Troposféra
Jeho horná hranica je v nadmorskej výške 8-10 km v polárnych, 10-12 km v miernych a 16-18 km v tropických zemepisných šírkach; v zime nižšia ako v lete. Spodná, hlavná vrstva atmosféry obsahuje viac ako 80 % celkovej hmoty atmosférický vzduch a asi 90 % všetkej vodnej pary dostupnej v atmosfére. V troposfére sú vysoko rozvinuté turbulencie a konvekcia, objavujú sa oblaky, vznikajú cyklóny a anticyklóny. Teplota klesá so stúpajúcou nadmorskou výškou s priemerným vertikálnym gradientom 0,65°/100 m
Tropopauza
Prechodná vrstva z troposféry do stratosféry, vrstva atmosféry, v ktorej sa s výškou zastavuje pokles teploty.
Stratosféra
Vrstva atmosféry sa nachádza vo výške 11 až 50 km. Mierna zmena teploty vo vrstve 11-25 km (spodná vrstva stratosféry) a jej zvýšenie vo vrstve 25-40 km z -56,5 na 0,8 °C (horná vrstva stratosféry alebo inverzná oblasť) sú charakteristické. Po dosiahnutí hodnoty asi 273 K (takmer 0 °C) vo výške asi 40 km zostáva teplota konštantná až do výšky asi 55 km. Táto oblasť konštantnej teploty sa nazýva stratopauza a je hranicou medzi stratosférou a mezosférou.
Stratopauza
Hraničná vrstva atmosféry medzi stratosférou a mezosférou. Vertikálne rozloženie teploty má maximum (asi 0 °C).
mezosféra
Mezosféra začína v nadmorskej výške 50 km a siaha až do 80-90 km. Teplota klesá s výškou s priemerným vertikálnym gradientom (0,25-0,3) ° / 100 m Hlavným energetickým procesom je prenos tepla sálaním. Zložité fotochemické procesy zahŕňajúce voľné radikály, vibračne excitované molekuly atď. spôsobujú žiaru atmosféry.
Mezopauza
Prechodná vrstva medzi mezosférou a termosférou. Vo vertikálnom rozložení teplôt je minimum (asi -90 °C).
Pocket Line
Výška nad hladinou mora, ktorá sa bežne považuje za hranicu medzi zemskou atmosférou a vesmírom. Línia Karman sa nachádza v nadmorskej výške 100 km nad morom.
Hranica zemskej atmosféry
Termosféra
Horná hranica je asi 800 km. Teplota stúpa do nadmorských výšok 200-300 km, kde dosahuje hodnoty rádovo 1500 K, potom zostáva takmer konštantná až do vysokých nadmorských výšok. Pod vplyvom ultrafialového a röntgenového žiarenia slnečné žiarenie a kozmickým žiarením dochádza k ionizácii vzduchu („polárna žiara“) – hlavné oblasti ionosféry ležia vo vnútri termosféry. Vo výškach nad 300 km prevláda atómový kyslík. Horná hranica termosféry je do značnej miery určená aktuálnou aktivitou Slnka. V obdobiach nízkej aktivity dochádza k výraznému zmenšeniu veľkosti tejto vrstvy.
Termopauza
Oblasť atmosféry susediaca s vrcholom termosféry. V tejto oblasti je absorpcia slnečného žiarenia zanedbateľná a teplota sa v skutočnosti s nadmorskou výškou nemení.
Exosféra (Orb of Dispersion)
Atmosférické vrstvy až do výšky 120 km
Exosféra je rozptylová zóna, vonkajšia časť termosféry, ktorá sa nachádza nad 700 km. Plyn v exosfére je veľmi riedky a odtiaľ prichádza únik jeho častíc do medziplanetárneho priestoru (disipácia).
Do výšky 100 km je atmosféra homogénna, dobre premiešaná zmes plynov. Vo vyšších vrstvách závisí rozloženie plynov po výške od ich molekulových hmotností, koncentrácia ťažších plynov klesá rýchlejšie so vzdialenosťou od zemského povrchu. V dôsledku poklesu hustoty plynov klesá teplota z 0 ° C v stratosfére na -110 ° C v mezosfére. Kinetická energia jednotlivých častíc však vo výškach 200-250 km zodpovedá teplote ~ 150 °C. Nad 200 km sú pozorované výrazné výkyvy teploty a hustoty plynov v čase a priestore.
Vo výške asi 2000-3500 km exosféra postupne prechádza do takzvaného blízkovesmírneho vákua, ktoré je vyplnené vysoko riedkymi časticami medziplanetárneho plynu, najmä atómami vodíka. Tento plyn je však len zlomkom medziplanetárnej hmoty. Ďalšiu časť tvoria prachové častice kometárneho a meteorického pôvodu. Okrem extrémne riedkych prachových častíc do tohto priestoru preniká elektromagnetické a korpuskulárne žiarenie slnečného a galaktického pôvodu.
Troposféra predstavuje asi 80% hmotnosti atmosféry, stratosféra - asi 20%; hmotnosť mezosféry nie je väčšia ako 0,3 %, termosféra je menšia ako 0,05 % z celkovej hmotnosti atmosféry. Na základe elektrických vlastností v atmosfére sa rozlišuje neutrosféra a ionosféra. V súčasnosti sa predpokladá, že atmosféra siaha do nadmorskej výšky 2000-3000 km.
V závislosti od zloženia plynu v atmosfére sa rozlišuje homosféra a heterosféra. Heterosféra je oblasť, kde gravitácia ovplyvňuje separáciu plynov, pretože ich miešanie v tejto výške je zanedbateľné. Preto premenlivé zloženie heterosféry. Pod ním leží dobre premiešaná, homogénna časť atmosféry, nazývaná homosféra. Hranica medzi týmito vrstvami sa nazýva turbopauza, leží vo výške asi 120 km.
V atmosfére - (5,1-5,3) ⋅10 18 kg. Z toho hmotnosť suchého vzduchu je (5,1352 ± 0,0003) ⋅10 18 kg, celková hmotnosť vodnej pary je v priemere 1,27⋅10 16 kg.
Okrem plynov uvedených v tabuľke obsahuje atmosféra N2O (\ štýl zobrazenia ((\ ce (N2O)))) a iné oxidy dusíka ( NIE 2 (\ štýl zobrazenia (\ ce (NO2))),), propán a iné uhľovodíky, O 3 (\ štýl zobrazenia ((\ ce (O3)))) , Cl 2 (\ displaystyle (\ ce (Cl2))) , SO 2 (\ štýl zobrazenia (\ ce (SO2))) , NH 3 (\ štýl zobrazenia (\ ce (NH3))) , , HCl (\ displaystyle (\ ce (HCl))) , HF (\ štýl zobrazenia (\ ce (HF))) , HBr (\ štýl zobrazenia (\ ce (HBr))) , HI (\ štýl zobrazenia ((\ ce (HI)))), páry Hg (\ štýl zobrazenia (\ ce (Hg))) , I 2 (\ štýl zobrazenia (\ ce (I2))) , Br 2 (\ displaystyle (\ ce (Br2))) ako aj mnohé iné plyny v malých množstvách. V troposfére sa neustále nachádza veľké množstvo suspendovaných pevných a kvapalných častíc (aerosólov). Najvzácnejší plyn v zemskej atmosfére je Rn (\ displaystyle (\ ce (Rn))) .
Štruktúra atmosféry
Hraničná vrstva atmosféry
Spodná troposférická vrstva (hrúbka 1-2 km), v ktorej stav a vlastnosti zemského povrchu priamo ovplyvňujú dynamiku atmosféry.
Troposféra
Jeho horná hranica je v nadmorskej výške 8-10 km v polárnych, 10-12 km v miernych a 16-18 km v tropických zemepisných šírkach; v zime nižšia ako v lete.
Spodná, hlavná vrstva atmosféry obsahuje viac ako 80 % celkovej hmotnosti atmosférického vzduchu a asi 90 % všetkej vodnej pary v atmosfére. V troposfére sú vysoko rozvinuté turbulencie a konvekcia, objavujú sa oblaky, vznikajú cyklóny a anticyklóny. Teplota so stúpajúcou nadmorskou výškou klesá s priemerným vertikálnym gradientom 0,65°/100 metrov.
Tropopauza
Prechodná vrstva z troposféry do stratosféry, vrstva atmosféry, v ktorej sa s výškou zastavuje pokles teploty.
Stratosféra
Vrstva atmosféry sa nachádza vo výške 11 až 50 km. Mierna zmena teploty vo vrstve 11-25 km (spodná vrstva stratosféry) a jej nárast vo vrstve o 25-40 km z mínus 56,5 na +0,8 °C (horná vrstva stratosféry alebo inverzná oblasť ) sú charakteristické. Po dosiahnutí hodnoty asi 273 K (takmer 0 °C) vo výške asi 40 km zostáva teplota konštantná až do výšky asi 55 km. Táto oblasť konštantnej teploty sa nazýva stratopauza a je hranicou medzi stratosférou a mezosférou. V polovici 19. storočia sa verilo, že vo výške 12 km (6 tisíc toise) končí zemská atmosféra (Päť týždňov v balóne, 13 hl). Stratosféra obsahuje ozónovú vrstvu, ktorá chráni Zem pred ultrafialovým žiarením.
Stratopauza
Hraničná vrstva atmosféry medzi stratosférou a mezosférou. Vertikálne rozloženie teploty má maximum (asi 0 °C).
mezosféra
Termosféra
Horná hranica je asi 800 km. Teplota stúpa do nadmorských výšok 200-300 km, kde dosahuje hodnoty rádovo 1500 K, potom zostáva takmer konštantná až do vysokých nadmorských výšok. Vplyvom slnečného žiarenia a kozmického žiarenia dochádza k ionizácii vzduchu („polárna žiara“) – hlavné oblasti ionosféry ležia vo vnútri termosféry. Vo výškach nad 300 km prevláda atómový kyslík. Horná hranica termosféry je do značnej miery určená aktuálnou aktivitou Slnka. V obdobiach nízkej aktivity – napríklad v rokoch 2008 – 2009 – dochádza k výraznému poklesu veľkosti tejto vrstvy.
Termopauza
Oblasť atmosféry susediaca s vrcholom termosféry. V tejto oblasti je absorpcia slnečného žiarenia zanedbateľná a teplota sa s nadmorskou výškou prakticky nemení.
Exosféra (Orb of Dispersion)
Do výšky 100 km je atmosféra homogénna, dobre premiešaná zmes plynov. Vo vyšších vrstvách závisí rozloženie plynov po výške od ich molekulových hmotností, koncentrácia ťažších plynov klesá rýchlejšie so vzdialenosťou od zemského povrchu. V dôsledku poklesu hustoty plynov klesá teplota z 0 °C v stratosfére na mínus 110 °C v mezosfére. Kinetická energia jednotlivých častíc však vo výškach 200-250 km zodpovedá teplote ~ 150 °C. Nad 200 km sú pozorované výrazné výkyvy teploty a hustoty plynov v čase a priestore.
Vo výške okolo 2000-3500 km sa exosféra postupne mení na tzv. blízkovesmírne vákuum, ktorý je naplnený vzácnymi časticami medziplanetárneho plynu, najmä atómami vodíka. Tento plyn je však len zlomkom medziplanetárnej hmoty. Ďalšiu časť tvoria prachové častice kometárneho a meteorického pôvodu. Okrem extrémne riedkych prachových častíc do tohto priestoru preniká elektromagnetické a korpuskulárne žiarenie slnečného a galaktického pôvodu.
Analýza údajov z prístroja SWAN na kozmickej lodi SOHO ukázala, že najvzdialenejšia časť zemskej exosféry (geokoróna) siaha asi 100 polomerov Zeme alebo asi 640 000 km, teda oveľa ďalej, ako je obežná dráha Mesiaca.
Prehľad
Troposféra predstavuje asi 80% hmotnosti atmosféry, stratosféra - asi 20%; hmotnosť mezosféry nie je väčšia ako 0,3 %, termosféra je menšia ako 0,05 % z celkovej hmotnosti atmosféry.
Na základe elektrických vlastností v atmosfére, neutrosféra a ionosféra.
V závislosti od zloženia plynu v atmosfére, homosféra a heterosféra. Heterosféra- toto je oblasť, kde gravitácia ovplyvňuje oddeľovanie plynov, pretože ich miešanie v tejto výške je zanedbateľné. Preto premenlivé zloženie heterosféry. Pod ním leží dobre premiešaná, homogénna časť atmosféry, nazývaná homosféra. Hranica medzi týmito vrstvami sa nazýva turbopauza, leží vo výške asi 120 km.
Ďalšie vlastnosti atmosféry a účinky na ľudský organizmus
Už v nadmorskej výške 5 km nad morom sa u netrénovaného človeka rozvinie hladovanie kyslíkom a bez prispôsobenia sa výrazne znižuje pracovná schopnosť človeka. Tu končí fyziologická zóna atmosféry. Ľudské dýchanie sa stáva nemožným vo výške 9 km, hoci atmosféra obsahuje kyslík až do výšky asi 115 km.
Atmosféra nám dodáva kyslík, ktorý potrebujeme na dýchanie. V dôsledku poklesu celkového tlaku atmosféry pri stúpaní do nadmorskej výšky sa však zodpovedajúcim spôsobom znižuje aj parciálny tlak kyslíka.
História vzniku atmosféry
Podľa najrozšírenejšej teórie mala zemská atmosféra počas histórie tej druhej tri rôzne zloženie. Pôvodne pozostával z ľahkých plynov (vodík a hélium) zachytených z medziplanetárneho priestoru. Ide o tzv primárna atmosféra... V ďalšom štádiu aktívna sopečná činnosť viedla k nasýteniu atmosféry inými plynmi ako vodík (oxid uhličitý, amoniak, vodná para). Tak to vzniklo sekundárna atmosféra... Atmosféra bola regeneračná. Ďalej bol proces tvorby atmosféry určený nasledujúcimi faktormi:
- únik ľahkých plynov (vodík a hélium) do medziplanetárneho priestoru;
- chemické reakcie prebiehajúce v atmosfére pod vplyvom ultrafialového žiarenia, výboje blesku a niektoré ďalšie faktory.
Postupne tieto faktory viedli k vzniku terciárna atmosféra charakterizované oveľa nižším obsahom vodíka a oveľa vyšším obsahom dusíka a oxid uhličitý(vzniknutý ako výsledok chemické reakcie z amoniaku a uhľovodíkov).
Dusík
Vznik veľkého množstva dusíka je spôsobený oxidáciou amoniakovo-vodíkovej atmosféry molekulárnym kyslíkom O 2 (\ štýl zobrazenia (\ ce (O2))), ktorý začal pochádzať z povrchu planéty v dôsledku fotosyntézy pred 3 miliardami rokov. Tiež dusík N 2 (\ štýl zobrazenia (\ ce (N2))) uvoľnené do atmosféry v dôsledku denitrifikácie dusičnanov a iných zlúčenín obsahujúcich dusík. Dusík sa ozónom oxiduje na NIE (\ štýl zobrazenia ((\ ce (NIE)))) v horné vrstvy atmosféru.
Dusík N 2 (\ štýl zobrazenia (\ ce (N2))) vstupuje do reakcií len za špecifických podmienok (napríklad pri výboji blesku). Oxidácia molekulárneho dusíka ozónom s elektrickými výbojmi v malých množstvách sa využíva v priemyselná produkcia dusíkaté hnojivá... Pri nízkej spotrebe energie ho dokážu okysličiť a premeniť na biologicky aktívnu formu cyanobaktériami (modrozelené riasy) a nodulárnymi baktériami, ktoré vytvárajú rizobiálnu symbiózu so strukovinami, čo môžu byť účinné rastliny na zelené hnojenie, ktoré pôdu nevyčerpávajú, ale obohacujú o prírodné hnojivá.
Kyslík
Zloženie atmosféry sa začalo radikálne meniť s objavením sa živých organizmov na Zemi v dôsledku fotosyntézy, sprevádzanej uvoľňovaním kyslíka a absorpciou oxidu uhličitého. Spočiatku sa kyslík vynakladal na oxidáciu redukovaných zlúčenín - amoniaku, uhľovodíkov, železitej formy železa obsiahnutej v oceánoch a iných. Na konci tohto štádia začal obsah kyslíka v atmosfére rásť. Postupne sa vytvorila moderná atmosféra s oxidačnými vlastnosťami. Keďže to spôsobilo vážne a náhle zmeny v mnohých procesoch prebiehajúcich v atmosfére, litosfére a biosfére, táto udalosť sa nazývala kyslíková katastrofa.
Inertné plyny
Zdrojom inertných plynov sú sopečné erupcie a rozpad rádioaktívnych prvkov. Zem vo všeobecnosti, a najmä atmosféra, je v porovnaní s vesmírom a niektorými inými planétami ochudobnená o inertné plyny. To platí pre hélium, neón, kryptón, xenón a radón. Koncentrácia argónu je naopak abnormálne vysoká a tvorí takmer 1 % plynného zloženia atmosféry. Veľké množstvo tohto plynu vzniká v dôsledku intenzívneho rozpadu rádioaktívneho izotopu draslíka-40 v útrobách Zeme.
Znečistenie vzduchu
V poslednej dobe ľudia začali ovplyvňovať vývoj atmosféry. Výsledkom ľudskej činnosti bolo neustále zvyšovanie obsahu oxidu uhličitého v atmosfére v dôsledku spaľovania uhľovodíkových palív nahromadených v predchádzajúcich geologických érach. Obrovské množstvá sa spotrebúvajú pri fotosyntéze a absorbujú ich svetové oceány. Tento plyn sa dostáva do atmosféry rozkladom uhličitanových hornín a organických látok rastlinného a živočíšneho pôvodu, ako aj vulkanizmom a ľudskou výrobnou činnosťou. Obsah za posledných 100 rokov CO 2 (\ štýl zobrazenia (\ ce (CO2))) v atmosfére vzrástol o 10 %, pričom väčšina (360 miliárd ton) pochádza zo spaľovania paliva. Ak bude tempo rastu spaľovania paliva pokračovať, potom v najbližších 200-300 rokoch počet CO 2 (\ štýl zobrazenia (\ ce (CO2))) v atmosfére sa zdvojnásobí a môže viesť ku globálnej zmene klímy.
Spaľovanie paliva je hlavným zdrojom znečisťujúcich plynov ( CO (\ displaystyle ((\ ce (CO)))) ,
Atmosféra(z gréckeho atmos - para a spharia - guľa) - vzduchový obal Zeme, rotujúci s ním. Vývoj atmosféry úzko súvisel s geologickými a geochemickými procesmi prebiehajúcimi na našej planéte, ako aj s činnosťou živých organizmov.
Spodná hranica atmosféry sa zhoduje s povrchom Zeme, pretože vzduch preniká do najmenších pórov v pôde a rozpúšťa sa dokonca aj vo vode.
Horná hranica vo výške 2000-3000 km postupne prechádza do kozmického priestoru.
Vďaka atmosfére, ktorá obsahuje kyslík, je možný život na Zemi. Atmosférický kyslík sa používa v procese dýchania ľuďmi, zvieratami a rastlinami.
Keby neexistovala atmosféra, Zem by bola tichá ako Mesiac. Koniec koncov, zvuk je vibrácia častíc vzduchu. Modrá farba oblohy je spôsobená tým, že slnečné lúče pri prechode atmosférou ako cez šošovku sa rozložia na farby, z ktorých ich tvoria. Zároveň sú lúče modrej a modrej farby rozptýlené najviac.
Atmosféra zachytáva väčšinu slnečného ultrafialového žiarenia, ktoré má škodlivý vplyv na živé organizmy. Tiež udržiava teplo na povrchu Zeme, čím bráni ochladzovaniu našej planéty.
Štruktúra atmosféry
V atmosfére možno rozlíšiť niekoľko vrstiev, ktoré sa líšia hustotou a hustotou (obr. 1).
Troposféra
Troposféra- najnižšia vrstva atmosféry, ktorej hrúbka je 8-10 km nad pólmi, v miernych zemepisných šírkach - 10-12 km a nad rovníkom - 16-18 km.
Ryža. 1. Štruktúra zemskej atmosféry
Vzduch v troposfére sa ohrieva od zemského povrchu, teda od pevniny a vody. Preto teplota vzduchu v tejto vrstve klesá s výškou v priemere o 0,6°C na každých 100 m. Na hornej hranici troposféry dosahuje -55°C. Zároveň je v rovníkovej oblasti na hornej hranici troposféry teplota vzduchu -70 ° С a v oblasti severného pólu -65 ° С.
V troposfére je sústredených asi 80 % hmoty atmosféry, nachádza sa tu takmer všetka vodná para, vyskytujú sa búrky, búrky, oblačnosť a zrážky, dochádza aj k vertikálnemu (konvekcii) a horizontálnemu (vietoru) pohybu vzduchu.
Dá sa povedať, že počasie sa tvorí najmä v troposfére.
Stratosféra
Stratosféra- vrstva atmosféry nachádzajúca sa nad troposférou vo výške 8 až 50 km. Farba oblohy sa v tejto vrstve javí ako fialová, čo je spôsobené riedkosťou vzduchu, vďaka ktorej sa slnečné lúče takmer nerozptyľujú.
Stratosféra obsahuje 20 % hmotnosti atmosféry. Vzduch v tejto vrstve je riedky, prakticky sa tam nevyskytuje vodná para, a preto sa netvorí takmer žiadna oblačnosť a zrážky. V stratosfére sa však pozorujú stabilné vzdušné prúdy, ktorých rýchlosť dosahuje 300 km / h.
Táto vrstva je koncentrovaná ozón(ozónová clona, ozonosféra), vrstva, ktorá pohlcuje ultrafialové lúče, bráni im dostať sa na Zem a tým chráni živé organizmy na našej planéte. Vďaka ozónu je teplota vzduchu na hornej hranici stratosféry v rozmedzí od -50 do 4-55 °C.
Medzi mezosférou a stratosférou sa nachádza prechodová zóna – stratopauza.
mezosféra
mezosféra- vrstva atmosféry nachádzajúca sa vo výške 50-80 km. Hustota vzduchu je tu 200-krát menšia ako na povrchu Zeme. Farba oblohy v mezosfére sa zdá byť čierna a hviezdy sú viditeľné počas dňa. Teplota vzduchu klesne na -75 (-90) ° С.
Vo výške 80 km začína termosféra. Teplota vzduchu v tejto vrstve prudko stúpa do výšky 250 m a potom sa stáva konštantnou: v nadmorskej výške 150 km dosahuje 220 - 240 ° C; vo výške 500-600 km presahuje 1500 °C.
V mezosfére a termosfére sa pôsobením kozmického žiarenia molekuly plynu rozpadajú na nabité (ionizované) častice atómov, preto bola táto časť atmosféry tzv. ionosféra- vrstva veľmi riedkeho vzduchu nachádzajúca sa v nadmorskej výške 50 až 1000 km, pozostávajúca najmä z ionizovaných atómov kyslíka, molekúl oxidov dusíka a voľných elektrónov. Táto vrstva sa vyznačuje vysokou elektrifikáciou a odrážajú sa od nej dlhé a stredné rádiové vlny ako od zrkadla.
V ionosfére vznikajú polárne žiary - žiara riedkych plynov pod vplyvom elektricky nabitých častíc letiacich zo Slnka - a prudké výkyvy magnetické pole.
Exosféra
Exosféra- vonkajšia vrstva atmosféry, nachádzajúca sa nad 1000 km. Táto vrstva sa tiež nazýva rozptylová guľa, pretože častice plynu sa tu pohybujú vysokou rýchlosťou a môžu byť rozptýlené do vesmíru.
Zloženie atmosféry
Atmosféra je zmes plynov, pozostávajúca z dusíka (78,08 %), kyslíka (20,95 %), oxidu uhličitého (0,03 %), argónu (0,93 %), malého množstva hélia, neónu, xenónu, kryptónu (0,01 %). , ozón a iné plyny, ale ich obsah je zanedbateľný (tab. 1). Moderné zloženie zemského vzduchu vzniklo pred viac ako sto miliónmi rokov, ale výrobné činnostičlovek stále viedol k jeho zmene. V súčasnosti dochádza k zvýšeniu obsahu CO 2 o cca 10-12%.
Plyny, ktoré tvoria atmosféru, majú rôzne vlastnosti funkčné roly... Hlavný význam týchto plynov však určuje predovšetkým skutočnosť, že veľmi silne pohlcujú energiu žiarenia a tým výrazne ovplyvňujú teplotný režim povrchu Zeme a atmosféry.
Stôl 1. Chemické zloženie suchý atmosférický vzduch v blízkosti zemského povrchu
|
Objemová koncentrácia. % |
Molekulová hmotnosť, jednotky |
|
|
Kyslík |
||
|
Oxid uhličitý |
||
|
Oxid dusný |
||
|
od 0 do 0,00001 |
||
|
Oxid siričitý |
od 0 do 0,000007 v lete; od 0 do 0,000002 v zime |
|
|
Od 0 do 0,000002 |
46,0055/17,03061 |
|
|
Azogový oxid |
||
|
Oxid uhoľnatý |
dusík, najrozšírenejší plyn v atmosfére, nie je chemicky aktívny.
Kyslík na rozdiel od dusíka je to veľmi aktívny chemický prvok. Špecifickou funkciou kyslíka je oxidácia organickej hmoty heterotrofných organizmov, hornín a podoxidovaných plynov emitovaných do atmosféry sopkami. Bez kyslíka by nedošlo k rozkladu mŕtvej organickej hmoty.
Úloha oxidu uhličitého v atmosfére je mimoriadne veľká. Do atmosféry sa dostáva v dôsledku spaľovacích procesov, dýchania živých organizmov, rozpadu a je predovšetkým hlavným Stavebný Materiál vytvárať organickú hmotu pri fotosyntéze. Okrem toho má veľký význam vlastnosť oxidu uhličitého prepúšťať krátkovlnné slnečné žiarenie a absorbovať časť tepelného dlhovlnného žiarenia, čím sa vytvorí takzvaný skleníkový efekt, o ktorom bude reč nižšie.
Vplyv pri atmosférické procesy, najmä na tepelnom režime stratosféry, má ozón. Tento plyn slúži ako prirodzený absorbér ultrafialového žiarenia zo slnka a absorpcia slnečného žiarenia vedie k ohrievaniu vzduchu. Priemerné mesačné hodnoty celkového obsahu ozónu v atmosfére sa pohybujú v závislosti od zemepisnej šírky oblasti a ročného obdobia v rozmedzí 0,23-0,52 cm (to je hrúbka ozónovej vrstvy pri prízemnom tlaku a teplote) . Pozoruje sa nárast obsahu ozónu od rovníka k pólom a každoročné kolísanie s minimom na jeseň a maximom na jar.
Charakteristickou vlastnosťou atmosféry je, že obsah hlavných plynov (dusík, kyslík, argón) sa s výškou mení nepatrne: vo výške 65 km v atmosfére je obsah dusíka 86 %, kyslíka 19, argónu je 0,91 a vo výške 95 km - dusík 77, kyslík - 21,3, argón - 0,82%. Stálosť zloženia atmosférického vzduchu vertikálne a horizontálne sa udržiava jeho miešaním.
Okrem plynov obsahuje vzduch vodná para a pevné častice. Tie môžu byť prírodného aj umelého (antropogénneho) pôvodu. Sú to peľ, drobné kryštáliky soli, cestný prach, aerosólové nečistoty. Keď slnečné lúče vstúpia do okna, možno ich vidieť voľným okom.
Častice sú obzvlášť hojné v ovzduší miest a veľkých priemyselných centier, kde sa do aerosólov pridávajú emisie škodlivých plynov a ich nečistôt vznikajúcich pri spaľovaní paliva.
Koncentrácia aerosólov v atmosfére určuje priehľadnosť vzduchu, ktorý ovplyvňuje slnečné žiarenie dopadajúce na zemský povrch. Najväčšie aerosóly sú kondenzačné jadrá (z lat. kondenzácia- zhutňovanie, zahusťovanie) - prispievajú k premene vodnej pary na vodné kvapky.
Hodnota vodnej pary je určená predovšetkým tým, že oneskoruje dlhé vlnové dĺžky tepelné žiarenie zemský povrch; predstavuje hlavné spojenie veľkých a malých cyklov vlhkosti; zvyšuje teplotu vzduchu pri kondenzácii vodných postelí.
Množstvo vodnej pary v atmosfére sa mení v čase a priestore. Koncentrácia vodnej pary na zemskom povrchu sa teda pohybuje od 3 % v trópoch po 2 – 10 (15) % v Antarktíde.
Priemerný obsah vodnej pary vo vertikálnom stĺpci atmosféry v miernych zemepisných šírkach je asi 1,6-1,7 cm (takúto hrúbku bude mať vrstva skondenzovanej vodnej pary). Informácie o vodnej pare v rôznych vrstvách atmosféry sú protichodné. Predpokladalo sa napríklad, že v nadmorskej výške od 20 do 30 km špecifická vlhkosť silne stúpa s nadmorskou výškou. Následné merania však naznačujú väčšiu suchosť stratosféry. Špecifická vlhkosť v stratosfére zjavne závisí len málo od výšky a dosahuje 2-4 mg / kg.
Premenlivosť obsahu vodnej pary v troposfére je určená interakciou procesov vyparovania, kondenzácie a horizontálneho transportu. V dôsledku kondenzácie vodnej pary vznikajú a padajú oblaky zrážok v podobe dažďa, krupobitia a snehu.
Procesy fázových prechodov vody sa vyskytujú najmä v troposfére, preto sa oblaky v stratosfére (vo výškach 20-30 km) a mezosfére (v blízkosti mezopauzy), nazývané perleťové a striebristé, pozorujú pomerne zriedkavo, zatiaľ čo troposférické mraky často pokrývajú asi 50% celého zemského povrchu.
Množstvo vodnej pary, ktoré môže byť obsiahnuté vo vzduchu, závisí od teploty vzduchu.
1 m 3 vzduchu pri teplote -20 ° C môže obsahovať najviac 1 g vody; pri 0 ° С - nie viac ako 5 g; pri +10 ° С - nie viac ako 9 g; pri +30 ° С - nie viac ako 30 g vody.
Výkon:čím vyššia je teplota vzduchu, tým viac vodnej pary môže obsahovať.
Vzduch môže byť nasýtený a nie nasýtený vodná para. Takže ak pri teplote +30 ° C 1 m 3 vzduchu obsahuje 15 g vodnej pary, vzduch nie je nasýtený vodnou parou; ak je nasýtených 30 g.
Absolútna vlhkosť Je množstvo vodnej pary obsiahnuté v 1 m 3 vzduchu. Vyjadruje sa v gramoch. Ak sa napríklad povie "absolútna vlhkosť je 15", potom to znamená, že 1 ml L obsahuje 15 g vodnej pary.
Relatívna vlhkosť Je pomer (v percentách) skutočného obsahu vodnej pary v 1 m 3 vzduchu k množstvu vodnej pary, ktoré môže byť obsiahnutých v 1 ml L pri danej teplote. Ak napríklad rádio počas vysielania správy o počasí hovorí, že relatívna vlhkosť je 70 %, znamená to, že vzduch obsahuje 70 % vodnej pary, ktorú dokáže zadržať pri danej teplote.
Čím väčšia je relatívna vlhkosť vzduchu, t.j. čím je vzduch bližšie k nasýteniu, tým je pravdepodobnejší výskyt zrážok.
Vždy vysoká (až 90%) relatívna vlhkosť vzduchu je pozorovaná v rovníkovej zóne, pretože sa drží teplo vzduchu a dochádza k veľkému vyparovaniu z povrchu oceánov. Rovnako vysoká relatívna vlhkosť a v polárnych oblastiach, ale len preto, že pri nízkych teplotách aj malé množstvo vodnej pary robí vzduch nasýteným alebo blízkym nasýteniu. V miernych zemepisných šírkach sa relatívna vlhkosť vzduchu mení s ročnými obdobiami – v zime je vyššia, v lete nižšia.
Predovšetkým nízka relatívna vlhkosť vzduchu v púšti: 1 m 1 vzduchu tam obsahuje dvakrát až trikrát menej ako je množstvo vodnej pary možné pri danej teplote.
Na meranie relatívnej vlhkosti sa používa vlhkomer (z gréckeho hygros - mokro a meterco - meriam).
Pri ochladzovaní nedokáže nasýtený vzduch zadržať rovnaké množstvo vodnej pary, tá hustne (kondenzuje) a mení sa na kvapôčky hmly. Hmlu možno pozorovať v lete za jasnej chladnej noci.
Mraky- to je tá istá hmla, len sa nevytvára pri zemskom povrchu, ale v určitej výške. Pri stúpaní sa vzduch ochladzuje a vodná para v ňom kondenzuje. Výsledné drobné kvapôčky vody tvoria oblaky.
Na tvorbe oblakov sa podieľajú a pevné častice suspendované v troposfére.
Mraky môžu mať iný tvar, čo závisí od podmienok ich vzniku (tabuľka 14).
Najnižšie a najťažšie oblaky sú stratus. Nachádzajú sa vo výške 2 km od zemského povrchu. Vo výške 2 až 8 km možno pozorovať malebnejšie kupovité oblaky. Najvyššie a najľahšie sú cirry. Nachádzajú sa vo výške 8 až 18 km nad zemským povrchom.
|
rodiny |
Narodenie oblakov |
Vonkajší vzhľad |
|
A. Oblačnosť hornej vrstvy - nad 6 km |
I. Cirrus |
Nitkové, vláknité, biele |
|
II. Cirrocumulus |
Vrstvy a hrebene jemných vločiek a kučier, biele |
|
|
III. Cirrostratus |
Priehľadný belavý závoj |
|
|
B. Stredná oblačnosť - nad 2 km |
IV. Altocumulus |
Švy a hrebene bielej a šedej farby |
|
V. Vysoko vrstvené |
Hladký plášť mliečnej šedej |
|
|
B. Oblačnosť nízkej úrovne – do 2 km |
Vi. Stratusový dážď |
Pevná beztvará sivá vrstva |
|
Vii. Stratocumulus |
Nepriesvitné sivé vrstvy a hrebene |
|
|
VIII. Vrstvený |
Nepriehľadný šedý plášť |
|
|
D. Mraky vertikálneho vývoja - od nižšej po hornú vrstvu |
IX. Kumulus |
Palice a kopule sú žiarivo biele, s roztrhnutými okrajmi vo vetre |
|
X. Cumulonimbus |
Silné kupovité hmoty, tmavé olovo |
Ochrana ovzdušia
Hlavným zdrojom sú priemyselné podniky a autá. Vo veľkých mestách je problém znečistenia plynom na hlavných dopravných ťahoch veľmi akútny. Preto sa v mnohých veľkých mestách sveta, vrátane našej krajiny, zaviedla environmentálna kontrola toxicity výfukových plynov vozidiel. Dym a prašnosť vzduchu môžu podľa odborníkov skrátiť nasávanie až o polovicu. solárna energia k zemskému povrchu, čo povedie k zmene prírodných podmienok.
> Atmosféra Zeme
Popis atmosféra zeme pre deti všetkých vekových kategórií: z čoho pozostáva vzduch, prítomnosť plynov, vrstvy s fotografiami, klíma a počasie tretej planéty slnečnej sústavy.
Pre tých najmenších je už známe, že Zem je jedinou planétou v našom systéme, ktorá má životaschopnú atmosféru. Plynová prikrývka je nielen bohatá na vzduch, ale chráni nás aj pred nadmerným teplom a slnečným žiarením. Dôležité vysvetliť deťomže systém je navrhnutý neuveriteľne dobre, pretože umožňuje povrchu zohriať sa cez deň a ochladzovať v noci pri zachovaní prijateľnej rovnováhy.
Začať vysvetlenie pre deti je to možné tým, že zemská atmosféra sa rozprestiera v dĺžke viac ako 480 km, ale väčšina z nich sa nachádza 16 km od povrchu. Čím vyššia nadmorská výška, tým nižší tlak. Ak vezmeme hladinu mora, tlak tam je 1 kg na centimeter štvorcový. Ale v nadmorskej výške 3 km sa zmení - 0,7 kg na štvorcový centimeter. Samozrejme, v takýchto podmienkach je ťažšie dýchať ( deti mohli to cítiť, keby niekedy išli na turistiku do hôr).
Zloženie zemského vzduchu - výklad pre deti
Medzi plynmi sa rozlišujú:
- Dusík - 78%.
- Kyslík - 21%.
- Argón - 0,93%.
- Oxid uhličitý - 0,038%.
- V malé množstvá je tu aj vodná para a iné plynné nečistoty.
Atmosférické vrstvy Zeme - vysvetlenie pre deti
rodičia alebo učitelia v škole treba pripomenúť, že zemská atmosféra je rozdelená do 5 úrovní: exosféra, termosféra, mezosféra, stratosféra a troposféra. S každou vrstvou sa atmosféra rozpúšťa viac a viac, až sa plyny konečne rozptýlia vo vesmíre.
Troposféra je najbližšie k povrchu. S hrúbkou 7-20 km tvorí polovicu zemskej atmosféry. Čím bližšie k Zemi, tým viac sa vzduch ohrieva. Zhromažďuje sa tu takmer všetka vodná para a prach. Deti možno neprekvapí, že práve na tejto úrovni plávajú oblaky.
Stratosféra začína od troposféry a stúpa 50 km nad povrch. Je tu veľa ozónu, ktorý ohrieva atmosféru a šetrí pred škodlivým slnečným žiarením. Vzduch je 1000-krát redší ako nad morom a nezvyčajne suchý. Preto sa tu lietadlá cítia skvele.
Mezosféra: 50 km až 85 km nad povrchom. Vrchol sa nazýva mezopauza a je najchladnejším miestom v zemskej atmosfére (-90 °C). Je to veľmi ťažké preskúmať, pretože prúdové lietadlá sa tam nemôžu dostať a orbitálna výška satelitov je príliš vysoká. Vedci vedia len to, že tu horia meteory.
Termosféra: 90 km a medzi 500-1000 km. Teplota dosahuje 1500 °C. Považuje sa za súčasť zemskej atmosféry, no je dôležitá vysvetliť deťomže hustota vzduchu je tu taká nízka, že väčšina z neho je už vnímaná ako vesmír. V skutočnosti sa tu nachádzajú raketoplány a Medzinárodná vesmírna stanica. Okrem toho sa tu tvoria polárne žiary. Nabité kozmické častice prichádzajú do kontaktu s atómami a molekulami termosféry a prenášajú ich na vyššiu energetickú hladinu. Z tohto dôvodu vidíme tieto fotóny svetla vo forme polárnej žiary.
Exosféra je najvyššia vrstva. Neskutočne tenká línia splynutia atmosféry s priestorom. Pozostáva zo široko rozptýlených častíc vodíka a hélia.
Klíma a počasie Zeme – výklad pre deti
Pre tých najmenších nevyhnutné vysvetliťže Zem si vďaka regionálnej klíme, ktorú predstavuje extrémny chlad na póloch a tropické horúčavy na rovníku, dokáže udržať množstvo živých druhov. deti mali vedieť, že regionálna klíma je počasie, ktoré v určitej oblasti zostáva nezmenené 30 rokov. Samozrejme, niekedy sa môže zmeniť aj na niekoľko hodín, no väčšinou zostáva stabilný.
Okrem toho sa rozlišuje aj globálna suchozemská klíma - priemerná regionálna. V histórii ľudstva sa to zmenilo. Dnes je tu rýchle oteplenie. Vedci bijú na poplach, pretože skleníkové plyny spôsobené ľudskou činnosťou zachytávajú teplo v atmosfére a riskujú, že našu planétu premenia na Venušu.
Zloženie atmosféry. Vzduchová škrupina naša planéta - atmosféru chráni zemský povrch pred škodlivými účinkami slnečného ultrafialového žiarenia na živé organizmy. Tiež chráni Zem pred kozmickými časticami - prachom a meteoritmi.
Atmosféru tvorí mechanická zmes plynov: 78 % jej objemu tvorí dusík, 21 % kyslík a menej ako 1 % hélium, argón, kryptón a iné inertné plyny. Množstvo kyslíka a dusíka vo vzduchu sa prakticky nemení, pretože dusík takmer nevstupuje do zlúčenín s inými látkami, a kyslík, ktorý je síce veľmi aktívny a spotrebováva sa na dýchanie, oxidáciu a spaľovanie, ale rastliny ho neustále dopĺňajú.
Až do nadmorskej výšky asi 100 km zostáva percento týchto plynov prakticky nezmenené. Je to spôsobené tým, že vzduch sa neustále mieša.
Okrem týchto plynov obsahuje atmosféra asi 0,03 % oxidu uhličitého, ktorý sa zvyčajne sústreďuje v blízkosti zemského povrchu a je rozmiestnený nerovnomerne: v mestách, priemyselných centrách a oblastiach sopečnej činnosti sa jeho množstvo zvyšuje.
V atmosfére je vždy určité množstvo nečistôt – vodnej pary a prachu. Obsah vodnej pary závisí od teploty vzduchu: čím vyššia je teplota, tým viac pary vzduch obsahuje. V dôsledku prítomnosti parnej vody vo vzduchu sú možné atmosférické javy ako dúha, lom slnečného svetla atď.
Prach sa do atmosféry dostáva pri sopečných erupciách, pieskových a prachových búrkach, pri nedokonalom spaľovaní paliva v tepelných elektrárňach atď.
Štruktúra atmosféry. Hustota atmosféry sa mení s výškou: na povrchu Zeme je najvyššia a pri stúpaní klesá. Takže v nadmorskej výške 5,5 km je hustota atmosféry 2-krát a vo výške 11 km - 4-krát menšia ako v povrchovej vrstve.
V závislosti od hustoty, zloženia a vlastností plynov sa atmosféra delí na päť sústredných vrstiev (obr. 34).
Ryža. 34. Vertikálna časť atmosféry (atmosférická stratifikácia)
1. Spodná vrstva je tzv troposféra. Jeho horná hranica prebieha v nadmorskej výške 8-10 km na póloch a 16-18 km na rovníku. Troposféra obsahuje až 80 % celkovej hmotnosti atmosféry a takmer všetku vodnú paru.
Teplota vzduchu v troposfére klesá s výškou o 0,6 °C každých 100 m a na jej hornej hranici je -45-55 °C.
Vzduch v troposfére sa neustále mieša, pohybuje sa rôznymi smermi. Iba tu sú pozorované hmly, dažde, snehové zrážky, búrky, búrky a iné poveternostné javy.
2. Vyššie sa nachádza stratosféra, ktorá siaha do nadmorskej výšky 50-55 km. Hustota vzduchu a tlak v stratosfére sú zanedbateľné. Riedší vzduch obsahuje rovnaké plyny ako v troposfére, obsahuje však viac ozónu. Najvyššia koncentrácia ozónu je pozorovaná v nadmorskej výške 15-30 km. Teplota v stratosfére stúpa s výškou a na jej hornej hranici dosahuje 0 °C a viac. Ozón totiž pohltí krátkovlnnú časť slnečnej energie, v dôsledku čoho sa vzduch ohrieva.
3. Nad stratosférou leží mezosféra, tiahnuci sa do nadmorskej výšky 80 km. V ňom teplota opäť klesá a dosahuje -90 ° C. Hustota vzduchu je tam 200-krát menšia ako na povrchu Zeme.
4. Nad mezosférou je termosféra(od 80 do 800 km). Teplota v tejto vrstve stúpa: vo výške 150 km na 220 ° C; vo výške od 600 km do 1500 °C. Plyny v atmosfére (dusík a kyslík) sú v ionizovanom stave. Pôsobením krátkovlnného slnečného žiarenia sa jednotlivé elektróny oddeľujú od obalov atómov. Výsledkom je, že v tejto vrstve - ionosféra objavujú sa vrstvy nabitých častíc. Ich najhustejšia vrstva sa nachádza v nadmorskej výške 300-400 km. Slnečné lúče sa tam kvôli nízkej hustote nerozptyľujú, takže obloha je čierna, svietia na nej hviezdy a planéty.
V ionosfére, polárne svetlá, mocný elektrické prúdy ktoré spôsobujú poruchy v magnetickom poli Zeme.
5. Vonkajší plášť sa nachádza nad 800 km - exosféra. Rýchlosť pohybu jednotlivých častíc v exosfére sa blíži ku kritickej - 11,2 mm/s, takže jednotlivé častice dokážu prekonať zemskú gravitáciu a dostať sa do svetového priestoru.
Význam atmosféry.Úloha atmosféry v živote našej planéty je mimoriadne veľká. Bez nej by bola Zem mŕtva. Atmosféra chráni povrch Zeme pred intenzívnym zahrievaním a ochladzovaním. Jeho účinok možno prirovnať k úlohe skla v skleníkoch: prepúšťa slnečné lúče a bráni uvoľňovaniu tepla.
Atmosféra chráni živé organizmy pred krátkovlnným a korpuskulárnym žiarením zo Slnka. Atmosféra - prostredie, v ktorom sa vyskytujú poveternostné javy, s ktorým je celok ľudská aktivita... Štúdium tejto škrupiny sa vykonáva na meteorologických staniciach. Vo dne aj v noci za každého počasia meteorológovia sledujú stav spodnej atmosféry. Štyrikrát denne a na mnohých staniciach sa meria hodinová teplota, tlak, vlhkosť, oblačnosť, smer a rýchlosť vetra, zrážky, elektrické a zvukové javy v atmosfére. Meteorologické stanice sa nachádzajú všade: v Antarktíde a vo vlhku dažďový prales, na vysoké hory a na bezhraničných rozlohách tundry. Pozorovania oceánov sa vykonávajú aj zo špeciálne postavených lodí.
Od 30-tych rokov. XX storočia pozorovania začali vo voľnej atmosfére. Začali vypúšťať rádiosondy, ktoré stúpajú do výšky 25-35 km a pomocou rádiových zariadení prenášajú na Zem informácie o teplote, tlaku, vlhkosti vzduchu a rýchlosti vetra. V súčasnosti sú široko používané aj meteorologické rakety a satelity. Tí druhí majú televízne inštalácie, ktoré prenášajú obraz zemského povrchu a oblakov.
| |
5. Vzduchová škrupina zemeOddiel 31. Ohrievanie atmosféry
