Naziv slojeva zemljine atmosfere. Gornji slojevi atmosfere. Sastav Zemljine atmosfere

Atmosfera je plinoviti omotač našeg planeta koji se okreće zajedno sa Zemljom. Plin u atmosferi naziva se zrak. Atmosfera je u dodiru s hidrosferom i djelomično pokriva litosferu. Ali gornje granice teško je odrediti. Konvencionalno je prihvaćeno da se atmosfera proteže prema gore otprilike tri tisuće kilometara. Tamo glatko teče u bezzračni prostor.

Kemijski sastav Zemljine atmosfere

Formiranje kemijskog sastava atmosfere počelo je prije otprilike četiri milijarde godina. U početku se atmosfera sastojala samo od lakih plinova - helija i vodika. Prema znanstvenicima, prvi preduvjeti za stvaranje plinske ljuske oko Zemlje bile su vulkanske erupcije koje su, zajedno s lavom, ispuštale ogromne količine plinova. Nakon toga je započela izmjena plinova s ​​vodenim prostorima, sa živim organizmima i s proizvodima njihovih aktivnosti. Sastav zraka postupno se mijenjao i fiksirao se u svom modernom obliku prije nekoliko milijuna godina.

Glavne komponente atmosfere su dušik (oko 79%) i kisik (20%). Preostali postotak (1%) čine sljedeći plinovi: argon, neon, helij, metan, ugljikov dioksid, vodik, kripton, ksenon, ozon, amonijak, sumpor i dušikov dioksid, dušikov oksid i ugljikov monoksid, koji su uključeni u ovaj jedan posto.

Osim toga, zrak sadrži vodenu paru i čestice (pelud, prašinu, kristale soli, aerosolne nečistoće).

Nedavno su znanstvenici primijetili ne kvalitativnu, već kvantitativnu promjenu u nekim sastojcima zraka. A razlog tome je čovjek i njegove aktivnosti. Samo u posljednjih 100 godina, razine ugljičnog dioksida značajno su porasle! To je bremenito mnogim problemima, od kojih su najglobalniji klimatske promjene.

Formiranje vremena i klime

Atmosfera igra ključnu ulogu u oblikovanju klime i vremena na Zemlji. Mnogo ovisi o količini sunčeve svjetlosti, prirodi podloge i atmosferskoj cirkulaciji.

Pogledajmo čimbenike redom.

1. Atmosfera propušta toplinu sunčevih zraka i upija štetna zračenja. Stari Grci su znali da sunčeve zrake padaju na različite dijelove Zemlje pod različitim kutovima. Sama riječ "klima" u prijevodu sa starogrčkog znači "nagib". Dakle, na ekvatoru sunčeve zrake padaju gotovo okomito, zbog čega je ovdje jako vruće. Što je bliže polovima, to je veći kut nagiba. I temperatura pada.

2. Zbog neravnomjernog zagrijavanja Zemlje u atmosferi nastaju zračna strujanja. Klasificirani su prema veličini. Najmanji (desetci i stotine metara) su lokalni vjetrovi. Zatim slijede monsuni i pasati, ciklone i anticiklone te planetarne frontalne zone.

Sve te zračne mase neprestano se kreću. Neki od njih su prilično statični. Na primjer, pasati koji pušu iz suptropskog područja prema ekvatoru. Kretanje ostalih uvelike ovisi o atmosferskom tlaku.

3. Atmosferski tlak je još jedan faktor koji utječe na formiranje klime. To je tlak zraka na površini zemlje. Kao što je poznato, zračne mase kreću se iz područja visokog atmosferskog tlaka prema području gdje je taj tlak niži.

Dodijeljeno je ukupno 7 zona. Ekvator je zona niskog tlaka. Nadalje, s obje strane ekvatora do tridesetih geografskih širina nalazi se područje visokog tlaka. Od 30° do 60° - opet nizak tlak. A od 60° do polova je zona visokog tlaka. Između ovih zona kruže zračne mase. Oni koji dolaze s mora na kopno donose kišu i loše vrijeme, a oni koji pušu s kontinenata vedro i suho vrijeme. Na mjestima sudara zračnih struja formiraju se zone atmosferske fronte, koje karakteriziraju oborine i loše, vjetrovito vrijeme.

Znanstvenici su dokazali da čak i dobrobit osobe ovisi o atmosferskom tlaku. Prema međunarodnim standardima, normalni atmosferski tlak je 760 mm Hg. stupca na temperaturi od 0°C. Ovaj se pokazatelj izračunava za one površine kopna koje su gotovo na razini razine mora. S visinom tlak opada. Stoga, na primjer, za St. Petersburg 760 mm Hg. - ovo je norma. Ali za Moskvu, koja se nalazi više, normalni tlak je 748 mm Hg.

Tlak se ne mijenja samo okomito, već i vodoravno. Osobito se to osjeti tijekom prolaska ciklona.

Struktura atmosfere

Atmosfera podsjeća na slojevitu tortu. I svaki sloj ima svoje karakteristike.

. Troposfera- sloj najbliži Zemlji. "Debljina" ovog sloja mijenja se s udaljenošću od ekvatora. Iznad ekvatora, sloj se proteže prema gore za 16-18 km, u umjerenim zonama za 10-12 km, na polovima za 8-10 km.

Ovdje se nalazi 80% ukupne zračne mase i 90% vodene pare. Ovdje nastaju oblaci, nastaju ciklone i anticiklone. Temperatura zraka ovisi o nadmorskoj visini područja. U prosjeku se smanjuje za 0,65°C na svakih 100 metara.

. Tropopauza- prijelazni sloj atmosfere. Visina mu se kreće od nekoliko stotina metara do 1-2 km. Temperatura zraka ljeti je viša nego zimi. Na primjer, iznad polova zimi je -65° C. A iznad ekvatora je -70° C u bilo koje doba godine.

. Stratosfera- ovo je sloj čija gornja granica leži na nadmorskoj visini od 50-55 kilometara. Turbulencija je ovdje niska, sadržaj vodene pare u zraku je zanemariv. Ali ima puno ozona. Najveća mu je koncentracija na nadmorskoj visini od 20-25 km. U stratosferi temperatura zraka počinje rasti i doseže +0,8° C. To je zbog činjenice da ozonski omotač stupa u interakciju s ultraljubičastim zračenjem.

. Stratopauza- niski međusloj između stratosfere i mezosfere koji slijedi.

. Mezosfera- gornja granica ovog sloja je 80-85 kilometara. Ovdje se odvijaju složeni fotokemijski procesi koji uključuju slobodne radikale. Oni su ti koji daju taj nježni plavi sjaj našeg planeta, koji se vidi iz svemira.

Većina kometa i meteorita izgori u mezosferi.

. Mezopauza- sljedeći međusloj, temperatura zraka u kojoj je najmanje -90 °.

. Termosfera- donja granica počinje na nadmorskoj visini od 80 - 90 km, a gornja granica sloja ide približno na 800 km. Temperatura zraka raste. Može varirati od +500° C do +1000° C. Tijekom dana temperaturne fluktuacije iznose stotine stupnjeva! Ali zrak je ovdje toliko razrijeđen da razumijevanje pojma "temperatura" kako ga mi zamišljamo ovdje nije prikladno.

. Ionosfera- objedinjuje mezosferu, mezopauzu i termosferu. Ovdje se zrak uglavnom sastoji od molekula kisika i dušika, kao i kvazineutralne plazme. Sunčeve zrake koje ulaze u ionosferu snažno ioniziraju molekule zraka. U nižem sloju (do 90 km) stupanj ionizacije je nizak. Što je veći, veća je ionizacija. Dakle, na visini od 100-110 km elektroni su koncentrirani. To pomaže u reflektiranju kratkih i srednjih radio valova.

Najvažniji sloj ionosfere je onaj gornji koji se nalazi na visini od 150-400 km. Njegova je osobitost da reflektira radio valove, što olakšava prijenos radio signala na znatne udaljenosti.

U ionosferi se pojavljuje takav fenomen kao što je aurora.

. Egzosfera- sastoji se od atoma kisika, helija i vodika. Plin u ovom sloju je vrlo razrijeđen i atomi vodika često pobjegnu u svemir. Stoga se ovaj sloj naziva "zona disperzije".

Prvi znanstvenik koji je sugerirao da naša atmosfera ima težinu bio je Talijan E. Torricelli. Ostap Bender je, primjerice, u svom romanu “Zlatno tele” žalio kako je svaki čovjek pritisnut stupom zraka od 14 kg! Ali veliki spletkar se malo prevario. Odrasla osoba doživljava pritisak od 13-15 tona! Ali mi ne osjećamo tu težinu, jer je atmosferski tlak uravnotežen unutarnjim pritiskom osobe. Težina naše atmosfere je 5 300 000 000 000 000 tona. Brojka je kolosalna, iako je samo milijunti dio težine našeg planeta.

Zemljina atmosfera

Atmosfera(iz. starogrčkiἀτμός - para i σφαῖρα - lopta) - plinškoljka ( geosfera), koji okružuje planet Zemlja. Njegova unutarnja površina pokriva hidrosfera i djelomično kora, vanjski graniči sa zemaljskim dijelom svemira.

Skup grana fizike i kemije koje proučavaju atmosferu obično se naziva atmosferska fizika. Atmosfera određuje vrijeme na površini Zemlje, proučavajući vrijeme meteorologija, i dugoročne varijacije klima - klimatologija.

Struktura atmosfere

Struktura atmosfere

Troposfera

Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim širinama; niža zimi nego ljeti. Donji, glavni sloj atmosfere. Sadrži više od 80% ukupne mase atmosferskog zraka i oko 90% sve vodene pare prisutne u atmosferi. U troposferi su vrlo razvijeni turbulencija I konvekcija, ustati oblaci, razvijaju se cikloni I anticiklone. Temperatura opada s povećanjem nadmorske visine s prosječnom vertikalom gradijent 0,65°/100 m

Sljedeći uvjeti su prihvaćeni kao "normalni uvjeti" na površini Zemlje: gustoća 1,2 kg/m3, barometarski tlak 101,35 kPa, temperatura plus 20 °C i relativna vlažnost 50%. Ovi uvjetni pokazatelji imaju čisto inženjersko značenje.

Stratosfera

Sloj atmosfere koji se nalazi na visini od 11 do 50 km. Karakterizira ga blaga promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i povećanje u sloju od 25-40 km od -56,5 do 0,8 ° S(gornji sloj stratosfere ili regije inverzije). Nakon što je dosegla vrijednost od oko 273 K (gotovo 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza a granica je između stratosfere i mezosfera.

Stratopauza

Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. U vertikalnoj raspodjeli temperature postoji maksimum (oko 0 °C).

Mezosfera

Zemljina atmosfera

Mezosfera počinje na visini od 50 km i proteže se na 80-90 km. Temperatura opada s visinom s prosječnim vertikalnim gradijentom od (0,25-0,3)°/100 m. Glavni energetski proces je prijenos topline zračenjem. Složeni fotokemijski procesi koji uključuju slobodni radikali, vibracijski pobuđene molekule itd. uzrokuju sjaj atmosfere.

Mezopauza

Prijelazni sloj između mezosfere i termosfere. Postoji minimum u vertikalnoj raspodjeli temperature (oko -90 °C).

Karmanova linija

Visina iznad razine mora, koja se konvencionalno prihvaća kao granica između Zemljine atmosfere i svemira.

Termosfera

Glavni članak: Termosfera

Gornja granica je oko 800 km. Temperatura raste do visina od 200-300 km, gdje doseže vrijednosti reda veličine 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih nadmorskih visina. Pod utjecajem ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja te kozmičkog zračenja dolazi do ionizacije zraka (“ polarne svjetlosti") - glavna područja ionosfera leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kisik.

Atmosferski slojevi do visine od 120 km

Egzosfera (sfera raspršenja)

Egzosfera- disperzijska zona, vanjski dio termosfere, koji se nalazi iznad 700 km. Plin u egzosferi je vrlo razrijeđen, a odavde njegove čestice cure u međuplanetarni prostor ( rasipanje).

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana smjesa plinova. U višim slojevima raspodjela plinova po visini ovisi o njihovoj molekulskoj masi, a koncentracija težih plinova brže opada s udaljenošću od površine Zemlje. Zbog smanjenja gustoće plina temperatura pada od 0 °C u stratosferi do −110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinačnih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~1500 °C. Iznad 200 km uočavaju se značajne fluktuacije temperature i gustoće plina u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3000 km egzosfera postupno prelazi u tzv. bliski svemirski vakuum, koji je ispunjen visoko razrijeđenim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog podrijetla. Osim iznimno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetsko i korpuskularno zračenje sunčevog i galaktičkog podrijetla.

Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na temelju električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutronosfera i ionosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera proteže do visine od 2000-3000 km.

Ovisno o sastavu plina u atmosferi, emitiraju homosfera I heterosfera. Heterosfera - To je područje gdje gravitacija utječe na razdvajanje plinova, jer je njihovo miješanje na tolikoj visini zanemarivo. To podrazumijeva promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega leži dobro izmiješan, homogeni dio atmosfere, tzv homosfera. Granica između tih slojeva naziva se turbo pauza, nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.

Fizička svojstva

Debljina atmosfere je otprilike 2000 - 3000 km od površine Zemlje. Ukupna masa zrak- (5,1-5,3)×10 18 kg. Molekulska masačisti suhi zrak je 28.966. Pritisak na 0 °C na razini mora 101.325 kPa; kritična temperatura-140,7 °C; kritični tlak 3,7 MPa; C str 1,0048×10 3 J/(kg K) (na 0 °C), C v 0,7159×10 3 J/(kg K) (pri 0 °C). Topivost zraka u vodi na 0 °C je 0,036%, na 25 °C - 0,22%.

Fiziološka i druga svojstva atmosfere

Već na nadmorskoj visini od 5 km razvija se neobučena osoba gladovanje kisikom a bez prilagodbe, učinak osobe je značajno smanjen. Ovdje završava fiziološka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemoguće na visini od 15 km, iako do otprilike 115 km atmosfera sadrži kisik.

Atmosfera nas opskrbljuje kisikom potrebnim za disanje. Međutim, zbog pada ukupnog tlaka atmosfere, kako se dižete na visinu, parcijalni tlak kisika se u skladu s tim smanjuje.

Ljudska pluća stalno sadrže oko 3 litre alveolarnog zraka. Parcijalni tlak kisika u alveolarnom zraku pri normalnom atmosferskom tlaku iznosi 110 mm Hg. Art., Tlak ugljičnog dioksida - 40 mm Hg. Art., I vodena para - 47 mm Hg. Umjetnost. S porastom nadmorske visine tlak kisika pada, a ukupni tlak pare vode i ugljičnog dioksida u plućima ostaje gotovo konstantan – oko 87 mm Hg. Umjetnost. Opskrba pluća kisikom potpuno će prestati kada tlak okolnog zraka postane jednak toj vrijednosti.

Na visini od oko 19-20 km atmosferski tlak pada na 47 mm Hg. Umjetnost. Stoga na ovoj visini voda i međustanična tekućina počinju ključati u ljudskom tijelu. Izvan kabine pod tlakom na ovim visinama smrt nastupa gotovo trenutno. Dakle, sa stajališta ljudske fiziologije, "svemir" počinje već na visini od 15-19 km.

Gusti slojevi zraka - troposfera i stratosfera - štite nas od štetnog djelovanja zračenja. Pri dovoljnoj razrijeđenosti zraka, na visinama većim od 36 km, ionizirajući agensi intenzivno djeluju na organizam. radijacija- primarne kozmičke zrake; Na visinama većim od 40 km ultraljubičasti dio sunčevog spektra je opasan za čovjeka.

Kako se dižemo na sve veću visinu iznad Zemljine površine, takve poznate pojave opažene u nižim slojevima atmosfere kao što su širenje zvuka, pojava aerodinamičkih lift i otpor, prijenos topline konvekcija i tako dalje.

U razrijeđenim slojevima zraka, distribucija zvuk pokazuje se nemogućim. Do visina od 60-90 km još uvijek je moguće koristiti otpor zraka i uzgon za kontrolirani aerodinamički let. Ali počevši od visina od 100-130 km, koncepti poznati svakom pilotu brojevi M I zvučni zid gube značenje, postoji kondicional Karmanova linija iza koje počinje sfera čisto balističkog leta, koja se može kontrolirati samo pomoću reaktivnih sila.

Na visinama iznad 100 km atmosfera je lišena još jednog izvanrednog svojstva - sposobnosti upijanja, provođenja i prijenosa toplinske energije konvekcijom (tj. miješanjem zraka). To znači da se različiti elementi opreme na orbitalnoj svemirskoj postaji neće moći hladiti izvana na isti način kako se to inače radi u avionu - uz pomoć zračnih mlaznica i zračnih radijatora. Na takvoj visini, kao i općenito u svemiru, jedini način prijenosa topline je toplinsko zračenje.

Atmosferski sastav

Sastav suhog zraka

Zemljina atmosfera sastoji se uglavnom od plinova i raznih nečistoća (prašine, kapljica vode, kristala leda, morske soli, produkata izgaranja).

Koncentracija plinova koji čine atmosferu gotovo je konstantna, s izuzetkom vode (H 2 O) i ugljičnog dioksida (CO 2).

Osim plinova navedenih u tablici, atmosfera sadrži SO 2, NH 3, CO, ozon, ugljikovodici, HCl, HF, parovi Hg, I 2 , i također NE i mnogi drugi plinovi u malim količinama. Troposfera stalno sadrži veliki broj suspendiranih čvrstih i tekućih čestica ( aerosol).

Povijest nastanka atmosfere

Prema najrasprostranjenijoj teoriji, Zemljina je atmosfera tijekom vremena imala četiri različita sastava. U početku se sastojao od lakih plinova ( vodik I helij), snimljen iz međuplanetarnog svemira. Ovo je tzv primarna atmosfera(prije oko četiri milijarde godina). U sljedećoj je fazi aktivna vulkanska aktivnost dovela do zasićenja atmosfere plinovima koji nisu vodik (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Tako je nastala sekundarna atmosfera(oko tri milijarde godina prije današnjeg dana). Ova je atmosfera bila oporavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim čimbenicima:

curenje lakih plinova (vodika i helija) u međuplanetarni prostor;

kemijske reakcije koje se odvijaju u atmosferi pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja munje i nekih drugih čimbenika.

Postupno su ti čimbenici doveli do formiranja tercijarna atmosfera, karakteriziran znatno nižim udjelom vodika i puno većim udjelom dušika i ugljičnog dioksida (nastalog kao rezultat kemijskih reakcija iz amonijaka i ugljikovodika).

Dušik

Nastanak velike količine N 2 posljedica je oksidacije atmosfere amonijak-vodik molekularnim O 2, koji je počeo dolaziti s površine planeta kao rezultat fotosinteze, počevši prije 3 milijarde godina. N2 se također ispušta u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadrže dušik. Dušik se oksidira ozonom u NO u gornjoj atmosferi.

Dušik N 2 reagira samo pod određenim uvjetima (na primjer, tijekom pražnjenja munje). Oksidacija molekularnog dušika ozonom tijekom električnih pražnjenja koristi se u industrijskoj proizvodnji dušičnih gnojiva. Mogu ga uz mali utrošak energije oksidirati i pretvoriti u biološki aktivan oblik. cijanobakterije (modrozelene alge) te kvržične bakterije koje tvore rizobijalne simbioza S mahunarke biljke, tzv zelena gnojidba.

Kisik

Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom na Zemlji živući organizmi, kao rezultat fotosinteza praćeno oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida. U početku se kisik trošio na oksidaciju reduciranih spojeva - amonijaka, ugljikovodika, dušikovog oblika žlijezda sadržan u oceanima itd. Na kraju ove faze sadržaj kisika u atmosferi počeo je rasti. Postupno se formirala moderna atmosfera s oksidacijskim svojstvima. Budući da je to izazvalo ozbiljne i nagle promjene u mnogim procesima koji se odvijaju u atmosfera, litosfera I biosfera, ovaj događaj se zvao Katastrofa s kisikom.

Tijekom fanerozoik mijenjao se sastav atmosfere i sadržaj kisika. Ponajprije su korelirali s brzinom taloženja organskog sedimenta. Dakle, tijekom razdoblja nakupljanja ugljena, sadržaj kisika u atmosferi očito je značajno premašio modernu razinu.

Ugljični dioksid

Sadržaj CO 2 u atmosferi ovisi o vulkanskoj aktivnosti i kemijskim procesima u zemljinim ljuskama, ali prije svega o intenzitetu biosinteze i razgradnje organske tvari u biosfera Zemlja. Gotovo cjelokupna sadašnja biomasa planeta (oko 2,4 × 10 12 tona ) nastaje zbog ugljičnog dioksida, dušika i vodene pare sadržane u atmosferskom zraku. Pokopan u ocean, V močvare i u šumama organska tvar se pretvara u ugljen, ulje I prirodni gas. (cm. Geokemijski ciklus ugljika)

Plemeniti plinovi

Izvor inertnih plinova - argon, helij I kripton- vulkanske erupcije i raspad radioaktivnih elemenata. Zemlja općenito, a posebno atmosfera, osiromašene su inertnim plinovima u usporedbi sa svemirom. Vjeruje se da razlog tome leži u kontinuiranom istjecanju plinova u međuplanetarni prostor.

Zagađenje zraka

Nedavno je na evoluciju atmosfere počelo utjecati ljudski. Rezultat njegovih aktivnosti bio je stalni značajan porast sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog izgaranja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim erama. Ogromne količine CO 2 troše se tijekom fotosinteze i apsorbiraju ga svjetski oceani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog podrijetla, kao i zbog vulkanizma i ljudske industrijske aktivnosti. Tijekom proteklih 100 godina sadržaj CO 2 u atmosferi povećao se za 10%, pri čemu najveći dio (360 milijardi tona) dolazi izgaranjem goriva. Ako se stopa rasta izgaranja goriva nastavi, tada će se u sljedećih 50 - 60 godina količina CO 2 u atmosferi udvostručiti i mogla bi dovesti do globalne klimatske promjene.

Izgaranje goriva glavni je izvor zagađujućih plinova ( CO, NE, TAKO 2 ). Sumporni dioksid se oksidira atmosferskim kisikom u TAKO 3 u gornjim slojevima atmosfere, koji zauzvrat stupaju u interakciju s vodom i parama amonijaka, a rezultirajući sumporna kiselina (H 2 TAKO 4 ) I amonijev sulfat ((NH 4 ) 2 TAKO 4 ) povratak na površinu Zemlje u obliku tzv. kisela kiša. Korištenje motori s unutarnjim izgaranjem dovodi do značajnog onečišćenja atmosfere dušikovim oksidima, ugljikovodicima i spojevima olova ( tetraetil olovo Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Aerosolno onečišćenje atmosfere uzrokovano je kako prirodnim uzrocima (vulkanske erupcije, prašne oluje, unošenje kapljica morske vode i peludi biljaka itd.), tako i ljudskim gospodarskim aktivnostima (vađenje ruda i građevinskog materijala, spaljivanje goriva, proizvodnja cementa itd.). ). Intenzivno ispuštanje čestica velikih razmjera u atmosferu jedan je od mogućih uzroka klimatskih promjena na planetu.

Atmosfera ima slojevitu strukturu. Granice između slojeva nisu oštre, a njihova visina ovisi o geografskoj širini i dobu godine. Slojevita struktura rezultat je promjena temperature na različitim nadmorskim visinama. Vrijeme se formira u troposferi (niže oko 10 km: oko 6 km iznad polova i više od 16 km iznad ekvatora). I gornja granica troposofere je viša ljeti nego zimi.

Od površine Zemlje naviše ovi slojevi su:

Troposfera

Stratosfera

Mezosfera

Termosfera

Egzosfera

Troposfera

Donji dio atmosfere, do visine 10-15 km, u kojem je koncentrirano 4/5 ukupne mase atmosferskog zraka, naziva se troposfera. Karakteristično je da temperatura ovdje pada s visinom u prosjeku za 0,6°/100 m (u nekim slučajevima vertikalna raspodjela temperature jako varira). Troposfera sadrži gotovo svu atmosfersku vodenu paru i proizvodi gotovo sve oblake. Ovdje je također vrlo razvijena turbulencija, osobito u blizini zemljine površine, kao iu tzv. mlaznim strujama u gornjem dijelu troposfere.

Visina do koje se troposfera proteže iznad svakog mjesta na Zemlji varira iz dana u dan. Osim toga, čak iu prosjeku varira na različitim geografskim širinama iu različitim godišnjim dobima. U prosjeku se godišnja troposfera proteže preko polova do visine od oko 9 km, preko umjerenih geografskih širina do 10-12 km i iznad ekvatora do 15-17 km. Prosječna godišnja temperatura zraka na zemljinoj površini iznosi oko +26° na ekvatoru i oko -23° na sjevernom polu. Na gornjoj granici troposfere iznad ekvatora prosječna temperatura iznosi oko -70°, iznad sjevernog pola zimi oko -65°, a ljeti oko -45°.

Tlak zraka na gornjoj granici troposfere, koji odgovara njenoj visini, je 5-8 puta manji nego na površini zemlje. Prema tome, najveći dio atmosferskog zraka nalazi se u troposferi. Procesi koji se odvijaju u troposferi izravno su i presudno važni za vrijeme i klimu na površini zemlje.

Sva vodena para koncentrirana je u troposferi i zato svi oblaci nastaju unutar troposfere. Temperatura opada s visinom.

Sunčeve zrake lako prolaze kroz troposferu, a toplina koja zrači sa Zemlje, zagrijana sunčevim zrakama, nakuplja se u troposferi: plinovi poput ugljičnog dioksida, metana i vodene pare zadržavaju toplinu. Ovaj mehanizam zagrijavanja atmosfere od Zemlje, zagrijane sunčevim zračenjem, naziva se efekt staklenika. Upravo zato što je izvor topline za atmosferu Zemlja, temperatura zraka opada s visinom

Granica između turbulentne troposfere i mirne stratosfere naziva se tropopauza. Tu nastaju brzi vjetrovi zvani "mlazni tokovi".

Nekad se pretpostavljalo da temperatura atmosfere pada iznad troposofere, no mjerenja u visokim slojevima atmosfere pokazala su da to nije tako: neposredno iznad tropopauze temperatura je gotovo konstantna, a zatim počinje rasti. vjetrovi pušu u stratosferi bez stvaranja turbulencije. Zrak u stratosferi je vrlo suh i stoga su oblaci rijetki. Nastaju takozvani sedefasti oblaci.

Stratosfera je vrlo važna za život na Zemlji jer se u tom sloju nalazi mala količina ozona koji apsorbira jako ultraljubičasto zračenje štetno za život. Upijajući ultraljubičasto zračenje, ozon zagrijava stratosferu.

Stratosfera

Iznad troposfere do visine od 50-55 km nalazi se stratosfera, karakteristična po tome što temperatura u njoj u prosjeku raste s visinom. Prijelazni sloj između troposfere i stratosfere (debljine 1-2 km) naziva se tropopauza.

Iznad su bili podaci o temperaturi na gornjoj granici troposfere. Ove temperature su također tipične za donju stratosferu. Dakle, temperatura zraka u nižoj stratosferi iznad ekvatora uvijek je vrlo niska; Štoviše, ljeti je mnogo niže nego iznad pola.

Donja stratosfera je više ili manje izotermna. Ali, počevši od visine od oko 25 km, temperatura u stratosferi brzo raste s visinom, dostižući maksimalne pozitivne vrijednosti na visini od oko 50 km (od +10 do +30 °). Zbog porasta temperature s visinom, turbulencije u stratosferi su niske.

Vodene pare u stratosferi je zanemarivo malo. Međutim, na visinama od 20-25 km ponekad se u visokim geografskim širinama opažaju vrlo tanki, takozvani sedefasti oblaci. Danju nisu vidljivi, no noću izgledaju kao da svijetle jer ih obasjava sunce ispod horizonta. Ti se oblaci sastoje od prehlađenih kapljica vode. Stratosfera je također karakteristična po tome što uglavnom sadrži atmosferski ozon, kao što je gore spomenuto

Mezosfera

Iznad stratosfere nalazi se sloj mezosfere, do otprilike 80 km. Ovdje temperatura pada s visinom do nekoliko desetaka stupnjeva ispod nule. Zbog brzog pada temperature s visinom, turbulencija je jako razvijena u mezosferi. Na visinama blizu gornje granice mezosfere (75-90 km) uočava se još jedna posebna vrsta oblaka, također obasjana suncem noću, takozvani noktilucentni. Najvjerojatnije se sastoje od kristala leda.

Na gornjoj granici mezosfere tlak zraka je 200 puta manji nego na površini zemlje. Dakle, u troposferi, stratosferi i mezosferi zajedno, do visine od 80 km, leži više od 99,5% ukupne mase atmosfere. Gornji slojevi čine zanemarivu količinu zraka

Na visini od oko 50 km iznad Zemlje temperatura ponovno počinje padati, označavajući gornju granicu stratosfere i početak sljedećeg sloja, mezosfere. Mezosfera ima najhladniju temperaturu u atmosferi: od -2 do -138 stupnjeva Celzijusa. Ovdje se nalaze i najviši oblaci: po vedrom vremenu mogu se vidjeti na zalasku sunca. Nazivaju se noktilucentnim (sjaje noću).

Termosfera

Gornji dio atmosfere, iznad mezosfere, karakteriziraju vrlo visoke temperature pa se stoga naziva termosfera. Međutim, u njoj se razlikuju dva dijela: ionosfera, koja se proteže od mezosfere do visina od tisuću kilometara, i vanjski dio koji leži iznad nje - egzosfera, koja prelazi u Zemljinu koronu.

Zrak u ionosferi izuzetno je razrijeđen. Već smo naveli da je na visinama od 300-750 km njegova prosječna gustoća oko 10-8-10-10 g/m3. Ali čak i uz tako nisku gustoću, svaki kubični centimetar zraka na visini od 300 km još uvijek sadrži oko milijardu (109) molekula ili atoma, a na visini od 600 km - više od 10 milijuna (107). To je nekoliko redova veličine veće od sadržaja plinova u međuplanetarnom prostoru.

Ionosferu, kao što i samo ime kaže, karakterizira vrlo jak stupanj ionizacije zraka - sadržaj iona ovdje je višestruko veći nego u slojevima ispod, unatoč jakoj općoj razrijeđenosti zraka. Ti su ioni uglavnom nabijeni atomi kisika, nabijene molekule dušikovog oksida i slobodni elektroni. Njihov sadržaj na visinama od 100-400 km je oko 1015-106 po kubnom centimetru.

U ionosferi se razlikuje nekoliko slojeva ili područja s maksimalnom ionizacijom, osobito na visinama od 100-120 km i 200-400 km. Ali čak i u međuprostorima između tih slojeva, stupanj ionizacije atmosfere ostaje vrlo visok. Položaj ionosferskih slojeva i koncentracija iona u njima stalno se mijenjaju. Sporadične zbirke elektrona s posebno visokim koncentracijama nazivaju se elektronski oblaci.

Električna vodljivost atmosfere ovisi o stupnju ionizacije. Stoga je u ionosferi električna vodljivost zraka općenito 1012 puta veća od one na zemljinoj površini. Radio valovi doživljavaju apsorpciju, lom i refleksiju u ionosferi. Valovi duži od 20 m uopće ne mogu proći kroz ionosferu: reflektiraju se od slojeva elektrona niske koncentracije u donjem dijelu ionosfere (na visinama od 70-80 km). Srednji i kratki valovi reflektiraju se od gornjih slojeva ionosfere.

Zbog refleksije od ionosfere moguća je komunikacija na velikim udaljenostima na kratkim valovima. Višestruke refleksije od ionosfere i zemljine površine omogućuju kratkim valovima da putuju cik-cak na velike udaljenosti, savijajući se oko površine globusa. Budući da se položaj i koncentracija slojeva ionosfere stalno mijenjaju, mijenjaju se i uvjeti za apsorpciju, refleksiju i širenje radiovalova. Stoga je za pouzdanu radio komunikaciju potrebno kontinuirano proučavanje stanja ionosfere. Promatranja širenja radiovalova su upravo sredstvo za takva istraživanja.

U ionosferi se opažaju aurore i sjaj noćnog neba, koji im je u prirodi blizak - stalna luminiscencija atmosferskog zraka, kao i oštre fluktuacije magnetskog polja - ionosferske magnetske oluje.

Ionizacija u ionosferi svoje postojanje duguje djelovanju ultraljubičastog zračenja Sunca. Njegova apsorpcija od strane molekula atmosferskih plinova dovodi do stvaranja nabijenih atoma i slobodnih elektrona, kao što je gore objašnjeno. Fluktuacije magnetskog polja u ionosferi i aurore ovise o fluktuacijama Sunčeve aktivnosti. Promjene Sunčeve aktivnosti povezane su s promjenama u protoku korpuskularnog zračenja koje dolazi sa Sunca u zemljinu atmosferu. Naime, korpuskularno zračenje je od primarne važnosti za ove ionosferske pojave.

Temperatura u ionosferi raste s visinom do vrlo visokih vrijednosti. Na visinama od oko 800 km doseže 1000°.

Kada govorimo o visokim temperaturama u ionosferi, mislimo da se čestice atmosferskih plinova tamo kreću vrlo velikim brzinama. Međutim, gustoća zraka u ionosferi je toliko niska da se tijelo koje se nalazi u ionosferi, na primjer leteći satelit, neće zagrijati izmjenom topline sa zrakom. Temperaturni režim satelita ovisit će o njegovoj izravnoj apsorpciji sunčevog zračenja i o otpuštanju vlastitog zračenja u okolni prostor. Termosfera se nalazi iznad mezosfere na visini od 90 do 500 km iznad površine Zemlje. Molekule plina ovdje su jako raspršene i apsorbiraju X-zrake i ultraljubičasto zračenje kratke valne duljine. Zbog toga temperature mogu doseći 1000 stupnjeva Celzijusa.

Termosfera u osnovi odgovara ionosferi, gdje ionizirani plin reflektira radio valove natrag na Zemlju, što je fenomen koji omogućuje radio komunikaciju.

Egzosfera

Iznad 800-1000 km atmosfera prelazi u egzosferu i postupno u međuplanetarni prostor. Brzine kretanja čestica plina, posebno lakih, ovdje su vrlo velike, a zbog velike razrijeđenosti zraka na tim visinama, čestice mogu letjeti oko Zemlje u eliptičnim orbitama bez sudaranja jedna s drugom. Pojedinačne čestice mogu imati brzine dovoljne da svladaju gravitaciju. Za nenabijene čestice kritična brzina bit će 11,2 km/s. Takve posebno brze čestice mogu, krećući se hiperboličkim putanjama, odletjeti iz atmosfere u svemir, "pobjeći" i raspršiti se. Stoga se egzosfera naziva i sfera raspršenja.

Uglavnom bježe atomi vodika, koji su dominantni plin u najvišim slojevima egzosfere.

Nedavno se pretpostavilo da egzosfera, a s njom i Zemljina atmosfera općenito, završava na visinama od oko 2000-3000 km. Ali iz promatranja pomoću raketa i satelita, čini se da vodik koji izlazi iz egzosfere formira ono što se zove Zemljina korona oko Zemlje, protežući se na više od 20 000 km. Naravno, gustoća plina u zemljinoj koroni je zanemariva. Na svaki kubični centimetar u prosjeku dolazi samo oko tisuću čestica. Ali u međuplanetarnom prostoru koncentracija čestica (uglavnom protona i elektrona) je najmanje deset puta manja.

Uz pomoć satelita i geofizičkih raketa, postojanje u gornjem dijelu atmosfere iu svemiru blizu Zemlje Zemljinog radijacijskog pojasa, koji počinje na visini od nekoliko stotina kilometara i proteže se desecima tisuća kilometara od Zemljine površine, je uspostavljena. Taj se pojas sastoji od električki nabijenih čestica – protona i elektrona, koje je uhvatilo Zemljino magnetsko polje i kreću se vrlo velikim brzinama. Njihova energija je reda veličine stotina tisuća elektron volti. Pojas zračenja stalno gubi čestice u zemljinoj atmosferi i nadopunjuje se tokovima sunčevog korpuskularnog zračenja.

atmosferska temperatura stratosphere troposfera

Plinoviti omotač koji okružuje naš planet Zemlju, poznat kao atmosfera, sastoji se od pet glavnih slojeva. Ovi slojevi potječu s površine planeta, od razine mora (ponekad ispod) i dižu se u svemir sljedećim slijedom:

• Troposfera;
• Stratosfera;
• mezosfera;
• termosfera;
• Egzosfera.

Dijagram glavnih slojeva Zemljine atmosfere

Između svakog od ovih glavnih pet slojeva nalaze se prijelazne zone koje se nazivaju "pauze" gdje se događaju promjene u temperaturi, sastavu i gustoći zraka. Zajedno s pauzama, Zemljina atmosfera uključuje ukupno 9 slojeva.

Troposfera: mjesto gdje se pojavljuju vremenske prilike

Od svih slojeva atmosfere, troposfera je ona koja nam je najpoznatija (svjesni toga ili ne), budući da živimo na njenom dnu - površini planeta. Ona obavija površinu Zemlje i proteže se prema gore nekoliko kilometara. Riječ troposfera znači "promjena globusa". Vrlo prikladan naziv, budući da je ovaj sloj mjesto gdje se događa naše svakodnevno vrijeme.

Počevši od površine planeta, troposfera se diže do visine od 6 do 20 km. Donja trećina sloja, nama najbliža, sadrži 50% svih atmosferskih plinova. Ovo je jedini dio cijele atmosfere koji diše. Zbog činjenice da se zrak zagrijava odozdo od strane zemlje, koja apsorbira toplinsku energiju Sunca, temperatura i tlak troposfere opadaju s povećanjem nadmorske visine.

Na vrhu se nalazi tanki sloj koji se naziva tropopauza, a koji je samo tampon između troposfere i stratosfere.

Stratosfera: dom ozona

Stratosfera je sljedeći sloj atmosfere. Prostire se od 6-20 km do 50 km iznad površine Zemlje. Ovo je sloj u kojem leti većina komercijalnih zrakoplova i putuju baloni na vrući zrak.

Ovdje zrak ne struji gore-dolje, već se kreće paralelno s površinom u vrlo brzim zračnim strujanjima. Kako se dižete, temperatura raste, zahvaljujući obilju prirodnog ozona (O3), nusproizvoda sunčevog zračenja i kisika, koji ima sposobnost apsorbiranja štetnih ultraljubičastih zraka sunca (svako povećanje temperature s visinom u meteorologiji je poznato kao "inverzija") .

Budući da stratosfera ima toplije temperature pri dnu i niže temperature pri vrhu, konvekcija (vertikalno kretanje zračnih masa) je rijetka u ovom dijelu atmosfere. Zapravo, iz stratosfere možete vidjeti oluju koja bjesni u troposferi jer sloj djeluje kao konvekcijska kapa koja sprječava prodor olujnih oblaka.

Nakon stratosfere opet postoji tamponski sloj, ovaj put nazvan stratopauza.

Mezosfera: srednja atmosfera

Mezosfera se nalazi otprilike 50-80 km od površine Zemlje. Gornja mezosfera je najhladnije prirodno mjesto na Zemlji, gdje temperature mogu pasti ispod -143°C.

Termosfera: gornja atmosfera

Nakon mezosfere i mezopauze dolazi termosfera koja se nalazi između 80 i 700 km iznad površine planeta i sadrži manje od 0,01% ukupnog zraka u atmosferskom omotaču. Temperature ovdje dosežu i do +2000° C, ali zbog ekstremne rijetkosti zraka i nedostatka molekula plina za prijenos topline, te se visoke temperature percipiraju kao vrlo niske.

Egzosfera: granica između atmosfere i svemira

Na visini od oko 700-10 000 km iznad zemljine površine nalazi se egzosfera - vanjski rub atmosfere, koji graniči sa svemirom. Ovdje meteorološki sateliti kruže oko Zemlje.

Što je s ionosferom?

Ionosfera nije zaseban sloj, već se taj izraz zapravo koristi za označavanje atmosfere između 60 i 1000 km visine. Obuhvaća najviše gornje dijelove mezosfere, cijelu termosferu i dio egzosfere. Ionosfera je dobila ime jer je u ovom dijelu atmosfere zračenje Sunca ionizirano kada prolazi kroz Zemljina magnetska polja na i. Ovaj fenomen se promatra sa zemlje kao polarna svjetlost.

Debljina atmosfere je otprilike 120 km od površine Zemlje. Ukupna masa zraka u atmosferi je (5,1-5,3) 10 18 kg. Od toga je masa suhog zraka 5,1352 ±0,0003 10 18 kg, ukupna masa vodene pare iznosi prosječno 1,27 10 16 kg.

Tropopauza

Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem prestaje opadanje temperature s visinom.

Stratosfera

Sloj atmosfere koji se nalazi na visini od 11 do 50 km. Karakterizira ga neznatna promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i porast temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 do 0,8 ° (gornji sloj stratosfere ili područje inverzije). Postigavši ​​vrijednost od oko 273 K (gotovo 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i granica je između stratosfere i mezosfere.

Stratopauza

Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. U vertikalnoj raspodjeli temperature postoji maksimum (oko 0 °C).

Mezosfera

Zemljina atmosfera

Granica Zemljine atmosfere

Termosfera

Gornja granica je oko 800 km. Temperatura raste do visina od 200-300 km, gdje doseže vrijednosti reda veličine 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih nadmorskih visina. Pod utjecajem ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja i kozmičkog zračenja dolazi do ionizacije zraka ("aurore") - glavna područja ionosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kisik. Gornja granica termosfere uvelike je određena trenutnom aktivnošću Sunca. U razdobljima niske aktivnosti - na primjer, 2008.-2009. - primjetno je smanjenje veličine ovog sloja.

Termopauza

Područje atmosfere uz termosferu. U ovom području, apsorpcija sunčevog zračenja je zanemariva i temperatura se zapravo ne mijenja s visinom.

Egzosfera (sfera raspršenja)

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana smjesa plinova. U višim slojevima raspodjela plinova po visini ovisi o njihovoj molekulskoj masi, a koncentracija težih plinova brže opada s udaljenošću od površine Zemlje. Zbog smanjenja gustoće plina temperatura pada od 0 °C u stratosferi do −110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinačnih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~150 °C. Iznad 200 km uočavaju se značajne fluktuacije temperature i gustoće plina u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3500 km egzosfera postupno prelazi u tzv. bliski svemirski vakuum, koji je ispunjen visoko razrijeđenim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog podrijetla. Osim iznimno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetsko i korpuskularno zračenje sunčevog i galaktičkog podrijetla.

Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na temelju električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutronosfera i ionosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera proteže do visine od 2000-3000 km.

Ovisno o sastavu plina u atmosferi, emitiraju homosfera I heterosfera. Heterosfera- To je područje gdje gravitacija utječe na razdvajanje plinova, jer je njihovo miješanje na tolikoj visini zanemarivo. To podrazumijeva promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega nalazi se dobro izmiješan, homogeni dio atmosfere koji se naziva homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza, nalazi se na visini od oko 120 km.

Fiziološka i druga svojstva atmosfere

Već na visini od 5 km iznad razine mora, neobučena osoba počinje osjećati gladovanje kisikom i bez prilagodbe, performanse osobe značajno se smanjuju. Ovdje završava fiziološka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemoguće na visini od 9 km, iako do otprilike 115 km atmosfera sadrži kisik.

Atmosfera nas opskrbljuje kisikom potrebnim za disanje. Međutim, zbog pada ukupnog tlaka atmosfere, kako se dižete na visinu, parcijalni tlak kisika se u skladu s tim smanjuje.

U razrijeđenim slojevima zraka širenje zvuka je nemoguće. Do visina od 60-90 km još uvijek je moguće koristiti otpor zraka i uzgon za kontrolirani aerodinamički let. Ali počevši od visine od 100-130 km, pojmovi broja M i zvučnog zida, poznati svakom pilotu, gube svoje značenje: tu prolazi konvencionalna Karmanova linija, iza koje počinje područje čisto balističkog leta, koje može samo kontrolirati pomoću reaktivnih sila.

Na visinama iznad 100 km atmosfera je lišena još jednog izvanrednog svojstva - sposobnosti upijanja, provođenja i prijenosa toplinske energije konvekcijom (tj. miješanjem zraka). To znači da se različiti elementi opreme na orbitalnoj svemirskoj postaji neće moći hladiti izvana na isti način kako se to inače radi u avionu - uz pomoć zračnih mlaznica i zračnih radijatora. Na ovoj visini, kao i općenito u svemiru, jedini način prijenosa topline je toplinsko zračenje.

Povijest nastanka atmosfere

Prema najrasprostranjenijoj teoriji, Zemljina je atmosfera tijekom vremena imala tri različita sastava. U početku se sastojao od lakih plinova (vodika i helija) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. Ovo je tzv primarna atmosfera(prije oko četiri milijarde godina). U sljedećoj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere plinovima koji nisu vodik (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Tako je nastala sekundarna atmosfera(oko tri milijarde godina prije današnjeg dana). Ova je atmosfera bila oporavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim čimbenicima:

• curenje lakih plinova (vodika i helija) u međuplanetarni prostor;
• kemijske reakcije koje se odvijaju u atmosferi pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja munje i nekih drugih čimbenika.

Postupno su ti čimbenici doveli do formiranja tercijarna atmosfera, karakteriziran znatno nižim udjelom vodika i puno većim udjelom dušika i ugljičnog dioksida (nastalog kao rezultat kemijskih reakcija iz amonijaka i ugljikovodika).

Dušik

Stvaranje velike količine dušika N2 posljedica je oksidacije atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom O2, koji je počeo dolaziti s površine planeta kao rezultat fotosinteze, počevši prije 3 milijarde godina. Dušik N2 također se oslobađa u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadrže dušik. Dušik se oksidira ozonom u NO u gornjoj atmosferi.

Dušik N 2 reagira samo pod određenim uvjetima (na primjer, tijekom pražnjenja munje). Oksidacija molekularnog dušika ozonom tijekom električnih pražnjenja koristi se u malim količinama u industrijskoj proizvodnji dušičnih gnojiva. Cijanobakterije (modrozelene alge) i kvržične bakterije koje tvore rizobijalnu simbiozu s leguminoznim biljkama, tzv., mogu ga uz mali utrošak energije oksidirati i pretvoriti u biološki aktivan oblik. zelena gnojidba.

Kisik

Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji, kao rezultat fotosinteze, praćene oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida. U početku se kisik trošio na oksidaciju reduciranih spojeva - amonijaka, ugljikovodika, željeznog oblika željeza sadržanog u oceanima itd. Na kraju ove faze sadržaj kisika u atmosferi počeo je rasti. Postupno se formirala moderna atmosfera s oksidacijskim svojstvima. Budući da je to izazvalo ozbiljne i nagle promjene u mnogim procesima koji se odvijaju u atmosferi, litosferi i biosferi, ovaj događaj je nazvan kisikovom katastrofom.

Plemeniti plinovi

Zagađenje zraka

Nedavno su ljudi počeli utjecati na razvoj atmosfere. Rezultat njegovih aktivnosti bio je stalni značajan porast sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog izgaranja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim erama. Ogromne količine CO 2 troše se tijekom fotosinteze i apsorbiraju ga svjetski oceani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog podrijetla, kao i zbog vulkanizma i ljudske industrijske aktivnosti. Tijekom proteklih 100 godina sadržaj CO 2 u atmosferi povećao se za 10%, pri čemu najveći dio (360 milijardi tona) dolazi izgaranjem goriva. Ako se stopa rasta izgaranja goriva nastavi, tada će se u sljedećih 200-300 godina količina CO 2 u atmosferi udvostručiti i mogla bi dovesti do globalnih klimatskih promjena.

Izgaranje goriva glavni je izvor zagađujućih plinova (CO, SO2). Sumporni dioksid se oksidira atmosferskim kisikom u SO 3 u gornjim slojevima atmosfere, koji zauzvrat stupa u interakciju s vodom i parama amonijaka, te nastaje sumporna kiselina (H 2 SO 4) i amonijev sulfat ((NH 4) 2 SO 4 ) vraćaju se na površinu Zemlje u obliku tzv. kisela kiša. Korištenje motora s unutarnjim izgaranjem dovodi do značajnog onečišćenja atmosfere dušikovim oksidima, ugljikovodicima i spojevima olova (tetraetilolovo Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Aerosolno onečišćenje atmosfere uzrokovano je kako prirodnim uzrocima (vulkanske erupcije, prašne oluje, unošenje kapljica morske vode i peludi biljaka itd.), tako i ljudskim gospodarskim aktivnostima (vađenje ruda i građevinskog materijala, spaljivanje goriva, proizvodnja cementa itd.). ). Intenzivno ispuštanje čestica velikih razmjera u atmosferu jedan je od mogućih uzroka klimatskih promjena na planetu.

vidi također

• Jacchia (model atmosfere)

Bilješke

Linkovi

Književnost

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov“Svemirska biologija i medicina” (2. izdanje, revidirano i prošireno), M.: “Prosveshcheniye”, 1975, 223 str.
2. N. V. Gusakova“Environmental Chemistry”, Rostov-on-Don: Phoenix, 2004., 192 s ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A. Geokemija prirodnih plinova, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Atmosferska kemija, M., 1978;
5. Wark K., Warner S. Zagađenje zraka. Izvori i kontrola, prev. s engleskog, M.. 1980.;
6. Praćenje pozadinskog onečišćenja prirodnih okoliša. V. 1, L., 1982.