Dünya atmosferindeki gazların içeriği. Atmosferin bileşimi ve yapısı

Atmosfer, gezegenimizin Dünya ile birlikte dönen gazdan oluşan kabuğudur. Atmosferde bulunan gaza hava denir. Atmosfer hidrosfer ile temas halindedir ve litosferi kısmen kaplar. Ancak üst sınırların belirlenmesi zordur. Geleneksel olarak atmosferin yukarı doğru yaklaşık üç bin kilometre boyunca uzandığı kabul edilmektedir. Orada sorunsuzca havasız alana akar.

Dünya atmosferinin kimyasal bileşimi

Atmosferin kimyasal bileşiminin oluşumu yaklaşık dört milyar yıl önce başladı. Başlangıçta atmosfer yalnızca hafif gazlardan (helyum ve hidrojen) oluşuyordu. Bilim adamlarına göre, Dünya çevresinde bir gaz kabuğunun oluşmasının ilk önkoşulları, lavlarla birlikte püskürtülen volkanik patlamalardı. büyük miktar gazlar Daha sonra su boşluklarıyla, canlı organizmalarla ve onların faaliyetlerinin ürünleriyle gaz değişimi başladı. Havanın bileşimi yavaş yavaş değişti ve modern biçim birkaç milyon yıl önce kaydedildi.

Atmosferin ana bileşenleri nitrojen (yaklaşık %79) ve oksijendir (%20). Geri kalan yüzde şu gazlardan gelir: argon, neon, helyum, metan, karbondioksit, hidrojen, kripton, ksenon, ozon, amonyak, kükürt ve nitrojen dioksitler, nitröz oksit ve karbon monoksit.

Ayrıca havada su buharı ve partikül madde (polen, toz, tuz kristalleri, aerosol yabancı maddeleri) bulunur.

İÇİNDE son zamanlarda bilim adamları niteliksel değil, ancak niceliksel değişim bazı hava bileşenleri. Bunun nedeni ise insan ve onun faaliyetleridir. Yalnızca son 100 yılın içeriği için karbondioksit on kat arttı! Bu, en küresel olanı iklim değişikliği olan birçok sorunla doludur.

Hava ve iklimin oluşumu

Atmosfer çalıyor hayati rol Dünya üzerinde iklim ve havanın oluşumunda. Birçoğu güneş ışığının miktarına, alttaki yüzeyin doğasına ve atmosferik dolaşıma bağlıdır.

Faktörlere sırasıyla bakalım.

1. Atmosfer, güneş ışınlarının ısısını iletir ve zararlı radyasyonu emer. Güneş ışınlarının dünyanın farklı bölgelerine düşmesi farklı açılar eski Yunanlılar biliyordu. Eski Yunancadan tercüme edilen "iklim" kelimesinin kendisi "eğim" anlamına gelir. Evet, ekvatorda güneş ışınları Neredeyse dikey olarak düşüyorlar, bu yüzden burası çok sıcak. Kutuplara yaklaştıkça, daha büyük açı eğim Ve sıcaklık düşer.

2. Dünyanın dengesiz ısınması nedeniyle atmosferde hava akımları oluşur. Boyutlarına göre sınıflandırılırlar. En küçükleri (onlarca ve yüzlerce metre) yerel rüzgarlardır. Bunu musonlar ve alize rüzgarları, kasırgalar ve antisiklonlar ve gezegenin ön bölgeleri takip ediyor.

Bütün bunlar hava kütleleri sürekli hareket ediyor. Bazıları oldukça statiktir. Örneğin subtropiklerden ekvatora doğru esen ticaret rüzgarları. Diğerlerinin hareketi büyük ölçüde atmosfer basıncına bağlıdır.

3. Atmosfer basıncı iklim oluşumunu etkileyen bir diğer faktördür. Bu, dünya yüzeyindeki hava basıncıdır. Bilindiği gibi hava kütleleri atmosfer basıncının yüksek olduğu bölgeden bu basıncın düşük olduğu bölgeye doğru hareket eder.

Toplam 7 bölge tahsis edilmiştir. Ekvator bölgesi alçak basınç. Ayrıca ekvatorun her iki tarafında otuzuncu enleme kadar - bölge yüksek basınç. 30°'den 60°'ye - yine düşük basınç. Ve 60°'den kutuplara kadar yüksek basınç bölgesi vardır. Bu bölgeler arasında hava kütleleri dolaşır. Denizden karaya gelenler yağmur ve kötü havayı, kıtalardan esen rüzgarlar ise açık ve kuru havayı getirir. Hava akımlarının çarpıştığı yerlerde, yağış ve sert, rüzgarlı hava ile karakterize edilen atmosferik ön bölgeler oluşur.

Bilim adamları, bir kişinin refahının bile atmosfer basıncına bağlı olduğunu kanıtladılar. Uluslararası standartlara göre normal atmosferik basınç- 760 mmHg. 0°C sıcaklıktaki kolon. Bu gösterge neredeyse deniz seviyesiyle aynı seviyede olan arazi alanları için hesaplanmaktadır. Yükseklik arttıkça basınç azalır. Bu nedenle, örneğin St. Petersburg için 760 mm Hg. - bu normdur. Ancak daha yüksekte bulunan Moskova için normal basınç 748 mm Hg'dir.

Basınç sadece dikey olarak değil aynı zamanda yatay olarak da değişir. Bu özellikle siklonların geçişi sırasında hissedilir.

Atmosferin yapısı

Atmosfer, katmanlı bir pastayı andırıyor. Ve her katmanın kendine has özellikleri vardır.

. Troposfer- Dünya'ya en yakın katman. Bu katmanın "kalınlığı" ekvatordan uzaklaştıkça değişir. Ekvatorun üzerinde katman 16-18 km yukarıya doğru uzanır. ılıman bölgeler- 10-12 km'de, kutuplarda - 8-10 km'de.

Toplam hava kütlesinin %80'i ve su buharının %90'ı burada bulunur. Burada bulutlar oluşuyor, siklonlar ve antisiklonlar ortaya çıkıyor. Hava sıcaklığı bölgenin yüksekliğine bağlıdır. Ortalama olarak her 100 metrede 0,65°C azalır.

. Tropopoz- atmosferin geçiş katmanı. Yüksekliği birkaç yüz metreden 1-2 km'ye kadar değişmektedir. Yaz aylarında hava sıcaklığı kış aylarına göre daha yüksektir. Örneğin kışın kutupların üzerinde sıcaklık -65° C'dir. Ekvatorun üzerinde ise yılın herhangi bir zamanında sıcaklık -70° C'dir.

. Stratosfer- bu, üst sınırı 50-55 kilometre yükseklikte bulunan bir katmandır. Buradaki türbülans düşük, havadaki su buharı içeriği ihmal edilebilir. Ama çok fazla ozon var. Maksimum konsantrasyonu 20-25 km yüksekliktedir. Stratosferde hava sıcaklığı artmaya başlar ve +0,8° C'ye ulaşır. Bunun nedeni ise ozon tabakası ultraviyole radyasyonla etkileşime girer.

. Stratopoz- stratosfer ile onu takip eden mezosfer arasında alçak bir ara katman.

. Mezosfer- bu katmanın üst sınırı 80-85 kilometredir. Burada karmaşık şeyler oluyor. fotokimyasal süreçler katılımla serbest radikaller. Gezegenimizin uzaydan görülen o narin mavi ışıltısını sağlayanlar onlardır.

Çoğu kuyruklu yıldız ve meteorit mezosferde yanar.

. Mezopoz- hava sıcaklığı en az -90° olan bir sonraki ara katman.

. Termosfer- alt sınır 80 - 90 km yükseklikte başlar ve katmanın üst sınırı yaklaşık 800 km'de uzanır. Hava sıcaklığı artıyor. +500° C ile +1000° C arasında değişebilir. Gün içerisinde sıcaklık dalgalanmaları yüzlerce dereceye ulaşır! Ancak buradaki hava o kadar seyrekleşmiş ki, "sıcaklık" terimini sandığımız şekilde anlamak burada uygun değil.

. İyonosfer- Mezosfer, mezopoz ve termosferi birleştirir. Buradaki hava esas olarak oksijen ve nitrojen moleküllerinin yanı sıra yarı nötr plazmadan oluşur. İyonosfere giren güneş ışınları hava moleküllerini güçlü bir şekilde iyonize eder. Alt katmanda (90 km'ye kadar) iyonizasyon derecesi düşüktür. Ne kadar yüksek olursa iyonizasyon da o kadar fazla olur. Yani 100-110 km yükseklikte elektronlar yoğunlaşır. Bu, kısa ve orta radyo dalgalarının yansıtılmasına yardımcı olur.

İyonosferin en önemli katmanı 150-400 km yükseklikte bulunan üst katmandır. Özelliği, radyo dalgalarını yansıtmasıdır ve bu, radyo sinyallerinin önemli mesafelere iletilmesini kolaylaştırır.

Aurora gibi bir fenomenin meydana geldiği yer iyonosferdir.

. Ekzosfer- Oksijen, helyum ve hidrojen atomlarından oluşur. Bu katmandaki gaz çok seyrektir ve hidrojen atomları sıklıkla gazın içine kaçar. uzay. Bu nedenle bu katmana “dağılım bölgesi” adı verilmektedir.

Atmosferimizin ağırlığı olduğunu öne süren ilk bilim adamı İtalyan E. Torricelli'ydi. Örneğin Ostap Bender, "Altın Buzağı" adlı romanında, her insanın 14 kg ağırlığındaki bir hava sütunu tarafından bastırıldığından yakınıyordu! Ancak büyük entrikacı Biraz yanılmışım. Bir yetişkin 13-15 tonluk bir basınçla karşılaşır! Ancak bu ağırlığı hissetmiyoruz çünkü atmosferik basınç, kişinin iç basıncıyla dengeleniyor. Atmosferimizin ağırlığı 5.300.000.000.000.000 tondur. Bu rakam devasa, ancak gezegenimizin ağırlığının yalnızca milyonda biri kadar.

Atmosfer(Yunan atmosferinden - buhar ve spharia - top) - hava zarfı Dünya da onunla birlikte dönüyor. Atmosferin gelişimi gezegenimizde meydana gelen jeolojik ve jeokimyasal süreçlerin yanı sıra faaliyetlerle de yakından ilişkiliydi. canlı organizmalar.

Hava topraktaki en küçük gözeneklere nüfuz ettiğinden ve suda bile çözündüğünden atmosferin alt sınırı Dünya yüzeyiyle çakışır.

2000-3000 km yükseklikteki üst sınır yavaş yavaş uzaya geçmektedir.

Oksijen içeren atmosfer sayesinde Dünya'da yaşam mümkündür. Atmosferdeki oksijen insanların, hayvanların ve bitkilerin solunum sürecinde kullanılır.

Eğer atmosfer olmasaydı Dünya Ay kadar sessiz olurdu. Sonuçta ses, hava parçacıklarının titreşimidir. Gökyüzünün mavi rengi, atmosferden geçen güneş ışınlarının sanki bir mercekten geçiyormuş gibi bileşen renklerine ayrışmasıyla açıklanmaktadır. Bu durumda en çok mavi ve mavi renklerin ışınları saçılır.

Atmosfer devam ediyor çoğu ultraviyole radyasyon Güneşin canlılar üzerinde zararlı etkisi vardır. Aynı zamanda ısıyı Dünya yüzeyine yakın tutarak gezegenimizin soğumasını önler.

Atmosferin yapısı

Atmosferde yoğunlukları farklı olan birkaç katman ayırt edilebilir (Şekil 1).

Troposfer

Troposfer- kutupların üzerinde kalınlığı 8-10 km, ılıman enlemlerde - 10-12 km ve ekvatorun üstünde - 16-18 km olan atmosferin en alt katmanı.

Pirinç. 1. Dünya atmosferinin yapısı

Troposferdeki hava ısıtılır dünyanın yüzeyi yani karadan ve sudan. Dolayısıyla bu katmandaki hava sıcaklığı yükseklikle birlikte her 100 m'de ortalama 0,6 °C azalır. Troposferin üst sınırında -55 °C'ye ulaşır. Aynı zamanda Ekvator bölgesinde üst sınır troposferde hava sıcaklığı -70 °C'dir ve bölgede Kuzey Kutbu-65°C.

Atmosfer kütlesinin yaklaşık% 80'i troposferde yoğunlaşır, neredeyse tüm su buharı bulunur, fırtınalar, fırtınalar, bulutlar ve yağışlar meydana gelir ve havanın dikey (konveksiyon) ve yatay (rüzgar) hareketi meydana gelir.

Havanın esas olarak troposferde oluştuğunu söyleyebiliriz.

Stratosfer

Stratosfer- Troposferin üzerinde 8 ila 50 km yükseklikte bulunan atmosfer katmanı. Bu katmanda gökyüzünün rengi mor görünür, bu da havanın inceliğiyle açıklanır, bu nedenle güneş ışınları neredeyse hiç dağılmaz.

Stratosfer atmosfer kütlesinin %20'sini içerir. Bu katmandaki hava nadirdir, neredeyse hiç su buharı yoktur ve bu nedenle neredeyse hiç bulut ve yağış oluşmaz. Ancak stratosferde hızı 300 km/saat'e ulaşan sabit hava akımları gözlemleniyor.

Bu katman konsantre ozon(ozon ekranı, ozonosfer), emen bir katman ultraviyole ışınları onların Dünya'ya ulaşmasını engelliyor ve böylece gezegenimizdeki canlı organizmaları koruyor. Ozon sayesinde stratosferin üst sınırındaki hava sıcaklığı -50 ila 4-55 °C arasında değişmektedir.

Mezosfer ile stratosfer arasında yer alır geçiş bölgesi- stratopoz.

Mezosfer

Mezosfer- 50-80 km yükseklikte bulunan atmosfer katmanı. Buradaki hava yoğunluğu Dünya yüzeyine göre 200 kat daha azdır. Mezosferde gökyüzünün rengi siyah görünür ve gün boyunca yıldızlar görünür. Hava sıcaklığı -75 (-90)°C'ye düşer.

80 km yükseklikte başlıyor termosfer. Bu katmandaki hava sıcaklığı keskin bir şekilde 250 m yüksekliğe yükselir ve ardından sabit hale gelir: 150 km yükseklikte 220-240 ° C'ye ulaşır; 500-600 km yükseklikte 1500 °C'yi aşıyor.

Mezosfer ve termosferin etkisi altında kozmik ışınlar Gaz molekülleri yüklü (iyonize) atomik parçacıklara ayrışır, bu yüzden atmosferin bu kısmına denir. iyonosfer- 50 ila 1000 km yükseklikte bulunan, esas olarak iyonize oksijen atomları, nitrojen oksit molekülleri ve serbest elektronlar. Bu katman, yüksek elektrifikasyon ile karakterize edilir ve uzun ve orta radyo dalgaları, tıpkı bir ayna gibi ondan yansıtılır.

İyonosferde var auroralar- Güneş'ten uçan elektrik yüklü parçacıkların etkisi altında seyrekleşmiş gazların parlaması - ve manyetik alanda keskin dalgalanmalar gözlenir.

Ekzosfer

Ekzosfer- atmosferin 1000 km'nin üzerinde bulunan dış katmanı. Gaz parçacıkları buraya doğru hareket ettiğinden bu katmana saçılma küresi de denir. yüksek hız ve uzaya dağılabilir.

Atmosfer bileşimi

Atmosfer, azot (%78,08), oksijen (%20,95), karbondioksit (%0,03), argon (%0,93), az miktarda helyum, neon, ksenon, kripton (%0,01), ozon ve diğer gazlar, ancak içerikleri ihmal edilebilir düzeydedir (Tablo 1). Modern kompozisyon Dünyanın havası yüz milyon yıldan fazla bir süre önce oluşturuldu, ancak insanın keskin bir şekilde artan endüstriyel faaliyeti yine de onun değişmesine yol açtı. Şu anda CO 2 içeriğinde yaklaşık %10-12 civarında bir artış var.

Atmosferi oluşturan gazlar çeşitli görevleri yerine getirir. fonksiyonel roller. Bununla birlikte, bu gazların asıl önemi, öncelikle radyant enerjiyi çok güçlü bir şekilde absorbe etmeleri ve dolayısıyla üzerinde önemli bir etkiye sahip olmaları gerçeğiyle belirlenir. sıcaklık rejimi Dünyanın yüzeyi ve atmosferi.

Tablo 1. Kimyasal bileşim kuru atmosferik hava dünya yüzeyine yakın

Azot, Atmosferdeki en yaygın gazdır ve kimyasal olarak aktif değildir.

Oksijen Azotun aksine kimyasal olarak çok aktif bir elementtir. Oksijenin spesifik işlevi oksidasyondur organik madde heterotrofik organizmalar, kayalar ve volkanlar tarafından atmosfere salınan az oksitlenmiş gazlar. Oksijen olmasaydı ölü organik maddelerin ayrışması olmazdı.

Karbondioksitin atmosferdeki rolü son derece büyüktür. Yanma süreçleri, canlı organizmaların solunumu ve çürüme sonucu atmosfere girer ve her şeyden önce fotosentez sırasında organik madde oluşumunun ana yapı malzemesidir. Bunun yanı sıra, büyük önem karbondioksit, kısa dalga güneş radyasyonunu iletme ve termal uzun dalga radyasyonunun bir kısmını absorbe etme özelliğine sahiptir; sera etkisi Aşağıda tartışılacak olan.

Atmosfer süreçleri, özellikle de stratosferin termal rejimi şunlardan etkilenir: ozon. Bu gaz, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun doğal bir soğurucusu olarak görev yapar ve soğurma güneş radyasyonu havanın ısınmasına neden olur. Ortalama aylık değerler genel içerik Atmosferdeki ozon, enlem ve yılın zamanına bağlı olarak 0,23-0,52 cm aralığında değişmektedir (bu, ozon tabakasının yer basıncı ve sıcaklıktaki kalınlığıdır). Ekvatordan kutuplara doğru ozon içeriğinde bir artış ve en az sonbaharda, en fazla ise ilkbaharda olmak üzere yıllık bir döngü vardır.

Atmosferin karakteristik bir özelliği, ana gazların (azot, oksijen, argon) içeriğinin rakımla birlikte biraz değişmesidir: 65 km yükseklikte atmosferdeki nitrojen içeriği% 86, oksijen - 19, argon - 0,91'dir. 95 km yükseklikte - nitrojen 77, oksijen - 21,3, argon -% 0,82. Atmosfer havasının bileşiminin dikey ve yatay olarak sabitliği, karıştırılmasıyla korunur.

Havada gazların yanı sıra su buharı Ve katı parçacıklar.İkincisi hem doğal hem de yapay (antropojenik) kökene sahip olabilir. Bunlar polen, küçük tuz kristalleri, yol tozu ve aerosol yabancı maddeleridir. Güneş ışınları pencereden içeri girdiğinde çıplak gözle görülebilir.

Özellikle şehirlerin ve büyük şehirlerin havasında çok sayıda partikül madde bulunmaktadır. sanayi merkezleri yakıtın yanması sırasında oluşan zararlı gaz emisyonlarının ve bunların safsızlıklarının aerosollere eklendiği yer.

Atmosferdeki aerosol konsantrasyonu, havanın şeffaflığını belirler ve bu, Dünya yüzeyine ulaşan güneş ışınımını etkiler. En büyük aerosoller yoğunlaşma çekirdekleridir (enlem. yoğunlaşma- sıkıştırma, kalınlaşma) - su buharının su damlacıklarına dönüşmesine katkıda bulunur.

Su buharının değeri öncelikle uzun dalga boyunu geciktirmesiyle belirlenir. termal radyasyon dünyanın yüzeyi; büyük ve küçük nem döngülerinin ana bağlantısını temsil eder; su yataklarının yoğunlaşması sırasında hava sıcaklığını artırır.

Atmosferdeki su buharı miktarı zamana ve mekana göre değişir. Bu nedenle, dünya yüzeyindeki su buharı konsantrasyonu tropik bölgelerde %3 ile Antarktika'da %2-10 (15) arasında değişmektedir.

Ilıman enlemlerde atmosferin dikey sütunundaki ortalama su buharı içeriği yaklaşık 1,6-1,7 cm'dir (bu, yoğunlaşmış su buharı tabakasının kalınlığıdır). Atmosferin farklı katmanlarındaki su buharına ilişkin bilgiler çelişkilidir. Örneğin, 20 ila 30 km arasındaki rakım aralığında özgül nemin rakımla birlikte güçlü bir şekilde arttığı varsayılmıştır. Ancak sonraki ölçümler stratosferin daha fazla kuru olduğunu gösteriyor. Görünen o ki, stratosferdeki özgül nem yüksekliğe çok az bağlıdır ve 2-4 mg/kg'dır.

Troposferdeki su buharı içeriğinin değişkenliği, buharlaşma, yoğunlaşma ve yatay taşınma işlemlerinin etkileşimi ile belirlenir. Su buharının yoğunlaşması sonucu bulutlar oluşur ve yağışlar yağmur, dolu ve kar şeklinde düşer.

Süreçler faz geçişleri su esas olarak troposferde akar, bu nedenle sedefli ve gümüşi olarak adlandırılan stratosferdeki (20-30 km yükseklikte) ve mezosferdeki (mezopozun yakınında) bulutlar nispeten nadir görülürken, troposferik bulutlar genellikle suyun yaklaşık% 50'sini kaplar. tüm dünya yüzeyi.

Havada bulunabilecek su buharı miktarı hava sıcaklığına bağlıdır.

-20 ° C sıcaklıkta 1 m3 hava 1 g'dan fazla su içeremez; 0 °C'de - en fazla 5 g; +10 °C'de - en fazla 9 g; +30 °C'de - en fazla 30 g su.

Çözüm: Hava sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla su buharı içerebilir.

Hava olabilir zengin Ve doymamış su buharı. Dolayısıyla, +30 °C sıcaklıkta 1 m3 hava 15 g su buharı içeriyorsa, hava su buharına doymamış demektir; 30 g ise - doymuş.

Mutlak nem 1 m3 havada bulunan su buharı miktarıdır. Gram cinsinden ifade edilir. Mesela “mutlak nem 15” derlerse bu 1 mL’de 15 gr su buharı var demektir.

Bağıl nem- bu, 1 m3 havadaki gerçek su buharı içeriğinin, belirli bir sıcaklıkta 1 m L'de bulunabilen su buharı miktarına oranıdır (yüzde olarak). Örneğin, radyo bağıl nemin %70 olduğunu bildiren bir hava raporu yayınlıyorsa bu, havanın o sıcaklıkta tutabileceği su buharının %70'ini içerdiği anlamına gelir.

Bağıl nem ne kadar yüksek olursa, yani Hava doygunluğa ne kadar yakınsa yağış olasılığı da o kadar yüksektir.

Ekvator bölgesinde yıl boyunca orada kaldığı için her zaman yüksek (%90'a kadar) bağıl hava nemi gözlenir. yüksek sıcaklık okyanusların yüzeyinden hava ve büyük buharlaşma meydana gelir. Aynı yüksek bağıl nem kutup bölgelerinde de vardır, ancak ne zaman düşük sıcaklıklar bile büyük sayı su buharı havayı doymuş veya neredeyse doymuş hale getirir. Ilıman enlemlerde bağıl nem mevsimlere göre değişir; kışın daha yüksek, yazın daha düşüktür.

Çöllerdeki bağıl hava nemi özellikle düşüktür: 1 m 1 hava, belirli bir sıcaklıkta mümkün olandan iki ila üç kat daha az su buharı içerir.

Ölçmek bağıl nem bir higrometre kullanın (Yunanca hygros - ıslak ve metreco - ölçerim).

Doymuş hava soğuduğunda aynı miktarda su buharını tutamaz; yoğunlaşarak sis damlacıklarına dönüşür. Sis yaz aylarında açık ve serin bir gecede görülebilir.

Bulutlar- bu aynı sistir, ancak dünya yüzeyinde değil, belli bir yükseklikte oluşur. Hava yükseldikçe soğur ve içindeki su buharı yoğunlaşır. Ortaya çıkan küçük su damlacıkları bulutları oluşturur.

Bulut oluşumu aynı zamanda şunları içerir: parçacık madde Troposferde asılı kaldı.

Bulutlar olabilir farklı şekil oluşum koşullarına bağlıdır (Tablo 14).

En alçak ve en ağır bulutlar stratus'tur. Dünya yüzeyinden 2 km yükseklikte bulunurlar. 2 ila 8 km yükseklikte daha pitoresk kümülüs bulutları gözlemlenebilir. En yüksek ve en hafifleri sirüs bulutlarıdır. Dünya yüzeyinden 8 ila 18 km yükseklikte bulunurlar.

Atmosfer koruması

Ana kaynak sanayi işletmeleri ve arabalar. İÇİNDE büyük şehirler Ana ulaşım yollarındaki gaz kirliliği sorunu oldukça ciddidir. Bu yüzden birçok durumda büyük şehirlerÜlkemiz de dahil olmak üzere tüm dünyada, araç egzoz gazlarının toksisitesinin çevresel kontrolü uygulamaya konmuştur. Uzmanlara göre havadaki duman ve toz, arzı yarı yarıya azaltabilir güneş enerjisi doğal koşullarda değişikliklere yol açacak şekilde dünya yüzeyine.

Dünyanın bileşimi. Hava

Hava, Dünya atmosferini oluşturan çeşitli gazların mekanik bir karışımıdır.

Hava, canlı organizmaların solunumu için gereklidir ve endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Havanın homojen bir madde değil, karışım olduğu gerçeği İskoç bilim adamı Joseph Black'in deneyleri sırasında kanıtlandı. Bunlardan birinde bilim adamı, beyaz magnezyanın (magnezyum karbonat) ısıtıldığında "bağlı havanın" açığa çıktığını, yani karbondioksitin ve yanmış magnezyanın (magnezyum oksit) oluştuğunu keşfetti. Kireçtaşı yakıldığında ise tam tersine “bağlı hava” uzaklaştırılır. Bu deneylere dayanarak bilim adamı, karbondioksit ile kostik alkaliler arasındaki farkın, ilkinin karbon dioksit içermesi olduğu sonucuna vardı; bileşenler hava. Bugün biliyoruz ki karbondioksite ek olarak bileşim dünyanın havası

şunları içerir:

Tabloda belirtilen dünya atmosferindeki gazların oranı, 120 km yüksekliğe kadar alt katmanları için tipiktir. Bu bölgelerde homosfer adı verilen, iyi karışmış, tek biçimli bir bölge bulunur. Homosferin üstünde, gaz moleküllerinin atomlara ve iyonlara ayrışmasıyla karakterize edilen heterosfer bulunur. Bölgeler birbirinden turbo duraklamayla ayrılır.

Güneş ve kozmik radyasyonun etkisi altında moleküllerin atomlara ayrıştığı kimyasal reaksiyona foto ayrışma denir. Moleküler oksijenin bozunması, 200 km'nin üzerindeki rakımlarda atmosferin ana gazı olan atomik oksijeni üretir. 1200 km'nin üzerindeki irtifalarda gazların en hafifleri olan hidrojen ve helyum hakim olmaya başlar. Havanın büyük bir kısmı atmosferin 3 alt katmanında yoğunlaştığından, 100 km'nin üzerindeki rakımlarda hava bileşimindeki değişikliklerin hava üzerinde gözle görülür bir etkisi yoktur. genel kompozisyon

atmosfer.

İÇİNDE Azot en yaygın gazdır ve Dünya'nın hava hacminin dörtte üçünden fazlasını oluşturur. Modern nitrojen, fotosentez sırasında oluşan erken amonyak-hidrojen atmosferinin moleküler oksijen tarafından oksidasyonu sonucu oluşmuştur. Şu anda, nitratların nitritlere indirgenmesi işlemi olan denitrifikasyonun bir sonucu olarak atmosfere küçük miktarlarda nitrojen girmektedir, ardından anaerobik prokaryotlar tarafından üretilen gaz halindeki oksitler ve moleküler nitrojen oluşumu takip etmektedir. Volkanik patlamalar sırasında atmosfere bir miktar nitrojen girer.üst katmanlar elektrik deşarjları ozonun katılımıyla moleküler nitrojen nitrojen monoksite oksitlenir:

N2 + Ö2 → 2NO

Normal koşullar altında monoksit hemen oksijenle reaksiyona girerek nitro oksit oluşturur:

2NO + Ö2 → 2N2Ö

Azot esastır kimyasal element dünyanın atmosferi. Azot proteinlerin bir parçasıdır ve bitkilere mineral beslenmesi sağlar. Biyokimyasal reaksiyonların hızını belirler ve oksijen seyreltici rolünü oynar.

Dünya atmosferinde en yaygın ikinci gaz oksijendir. Bu gazın oluşumu fotosentezle ilişkilidir. bitki faaliyeti ve bakteriler. Fotosentetik organizmalar ne kadar çeşitli ve çok sayıda olursa, atmosferdeki oksijen içeriği süreci de o kadar önemli hale geldi. Mantonun gazının alınması sırasında az miktarda ağır oksijen açığa çıkar.

Troposfer ve stratosferin üst katmanlarında, ultraviyole güneş radyasyonunun etkisi altında (bunu hν olarak belirtiyoruz), ozon oluşur:

O 2 + hν → 2O

Aynı ultraviyole radyasyonun bir sonucu olarak ozon ayrışır:

O3 + hν → O2 + O

Ç 3 + Ç → 2О 2

İlk reaksiyonun bir sonucu olarak, ikinci reaksiyonun bir sonucu olarak atomik oksijen oluşur - moleküler oksijen. Bu 4 reaksiyonun tamamına, onları 1930 yılında keşfeden İngiliz bilim adamı Sidney Chapman'ın adını taşıyan "Chapman mekanizması" adı verilmektedir.

Oksijen canlı organizmaların solunumu için kullanılır. Yardımı ile oksidasyon ve yanma süreçleri meydana gelir.

Ozon, canlı organizmaları geri dönüşü olmayan mutasyonlara neden olan ultraviyole radyasyondan korumaya yarar. En yüksek ozon konsantrasyonu sözde alt stratosferde gözlenir.

ozon tabakası veya ozon perdesi, 22-25 km yükseklikte yer alır. Ozon içeriği küçüktür: Normal basınçta, dünya atmosferindeki ozonun tamamı yalnızca 2,91 mm kalınlığında bir tabakayı kaplar.

Atmosferdeki en yaygın üçüncü gaz olan argonun yanı sıra neon, helyum, kripton ve ksenonun oluşumu volkanik patlamalar ve radyoaktif elementlerin bozunması ile ilişkilidir.

Özellikle helyum, uranyum, toryum ve radyumun radyoaktif bozunmasının bir ürünüdür: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (bu reaksiyonlarda α parçacığı enerji kaybı sürecinde elektronları yakalayan ve 4 He olan helyum çekirdeği). Argon bozunma sürecinde oluşur radyoaktif izotop

potasyum: 40 K → 40 Ar + γ.

Neon magmatik kayalardan kaçar.

Atmosferdeki kriptonun büyük bir kısmı, Dünya'nın evriminin ilk aşamalarında çürümenin bir sonucu olarak oluşmuştur. uranyum ötesi elementler olağanüstü derecede kısa bir yarı ömre sahip veya uzaydan gelmiş, kripton içeriği Dünya'dakinden on milyon kat daha yüksek.

Ksenon, uranyumun bölünmesinin sonucudur, ancak bu gazın büyük kısmı, Dünya'nın oluşumunun ilk aşamalarından, ilkel atmosferden kalır.

Karbondioksit, volkanik patlamalar sonucu ve organik maddenin ayrışması sırasında atmosfere girer. Dünyanın orta enlemlerinin atmosferindeki içeriği yılın mevsimlerine bağlı olarak büyük ölçüde değişir: kışın CO2 miktarı artar ve yazın azalır.

Bu dalgalanma, fotosentez sürecinde karbondioksit kullanan bitkilerin aktivitesiyle ilişkilidir. Suyun ayrışması sonucu hidrojen oluşur güneş radyasyonu

. Ancak atmosferi oluşturan gazların en hafifi olduğundan sürekli olarak uzaya buharlaşır ve bu nedenle atmosferdeki içeriği çok azdır.

Su buharı göllerin, nehirlerin, denizlerin ve karaların yüzeyinden suyun buharlaşmasının sonucudur. Su buharı ve karbondioksit dışındaki atmosferin alt katmanlarındaki ana gazların konsantrasyonu sabittir. İÇİNDE küçük miktarlar

atmosferde kükürt oksit SO2, amonyak NH3, karbon monoksit CO, ozon O3, hidrojen klorür HCl, hidrojen florür HF, nitrojen monoksit NO, hidrokarbonlar, cıva buharı Hg, iyot I2 ve diğerleri bulunur. Atmosferin alt katmanı olan troposferde her zaman büyük miktarda askıda katı ve sıvı parçacık bulunur. Dünya atmosferindeki partikül madde kaynakları şunlardır: volkanik patlamalar polen, mikroorganizmalar ve son zamanlarda üretim sırasında fosil yakıtların yakılması gibi insan faaliyetleri. En küçük parçacıklar