Troposfäär
Selle ülempiir on polaaraladel 8-10 km, parasvöötme 10-12 km ja troopilistel laiuskraadidel 16-18 km kõrgusel; talvel madalam kui suvel. Atmosfääri alumine, põhikiht sisaldab üle 80% kogumassist atmosfääriõhk ja umbes 90% kogu atmosfääris saadaolevast veeaurust. Turbulents ja konvektsioon on troposfääris kõrgelt arenenud, tekivad pilved, tekivad tsüklonid ja antitsüklonid. Temperatuur langeb kõrguse kasvades keskmise vertikaalse gradiendiga 0,65°/100 m
Tropopaus
Üleminekukiht troposfäärist stratosfääri, atmosfäärikiht, milles temperatuuri langus kõrgusega peatub.
Stratosfäär
Atmosfääri kiht, mis asub 11–50 km kõrgusel. Iseloomustab kerge temperatuurimuutus 11-25 km kihis (stratosfääri alumine kiht) ja temperatuuri tõus 25-40 km kihis –56,5 kuni 0,8 ° C (stratosfääri ülemine kiht või inversioonipiirkond) . Olles saavutanud umbes 40 km kõrgusel väärtuse umbes 273 K (peaaegu 0 °C), püsib temperatuur konstantsena kuni umbes 55 km kõrguseni. Seda püsiva temperatuuriga piirkonda nimetatakse stratopausiks ja see on stratosfääri ja mesosfääri vaheline piir.
Stratopaus
Atmosfääri piirkiht stratosfääri ja mesosfääri vahel. Vertikaalses temperatuurijaotuses on maksimum (umbes 0 °C).
Mesosfäär
Mesosfäär algab 50 km kõrguselt ja ulatub 80-90 km kõrgusele. Temperatuur langeb kõrgusega keskmise vertikaalse gradiendiga (0,25-0,3)°/100 m. Peamine energiaprotsess on kiirgussoojusülekanne. Komplekssed fotokeemilised protsessid, milles osalevad vabad radikaalid, vibratsiooniga ergastatud molekulid jne, põhjustavad atmosfääri luminestsentsi.
Mesopaus
Üleminekukiht mesosfääri ja termosfääri vahel. Vertikaalses temperatuurijaotuses on miinimum (umbes -90 °C).
Karmani liin
Kõrgus merepinnast, mida tinglikult aktsepteeritakse Maa atmosfääri ja kosmose vahelise piirina. Karmani liin asub 100 km kõrgusel merepinnast.
Maa atmosfääri piir
Termosfäär
Ülemine piir on umbes 800 km. Temperatuur tõuseb 200-300 km kõrgusele, kus see saavutab väärtusi suurusjärgus 1500 K, misjärel püsib see suurtel kõrgustel peaaegu muutumatuna. Ultraviolettkiirguse ja röntgenikiirguse mõjul päikesekiirgus ja kosmiline kiirgus, toimub õhu ionisatsioon (“aurorad”) - ionosfääri peamised piirkonnad asuvad termosfääri sees. Kõrgusel üle 300 km on ülekaalus aatomihapnik. Termosfääri ülempiiri määrab suuresti Päikese praegune aktiivsus. Madala aktiivsusega perioodidel väheneb selle kihi suurus märgatavalt.
Termopaus
Termosfääriga külgnev atmosfääri piirkond. Selles piirkonnas on päikesekiirguse neeldumine tühine ja temperatuur tegelikult kõrgusega ei muutu.
Eksosfäär (hajuv sfäär)
Atmosfääri kihid kuni 120 km kõrgusele
Eksosfäär on dispersioonitsoon, termosfääri välimine osa, mis asub 700 km kõrgusel. Gaas eksosfääris on väga haruldane ja siit lekivad selle osakesed planeetidevahelisse ruumi (hajumine).
Kuni 100 km kõrguseni on atmosfäär homogeenne, hästi segunenud gaaside segu. Kõrgemates kihtides sõltub gaaside jaotus kõrguse järgi nende molekulmassist, raskemate gaaside kontsentratsioon väheneb Maa pinnast kaugenedes kiiremini. Gaasi tiheduse vähenemise tõttu langeb temperatuur stratosfääris 0 °C-lt mesosfääris −110 °C-ni. Üksikute osakeste kineetiline energia 200-250 km kõrgusel vastab aga temperatuurile ~150 °C. Üle 200 km täheldatakse olulisi temperatuuri ja gaasi tiheduse kõikumisi ajas ja ruumis.
Umbes 2000-3500 km kõrgusel muutub eksosfäär järk-järgult nn lähiruumi vaakumiks, mis on täidetud planeetidevahelise gaasi väga haruldaste osakestega, peamiselt vesinikuaatomitega. Kuid see gaas moodustab vaid osa planeetidevahelisest ainest. Teine osa koosneb komeedi- ja meteoorilise päritoluga tolmuosakestest. Lisaks üliharuldastele tolmuosakestele tungib sellesse ruumi ka päikese- ja galaktilist päritolu elektromagnetiline ja korpuskulaarne kiirgus.
Troposfäär moodustab umbes 80% atmosfääri massist, stratosfäär - umbes 20%; mesosfääri mass ei ületa 0,3%, termosfäär on alla 0,05% atmosfääri kogumassist. Atmosfääri elektriliste omaduste põhjal eristatakse neutronosfääri ja ionosfääri. Praegu arvatakse, et atmosfäär ulatub 2000-3000 km kõrgusele.
Sõltuvalt gaasi koostisest atmosfääris eristatakse homosfääri ja heterosfääri. Heterosfäär on piirkond, kus gravitatsioon mõjutab gaaside eraldumist, kuna nende segunemine sellisel kõrgusel on tühine. See tähendab heterosfääri muutuvat koostist. Selle all asub hästi segunenud homogeenne osa atmosfäärist, mida nimetatakse homosfääriks. Nende kihtide vahelist piiri nimetatakse turbopausiks, see asub umbes 120 km kõrgusel.
Atmosfääris - (5,1-5,3)⋅10 18 kg. Neist kuiva õhu mass on (5,1352 ± 0,0003)⋅10 18 kg, veeauru kogumass keskmiselt 1,27⋅10 16 kg.
Lisaks tabelis näidatud gaasidele sisaldab atmosfäär N 2 O (\displaystyle ((\ce (N2O)))) ja muud lämmastikoksiidid ( NO 2 (\displaystyle (\ce (NO2))), ), propaan ja muud süsivesinikud, O 3 (\displaystyle ((\ce (O3)))) , Cl 2 (\displaystyle (\ce (Cl2))) , SO 2 (\displaystyle (\ce (SO2))) , NH 3 (\displaystyle (\ce (NH3))) , , HCl (\displaystyle (\ce (HCl))) , HF (\displaystyle (\ce (HF))) , HBr (\displaystyle (\ce (HBr))) , HI (\displaystyle ((\ce (HI)))), paarid Hg (\displaystyle (\ce (Hg))) , I 2 (\displaystyle (\ce (I2))) , Br 2 (\displaystyle (\ce (Br2))), aga ka palju muid gaase väikestes kogustes. Troposfäär sisaldab pidevalt suures koguses hõljuvaid tahkeid ja vedelaid osakesi (aerosool). Kõige haruldasem gaas Maa atmosfääris on Rn (\displaystyle (\ce (Rn))) .
Atmosfääri struktuur
Atmosfääri piirkiht
Troposfääri alumine kiht (1-2 km paksune), milles Maa pinna olek ja omadused mõjutavad otseselt atmosfääri dünaamikat.
Troposfäär
Selle ülempiir on polaaraladel 8-10 km, parasvöötme 10-12 km ja troopilistel laiuskraadidel 16-18 km kõrgusel; talvel madalam kui suvel.
Atmosfääri alumine, põhikiht sisaldab üle 80% atmosfääriõhu kogumassist ja umbes 90% kogu atmosfääris olevast veeaurust. Turbulents ja konvektsioon on troposfääris kõrgelt arenenud, tekivad pilved, tekivad tsüklonid ja antitsüklonid. Temperatuur langeb kõrguse kasvades keskmise vertikaalse gradiendiga 0,65°/100 meetrit.
Tropopaus
Üleminekukiht troposfäärist stratosfääri, atmosfäärikiht, milles temperatuuri langus kõrgusega peatub.
Stratosfäär
Atmosfääri kiht, mis asub 11–50 km kõrgusel. Iseloomustab kerge temperatuurimuutus 11-25 km kihis (stratosfääri alumine kiht) ja 25-40 km kihi tõus miinus 56,5 kuni +0,8 ° C (stratosfääri ülemine kiht või inversioonipiirkond). Olles saavutanud umbes 40 km kõrgusel väärtuse umbes 273 K (peaaegu 0 °C), püsib temperatuur konstantsena kuni umbes 55 km kõrguseni. Seda püsiva temperatuuriga piirkonda nimetatakse stratopausiks ja see on stratosfääri ja mesosfääri vaheline piir. 19. sajandi keskel usuti, et 12 km (6 tuhande toise) kõrgusel Maa atmosfäär lõpeb (viis nädalat õhupallis, 13 peatükki). Stratosfääris on osoonikiht, mis kaitseb Maad ultraviolettkiirguse eest.
Stratopaus
Atmosfääri piirkiht stratosfääri ja mesosfääri vahel. Vertikaalses temperatuurijaotuses on maksimum (umbes 0 °C).
Mesosfäär
Termosfäär
Ülemine piir on umbes 800 km. Temperatuur tõuseb 200-300 km kõrgusele, kus see saavutab väärtusi suurusjärgus 1500 K, misjärel püsib see suurtel kõrgustel peaaegu muutumatuna. Päikesekiirguse ja kosmilise kiirguse mõjul toimub õhu ionisatsioon (“aurorad”) - ionosfääri peamised piirkonnad asuvad termosfääri sees. Kõrgusel üle 300 km on ülekaalus aatomihapnik. Termosfääri ülempiiri määrab suuresti Päikese praegune aktiivsus. Madala aktiivsusega perioodidel - näiteks aastatel 2008-2009 - on selle kihi suurus märgatavalt vähenenud.
Termopaus
Termosfääri kohal külgnev atmosfääripiirkond. Selles piirkonnas on päikesekiirguse neeldumine tühine ja temperatuur kõrgusega praktiliselt ei muutu.
Eksosfäär (hajuv sfäär)
Kuni 100 km kõrguseni on atmosfäär homogeenne, hästi segunenud gaaside segu. Kõrgemates kihtides sõltub gaaside jaotus kõrguse järgi nende molekulmassist, raskemate gaaside kontsentratsioon väheneb Maa pinnast kaugenedes kiiremini. Gaasi tiheduse vähenemise tõttu langeb temperatuur stratosfääris 0 °C-lt miinus 110 °C-ni mesosfääris. Üksikute osakeste kineetiline energia 200-250 km kõrgusel vastab aga temperatuurile ~ 150 °C. Üle 200 km täheldatakse olulisi temperatuuri ja gaasi tiheduse kõikumisi ajas ja ruumis.
Umbes 2000-3500 km kõrgusel muutub eksosfäär järk-järgult nn. kosmosevaakumi lähedal, mis on täidetud planeetidevahelise gaasi haruldaste osakestega, peamiselt vesinikuaatomitega. Kuid see gaas moodustab vaid osa planeetidevahelisest ainest. Teine osa koosneb komeedi- ja meteoorilise päritoluga tolmuosakestest. Lisaks üliharuldastele tolmuosakestele tungib sellesse ruumi ka päikese- ja galaktilist päritolu elektromagnetiline ja korpuskulaarne kiirgus.
SOHO kosmoseaparaadi SWAN-instrumendi andmete analüüs näitas, et Maa eksosfääri välimine osa (geokoroona) ulatub umbes 100 Maa raadiuse ehk umbes 640 tuhande km kaugusele, see tähendab palju kaugemale kui Kuu orbiit.
Ülevaade
Troposfäär moodustab umbes 80% atmosfääri massist, stratosfäär - umbes 20%; mesosfääri mass ei ületa 0,3%, termosfäär on alla 0,05% atmosfääri kogumassist.
Atmosfääri elektriliste omaduste põhjal eristavad nad neutrosfäär Ja ionosfäär.
Sõltuvalt gaasi koostisest atmosfääris eraldavad nad homosfäär Ja heterosfäär. Heterosfäär- See on piirkond, kus gravitatsioon mõjutab gaaside eraldumist, kuna nende segunemine sellisel kõrgusel on tühine. See tähendab heterosfääri muutuvat koostist. Selle all asub hästi segunenud homogeenne osa atmosfäärist, mida nimetatakse homosfääriks. Nende kihtide vahelist piiri nimetatakse turbopausiks, see asub umbes 120 km kõrgusel.
Atmosfääri muud omadused ja mõju inimorganismile
Juba 5 km kõrgusel merepinnast hakkab treenimata inimene kogema hapnikunälga ja ilma kohanemiseta väheneb inimese jõudlus oluliselt. Siin lõpeb atmosfääri füsioloogiline tsoon. Inimese hingamine muutub 9 km kõrgusel võimatuks, kuigi kuni ligikaudu 115 km kõrgusel sisaldab atmosfäär hapnikku.
Atmosfäär varustab meid hingamiseks vajaliku hapnikuga. Atmosfääri üldrõhu languse tõttu aga kõrgusele tõustes väheneb ka hapniku osarõhk vastavalt.
Atmosfääri kujunemise ajalugu
Levinuima teooria kohaselt on Maa atmosfäär oma ajaloo jooksul olnud kolme erineva koostisega. Algselt koosnes see planeetidevahelisest ruumist püütud kergetest gaasidest (vesinik ja heelium). See on nn esmane atmosfäär. Järgmises etapis viis aktiivne vulkaaniline tegevus atmosfääri küllastumiseni muude gaasidega kui vesinik (süsinikdioksiid, ammoniaak, veeaur). Nii see moodustati sekundaarne atmosfäär. See õhkkond oli taastav. Lisaks määrasid atmosfääri moodustumise protsessi järgmised tegurid:
- kergete gaaside (vesinik ja heelium) lekkimine planeetidevahelisse ruumi;
- keemilised reaktsioonid, mis toimuvad atmosfääris ultraviolettkiirguse mõjul, välklahendused ja mõned muud tegurid.
Järk-järgult viisid need tegurid moodustumiseni tertsiaarne atmosfäär, mida iseloomustab palju väiksem vesiniku sisaldus ja palju suurem lämmastikusisaldus ja süsinikdioksiid(moodustati selle tulemusena keemilised reaktsioonid ammoniaagist ja süsivesinikest).
Lämmastik
Suure koguse lämmastiku moodustumine on tingitud ammoniaagi-vesiniku atmosfääri oksüdeerumisest molekulaarse hapniku toimel O 2 (\displaystyle (\ce (O2))), mis hakkas planeedi pinnalt tulema fotosünteesi tulemusena, alustades 3 miljardit aastat tagasi. Samuti lämmastik N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) nitraatide ja teiste lämmastikku sisaldavate ühendite denitrifikatsiooni tagajärjel atmosfääri paiskunud. Lämmastik oksüdeeritakse osooni toimel EI (\displaystyle ((\ce (NO)))) V ülemised kihidõhkkond.
Lämmastik N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) reageerib ainult teatud tingimustel (näiteks äikeselahenduse ajal). Kasutatakse molekulaarse lämmastiku oksüdeerimist osooniga elektrilahenduste ajal väikestes kogustes tööstuslik tootmine lämmastikväetised. Tsüanobakterid (sinivetikad) ja mügarbakterid, mis moodustavad risobiaalse sümbioosi liblikõieliste taimedega, mis võivad olla tõhusad haljasväetised - taimed, mis ei kurna, vaid rikastavad mulda looduslike väetistega, suudavad seda vähese energiakuluga oksüdeerida ja muundada. bioloogiliselt aktiivsesse vormi.
Hapnik
Atmosfääri koostis hakkas radikaalselt muutuma koos elusorganismide ilmumisega Maale fotosünteesi tulemusena, millega kaasnes hapniku vabanemine ja süsihappegaasi neeldumine. Algselt kulutati hapnikku redutseeritud ühendite - ammoniaagi, süsivesinike, ookeanides sisalduva raua raua jt oksüdeerimiseks. Selle etapi lõpus hakkas hapnikusisaldus atmosfääris suurenema. Järk-järgult tekkis moodne oksüdeerivate omadustega atmosfäär. Kuna see põhjustas tõsiseid ja järske muutusi paljudes atmosfääris, litosfääris ja biosfääris toimuvates protsessides, nimetati seda sündmust hapnikukatastroofiks.
Väärisgaasid
Väärisgaaside allikad on vulkaanipursked ja radioaktiivsete elementide lagunemine. Maa ja eriti atmosfäär on inertsete gaaside poolest vaesestatud võrreldes kosmose ja mõnede teiste planeetidega. See kehtib heeliumi, neooni, krüptooni, ksenooni ja radooni kohta. Argooni kontsentratsioon on seevastu ebanormaalselt kõrge ja moodustab peaaegu 1% atmosfääri gaasi koostisest. Suur osa sellest gaasist on tingitud radioaktiivse kaalium-40 isotoobi intensiivsest lagunemisest Maa soolestikus.
Õhusaaste
Viimasel ajal on inimesed hakanud mõjutama atmosfääri arengut. Inimtegevuse tulemuseks on varasematel geoloogilistel ajastutel kogunenud süsivesinikkütuste põlemisel tekkinud süsihappegaasi sisalduse pidev tõus atmosfääris. Tohutuid koguseid tarbitakse fotosünteesi käigus ja need neelavad maailma ookeanidesse. See gaas satub atmosfääri karbonaatkivimite ning taimset ja loomset päritolu orgaaniliste ainete lagunemise, samuti vulkanismi ja inimeste tööstustegevuse tõttu. Viimase 100 aasta sisu CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) atmosfääris kasvas 10%, kusjuures põhiosa (360 miljardit tonni) tulenes kütuse põletamisest. Kui kütuse põlemise kasvutempo jätkub, siis järgmise 200-300 aasta jooksul kogus CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) kahekordistub ja võib viia globaalsete kliimamuutusteni.
Kütuse põletamine on peamine saastavate gaaside allikas ( CO (\displaystyle ((\ce (CO)))) ,
Atmosfäär(kreeka keelest atmos - aur ja spharia - pall) - Maa õhukest, mis pöörleb koos sellega. Atmosfääri areng oli tihedalt seotud meie planeedil toimuvate geoloogiliste ja geokeemiliste protsessidega, aga ka elusorganismide tegevusega.
Atmosfääri alumine piir langeb kokku Maa pinnaga, kuna õhk tungib pinnase väikseimatesse pooridesse ja lahustub isegi vees.
Ülemine piir 2000–3000 km kõrgusel läheb järk-järgult avakosmosesse.
Tänu hapnikku sisaldavale atmosfäärile on elu Maal võimalik. Atmosfääri hapnikku kasutatakse inimeste, loomade ja taimede hingamisprotsessis.
Kui atmosfääri poleks, oleks Maa sama vaikne kui Kuu. Heli on ju õhuosakeste vibratsioon. Taeva sinine värv on tingitud sellest, et Päikesekiired, läbides atmosfääri, justkui läbi objektiivi, lagunevad need komponentvärvideks. Sel juhul on sinise ja sinise värvi kiired kõige rohkem hajutatud.
Atmosfäär püüab kinni suurema osa päikese ultraviolettkiirgusest, millel on kahjulik mõju elusorganismidele. Samuti hoiab see soojust Maa pinna lähedal, takistades meie planeedi jahtumist.
Atmosfääri struktuur
Atmosfääris võib eristada mitut kihti, mis erinevad tiheduse poolest (joon. 1).
Troposfäär
Troposfäär- atmosfääri madalaim kiht, mille paksus pooluste kohal on 8-10 km, parasvöötme laiuskraadidel - 10-12 km ja ekvaatori kohal - 16-18 km.
Riis. 1. Maa atmosfääri ehitus
Troposfääri õhku soojendab maapind, see tähendab maa ja vesi. Seetõttu langeb õhutemperatuur selles kihis kõrgusega keskmiselt 0,6 °C iga 100 m kohta.Troposfääri ülemisel piiril jõuab see -55 °C-ni. Samal ajal on troposfääri ülemise piiri ekvaatori piirkonnas õhutemperatuur -70 °C ja põhjapooluse piirkonnas -65 °C.
Umbes 80% atmosfääri massist on koondunud troposfääri, paikneb peaaegu kogu veeaur, esineb äikest, torme, pilvi ja sademeid ning toimub õhu vertikaalne (konvektsioon) ja horisontaalne (tuul) liikumine.
Võib öelda, et ilm kujuneb peamiselt troposfääris.
Stratosfäär
Stratosfäär- atmosfäärikiht, mis asub troposfääri kohal 8–50 km kõrgusel. Taeva värvus selles kihis tundub lilla, mis on seletatav õhu hõredusega, mille tõttu päikesekiired peaaegu ei haju.
Stratosfäär sisaldab 20% atmosfääri massist. Selle kihi õhk on haruldane, veeauru praktiliselt pole ja seetõttu ei teki peaaegu üldse pilvi ja sademeid. Küll aga täheldatakse stratosfääris stabiilseid õhuvoolusid, mille kiirus ulatub 300 km/h.
See kiht on kontsentreeritud osoon(osooniekraan, osonosfäär), kiht, mis neelab ultraviolettkiiri, takistades nende jõudmist Maale ja kaitstes seeläbi meie planeedi elusorganisme. Tänu osoonile jääb õhutemperatuur stratosfääri ülemisel piiril -50 kuni 4-55 °C.
Mesosfääri ja stratosfääri vahel on üleminekutsoon - stratopaus.
Mesosfäär
Mesosfäär- 50-80 km kõrgusel asuv atmosfäärikiht. Õhutihedus on siin 200 korda väiksem kui Maa pinnal. Taeva värvus mesosfääris tundub must ja tähti on näha päeva jooksul. Õhutemperatuur langeb -75 (-90)°C-ni.
80 km kõrgusel algab termosfäär. Selle kihi õhutemperatuur tõuseb järsult 250 m kõrgusele ja muutub seejärel konstantseks: 150 km kõrgusel jõuab see 220–240 ° C-ni; 500-600 km kõrgusel ületab 1500 °C.
Mesosfääris ja termosfääris lagunevad gaasimolekulid kosmiliste kiirte mõjul aatomite laetud (ioniseeritud) osakesteks, mistõttu seda atmosfääriosa nimetatakse nn. ionosfäär- 50–1000 km kõrgusel asuv väga haruldane õhukiht, mis koosneb peamiselt ioniseeritud hapnikuaatomitest, lämmastikoksiidi molekulidest ja vabadest elektronidest. Seda kihti iseloomustab kõrge elektrifitseerimine ning sellelt peegelduvad pikad ja keskmised raadiolained nagu peeglist.
Auroraed ilmuvad ionosfääri - haruldaste gaaside kuma Päikeselt lendavate elektriliselt laetud osakeste mõjul - ja neid täheldatakse teravad kõikumised magnetväli.
Eksosfäär
Eksosfäär- atmosfääri välimine kiht, mis asub üle 1000 km. Seda kihti nimetatakse ka hajumissfääriks, kuna gaasiosakesed liiguvad siin suurel kiirusel ja võivad kosmosesse hajuda.
Atmosfääri koostis
Atmosfäär on gaaside segu, mis koosneb lämmastikust (78,08%), hapnikust (20,95%), süsinikdioksiidist (0,03%), argoonist (0,93%), vähesel määral heeliumist, neoonist, ksenoonist, krüptoonist (0,01%), osooni ja muid gaase, kuid nende sisaldus on tühine (tabel 1). Maa õhu praegune koostis tehti kindlaks rohkem kui sada miljonit aastat tagasi, kuid see suurenes järsult tootmistegevus inimene viis siiski tema muutumiseni. Praegu on CO 2 sisaldus suurenenud ligikaudu 10-12%.
Atmosfääri moodustavad gaasid toimivad erinevalt funktsionaalsed rollid. Nende gaaside põhilise tähtsuse määrab aga eelkõige asjaolu, et nad neelavad väga tugevalt kiirgusenergiat ja avaldavad seeläbi olulist mõju temperatuuri režiim Maa pind ja atmosfäär.
Tabel 1. Keemiline koostis kuiv atmosfääriõhk maapinna lähedal
|
Mahukontsentratsioon. % |
Molekulmass, ühikud |
|
|
Hapnik |
||
|
Süsinikdioksiid |
||
|
Dilämmastikoksiid |
||
|
0 kuni 0,00001 |
||
|
Vääveldioksiid |
suvel 0 kuni 0,000007; talvel 0 kuni 0,000002 |
|
|
0 kuni 0,000002 |
46,0055/17,03061 |
|
|
Asogdioksiid |
||
|
Vingugaas |
lämmastik, Kõige levinum gaas atmosfääris on keemiliselt passiivne.
Hapnik, erinevalt lämmastikust, on keemiliselt väga aktiivne element. Hapniku spetsiifiline funktsioon on vulkaanide poolt atmosfääri paisatavate heterotroofsete organismide, kivimite ja alaoksüdeeritud gaaside orgaanilise aine oksüdeerimine. Ilma hapnikuta ei toimuks surnud orgaanilise aine lagunemist.
Süsinikdioksiidi roll atmosfääris on äärmiselt suur. See satub atmosfääri põlemisprotsesside, elusorganismide hingamise, lagunemise tulemusena ja on ennekõike peamine ehitusmaterjal orgaanilise aine tekitamiseks fotosünteesi käigus. Lisaks on suur tähtsus süsihappegaasi võimel edastada lühilainelist päikesekiirgust ja neelata osa termilisest pikalainelisest kiirgusest, mis tekitab nn kasvuhooneefekti, millest tuleb juttu allpool.
Mõjutada kell atmosfääri protsessid, eriti stratosfääri termilisel režiimil, on samuti osoon. See gaas toimib päikese ultraviolettkiirguse loomuliku neelajana ja päikesekiirguse neeldumine põhjustab õhu kuumenemist. Atmosfääri koguosoonisisalduse igakuised keskmised väärtused varieeruvad olenevalt laiuskraadist ja aastaajast vahemikus 0,23-0,52 cm (see on osoonikihi paksus maapinna rõhul ja temperatuuril). Osoonisisaldus suureneb ekvaatorilt poolustele ja aastane tsükkel, mille miinimum on sügisel ja maksimum on kevadel.
Atmosfääri iseloomulikuks omaduseks on see, et peamiste gaaside (lämmastik, hapnik, argoon) sisaldus muutub veidi kõrgusega: 65 km kõrgusel on atmosfääris lämmastikusisaldus 86%, hapniku - 19, argooni - 0,91 , 95 km kõrgusel - lämmastik 77, hapnik - 21,3, argoon - 0,82%. Atmosfääriõhu koostise püsivus vertikaalselt ja horisontaalselt säilib selle segunemisega.
Lisaks gaasidele sisaldab õhk veeaur Ja tahked osakesed. Viimased võivad olla nii loodusliku kui ka kunstliku (antropogeense) päritoluga. Need on õietolm, pisikesed soolakristallid, teetolm ja aerosoollisandid. Kui päikesekiired aknast läbi tungivad, on neid palja silmaga näha.
Eriti palju on tahkete osakeste osakesi linnade ja suurte tööstuskeskuste õhus, kus aerosoolidele lisatakse kütuse põlemisel tekkivaid kahjulikke gaase ja nende lisandeid.
Aerosoolide kontsentratsioon atmosfääris määrab õhu läbipaistvuse, mis mõjutab Maa pinnale jõudvat päikesekiirgust. Suurimad aerosoolid on kondensatsioonituumad (alates lat. kondensatsioon- tihendamine, paksenemine) - aitavad kaasa veeauru muutumisele veepiiskadeks.
Veeauru väärtuse määrab eelkõige see, et see lükkab pika lainepikkuse edasi soojuskiirgus maa pind; kujutab endast suurte ja väikeste niiskustsüklite peamist lüli; suurendab õhutemperatuuri veekihtide kondenseerumisel.
Veeauru hulk atmosfääris on ajas ja ruumis erinev. Seega on veeauru kontsentratsioon maapinnal vahemikus 3% troopikas kuni 2-10 (15)% Antarktikas.
Keskmine veeauru sisaldus atmosfääri vertikaalsambas parasvöötme laiuskraadidel on umbes 1,6-1,7 cm (see on kondenseerunud veeauru kihi paksus). Teave veeauru kohta atmosfääri erinevates kihtides on vastuoluline. Eeldati näiteks, et kõrgusvahemikus 20–30 km suureneb eriniiskus kõrgusega tugevalt. Hilisemad mõõtmised näitavad aga stratosfääri suuremat kuivust. Ilmselt sõltub stratosfääri eriniiskus kõrgusest vähe ja on 2-4 mg/kg.
Veeaurusisalduse varieeruvus troposfääris on määratud aurustumise, kondenseerumise ja horisontaalse transpordi protsesside koosmõjuga. Veeauru kondenseerumise tagajärjel tekivad ja langevad pilved sademed vihma, rahe ja lume näol.
Vee faasisiirde protsessid toimuvad valdavalt troposfääris, mistõttu on stratosfääris (20-30 km kõrgusel) ja mesosfääris (mesopausi lähedal) pilvi, mida nimetatakse pärlmutter- ja hõbedaseks, vaadeldakse suhteliselt harva, troposfääri pilvi. sageli katavad umbes 50% kogu Maa pinnast.pindadest.
Õhus sisalduva veeauru hulk sõltub õhutemperatuurist.
1 m 3 õhku temperatuuril -20 ° C ei tohi sisaldada rohkem kui 1 g vett; temperatuuril 0 ° C - mitte rohkem kui 5 g; temperatuuril +10 ° C - mitte rohkem kui 9 g; temperatuuril +30 ° C - mitte rohkem kui 30 g vett.
Järeldus: Mida kõrgem on õhutemperatuur, seda rohkem veeauru see võib sisaldada.
Õhk võib olla rikas Ja ei ole küllastunud veeaur. Seega, kui temperatuuril +30 °C sisaldab 1 m 3 õhku 15 g veeauru, ei ole õhk veeauruga küllastunud; kui 30 g - küllastunud.
Absoluutne niiskus on veeauru kogus, mis sisaldub 1 m3 õhus. Seda väljendatakse grammides. Näiteks kui öeldakse "absoluutne õhuniiskus on 15", tähendab see, et 1 ml sisaldab 15 g veeauru.
Suhteline niiskus- see on 1 m 3 õhu tegeliku veeauru sisalduse suhe (protsentides) veeauru kogusesse, mida antud temperatuuril võib sisaldada 1 m L. Näiteks kui raadio edastab ilmateate, et suhteline õhuniiskus on 70%, tähendab see, et õhk sisaldab 70% veeaurust, mida sellel temperatuuril suudab hoida.
Mida suurem on suhteline õhuniiskus, s.t. Mida lähemal on õhk küllastusseisundile, seda tõenäolisem on sademed.
Ekvatoriaalvööndis on alati kõrge (kuni 90%) suhteline õhuniiskus, kuna see püsib seal aasta läbi soojustõhk ja suur aurumine toimub ookeanide pinnalt. Suhteline õhuniiskus on samuti kõrge polaaraladel, kuid seetõttu, et madalatel temperatuuridel muudab õhu küllastunud või küllastunud lähedaseks isegi väike kogus veeauru. Parasvöötme laiuskraadidel on suhteline õhuniiskus aastaaegade lõikes erinev – talvel on see kõrgem, suvel madalam.
Kõrbete suhteline õhuniiskus on eriti madal: 1 m 1 õhus on seal kaks kuni kolm korda vähem veeauru kui antud temperatuuril on võimalik.
Suhtelise õhuniiskuse mõõtmiseks kasutatakse hügromeetrit (kreeka keelest hygros - märg ja metreco - ma mõõdan).
Küllastunud õhk ei suuda jahutamisel säilitada sama palju veeauru, see pakseneb (kondenseerub), muutudes udupiiskadeks. Selgel jahedal ööl võib suvel täheldada udu.
Pilved- see on sama udu, kuid see ei moodustu mitte maapinnal, vaid teatud kõrgusel. Kui õhk tõuseb, see jahtub ja selles olev veeaur kondenseerub. Saadud pisikesed veepiisad moodustavad pilved.
Pilvede moodustumine hõlmab ka tahked osakesed hõljuvad troposfääris.
Pilved võivad olla erineva kujuga, mis sõltub nende tekketingimustest (tabel 14).
Madalaimad ja raskeimad pilved on kihtsajupilved. Need asuvad maapinnast 2 km kõrgusel. 2–8 km kõrgusel on näha maalilisemaid rünkpilvi. Kõige kõrgemad ja heledamad on rünkpilved. Need asuvad maapinnast 8–18 km kõrgusel.
|
Pered |
Pilvede tüübid |
Välimus |
|
A. Ülemised pilved - üle 6 km |
I. Cirrus |
Niiditaoline, kiuline, valge |
|
II. Tsirrocumulus |
Väikeste helveste ja lokkide kihid ja servad, valged |
|
|
III. Cirrostratus |
Läbipaistev valkjas loor |
|
|
B. Keskmise taseme pilved - üle 2 km |
IV. Altocumulus |
Valge ja halli värvi kihid ja servad |
|
V. Altostratifitseeritud |
Piimjashalli värvi sile loor |
|
|
B. Madalad pilved - kuni 2 km |
VI. Nimbostratus |
Tahke vormitu hall kiht |
|
VII. Stratocumulus |
Halli värvi mitteläbipaistvad kihid ja servad |
|
|
VIII. Kihiline |
Läbipaistmatu hall loor |
|
|
D. Vertikaalse arengu pilved – alumisest kuni ülemise astmeni |
IX. Cumulus |
Klubid ja kuplid on säravvalged, tuule käes rebenenud servadega |
|
X. Cumulonimbus |
Tumeda pliivärvi võimsad kummulikujulised massid |
Atmosfääri kaitse
Peamine allikas on tööstusettevõtted ja autod. Suurtes linnades on gaasireostuse probleem peamistel transporditeedel väga terav. Seetõttu on paljudes suurtes linnades üle maailma, sealhulgas meie riigis, kasutusele võetud sõidukite heitgaaside mürgisuse keskkonnakontroll. Asjatundjate sõnul võivad õhus leiduv suits ja tolm pakkumist poole võrra vähendada päikeseenergia maapinnale, mis toob kaasa muutused looduslikes tingimustes.
> Maa atmosfäär
Kirjeldus Maa atmosfäär igas vanuses lastele: millest õhk koosneb, gaaside olemasolu, fotodega kihid, päikesesüsteemi kolmanda planeedi kliima ja ilm.
Kõige väiksematele Juba on teada, et Maa on meie süsteemis ainus planeet, millel on elujõuline atmosfäär. Gaasitekk pole mitte ainult õhurikas, vaid kaitseb meid ka liigse kuumuse ja päikesekiirguse eest. Tähtis lastele seletada et süsteem on loodud uskumatult hästi, sest võimaldab pinnal päeval soojeneda ja öösel jahtuda, säilitades vastuvõetava tasakaalu.
Alusta selgitus lastele See on võimalik sellest, et maakera atmosfääri maakera ulatub üle 480 km, kuid suurem osa sellest asub 16 km kaugusel maapinnast. Mida kõrgem on kõrgus, seda madalam on rõhk. Kui me võtame merepinna, siis seal on rõhk 1 kg ruutsentimeetri kohta. Kuid 3 km kõrgusel see muutub - 0,7 kg ruutsentimeetri kohta. Muidugi on sellistes tingimustes raskem hingata ( lapsed võiksite seda tunda, kui olete kunagi mägedes matkamas käinud).
Maa õhu koostis - selgitus lastele
Gaaside hulgas on:
- Lämmastik – 78%.
- hapnik – 21%.
- Argoon – 0,93%.
- Süsinikdioksiid – 0,038%.
- IN väikesed kogused on ka veeauru ja muid gaasilisi lisandeid.
Maa atmosfäärikihid - selgitus lastele
Vanemad või õpetajad Koolis Tuletame meelde, et Maa atmosfäär jaguneb 5 tasandiks: eksosfäär, termosfäär, mesosfäär, stratosfäär ja troposfäär. Iga kihiga atmosfäär lahustub üha enam, kuni gaasid lõpuks kosmosesse hajuvad.
Troposfäär on pinnale kõige lähemal. 7-20 km paksusega moodustab see poole maakera atmosfäärist. Mida lähemale Maale, seda rohkem õhk soojeneb. Siia kogutakse peaaegu kogu veeaur ja tolm. Lapsed ei pruugi olla üllatunud, et pilved sellel tasemel hõljuvad.
Stratosfäär algab troposfäärist ja tõuseb 50 km kõrgusele maapinnast. Siin on palju osooni, mis soojendab atmosfääri ja kaitseb kahjuliku päikesekiirguse eest. Õhk on 1000 korda õhem kui merepinnast kõrgemal ja ebatavaliselt kuiv. Seetõttu tunnevad lennukid end siin suurepäraselt.
Mesosfäär: 50–85 km kõrgusel maapinnast. Tipppunkti nimetatakse mesopausiks ja see on maakera atmosfääri jahedaim koht (-90°C). Seda on väga raske uurida, sest reaktiivlennukid ei pääse sinna ja satelliitide orbiidi kõrgus on liiga kõrge. Teadlased teavad ainult seda, et siin põlevad meteoorid.
Termosfäär: 90 km ja vahemikus 500-1000 km. Temperatuur ulatub 1500°C-ni. Seda peetakse Maa atmosfääri osaks, kuid see on oluline lastele seletada et siinne õhutihedus on nii madal, et suurem osa sellest tajutakse juba kosmosena. Tegelikult asuvad siin kosmosesüstikud ja rahvusvaheline kosmosejaam. Lisaks moodustuvad siin aurorad. Laetud kosmilised osakesed puutuvad kokku termosfääri aatomite ja molekulidega, kandes need üle kõrgemale energiatasemele. Tänu sellele näeme me neid valguse footoneid aurora kujul.
Eksosfäär on kõrgeim kiht. Uskumatult õhuke joon atmosfääri ja ruumi sulandamiseks. Koosneb laialdaselt hajutatud vesiniku- ja heeliumiosakestest.
Maa kliima ja ilm – selgitus lastele
Kõige väiksematele vaja seletama et Maa suudab toetada paljusid elusliike tänu piirkondlikule kliimale, mida esindavad poolustel äärmuslik külm ja ekvaatoril troopiline soojus. Lapsed peaks teadma, et piirkondlik kliima on ilm, mis konkreetses piirkonnas püsib muutumatuna 30 aastat. Muidugi võib see mõnikord mõneks tunniks muutuda, kuid enamasti jääb see stabiilseks.
Lisaks eristatakse globaalset maakliimat - piirkondliku keskmist. See on inimkonna ajaloo jooksul muutunud. Täna on kiire soojenemine. Teadlased löövad häirekella, kuna inimtegevusest põhjustatud kasvuhoonegaasid püüavad atmosfääri soojust kinni, riskides muuta meie planeedist Veenuseks.
Atmosfääri koostis. Õhuümbris meie planeedist - õhkkond kaitseb maapinda Päikese ultraviolettkiirguse kahjuliku mõju eest elusorganismidele. Samuti kaitseb see Maad kosmiliste osakeste – tolmu ja meteoriitide eest.
Atmosfäär koosneb mehaanilisest gaaside segust: 78% selle mahust on lämmastik, 21% hapnik ja alla 1% heelium, argoon, krüptoon ja muud inertsed gaasid. Hapniku ja lämmastiku hulk õhus on praktiliselt muutumatu, sest lämmastik peaaegu ei ühine teiste ainetega ja hapnik, mis on küll väga aktiivne ja kulub hingamisele, oksüdatsioonile ja põlemisele, kuid taimed täiendavad seda pidevalt.
Kuni ligikaudu 100 km kõrguseni jääb nende gaaside protsent praktiliselt muutumatuks. See on tingitud asjaolust, et õhk on pidevalt segatud.
Lisaks nimetatud gaasidele sisaldab atmosfäär umbes 0,03% süsihappegaasi, mis on tavaliselt koondunud maapinna lähedale ja jaotunud ebaühtlaselt: linnades, tööstuskeskustes ja vulkaanilise tegevuse piirkondades selle hulk suureneb.
Atmosfääris on alati teatud kogus lisandeid – veeauru ja tolmu. Veeauru sisaldus sõltub õhutemperatuurist: mida kõrgem on temperatuur, seda rohkem auru õhk mahutab. Auruvee olemasolu tõttu õhus on võimalikud atmosfäärinähtused nagu vikerkaar, päikesevalguse murdumine jne.
Tolm satub atmosfääri vulkaanipursete, liiva- ja tolmutormide, kütuse mittetäieliku põlemise ajal soojuselektrijaamades jne.
Atmosfääri struktuur. Atmosfääri tihedus muutub kõrgusega: see on kõrgeim Maa pinnal ja väheneb tõustes. Seega 5,5 km kõrgusel on atmosfääri tihedus 2 korda ja 11 km kõrgusel 4 korda väiksem kui pinnakihis.
Sõltuvalt gaaside tihedusest, koostisest ja omadustest jaguneb atmosfäär viieks kontsentriliseks kihiks (joonis 34).
Riis. 34. Atmosfääri vertikaalne osa (atmosfääri kihistumine)
1. Alumist kihti nimetatakse troposfäär. Selle ülemine piir kulgeb poolustel 8-10 km kõrgusel ja ekvaatoril 16-18 km kõrgusel. Troposfäär sisaldab kuni 80% atmosfääri kogumassist ja peaaegu kogu veeauru.
Õhutemperatuur langeb troposfääris kõrgusega 0,6 °C iga 100 m järel ja selle ülemisel piiril on -45-55 °C.
Troposfääri õhk on pidevalt segunenud ja liigub eri suundades. Ainult siin on täheldatud udu, vihma, lumesadu, äikest, torme ja muid ilmastikunähtusi.
2. Asub ülal stratosfäär, mis ulatub 50-55 km kõrgusele. Õhu tihedus ja rõhk stratosfääris on tühised. Õhuke õhk koosneb samadest gaasidest, mis troposfääris, kuid sisaldab rohkem osooni. Osooni kõrgeimat kontsentratsiooni täheldatakse 15-30 km kõrgusel. Stratosfääri temperatuur tõuseb kõrgusega ja selle ülemisel piiril jõuab 0 °C ja kõrgemale. Põhjus on selles, et osoon neelab päikeselt lühilaineenergiat, põhjustades õhu soojenemist.
3. Asub stratosfääri kohal mesosfäär, ulatudes 80 km kõrgusele. Seal langeb temperatuur uuesti ja jõuab -90 °C-ni. Õhutihedus on seal 200 korda väiksem kui Maa pinnal.
4. Mesosfääri kohal asub termosfäär(80-800 km). Temperatuur selles kihis tõuseb: 150 km kõrgusel kuni 220 °C; 600 km kõrgusel kuni 1500 °C. Atmosfääri gaasid (lämmastik ja hapnik) on ioniseeritud olekus. Päikese lühilainekiirguse mõjul eralduvad üksikud elektronid aatomite kestadest. Selle tulemusena selles kihis - ionosfäär ilmuvad laetud osakeste kihid. Nende kõige tihedam kiht asub 300-400 km kõrgusel. Madala tiheduse tõttu ei ole päikesekiired sinna hajutatud, mistõttu on taevas must, sellel säravad eredalt tähed ja planeedid.
Ionosfääris on polaartuled, võimas elektrivoolud, mis põhjustavad häireid Maa magnetväljas.
5. Üle 800 km on väliskest - eksosfäär.Üksikute osakeste liikumiskiirus eksosfääris läheneb kriitilisele – 11,2 mm/s, mistõttu üksikud osakesed võivad ületada gravitatsiooni ja pääseda avakosmosesse.
Atmosfääri tähendus. Atmosfääri roll meie planeedi elus on erakordselt suur. Ilma temata oleks Maa surnud. Atmosfäär kaitseb Maa pinda äärmise kuumenemise ja jahtumise eest. Selle mõju võib võrrelda klaasi rolliga kasvuhoonetes: päikesekiirte läbilaskmine ja soojuskadude vältimine.
Atmosfäär kaitseb elusorganisme Päikesest tuleva lühilaine- ja korpuskulaarse kiirguse eest. Atmosfäär on keskkond, kus toimuvad ilmastikunähtused, millega kõik on seotud inimtegevus. Selle kesta uurimine toimub meteoroloogiajaamades. Meteoroloogid jälgivad nii päeval kui öösel iga ilmaga atmosfääri alumise kihi seisundit. Neli korda päevas ja paljudes jaamades iga tunni tagant mõõdetakse temperatuuri, rõhku, õhuniiskust, pilvisust, tuule suunda ja kiirust, sademete hulka, elektri- ja helinähtusi atmosfääris. Meteoroloogiajaamad asuvad kõikjal: Antarktikas ja niiskes kohas troopilised metsad, peal kõrged mäed ja tundra avarustel. Vaatlusi tehakse ookeanidel ka spetsiaalselt ehitatud laevadelt.
Alates 30ndatest. XX sajand vaatlused algasid vabas õhkkonnas. Nad hakkasid välja laskma raadiosonde, mis tõusevad 25-35 km kõrgusele ja edastasid raadioseadmete abil Maale teavet temperatuuri, rõhu, õhuniiskuse ja tuule kiiruse kohta. Tänapäeval kasutatakse laialdaselt ka meteoroloogilisi rakette ja satelliite. Viimastel on televisiooniinstallatsioonid, mis edastavad pilte maapinnast ja pilvedest.
| |
5. Maa õhukest§ 31. Atmosfääri soojendamine
