yağışın bireysel mevsimlerde ve günlerde ve ayrıca bölge üzerindeki dağılımı, atmosferik dolaşım ve Dünya yüzeyinin etkisinden dolayı son derece dengesizdir. Böylece, Hawaii Adaları'nda yılda ortalama 12.000 mm düşer ve Peru ve Sahra'nın en kurak bölgelerinde yağış 250 mm'yi geçmez ve bazen birkaç yıl boyunca düşmez. Yıllık yağış dinamiklerinde aşağıdaki türler ayırt edilir: ekvatoral - ilkbahar ve sonbahar ekinoksundan sonra maksimum yağışla; tropikal - yaz aylarında maksimum yağışla; muson - yaz aylarında ve kuru kış aylarında çok belirgin bir zirve ile; subtropikal - kışın maksimum yağış ve yazın kuru; kıtasal ılıman enlemler - yazın maksimum yağışla; deniz ılıman enlemleri - kışın maksimum yağış görülür.

Hava durumunu oluşturan iklimsel ve meteorolojik faktörlerin atmosferik-fiziksel kompleksinin tamamı, sağlığın teşviki ve geliştirilmesi, sertleşme ve tıbbi amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır (bkz. Klimatoterapi). Bununla birlikte, bu atmosferik faktörlerdeki keskin dalgalanmaların vücuttaki fizyolojik süreçleri olumsuz yönde etkileyerek çeşitli patolojik durumların gelişmesine ve meteotropik reaksiyonlar adı verilen hastalıkların alevlenmesine neden olabileceği tespit edilmiştir (bkz. Klimapatoloji). Bu bağlamda özellikle önemli olan, sık görülen uzun vadeli atmosferik rahatsızlıklar ve meteorolojik faktörlerdeki keskin ani dalgalanmalardır.

Meteotropik reaksiyonlar, kardiyovasküler sistem hastalıkları, poliartrit, bronşiyal astım, peptik ülser ve cilt hastalıklarından muzdarip kişilerde daha sık görülür.

Kaynakça: Belinsky V. A. ve Pobiyaho V. A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; Biyosfer ve kaynakları, ed. V. A. Kovdy, M., 1971; Danilov A.D. İyonosferin Kimyası, Leningrad, 1967; Kolobkov N.V. Atmosfer ve hayatı, M., 1968; Kalitin N.H. Tıpta uygulanan atmosfer fiziğinin temelleri, Leningrad, 1935; Matveev L. T. Genel meteorolojinin temelleri, Atmosfer Fiziği, Leningrad, 1965, bibliogr.; Minkh A. A. Havanın iyonlaşması ve hijyenik önemi, M., 1963, bibliogr.; diğer adıyla, Hijyenik araştırma yöntemleri, M., 1971, bibliogr.; Tverskoy P.N. Meteoroloji Kursu, L., 1962; Umansky S.P. Uzaydaki Adam, M., 1970; Khvostikov I. A. Atmosferin yüksek katmanları, Leningrad, 1964; X r g i an A. X. Atmosferin fiziği, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. Coğrafi fakülteler için meteoroloji ve klimatoloji, Leningrad, 1968.

Yüksek ve düşük tansiyonun vücut üzerindeki etkisi- Armstrong G. Havacılık Tıbbı, çev. English'ten, M., 1954, bibliogr.; Zaltsman G.L. Bir kişinin yüksek çevresel gaz basıncı koşullarında kalmasının fizyolojik temelleri, L., 1961, bibliogr.; Ivanov D.I. ve Khromushkin A.I. Yüksek irtifa ve uzay uçuşları sırasında insan yaşam destek sistemleri, M., 1968, bibliogr.; Isakov P.K. ve diğerleri Havacılık tıbbının teorisi ve uygulaması, M., 1971, bibliogr.; Kovalenko E. A. ve Chernyakov I. N. Aşırı uçuş faktörleri altında doku oksijeni, M., 1972, bibliogr.; Miles S. Sualtı tıbbı, çev. English'ten, M., 1971, bibliogr.; Busby D. E. Uzay klinik tıbbı, Dordrecht, 1968.

I. N. Chernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.

- Dünya ile birlikte dönen dünyanın hava kabuğu. Atmosferin üst sınırı geleneksel olarak 150-200 km rakımlarda çizilir. Alt sınır Dünya'nın yüzeyidir.

Atmosfer havası bir gaz karışımıdır. Havanın yüzey katmanındaki hacminin büyük bir kısmı nitrojen (%78) ve oksijenden (%21) oluşur. Ayrıca havada inert gazlar (argon, helyum, neon vb.), karbondioksit (0,03), su buharı ve çeşitli katı parçacıklar (toz, kurum, tuz kristalleri) bulunur.

Hava renksizdir ve gökyüzünün rengi ışık dalgalarının saçılma özellikleriyle açıklanmaktadır.

Atmosfer birkaç katmandan oluşur: troposfer, stratosfer, mezosfer ve termosfer.

Havanın alt katmanına denir troposfer. Farklı enlemlerde gücü aynı değildir. Troposfer gezegenin şeklini takip eder ve Dünya ile birlikte eksenel dönüşe katılır. Ekvatorda atmosferin kalınlığı 10 ila 20 km arasında değişmektedir. Ekvatorda daha büyük, kutuplarda ise daha azdır. Troposfer, maksimum hava yoğunluğu ile karakterize edilir; tüm atmosferin kütlesinin 4/5'i burada yoğunlaşmıştır. Troposfer hava koşullarını belirler: Burada çeşitli hava kütleleri oluşur, bulutlar ve yağışlar oluşur, yoğun yatay ve dikey hava hareketi meydana gelir.

Troposferin üstünde, 50 km yüksekliğe kadar bulunur stratosfer. Daha düşük hava yoğunluğu ile karakterize edilir ve su buharı içermez. Stratosferin alt kısmında yaklaşık 25 km yükseklikte. organizmalar için ölümcül olan ultraviyole radyasyonu emen, yüksek konsantrasyonda ozon içeren bir atmosfer tabakası olan bir “ozon perdesi” vardır.

50 ila 80-90 km yükseklikte uzanır mezosfer. Yükseklik arttıkça sıcaklık ortalama (0,25-0,3)°/100 m dikey eğimle düşer ve hava yoğunluğu azalır. Ana enerji süreci radyant ısı transferidir. Atmosferdeki ışıltı, radikalleri ve titreşimle uyarılan molekülleri içeren karmaşık fotokimyasal işlemlerden kaynaklanır.

Termosfer 80-90 ila 800 km yükseklikte bulunur. Buradaki hava yoğunluğu minimumdur ve hava iyonizasyon derecesi çok yüksektir. Sıcaklık Güneş'in aktivitesine bağlı olarak değişir. Çok sayıda yüklü parçacık nedeniyle burada auroralar ve manyetik fırtınalar gözlemleniyor.

Atmosfer, Dünya'nın doğası açısından büyük önem taşımaktadır. Oksijen olmadan canlı organizmalar nefes alamaz. Ozon tabakası tüm canlıları zararlı ultraviyole ışınlarından korur. Atmosfer sıcaklık dalgalanmalarını yumuşatır: Dünya yüzeyi geceleri aşırı soğumaz ve gündüzleri aşırı ısınmaz. Yoğun atmosferik hava katmanlarında, meteorlar gezegenin yüzeyine ulaşmadan önce dikenlerden yanıyor.

Atmosfer dünyanın tüm katmanlarıyla etkileşim halindedir. Onun yardımıyla okyanus ve kara arasında ısı ve nem alışverişi yapılır. Atmosfer olmasaydı bulutlar, yağışlar ve rüzgarlar olmazdı.

İnsan ekonomik faaliyetlerinin atmosfer üzerinde önemli olumsuz etkileri vardır. Karbon monoksit (CO2) konsantrasyonunun artmasına neden olan atmosferik hava kirliliği meydana gelir. Bu da küresel ısınmaya katkıda bulunuyor ve “sera etkisini” artırıyor. Dünyanın ozon tabakası endüstriyel atıklar ve ulaşım nedeniyle yok oluyor.

Atmosferin korunmaya ihtiyacı var. Gelişmiş ülkelerde atmosferik havanın kirlilikten korunmasına yönelik bir dizi önlem hayata geçiriliyor.

Hala sorularınız mı var? Atmosfer hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz?
Bir öğretmenden yardım almak için -.

blog.site, materyalin tamamını veya bir kısmını kopyalarken, orijinal kaynağa bir bağlantı gereklidir.

Atmosfer katmanlı bir yapıya sahiptir. Katmanlar arasındaki sınırlar keskin değildir ve yükseklikleri enlem ve yılın zamanına bağlıdır. Katmanlı yapı, farklı yüksekliklerdeki sıcaklık değişimlerinin sonucudur. Hava troposferde oluşur (yaklaşık 10 km'nin altında: kutupların yaklaşık 6 km üzerinde ve ekvatorun 16 km'den fazla üzerinde). Ve troposferin üst sınırı yazın kışa göre daha yüksektir.

Dünya yüzeyinden yukarıya doğru bu katmanlar şunlardır:

Troposfer

Stratosfer

Mezosfer

Termosfer

Ekzosfer

Troposfer

Atmosferin, toplam atmosferik hava kütlesinin 4/5'inin yoğunlaştığı, 10-15 km yüksekliğe kadar olan alt kısmına troposfer denir. Buradaki sıcaklığın yükseklikle birlikte ortalama 0,6°/100 m kadar düşmesi karakteristiktir (bazı durumlarda dikey sıcaklık dağılımı büyük ölçüde değişir). Troposfer, atmosferik su buharının neredeyse tamamını içerir ve bulutların neredeyse tamamını üretir. Burada, özellikle dünya yüzeyine yakın yerlerde ve troposferin üst kısmındaki sözde jet akımlarında türbülans oldukça gelişmiştir.

Troposferin Dünya üzerindeki her lokasyonda uzandığı yükseklik günden güne değişmektedir. Ayrıca ortalama olarak bile farklı enlemlerde ve yılın farklı mevsimlerinde değişiklik gösterir. Troposfer, yıllık ortalama olarak kutupların üzerinde yaklaşık 9 km yüksekliğe, ılıman enlemlerde 10-12 km'ye ve ekvatorun üzerinde 15-17 km'ye kadar uzanır. Dünya yüzeyindeki ortalama yıllık hava sıcaklığı ekvatorda yaklaşık +26°, kuzey kutbunda ise yaklaşık -23°'dir. Troposferin ekvatorun üzerindeki üst sınırında ortalama sıcaklık yaklaşık -70°, Kuzey Kutbu'nun üzerinde kışın yaklaşık -65° ve yazın yaklaşık -45°'dir.

Troposferin yüksekliğine karşılık gelen üst sınırındaki hava basıncı, dünya yüzeyinden 5-8 kat daha azdır. Sonuç olarak, atmosferik havanın büyük kısmı troposferde bulunur. Troposferde meydana gelen süreçler, dünya yüzeyindeki hava ve iklim için doğrudan ve belirleyici bir öneme sahiptir.

Tüm su buharı troposferde yoğunlaşmıştır ve bu nedenle tüm bulutlar troposferin içinde oluşur. Yükseklik arttıkça sıcaklık azalır.

Güneş ışınları troposferden kolayca geçer ve Dünya'dan yayılan, güneş ışınlarıyla ısıtılan ısı troposferde birikir: karbondioksit, metan ve su buharı gibi gazlar ısıyı tutar. Güneş ışınımıyla ısıtılan Dünya'nın atmosferini ısıtmanın bu mekanizmasına sera etkisi denir. Atmosferin ısı kaynağı Dünya olduğundan yükseklik arttıkça hava sıcaklığı düşer.

Çalkantılı troposfer ile sakin stratosfer arasındaki sınıra tropopoz denir. Burası "jet akımları" adı verilen hızlı hareket eden rüzgarların oluştuğu yerdir.

Bir zamanlar atmosferin sıcaklığının troposferin üzerine düştüğü varsayılmıştı, ancak atmosferin yüksek katmanlarındaki ölçümler bunun böyle olmadığını gösterdi: Tropopozun hemen üzerinde sıcaklık neredeyse sabittir ve sonra güçlü yatay olarak artmaya başlar. Rüzgarlar stratosferde türbülans oluşturmadan esiyor. Stratosferdeki hava çok kuru olduğundan bulutlar nadirdir. Sedefli bulutlar adı verilen bulutlar oluşur.

Stratosfer Dünya'daki yaşam için çok önemlidir, çünkü bu katmanda hayata zararlı olan güçlü ultraviyole radyasyonu emen az miktarda ozon bulunur. Ozon, ultraviyole radyasyonu emerek stratosferi ısıtır.

Stratosfer

Troposferin üzerinde 50-55 km yüksekliğe kadar stratosfer bulunur; buradaki sıcaklığın ortalama olarak yükseklikle artmasıyla karakterize edilir. Troposfer ile stratosfer arasındaki geçiş tabakasına (1-2 km kalınlıkta) tropopoz denir.

Yukarıda troposferin üst sınırındaki sıcaklığa ilişkin veriler vardı. Bu sıcaklıklar aynı zamanda alt stratosfer için de tipiktir. Bu nedenle ekvatorun üzerindeki alt stratosferdeki hava sıcaklığı her zaman çok düşüktür; Üstelik yaz aylarında direğin üstüne göre çok daha alçaktır.

Alt stratosfer az çok izotermaldir. Ancak yaklaşık 25 km'lik bir yükseklikten başlayarak stratosferdeki sıcaklık, yükseklikle birlikte hızla artar ve yaklaşık 50 km yükseklikte (+10'dan +30°'ye) maksimum pozitif değerlere ulaşır. Yükseklikle sıcaklığın artması nedeniyle stratosferdeki türbülans düşüktür.

Stratosferde ihmal edilebilir düzeyde su buharı bulunmaktadır. Ancak 20-25 km yükseklikte, yüksek enlemlerde bazen çok ince, sedefli bulutlar da gözlenir. Gündüzleri görünmezler, ancak geceleri ufkun altındaki güneş tarafından aydınlatıldıkları için parlıyor gibi görünürler. Bu bulutlar aşırı soğumuş su damlacıklarından oluşur. Stratosfer ayrıca yukarıda belirtildiği gibi esas olarak atmosferik ozon içermesiyle de karakterize edilir.

Mezosfer

Stratosferin üzerinde yaklaşık 80 km'ye kadar mezosfer tabakası bulunur. Burada sıcaklık, rakımla sıfırın birkaç on derece altına kadar düşüyor. Yükseklikle sıcaklığın hızla düşmesi nedeniyle mezosferde türbülans oldukça gelişmiştir. Mezosferin üst sınırına yakın rakımlarda (75-90 km), geceleri güneş tarafından aydınlatılan, gece parlayan denilen başka bir özel bulut türü de gözlenir. Büyük olasılıkla buz kristallerinden oluşurlar.

Mezosferin üst sınırında hava basıncı dünya yüzeyinden 200 kat daha azdır. Böylece troposfer, stratosfer ve mezosfer birlikte 80 km yüksekliğe kadar atmosferin toplam kütlesinin %99,5'inden fazlasını oluşturur. Üstteki katmanlar ihmal edilebilir miktarda hava oluşturur

Dünya'dan yaklaşık 50 km yükseklikte sıcaklık yeniden düşmeye başlar, bu da stratosferin üst sınırını ve bir sonraki katman olan mezosferin başlangıcını işaretler. Mezosfer, atmosferdeki en soğuk sıcaklığa sahiptir: -2 ila -138 santigrat derece. En yüksek bulutlar da burada bulunur: açık havalarda gün batımında görülebilirler. Bunlara noctilucent (geceleri parlayan) denir.

Termosfer

Atmosferin mezosferin üzerindeki üst kısmı çok yüksek sıcaklıklarla karakterize edilir ve bu nedenle termosfer olarak adlandırılır. Bununla birlikte, içinde iki bölüm ayırt edilir: mezosferden yaklaşık bin kilometre yüksekliğe kadar uzanan iyonosfer ve onun üzerinde yer alan dış kısım - dünyanın koronasına dönüşen ekzosfer.

İyonosferdeki hava son derece seyrekleşmiştir. 300-750 km rakımlarda ortalama yoğunluğunun 10-8-10-10 g/m3 civarında olduğunu daha önce belirtmiştik. Ancak bu kadar düşük yoğunlukta bile, 300 km yükseklikteki havanın her santimetreküpü yaklaşık bir milyar (109) molekül veya atom içerir ve 600 km yükseklikte - 10 milyonun (107) üzerinde. Bu, gezegenler arası uzaydaki gazların içeriğinden birkaç kat daha fazladır.

İyonosfer, adından da anlaşılacağı gibi, havanın çok güçlü derecede iyonlaşmasıyla karakterize edilir - havanın güçlü genel seyrelmesine rağmen buradaki iyon içeriği, alttaki katmanlardan kat kat daha fazladır. Bu iyonlar esas olarak yüklü oksijen atomları, yüklü nitrik oksit molekülleri ve serbest elektronlardır. 100-400 km rakımlardaki içerikleri santimetreküp başına yaklaşık 1015-106'dır.

İyonosferde, özellikle 100-120 km ve 200-400 km yüksekliklerde, maksimum iyonlaşmaya sahip birkaç katman veya bölge ayırt edilir. Ancak bu katmanlar arasındaki boşluklarda bile atmosferin iyonlaşma derecesi çok yüksek kalıyor. İyonosferik katmanların konumu ve içlerindeki iyonların konsantrasyonu her zaman değişir. Özellikle yüksek konsantrasyonlara sahip elektronların sporadik koleksiyonlarına elektron bulutları denir.

Atmosferin elektriksel iletkenliği iyonizasyon derecesine bağlıdır. Bu nedenle iyonosferde havanın elektriksel iletkenliği genellikle dünya yüzeyinden 1012 kat daha fazladır. Radyo dalgaları iyonosferde soğurma, kırılma ve yansımayla karşılaşır. Uzunluğu 20 m'den fazla olan dalgalar iyonosferden hiçbir şekilde geçemezler: iyonosferin alt kısmındaki (70-80 km rakımlarda) düşük konsantrasyonlu elektron katmanları tarafından yansıtılırlar. Orta ve kısa dalgalar, üstteki iyonosferik katmanlar tarafından yansıtılır.

İyonosferden gelen yansıma sayesinde kısa dalgalarla uzun mesafeli iletişim mümkün oluyor. İyonosferden ve dünya yüzeyinden gelen çoklu yansımalar, kısa dalgaların uzun mesafeler boyunca zikzak şeklinde hareket etmesine ve dünya yüzeyinin etrafında bükülmesine olanak tanır. İyonosferik katmanların konumu ve konsantrasyonu sürekli değiştiği için radyo dalgalarının soğurulması, yansıtılması ve yayılmasına ilişkin koşullar da değişmektedir. Bu nedenle güvenilir radyo iletişimi için iyonosferin durumunun sürekli incelenmesi gereklidir. Radyo dalgalarının yayılmasının gözlemlenmesi, tam olarak bu tür araştırmaların aracıdır.

İyonosferde, doğası gereği onlara benzer şekilde auroralar ve gece gökyüzünün parıltısı gözlenir - atmosferik havanın sürekli ışıldaması ve ayrıca manyetik alandaki keskin dalgalanmalar - iyonosferik manyetik fırtınalar.

İyonosferdeki iyonlaşma, varlığını Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun etkisine borçludur. Atmosfer gazlarının molekülleri tarafından emilmesi, yukarıda tartışıldığı gibi yüklü atomların ve serbest elektronların oluşumuna yol açar. İyonosferdeki ve auroralardaki manyetik alanın salınımları, güneş aktivitesindeki dalgalanmalara bağlıdır. Güneş aktivitesindeki değişiklikler, Güneş'ten dünya atmosferine gelen parçacık radyasyonun akışındaki değişikliklerle ilişkilidir. Yani parçacık radyasyonu bu iyonosferik olaylar için birincil öneme sahiptir.

İyonosferdeki sıcaklık, rakımla birlikte çok yüksek değerlere kadar artar. Yaklaşık 800 km yükseklikte 1000°'ye ulaşır.

İyonosferdeki yüksek sıcaklıklardan bahsettiğimizde, atmosferik gaz parçacıklarının orada çok yüksek hızlarda hareket ettiğini kastediyoruz. Ancak iyonosferdeki hava yoğunluğu o kadar düşüktür ki, iyonosferde bulunan bir cisim, örneğin uçan bir uydu, hava ile ısı alışverişi nedeniyle ısınmayacaktır. Uydunun sıcaklık rejimi, güneş ışınımının doğrudan emilmesine ve kendi ışınımının çevredeki alana salınmasına bağlı olacaktır. Termosfer, mezosferin üzerinde, Dünya yüzeyinden 90 ila 500 km yükseklikte bulunur. Buradaki gaz molekülleri oldukça dağınıktır ve X ışınlarını ve kısa dalga boylu ultraviyole radyasyonu emer. Bu nedenle sıcaklıklar 1000 santigrat dereceye ulaşabilmektedir.

Termosfer temel olarak iyonize gazın radyo dalgalarını Dünya'ya geri yansıttığı iyonosfere karşılık gelir; bu, radyo iletişimini mümkün kılan bir olgudur.

Ekzosfer

800-1000 km'nin üzerinde atmosfer ekzosfere ve yavaş yavaş gezegenler arası uzaya geçer. Gaz parçacıklarının, özellikle de hafif olanların hareket hızları burada çok yüksektir ve bu irtifalarda havanın aşırı seyrekleşmesi nedeniyle parçacıklar, birbirleriyle çarpışmadan eliptik yörüngelerde Dünya'nın etrafında uçabilirler. Bireysel parçacıklar yerçekimini yenmeye yetecek hızlara sahip olabilir. Yüksüz parçacıklar için kritik hız 11,2 km/sn olacaktır. Bu tür özellikle hızlı parçacıklar, hiperbolik yörüngeler boyunca hareket ederek atmosferden dış uzaya uçabilir, "kaçabilir" ve dağılabilir. Bu nedenle ekzosfere saçılma küresi de denir.

Çoğunlukla ekzosferin en yüksek katmanlarında baskın gaz olan hidrojen atomları kaçar.

Son zamanlarda ekzosferin ve onunla birlikte genel olarak Dünya atmosferinin yaklaşık 2000-3000 km rakımlarda sona erdiği varsayılmıştır. Ancak roketler ve uydularla yapılan gözlemlerden, ekzosferden kaçan hidrojenin, Dünya'nın etrafında 20.000 km'den fazla uzanan, Dünya'nın koronası adı verilen şeyi oluşturduğu görülüyor. Tabii ki, dünyanın koronasındaki gazın yoğunluğu ihmal edilebilir. Her santimetreküpte ortalama olarak yalnızca bin civarında parçacık bulunur. Ancak gezegenler arası uzayda parçacıkların (çoğunlukla protonlar ve elektronlar) konsantrasyonu en az on kat daha azdır.

Uydular ve jeofizik roketlerin yardımıyla, atmosferin üst kısmında ve Dünya'nın radyasyon kuşağının Dünya'ya yakın alanda, birkaç yüz kilometre yükseklikte başlayıp, dünya yüzeyinden onbinlerce kilometre uzağa uzanan varlığı, kurulmuştur. Bu kuşak, Dünya'nın manyetik alanı tarafından yakalanan ve çok yüksek hızlarda hareket eden, elektrik yüklü parçacıklardan (protonlar ve elektronlar) oluşur. Enerjileri yüzbinlerce elektron volt civarındadır. Radyasyon kuşağı sürekli olarak dünya atmosferindeki parçacıkları kaybeder ve güneş parçacık radyasyonunun akışıyla yenilenir.

atmosfer sıcaklığı stratosfer troposfer

Atmosfer çeşitli gazların karışımıdır. Dünya yüzeyinden 900 km yüksekliğe kadar uzanır, gezegeni güneş ışınımının zararlı spektrumundan korur ve gezegendeki tüm yaşam için gerekli gazları içerir. Atmosfer güneşin ısısını hapseder, dünya yüzeyini ısıtır ve uygun bir iklim yaratır.

Atmosfer bileşimi

Dünya'nın atmosferi esas olarak iki gazdan oluşur: nitrojen (%78) ve oksijen (%21). Ayrıca karbondioksit ve diğer gazların safsızlıklarını içerir. atmosferde buhar, bulutlardaki nem damlacıkları ve buz kristalleri şeklinde bulunur.

Atmosferin katmanları

Atmosfer, aralarında net sınırların bulunmadığı birçok katmandan oluşur. Farklı katmanların sıcaklıkları birbirinden önemli ölçüde farklıdır.

Havasız manyetosfer. Burası Dünya uydularının çoğunun Dünya atmosferinin dışına uçtuğu yerdir. Ekzosfer (yüzeyden 450-500 km). Neredeyse hiç gaz yok. Bazı hava durumu uyduları ekzosferde uçuyor. Termosfer (80-450 km), üst katmanda 1700°C'ye ulaşan yüksek sıcaklıklarla karakterize edilir. Mezosfer (50-80 km). Bu bölgede rakım arttıkça sıcaklık düşer. Atmosfere giren meteorların çoğunun (uzay kaya parçaları) yandığı yer burasıdır. Stratosfer (15-50 km). Ozon tabakasını, yani Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonu emen bir ozon tabakasını içerir. Bu, Dünya yüzeyine yakın sıcaklıkların artmasına neden olur. Jet uçakları genellikle buraya uçuyor çünkü Bu katmanda görünürlük çok iyi olup, hava koşullarından kaynaklanan müdahaleler neredeyse yoktur. Troposfer. Yüksekliği dünya yüzeyinden 8 ila 15 km arasında değişmektedir. Gezegenin hava durumu burada oluşuyor, çünkü Bu katman en fazla su buharını, tozu ve rüzgarı içerir. Sıcaklık dünya yüzeyinden uzaklaştıkça azalır.

Atmosfer basıncı

Biz hissetmesek de atmosferin katmanları Dünya yüzeyine baskı uygular. Yüzeye yakın yerlerde en yüksektir ve ondan uzaklaştıkça giderek azalır. Kara ve okyanus arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır ve bu nedenle deniz seviyesinden aynı yükseklikte bulunan bölgelerde genellikle farklı basınçlar vardır. Düşük basınç yağışlı havayı getirirken, yüksek basınç genellikle açık havayı getirir.

Atmosferdeki hava kütlelerinin hareketi

Ve basınçlar atmosferin alt katmanlarını karışmaya zorlar. Yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına doğru esen rüzgarlar bu şekilde ortaya çıkar. Birçok bölgede kara ile deniz arasındaki sıcaklık farkından dolayı yerel rüzgarlar da ortaya çıkar. Dağların rüzgarların yönü üzerinde de önemli bir etkisi vardır.

Sera etkisi

Dünyanın atmosferini oluşturan karbondioksit ve diğer gazlar güneşten gelen ısıyı hapseder. Bu süreç, seralardaki ısının dolaşımına pek çok açıdan benzediğinden genel olarak sera etkisi olarak adlandırılmaktadır. Sera etkisi gezegende küresel ısınmaya neden oluyor. Yüksek basınç alanlarında - antisiklonlar - açık güneşli havalar başlar. Alçak basınç alanları (siklonlar) genellikle dengesiz hava koşullarına maruz kalır. Isı ve ışık atmosfere giriyor. Gazlar dünya yüzeyinden yansıyan ısıyı hapseder ve böylece Dünya'nın sıcaklığının artmasına neden olur.

Stratosferde özel bir ozon tabakası vardır. Ozon, güneşin ultraviyole radyasyonunun çoğunu bloke ederek Dünya'yı ve üzerindeki tüm yaşamı ondan korur. Bilim adamları, ozon tabakasının tahrip edilmesinin nedeninin, bazı aerosollerde ve soğutma ekipmanlarında bulunan özel kloroflorokarbon dioksit gazları olduğunu bulmuşlardır. Kuzey Kutbu ve Antarktika'da, ozon tabakasında devasa delikler keşfedildi ve bu, Dünya yüzeyini etkileyen ultraviyole radyasyon miktarındaki artışa katkıda bulundu.

Ozon, atmosferin alt kısmında, güneş ışınımı ile çeşitli egzoz dumanları ve gazlarının bir araya gelmesi sonucu oluşur. Genellikle atmosfer boyunca dağılır, ancak sıcak hava tabakasının altında kapalı bir soğuk hava tabakası oluşursa ozon yoğunlaşır ve duman oluşur. Ne yazık ki bu, ozon deliklerinde kaybedilen ozonun yerini alamaz.

Bu uydu fotoğrafında Antarktika üzerindeki ozon tabakasındaki delik açıkça görülüyor. Deliğin boyutu değişiklik gösteriyor ancak bilim insanları onun sürekli büyüdüğüne inanıyor. Atmosferdeki egzoz gazlarının seviyesini azaltmak için çalışmalar yapılıyor. Şehirlerde hava kirliliği azaltılmalı ve dumansız yakıtlar kullanılmalıdır. Duman birçok insanda göz tahrişine ve boğulmaya neden olur.

Dünya atmosferinin ortaya çıkışı ve evrimi

Dünyanın modern atmosferi uzun evrimsel gelişimin sonucudur. Jeolojik faktörlerin ve organizmaların hayati aktivitesinin birleşik eylemlerinin bir sonucu olarak ortaya çıktı. Jeolojik tarih boyunca dünyanın atmosferi birçok derin değişime uğramıştır. Jeolojik verilere ve teorik önermelere dayanarak, yaklaşık 4 milyar yıl önce var olan genç Dünya'nın ilkel atmosferi, küçük bir pasif nitrojen ilavesi ile inert ve asal gazların bir karışımından oluşabilir (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). Şu anda, erken atmosferin bileşimi ve yapısı ile ilgili görüş 4,2 milyar yıl boyunca biraz değişmiştir. mantonun gazdan arındırılması ve dünya yüzeyinde meydana gelen aktif hava koşulları, su buharı, CO2 ve CO formundaki karbon bileşikleri, kükürt ve bileşikleri ile güçlü halojen asitler - HCI, HF, atmosfere girmeye başladı. Atmosferdeki metan, amonyak, hidrojen, argon ve diğer bazı soy gazlarla desteklenen HI ve borik asit. Bu birincil atmosfer son derece inceydi. Bu nedenle dünya yüzeyindeki sıcaklık, ışınımsal denge sıcaklığına yakındı (A.S. Monin, 1977).

Zamanla, birincil atmosferin gaz bileşimi, dünya yüzeyinde çıkıntı yapan kayaların aşınma süreçlerinin, siyanobakterilerin ve mavi-yeşil alglerin aktivitesinin, volkanik süreçlerin ve güneş ışığının etkisinin etkisiyle değişmeye başladı. Bu, metanın karbondioksite, amonyağın nitrojen ve hidrojene ayrışmasına yol açtı; Yavaş yavaş dünya yüzeyine çöken karbondioksit ve ikincil atmosferde nitrojen birikmeye başladı. Mavi-yeşil alglerin hayati aktivitesi sayesinde, fotosentez sürecinde oksijen üretilmeye başlandı, ancak bu başlangıçta esas olarak “atmosferik gazların ve ardından kayaların oksidasyonu için harcanıyordu. Aynı zamanda moleküler nitrojene oksitlenen amonyak atmosferde yoğun bir şekilde birikmeye başladı. Modern atmosferde önemli miktarda nitrojenin kalıntı olduğu varsayılmaktadır. Metan ve karbon monoksit karbondioksite oksitlendi. Kükürt ve hidrojen sülfür, yüksek hareketlilikleri ve hafiflikleri nedeniyle atmosferden hızla uzaklaştırılan SO2 ve SO3'e oksitlendi. Böylece, Archean ve Erken Proterozoyik'te olduğu gibi indirgeyici bir atmosferden gelen atmosfer, yavaş yavaş oksitleyici bir atmosfere dönüştü.

Karbondioksit, hem metanın oksidasyonu hem de mantonun gazının alınması ve kayaların aşınması sonucu atmosfere girdi. Dünyanın tüm tarihi boyunca salınan tüm karbondioksitin atmosferde kalması durumunda, şu andaki kısmi basıncı Venüs'teki ile aynı olabilir (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Ancak Dünya'da tam tersi bir süreç işliyordu. Atmosferdeki karbondioksitin önemli bir kısmı, hidrobiyontlar tarafından kabuklarını oluşturmak için kullanıldığı ve biyojenik olarak karbonatlara dönüştürüldüğü hidrosferde çözüldü. Daha sonra bunlardan kalın kemojenik ve organojenik karbonat tabakaları oluştu.

Oksijen atmosfere üç kaynaktan girdi. Uzun bir süre boyunca, Dünya'nın başlangıcından itibaren, mantonun gazının giderilmesi sırasında serbest bırakıldı ve esas olarak oksidatif işlemlere harcandı. Bir başka oksijen kaynağı da, su buharının sert ultraviyole güneş ışınımıyla foto ayrışmasıydı. Görünümler; Atmosferdeki serbest oksijen, indirgeyici koşullarda yaşayan prokaryotların çoğunun ölümüne yol açtı. Prokaryotik organizmalar yaşam alanlarını değiştirdi. Dünyanın yüzeyini derinliklerine ve iyileşme koşullarının hala devam ettiği alanlara bıraktılar. Bunların yerini enerjik olarak karbondioksiti oksijene dönüştürmeye başlayan ökaryotlar aldı.

Archean döneminde ve Proterozoyik'in önemli bir bölümünde, hem abiojenik hem de biyojenik yollarla ortaya çıkan oksijenin neredeyse tamamı, esas olarak demir ve kükürtün oksidasyonunda harcandı. Proterozoyik'in sonunda, dünya yüzeyinde bulunan tüm metalik iki değerlikli demir ya oksitlendi ya da dünyanın çekirdeğine taşındı. Bu, erken Proterozoik atmosferdeki kısmi oksijen basıncının değişmesine neden oldu.

Proterozoyik'in ortasında atmosferdeki oksijen konsantrasyonu Jüri noktasına ulaştı ve modern seviyenin %0,01'ine ulaştı. Bu zamandan itibaren atmosferde oksijen birikmeye başladı ve muhtemelen Riphean'ın sonunda içeriği Pasteur noktasına ulaştı (modern seviyenin% 0,1'i). Ozon tabakasının Vendian döneminde ortaya çıkmış ve hiçbir zaman yok olmamış olması mümkündür.

Dünya atmosferinde serbest oksijenin ortaya çıkışı, yaşamın evrimini teşvik etti ve daha gelişmiş metabolizmaya sahip yeni formların ortaya çıkmasına yol açtı. Proterozoyik'in başlangıcında ortaya çıkan daha önceki ökaryotik tek hücreli algler ve siyane, sudaki modern konsantrasyonunun yalnızca 10-3'ü kadar bir oksijen içeriğine ihtiyaç duyuyorsa, o zaman Erken Vendian'ın sonunda iskeletsiz Metazoa'nın ortaya çıkmasıyla, yani yaklaşık 650 milyon yıl önce atmosferdeki oksijen konsantrasyonunun önemli ölçüde daha yüksek olması gerekir. Sonuçta Metazoa oksijen solunumunu kullanıyordu ve bu, kısmi oksijen basıncının kritik bir seviyeye, Pasteur noktasına ulaşmasını gerektiriyordu. Bu durumda, anaerobik fermantasyon sürecinin yerini enerji açısından daha umut verici ve ilerleyen bir oksijen metabolizması aldı.

Bundan sonra, dünya atmosferinde oldukça hızlı bir şekilde daha fazla oksijen birikmesi meydana geldi. Mavi-yeşil alglerin hacmindeki giderek artan artış, hayvanlar dünyasının yaşam desteği için gerekli olan atmosferdeki oksijen seviyesinin elde edilmesine katkıda bulundu. Yaklaşık 450 milyon yıl önce, bitkilerin karaya ulaştığı andan itibaren atmosferdeki oksijen içeriğinde belirli bir stabilizasyon meydana geldi. Silüriyen döneminde bitkilerin karaya çıkışı, atmosferdeki oksijen seviyelerinin nihai olarak stabil hale gelmesine yol açtı. O andan itibaren konsantrasyonu oldukça dar sınırlar içinde dalgalanmaya başladı ve hiçbir zaman yaşamın varlığının sınırlarını aşmadı. Çiçekli bitkilerin ortaya çıkışından bu yana atmosferdeki oksijen konsantrasyonu tamamen sabitlendi. Bu olay Kretase döneminin ortasında meydana geldi, yani. yaklaşık 100 milyon yıl önce.

Azotun büyük kısmı, esas olarak amonyağın ayrışması nedeniyle Dünya'nın gelişiminin ilk aşamalarında oluşmuştur. Organizmaların ortaya çıkmasıyla birlikte atmosferik nitrojenin organik maddeye bağlanması ve deniz çökeltilerine gömülmesi süreci başladı. Organizmalar karaya ulaştıktan sonra nitrojen kıtasal çökeltilere gömülmeye başladı. Serbest nitrojenin işlenmesi süreçleri özellikle kara bitkilerinin ortaya çıkışıyla yoğunlaştı.

Kriptozoik ve Fanerozoik dönemeçte, yani yaklaşık 650 milyon yıl önce, atmosferdeki karbondioksit içeriği yüzde onda birlere inmiş ve modern seviyeye yakın bir içeriğe ancak yakın zamanda, yaklaşık 10-20 milyon yıl içinde ulaşmıştır. evvel.

Böylece atmosferin gaz bileşimi, organizmalara yaşam alanı sağladığı gibi, onların yaşam aktivitelerinin özelliklerini de belirleyerek yerleşime ve evrime katkıda bulunmuştur. Atmosferdeki gaz bileşiminin organizmalar için uygun dağılımında hem kozmik hem de gezegensel nedenlerden dolayı ortaya çıkan bozulmalar, Kriptozoik sırasında ve Fanerozoik tarihinin belirli sınırlarında defalarca meydana gelen organik dünyanın kitlesel yok oluşlarına yol açtı.

Atmosferin etnosferik fonksiyonları

Dünyanın atmosferi gerekli maddeleri, enerjiyi sağlar ve metabolik süreçlerin yönünü ve hızını belirler. Modern atmosferin gaz bileşimi yaşamın varlığı ve gelişimi için idealdir. Hava ve iklimin oluştuğu alan olan atmosferin, insanların, hayvanların ve bitki örtüsünün yaşamı için konforlu koşullar yaratması gerekir. Atmosferin kalitesindeki ve hava koşullarındaki bir yöndeki sapmalar ve hava koşulları, insanlar da dahil olmak üzere flora ve faunanın yaşamı için aşırı koşullar yaratır.

Dünya'nın atmosferi yalnızca insanlığın varoluş koşullarını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda etnosferin evrimindeki ana faktördür. Aynı zamanda üretim için bir enerji ve hammadde kaynağı olarak ortaya çıkıyor. Genel olarak atmosfer insan sağlığını koruyan bir faktör olup, bazı alanlar fiziki-coğrafi koşullar ve atmosferik hava kalitesi nedeniyle rekreasyon alanı olarak hizmet vermekte olup, insanların sanatoryum-tatil tedavisi ve rekreasyonuna yönelik alanlardır. Dolayısıyla atmosfer estetik ve duygusal etki faktörüdür.

Oldukça yakın zamanda tanımlanan atmosferin etnosfer ve teknosfer fonksiyonları (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), bağımsız ve derinlemesine bir çalışma gerektirir. Bu nedenle, atmosferik enerji fonksiyonlarının incelenmesi, hem çevreye zarar veren süreçlerin oluşumu ve işleyişi açısından hem de insanların sağlığı ve refahı üzerindeki etkisi açısından oldukça önemlidir. Bu durumda, siklonların ve antisiklonların enerjisinden, atmosferik girdaplardan, atmosferik basınçtan ve diğer aşırı atmosferik olaylardan bahsediyoruz; bunların etkin kullanımı, çevreyi kirletmeyen alternatif enerji kaynakları elde etme sorununun başarılı çözümüne katkıda bulunacaktır. çevre. Sonuçta hava ortamı, özellikle de Dünya Okyanusunun üzerinde bulunan kısmı, muazzam miktarda serbest enerjinin açığa çıktığı bir alandır.

Örneğin ortalama kuvvetteki tropikal siklonların, Hiroşima ve Nagazaki'ye bir günde atılan 500 bin atom bombasının enerjisine eşdeğer enerji açığa çıkardığı tespit edilmiştir. Böyle bir kasırganın ortaya çıkmasından sonraki 10 gün içinde, Amerika Birleşik Devletleri gibi bir ülkenin 600 yıllık enerji ihtiyacını karşılamaya yetecek kadar enerji açığa çıkar.

Son yıllarda, doğa bilimcilerin, bir şekilde faaliyetin çeşitli yönlerini ve atmosferin dünyevi süreçler üzerindeki etkisini ele alan çok sayıda çalışması yayınlandı; bu, modern doğa bilimlerinde disiplinlerarası etkileşimlerin yoğunlaştığını gösteriyor. Aynı zamanda, jeoekolojideki işlevsel-ekolojik yöne dikkat etmemiz gereken bazı yönlerin bütünleştirici rolü de ortaya çıkıyor.

Bu yön, çeşitli jeosferlerin ekolojik işlevleri ve gezegensel rolü üzerine analiz ve teorik genellemeyi teşvik eder ve bu da gezegenimizin bütünsel incelenmesi, rasyonel kullanımı ve korunması için metodolojinin ve bilimsel temellerin geliştirilmesi için önemli bir önkoşuldur. doğal kaynakları.

Dünya'nın atmosferi birkaç katmandan oluşur: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer, iyonosfer ve ekzosfer. Troposferin üst kısmında ve stratosferin alt kısmında ozon kalkanı adı verilen, ozonla zenginleştirilmiş bir katman bulunur. Ozonun dağılımında belirli (günlük, mevsimsel, yıllık vb.) modeller oluşturulmuştur. Atmosfer, kökeninden bu yana gezegensel süreçlerin gidişatını etkilemiştir. Atmosferin birincil bileşimi günümüzden tamamen farklıydı, ancak zamanla moleküler nitrojenin payı ve rolü giderek arttı, yaklaşık 650 milyon yıl önce miktarı sürekli artan serbest oksijen ortaya çıktı, ancak karbondioksit konsantrasyonu buna bağlı olarak azaldı. Atmosferin yüksek hareketliliği, gaz bileşimi ve aerosollerin varlığı, çeşitli jeolojik ve biyosfer süreçlerindeki olağanüstü rolünü ve aktif katılımını belirler. Atmosfer, güneş enerjisinin yeniden dağıtımında ve yıkıcı doğal olayların ve felaketlerin gelişmesinde büyük rol oynar. Atmosferik girdaplar - kasırgalar (kasırgalar), kasırgalar, tayfunlar, kasırgalar ve diğer olayların organik dünya ve doğal sistemler üzerinde olumsuz etkisi vardır. Kirliliğin ana kaynakları, doğal faktörlerle birlikte, insan ekonomik faaliyetinin çeşitli biçimleridir. Atmosfer üzerindeki antropojenik etkiler, yalnızca çeşitli aerosollerin ve sera gazlarının ortaya çıkmasıyla değil, aynı zamanda su buharı miktarındaki artışla da ifade edilir ve kendilerini duman ve asit yağmuru şeklinde gösterir. Sera gazları dünya yüzeyinin sıcaklık rejimini değiştirir; bazı gazların emisyonları ozon tabakasının hacmini azaltır ve ozon deliklerinin oluşumuna katkıda bulunur. Dünya atmosferinin etnosferik rolü büyüktür.

Atmosferin doğal süreçlerdeki rolü

Litosfer ile uzay arasındaki ara durumdaki yüzey atmosferi ve gaz bileşimi, organizmaların yaşamı için koşullar yaratır. Aynı zamanda, kayaların aşınması ve tahribatının yoğunluğu, enkaz malzemesinin transferi ve birikmesi, yağış miktarına, niteliğine ve sıklığına, rüzgarların sıklığına ve gücüne ve özellikle hava sıcaklığına bağlıdır. Atmosfer, iklim sisteminin merkezi bir bileşenidir. Hava sıcaklığı ve nem, bulutluluk ve yağış, rüzgar - tüm bunlar hava durumunu, yani atmosferin sürekli değişen durumunu karakterize eder. Aynı bileşenler aynı zamanda iklimi, yani ortalama uzun vadeli hava rejimini de karakterize eder.

Aerosol parçacıkları (kül, toz, su buharı parçacıkları) adı verilen gazların bileşimi, bulutların ve çeşitli yabancı maddelerin varlığı, güneş ışınımının atmosferden geçiş özelliklerini belirler ve Dünya'nın termal radyasyonunun kaçmasını engeller. uzaya.

Dünyanın atmosferi oldukça hareketlidir. İçinde ortaya çıkan süreçler ve gaz bileşimindeki, kalınlığındaki, bulanıklığından, şeffaflığından ve içindeki bazı aerosol parçacıklarının varlığındaki değişiklikler hem havayı hem de iklimi etkiler.

Doğal süreçlerin etkisi ve yönü ile Dünya üzerindeki yaşam ve aktivite güneş ışınımı tarafından belirlenir. Dünya yüzeyine sağlanan ısının %99,98'ini sağlar. Her yıl bu 134*1019 kcal'a tekabül ediyor. Bu miktarda ısı 200 milyar ton kömürün yakılmasıyla elde edilebilmektedir. Güneş kütlesindeki bu termonükleer enerji akışını yaratan hidrojen rezervleri, en az 10 milyar yıl daha, yani gezegenimizin ve kendisinin varlığının iki katı kadar bir süre boyunca dayanacaktır.

Atmosferin üst sınırına ulaşan toplam güneş enerjisi miktarının yaklaşık 1/3'ü uzaya geri yansıtılır, %13'ü ozon tabakası tarafından emilir (neredeyse tüm ultraviyole radyasyon dahil). %7'si atmosferin geri kalanıdır ve yalnızca %44'ü dünya yüzeyine ulaşır. Dünya'ya günde ulaşan toplam güneş ışınımı, insanlığın son bin yılda her türlü yakıtın yakılması sonucu aldığı enerjiye eşittir.

Güneş ışınımının dünya yüzeyindeki dağılımının miktarı ve niteliği, atmosferin bulutluluğuna ve şeffaflığına yakından bağlıdır. Saçılan radyasyon miktarı, Güneş'in ufkun üzerindeki yüksekliğinden, atmosferin şeffaflığından, su buharı içeriğinden, tozdan, toplam karbondioksit miktarından vb. etkilenir.

Dağınık radyasyonun maksimum miktarı kutup bölgelerine ulaşır. Güneş ufkun üzerinde ne kadar alçaksa, arazinin belirli bir alanına o kadar az ısı girer.

Atmosferin şeffaflığı ve bulutluluğu büyük önem taşımaktadır. Bulutlu bir yaz gününde hava genellikle açık olandan daha soğuktur, çünkü gündüz bulutluluğu dünya yüzeyinin ısınmasını engeller.

Atmosferin tozlu olması ısının dağılımında önemli rol oynar. İçinde bulunan ve şeffaflığını etkileyen ince dağılmış katı toz ve kül parçacıkları, çoğu yansıtılan güneş ışınımının dağılımını olumsuz etkiler. İnce parçacıklar atmosfere iki şekilde girer: ya volkanik patlamalar sırasında yayılan kül ya da kurak tropik ve subtropikal bölgelerden gelen rüzgarlarla taşınan çöl tozu. Özellikle kuraklık sırasında, sıcak hava akımları onu atmosferin üst katmanlarına taşıdığında ve orada uzun süre kalabildiğinde bu tür tozların çoğu oluşur. 1883 yılında Krakatoa yanardağının patlamasından sonra atmosfere onlarca kilometre atılan tozlar yaklaşık 3 yıl boyunca stratosferde kaldı. 1985 yılında El Chichon Yanardağı'nın (Meksika) patlaması sonucunda toz Avrupa'ya ulaştı ve bu nedenle yüzey sıcaklıklarında bir miktar düşüş yaşandı.

Dünya atmosferi değişen miktarlarda su buharı içerir. Ağırlık veya hacim olarak mutlak anlamda miktarı %2 ila %5 arasında değişir.

Su buharı da karbondioksit gibi sera etkisini artırır. Atmosferde oluşan bulutlarda ve sislerde kendine özgü fiziksel ve kimyasal süreçler meydana gelir.

Atmosfere su buharının ana kaynağı Dünya Okyanusunun yüzeyidir. Her yıl 95 ila 110 cm kalınlığında bir su tabakası buharlaşır. Nemin bir kısmı yoğunlaşma sonrasında okyanusa geri döner, diğeri ise hava akımları tarafından kıtalara yönlendirilir. Değişken nemli iklime sahip bölgelerde yağış toprağı nemlendirir, nemli iklimlerde ise yeraltı suyu rezervleri oluşturur. Bu nedenle atmosfer, nem biriktirici ve yağış deposudur. atmosferde oluşan sisler toprak örtüsüne nem sağlayarak flora ve faunanın gelişmesinde belirleyici rol oynar.

Atmosferin hareketliliği nedeniyle atmosferik nem dünya yüzeyine dağılır. Çok karmaşık bir rüzgar ve basınç dağılımı sistemi ile karakterize edilir. Atmosferin sürekli hareket halinde olması nedeniyle rüzgar akışlarının ve basıncın dağılımının doğası ve ölçeği sürekli değişmektedir. Dolaşımın ölçeği, yalnızca birkaç yüz metrelik mikrometeorolojik ölçekten, onbinlerce kilometrelik küresel ölçeğe kadar değişmektedir. Büyük atmosferik girdaplar, büyük ölçekli hava akımları sistemlerinin oluşturulmasına katılır ve atmosferin genel dolaşımını belirler. Ek olarak, bunlar felaket niteliğindeki atmosferik olayların kaynaklarıdır.

Hava ve iklim koşullarının dağılımı ve canlıların işleyişi atmosfer basıncına bağlıdır. Atmosfer basıncı küçük sınırlar içinde dalgalanırsa insanların refahı ve hayvanların davranışlarında belirleyici bir rol oynamaz ve bitkilerin fizyolojik fonksiyonlarını etkilemez. Basınçtaki değişiklikler genellikle ön olaylar ve hava değişiklikleriyle ilişkilidir.

Rölyef oluşturan bir faktör olan, hayvanlar ve bitkiler dünyası üzerinde güçlü bir etkiye sahip olan rüzgarın oluşumu için atmosferik basınç temel öneme sahiptir.

Rüzgar bitki büyümesini bastırabilir ve aynı zamanda tohum transferini teşvik edebilir. Rüzgârın hava ve iklim koşullarının şekillenmesindeki rolü büyüktür. Aynı zamanda deniz akıntılarının düzenleyicisi olarak da görev yapar. Rüzgar, dış etkenlerden biri olarak, uzun mesafelerde aşınmış malzemenin aşınmasına ve sönmesine katkıda bulunur.

Atmosfer süreçlerinin ekolojik ve jeolojik rolü

Aerosol parçacıklarının ve katı tozun ortaya çıkması nedeniyle atmosferin şeffaflığının azalması, güneş ışınımının dağılımını etkileyerek albedoyu veya yansıtmayı artırır. Ozonun ayrışmasına ve su buharından oluşan “inci” bulutlarının oluşmasına neden olan çeşitli kimyasal reaksiyonlar aynı sonuca yol açar. Yansımadaki küresel değişikliklerin yanı sıra atmosferik gazlardaki, özellikle de sera gazlarındaki değişiklikler, iklim değişikliğinden sorumludur.

Dünya yüzeyinin farklı kısımlarında atmosferik basınçta farklılıklara neden olan eşit olmayan ısınma, troposferin ayırt edici özelliği olan atmosferik dolaşıma yol açar. Basınç farkı oluştuğunda hava, yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına doğru akar. Hava kütlelerinin bu hareketleri nem ve sıcaklıkla birlikte atmosferik süreçlerin temel ekolojik ve jeolojik özelliklerini belirler.

Rüzgâr, hızına bağlı olarak dünya yüzeyinde çeşitli jeolojik işler gerçekleştirir. 10 m/s hızla kalın ağaç dallarını sallayarak tozu ve ince kumu kaldırıp taşıyor; 20 m/s hızla ağaç dallarını kırar, kum ve çakıl taşır; 30 m/s (fırtına) hızıyla evlerin çatılarını söker, ağaçları söker, direkleri kırar, çakıl taşlarını hareket ettirir ve küçük molozları taşır, 40 m/s hızındaki kasırga rüzgarı evleri yok eder, elektrikleri kırar ve yerle bir eder. hat direkleri, büyük ağaçları söker.

Fırtınalar ve kasırgalar (kasırgalar) - sıcak mevsimde güçlü atmosferik cephelerde ortaya çıkan, hızı 100 m/s'ye varan atmosferik girdaplar, felaketle sonuçlanan büyük bir olumsuz çevresel etkiye sahiptir. Kasırgalar, kasırga rüzgar hızlarına (60-80 m/s'ye kadar) sahip yatay kasırgalardır. Bunlara genellikle birkaç dakikadan yarım saate kadar süren şiddetli sağanak ve gök gürültülü sağanak yağışlar eşlik ediyor. Fırtınalar 50 km genişliğe kadar alanları kaplar ve 200-250 km mesafe kat eder. 1998 yılında Moskova ve Moskova bölgesinde yaşanan fırtına birçok evin çatısına zarar verdi ve ağaçları devirdi.

Kuzey Amerika'da kasırga olarak adlandırılan kasırgalar, genellikle fırtına bulutlarıyla ilişkilendirilen, huni şeklindeki güçlü atmosferik girdaplardır. Bunlar, birkaç on ila yüzlerce metre çapında, ortada sivrilen hava sütunlarıdır. Kasırga, bir filin hortumuna çok benzeyen, bulutlardan inen veya dünya yüzeyinden yükselen bir huni görünümüne sahiptir. Güçlü bir seyrekleşmeye ve yüksek bir dönüş hızına sahip olan bir kasırga, birkaç yüz kilometreye kadar yol alarak toz, rezervuarlardan ve çeşitli nesnelerden su çeker. Güçlü kasırgalara gök gürültülü fırtınalar, yağmur eşlik eder ve büyük bir yıkıcı güce sahiptirler.

Kasırgalar, havanın sürekli soğuk veya sıcak olduğu subpolar veya ekvator bölgelerinde nadiren meydana gelir. Açık okyanusta çok az kasırga var. Kasırgalar Avrupa, Japonya, Avustralya, ABD'de meydana gelir ve Rusya'da özellikle Orta Kara Dünya bölgesinde, Moskova, Yaroslavl, Nizhny Novgorod ve Ivanovo bölgelerinde sık görülür.

Kasırgalar arabaları, evleri, yük arabalarını ve köprüleri kaldırır ve hareket ettirir. Amerika Birleşik Devletleri'nde özellikle yıkıcı kasırgalar gözleniyor. Her yıl 450 ile 1500 arasında kasırga meydana geliyor ve ortalama ölüm oranı yaklaşık 100 kişi oluyor. Kasırgalar hızlı etkili, yıkıcı atmosferik süreçlerdir. Sadece 20-30 dakikada oluşurlar ve ömürleri 30 dakikadır. Bu nedenle kasırgaların zamanını ve yerini tahmin etmek neredeyse imkansızdır.

Diğer yıkıcı fakat uzun ömürlü atmosferik girdaplar ise siklonlardır. Belirli koşullar altında hava akışlarının dairesel hareketinin ortaya çıkmasına katkıda bulunan basınç farkı nedeniyle oluşurlar. Atmosferik girdaplar, nemli sıcak havanın güçlü yukarı doğru akışlarından kaynaklanır ve güney yarımkürede saat yönünde ve kuzey yarımkürede saat yönünün tersine yüksek hızda döner. Kasırgaların aksine kasırgalar okyanuslardan kaynaklanır ve kıtalar üzerinde yıkıcı etkiler yaratır. Başlıca yıkıcı faktörler kuvvetli rüzgarlar, kar yağışı şeklinde yoğun yağışlar, sağanak yağışlar, dolu ve taşkınlardır. Hızı 19 - 30 m/s olan rüzgarlar fırtına, 30 - 35 m/s arası fırtına ve 35 m/s'den fazla olan rüzgarlar kasırga oluşturur.

Tropikal siklonlar - kasırgalar ve tayfunlar - ortalama birkaç yüz kilometre genişliğe sahiptir. Kasırga içindeki rüzgar hızı kasırga kuvvetine ulaşır. Tropikal siklonlar birkaç günden birkaç haftaya kadar sürer ve 50 ila 200 km/saat hıza ulaşır. Orta enlem siklonlarının çapı daha büyüktür. Enine boyutları bin ila birkaç bin kilometre arasında değişmektedir ve rüzgar hızı fırtınalıdır. Kuzey yarımkürede batıdan hareket ediyorlar ve buna doğası gereği felaket olan dolu ve kar yağışı da eşlik ediyor. Kurbanların sayısı ve verilen hasar açısından kasırgalar ve bunlara bağlı kasırgalar ve tayfunlar, sellerden sonra meydana gelen en büyük doğal atmosferik olaylardır. Asya'nın yoğun nüfuslu bölgelerinde kasırgalardan ölenlerin sayısı binlerce. 1991 yılında Bangladeş'te 6 metre yüksekliğinde deniz dalgalarının oluşmasına neden olan kasırgada 125 bin kişi hayatını kaybetmişti. Tayfunlar ABD'ye büyük zarar veriyor. Aynı zamanda onlarca, yüzlerce insan ölüyor. Batı Avrupa'da kasırgalar daha az hasara neden oluyor.

Fırtınalar yıkıcı bir atmosferik olay olarak kabul edilir. Sıcak, nemli hava çok hızlı yükseldiğinde ortaya çıkarlar. Tropikal ve subtropikal bölgelerin sınırında, yılda 90-100 gün, ılıman bölgede ise 10-30 gün gök gürültülü fırtınalar meydana gelir. Ülkemizde en fazla fırtına Kuzey Kafkasya'da meydana gelmektedir.

Fırtınalar genellikle bir saatten az sürer. Şiddetli sağanak yağışlar, dolu, yıldırım çarpmaları, sert rüzgarlar ve dikey hava akımları özellikle tehlikelidir. Dolu tehlikesi dolu tanelerinin büyüklüğüne göre belirlenir. Kuzey Kafkasya'da dolu kütlesi bir zamanlar 0,5 kg'a ulaştı ve Hindistan'da 7 kg ağırlığında dolu taneleri kaydedildi. Ülkemizde kentsel açıdan en tehlikeli alanlar Kuzey Kafkasya'da bulunmaktadır. Temmuz 1992'de Mineralnye Vody havaalanında dolu 18 uçağa zarar verdi.

Tehlikeli atmosferik olaylar arasında yıldırım yer alır. İnsanları ve hayvanları öldürüyorlar, yangınlara neden oluyorlar ve elektrik şebekesine zarar veriyorlar. Dünya çapında her yıl yaklaşık 10.000 kişi fırtınalardan ve bunların sonuçlarından dolayı ölmektedir. Üstelik Afrika, Fransa ve ABD'nin bazı bölgelerinde yıldırım kurbanlarının sayısı diğer doğa olaylarından daha fazla. Amerika Birleşik Devletleri'nde fırtınaların yıllık ekonomik zararı en az 700 milyon dolardır.

Kuraklık çöl, bozkır ve orman-bozkır bölgeleri için tipiktir. Yağış eksikliği toprağın kurumasına, yeraltı suyu seviyesinin azalmasına ve rezervuarların tamamen kurumasına neden olur. Nem eksikliği bitki örtüsünün ve mahsullerin ölümüne yol açar. Kuraklık özellikle Afrika, Yakın ve Orta Doğu, Orta Asya ve Kuzey Amerika'nın güneyinde şiddetlidir.

Kuraklık, insanın yaşam koşullarını değiştirir ve toprağın tuzlanması, kuru rüzgarlar, toz fırtınaları, toprak erozyonu ve orman yangınları gibi süreçlerle doğal çevre üzerinde olumsuz etki yaratır. Yangınlar özellikle tayga bölgelerinde, tropik ve subtropikal ormanlarda ve savanlarda kuraklık sırasında şiddetli oluyor.

Kuraklık bir sezon süren kısa süreli süreçlerdir. Kuraklık iki mevsimden fazla sürdüğünde kıtlık ve kitlesel ölüm tehlikesi ortaya çıkar. Tipik olarak kuraklık bir veya daha fazla ülkenin topraklarını etkiler. Trajik sonuçlara yol açan uzun süreli kuraklıklar özellikle Afrika'nın Sahel bölgesinde sıklıkla yaşanıyor.

Kar yağışları, kısa süreli şiddetli yağışlar ve uzun süreli devam eden yağmurlar gibi atmosferik olaylar büyük hasara neden olur. Kar yağışları dağlarda büyük çığlara neden olurken, yağan karların hızla erimesi ve uzun süreli yağışlar su baskınlarına yol açıyor. Özellikle ağaçsız alanlarda yeryüzüne düşen devasa su kütlesi şiddetli toprak erozyonuna neden olur. Oluk kirişi sistemlerinde yoğun bir büyüme var. Taşkınlar, ani ısınma veya karların ilkbaharda erimesi sonrasında şiddetli yağış veya yüksek su dönemlerinde meydana gelen büyük taşkınların bir sonucu olarak meydana gelir ve bu nedenle, kökeni atmosferik olaylardır (bunlar, hidrosferin ekolojik rolü ile ilgili bölümde tartışılmıştır).

Antropojenik atmosferik değişiklikler

Günümüzde hava kirliliğine neden olan ve ekolojik dengede ciddi bozulmalara yol açan pek çok farklı antropojenik kaynak bulunmaktadır. Ölçek açısından atmosfer üzerinde en büyük etkiye sahip iki kaynak vardır: ulaşım ve sanayi. Ortalama olarak, ulaşım toplam atmosferik kirlilik miktarının yaklaşık% 60'ını, sanayi - 15, termal enerji - 15, evsel ve endüstriyel atıkların imhasına yönelik teknolojiler -% 10'unu oluşturmaktadır.

Taşıma, kullanılan yakıta ve oksitleyicilerin türüne bağlı olarak atmosfere azot oksitler, kükürt, karbon oksitleri ve dioksitleri, kurşun ve bileşikleri, kurum, benzopiren (polisiklik aromatik hidrokarbonlar grubundan bir madde) yayar. cilt kanserine neden olan güçlü bir kanserojen).

Endüstri atmosfere kükürt dioksit, karbon oksitler ve dioksitler, hidrokarbonlar, amonyak, hidrojen sülfür, sülfürik asit, fenol, klor, flor ve diğer kimyasal bileşikler yayar. Ancak emisyonlar arasında baskın konum (%85'e kadar) toz tarafından işgal edilmektedir.

Kirlilik sonucunda atmosferin şeffaflığı değişerek aerosollere, dumana ve asit yağmurlarına neden olur.

Aerosoller, gazlı bir ortamda asılı duran katı parçacıklardan veya sıvı damlacıklardan oluşan dağılmış sistemlerdir. Dağınık fazın parçacık boyutu genellikle 10 -3 -10 -7 cm'dir. Dağınık fazın bileşimine bağlı olarak aerosoller iki gruba ayrılır. Bunlardan biri, gazlı bir ortamda dağılmış katı parçacıklardan oluşan aerosolleri içerir, ikincisi ise gazlı ve sıvı fazların bir karışımı olan aerosolleri içerir. Birincisine duman, ikincisine ise sis denir. Oluşumları sürecinde yoğunlaşma merkezleri önemli bir rol oynar. Volkanik kül, kozmik toz, endüstriyel emisyon ürünleri, çeşitli bakteriler vb. yoğunlaşma çekirdeği görevi görür. Konsantrasyon çekirdeklerinin olası kaynaklarının sayısı sürekli artmaktadır. Yani örneğin 4000 m2'lik bir alanda kuru otların yangınla yok edilmesi durumunda ortalama 11*1022 aerosol çekirdeği oluşur.

Aerosoller gezegenimizin ortaya çıktığı andan itibaren oluşmaya başladı ve doğal koşulları etkiledi. Bununla birlikte, doğadaki maddelerin genel döngüsüyle dengelenen miktarları ve eylemleri, ciddi çevresel değişikliklere neden olmadı. Oluşumlarındaki antropojenik faktörler bu dengeyi önemli biyosfer aşırı yüklemelerine doğru kaydırmıştır. Bu özellik, insanlığın özel olarak oluşturulmuş aerosolleri hem toksik maddeler formunda hem de bitki koruma amacıyla kullanmaya başlamasından bu yana özellikle belirgindir.

Bitki örtüsü için en tehlikeli olanı kükürt dioksit, hidrojen florür ve nitrojen aerosolleridir. Nemli yaprak yüzeyi ile temas ettiğinde canlılara zarar veren asitler oluştururlar. Asit sisleri, solunan havayla birlikte hayvanların ve insanların solunum organlarına girer ve mukoza zarları üzerinde agresif bir etkiye sahiptir. Bazıları canlı dokuyu bozuyor ve radyoaktif aerosoller kansere neden oluyor. Radyoaktif izotoplar arasında Sg 90, yalnızca kanserojenliği açısından değil, aynı zamanda bir kalsiyum analoğu olarak da özellikle tehlikelidir, organizmaların kemiklerinde yerini alarak ayrışmalarına neden olur.

Nükleer patlamalar sırasında atmosferde radyoaktif aerosol bulutları oluşur. 1 - 10 mikron yarıçaplı küçük parçacıklar sadece troposferin üst katmanlarına değil aynı zamanda uzun süre kalabilecekleri stratosfere de düşer. Aerosol bulutları, nükleer yakıt üreten endüstriyel tesislerdeki reaktörlerin çalışması sırasında ve nükleer santrallerdeki kazalar sonucu da oluşuyor.

Duman, endüstriyel alanlar ve büyük şehirler üzerinde sisli bir perde oluşturan, sıvı ve katı dağılmış fazlara sahip aerosollerin bir karışımıdır.

Üç tür duman vardır: buzlu, ıslak ve kuru. Buz dumanına Alaska dumanı denir. Bu, ısıtma sistemlerinden gelen sis ve buhar damlacıkları donduğunda ortaya çıkan toz parçacıkları ve buz kristallerinin eklenmesiyle gaz halindeki kirleticilerin birleşimidir.

Islak duman veya Londra tipi dumana bazen kış dumanı da denir. Gaz halindeki kirleticilerin (esas olarak kükürt dioksit), toz parçacıklarının ve sis damlacıklarının bir karışımıdır. Kış dumanının ortaya çıkmasının meteorolojik ön koşulu, soğuk havanın zemin tabakasının üzerinde (700 m'nin altında) bir sıcak hava tabakasının bulunduğu rüzgarsız havadır. Bu durumda sadece yatay değil dikey de değişim söz konusudur. Genellikle yüksek katmanlar halinde dağılmış olan kirleticiler bu durumda yüzey katmanında birikir.

Kuru duman yaz aylarında meydana gelir ve genellikle Los Angeles tipi duman olarak adlandırılır. Ozon, karbon monoksit, nitrojen oksitler ve asit buharlarının bir karışımıdır. Bu tür duman, kirleticilerin güneş ışınımı, özellikle de ultraviyole kısmı tarafından ayrışması sonucu oluşur. Meteorolojik önkoşul, sıcak havanın üzerinde bir soğuk hava tabakasının ortaya çıkmasıyla ifade edilen atmosferik dönüşümdür. Tipik olarak, sıcak hava akımlarıyla kaldırılan gazlar ve katı parçacıklar daha sonra üstteki soğuk katmanlara dağılır, ancak bu durumda ters çevirme katmanında birikirler. Fotoliz sürecinde, otomobil motorlarında yakıtın yanması sırasında oluşan nitrojen dioksitler ayrışır:

HAYIR 2 → HAYIR + O

Daha sonra ozon sentezi meydana gelir:

Ö + Ö 2 + M → Ö 3 + M

HAYIR + O → HAYIR 2

Foto ayrışma süreçlerine sarı-yeşil bir parıltı eşlik eder.

Ek olarak, şu tür reaksiyonlar meydana gelir: S03 + H20 -> H2S04, yani. güçlü sülfürik asit oluşur.

Meteorolojik koşullardaki bir değişiklikle (rüzgarın ortaya çıkması veya nemdeki değişiklik) soğuk hava dağılır ve duman kaybolur.

Dumandaki kanserojen maddelerin varlığı, solunum problemlerine, mukoza zarının tahrişine, dolaşım bozukluklarına, astımlı boğulmaya ve sıklıkla ölüme yol açar. Duman özellikle küçük çocuklar için tehlikelidir.

Asit yağmuru, kükürt oksitlerin, nitrojenin ve bunların içinde çözünmüş perklorik asit ve klor buharlarının endüstriyel emisyonları ile asitlenen atmosferik yağıştır. Kömür ve gazın yakılması sürecinde, hem oksit formunda hem de demir içeren bileşiklerde, özellikle pirit, pirotit, kalkopirit vb. İçinde bulunan kükürtün çoğu, birlikte kükürt okside dönüştürülür. karbondioksitle birlikte atmosfere salınır. Atmosferdeki nitrojen ve teknik emisyonlar oksijenle birleştiğinde çeşitli nitrojen oksitler oluşur ve oluşan nitrojen oksitlerin hacmi yanma sıcaklığına bağlıdır. Azot oksitlerin büyük bir kısmı taşıtların ve dizel lokomotiflerin çalışması sırasında ortaya çıkar ve daha küçük bir kısmı enerji sektörü ve endüstriyel işletmelerde ortaya çıkar. Kükürt ve nitrojen oksitler ana asit oluşturuculardır. İçinde bulunan atmosferik oksijen ve su buharı ile reaksiyona girdiğinde sülfürik ve nitrik asitler oluşur.

Ortamın alkali-asit dengesinin pH değeriyle belirlendiği bilinmektedir. Nötr ortamın pH değeri 7, asidik ortamın pH değeri 0, alkali ortamın pH değeri ise 14'tür. Modern çağda yağmur suyunun pH değeri 5,6 iken yakın geçmişte bu değer 5,6'dır. tarafsızdı. PH değerinde bir azalma, asitlikte on kat artışa karşılık gelir ve bu nedenle şu anda asitliği artan yağmur neredeyse her yere yağmaktadır. Batı Avrupa'da kaydedilen maksimum yağmur asitliği 4-3,5 pH idi. Çoğu balık için 4-4,5 pH değerinin öldürücü olduğu dikkate alınmalıdır.

Asit yağmuru, Dünya'nın bitki örtüsü, endüstriyel ve konut binaları üzerinde agresif bir etkiye sahiptir ve açıkta kalan kayaların aşınmasının önemli ölçüde hızlanmasına katkıda bulunur. Artan asitlik, besinlerin çözündüğü toprakların nötralizasyonunun kendi kendini düzenlemesini engeller. Bu da verimde keskin bir düşüşe yol açar ve bitki örtüsünün bozulmasına neden olur. Toprak asitliği, bitkiler tarafından yavaş yavaş emilen, ciddi doku hasarına neden olan ve insanın besin zincirine nüfuz eden bağlı ağır toprakların salınmasını teşvik eder.

Deniz sularının özellikle sığ sularda alkali-asit potansiyelinin değişmesi birçok omurgasız canlının üremesinin durmasına yol açmakta, balıkların ölümüne yol açmakta ve okyanuslardaki ekolojik dengeyi bozmaktadır.

Asit yağmurları nedeniyle Batı Avrupa, Baltık Devletleri, Karelya, Urallar, Sibirya ve Kanada'daki ormanlar yok olma tehlikesiyle karşı karşıya.

Üst sınırı açıkça görülemediğinden atmosferin kesin boyutu bilinmemektedir. Ancak atmosferin yapısı, herkesin gezegenimizin gaz zarfının nasıl yapıldığına dair fikir edinmesine yetecek kadar incelenmiştir.

Atmosferin fiziğini inceleyen bilim insanları, onu Dünya'nın etrafında, gezegenle birlikte dönen bölge olarak tanımlıyor. FAI aşağıdakileri verir tanım:

• Uzay ve atmosfer arasındaki sınır Karman çizgisi boyunca uzanır. Bu hat, aynı kuruluşun tanımına göre deniz seviyesinden 100 km yükseklikte bulunan bir rakımdır.

Bu çizginin üzerindeki her şey uzaydır. Atmosfer yavaş yavaş gezegenler arası uzaya doğru hareket ediyor, bu yüzden boyutu hakkında farklı fikirler var.

Atmosferin alt sınırıyla her şey çok daha basittir - yer kabuğunun yüzeyinden ve Dünya'nın su yüzeyinden - hidrosferden geçer. Bu durumda, oradaki parçacıklar aynı zamanda çözünmüş hava parçacıkları olduğundan sınırın toprak ve su yüzeyleriyle birleştiği söylenebilir.

Dünyanın büyüklüğüne atmosferin hangi katmanları dahildir?

İlginç gerçek: kışın daha düşük, yazın ise daha yüksektir.

Türbülans, antisiklonlar ve siklonlar bu katmanda ortaya çıkar ve bulutlar oluşur. Havanın oluşumundan sorumlu olan bu küredir; tüm hava kütlelerinin yaklaşık% 80'i içinde bulunur.

Tropopoz, sıcaklığın yükseklikle azalmadığı bir katmandır. Tropopozun üstünde, 11'in üzerinde ve 50 km'ye kadar bir yükseklikte bulunur. Stratosfer, gezegeni ultraviyole ışınlardan koruduğu bilinen bir ozon tabakası içerir. Bu katmandaki hava incedir ve bu da gökyüzünün karakteristik mor rengini açıklar. Buradaki hava akış hızı 300 km/saat'e ulaşabilir. Stratosfer ve mezosfer arasında, maksimum sıcaklığın meydana geldiği bir sınır küresi olan bir stratopoz vardır.

Bir sonraki katman . 85-90 kilometre yüksekliğe kadar uzanır. Mezosferde gökyüzünün rengi siyah olduğundan yıldızlar sabah ve öğleden sonra bile gözlenebilmektedir. Burada atmosferik parıltının meydana geldiği en karmaşık fotokimyasal süreçler gerçekleşir.

Mezosfer ile bir sonraki katman arasında bir mezopoz vardır. Minimum sıcaklığın gözlemlendiği bir geçiş katmanı olarak tanımlanır. Daha yukarıda, deniz seviyesinden 100 kilometre yükseklikte Karman hattı var. Bu çizginin üzerinde termosfer (yükseklik sınırı 800 km) ve “dağılım bölgesi” olarak da adlandırılan ekzosfer bulunmaktadır. Yaklaşık 2-3 bin kilometre yükseklikte yakın uzay boşluğuna geçer.

Atmosferin üst katmanının net olarak görülemediği göz önüne alındığında, tam boyutunun hesaplanması mümkün değildir. Ayrıca farklı ülkelerde bu konuda farklı görüşlere sahip kuruluşlar da bulunmaktadır. Şunu belirtmek gerekir ki Karman hattı Farklı kaynaklar farklı sınır işaretleri kullandığından, dünya atmosferinin sınırı yalnızca şartlı olarak düşünülebilir. Böylece bazı kaynaklarda üst sınırın 2500-3000 km yükseklikte geçtiği bilgisini bulabilirsiniz.

NASA, hesaplamalar için 122 kilometre işaretini kullanıyor. Kısa bir süre önce, yaklaşık 118 km'de bulunan sınırın netleştirilmesine yönelik deneyler yapıldı.