Atmosfera je plinovita ljuska naše planete koja rotira zajedno sa Zemljom. Gas u atmosferi naziva se vazduh. Atmosfera je u kontaktu sa hidrosferom i delimično prekriva litosferu. Ali gornje granice je teško odrediti. Konvencionalno je prihvaćeno da se atmosfera proteže naviše za otprilike tri hiljade kilometara. Tamo glatko teče u bezvazdušni prostor.
Hemijski sastav Zemljine atmosfere
Formiranje hemijskog sastava atmosfere počelo je prije oko četiri milijarde godina. U početku se atmosfera sastojala samo od lakih gasova - helijuma i vodonika. Prema naučnicima, početni preduslovi za stvaranje gasne ljuske oko Zemlje bile su vulkanske erupcije, koje su, zajedno sa lavom, izbacivale velika količina gasovi Nakon toga je počela izmjena plinova s vodenim prostorima, sa živim organizmima i s proizvodima njihovog djelovanja. Sastav vazduha se postepeno menjao i modernom obliku zabeleženo pre nekoliko miliona godina.
Glavne komponente atmosfere su azot (oko 79%) i kiseonik (20%). Preostali postotak (1%) čine sljedeći plinovi: argon, neon, helij, metan, ugljični dioksid, vodik, kripton, ksenon, ozon, amonijak, sumpor i dušikov dioksid, dušikov oksid i ugljični monoksid, koji su uključeni u ovih jedan posto.
Osim toga, zrak sadrži vodenu paru i čestice (pelud, prašina, kristale soli, nečistoće u aerosolu).
IN U poslednje vreme Naučnici primjećuju ne kvalitativnu, već kvantitativnu promjenu nekih sastojaka zraka. A razlog tome je čovjek i njegove aktivnosti. Sadržaj samo za posljednjih 100 godina ugljen-dioksid značajno se povećao! Ovo je ispunjeno mnogim problemima, od kojih su najglobalniji klimatske promjene.
Formiranje vremena i klime
Atmosfera se igra vitalna uloga u formiranju klime i vremena na Zemlji. Mnogo toga zavisi od količine sunčeve svetlosti, prirode donje površine i atmosferske cirkulacije.
Pogledajmo faktore redom.
1. Atmosfera prenosi toplotu sunčevih zraka i upija štetno zračenje. O tome da zraci sunca padaju na različitim oblastima Stari Grci su znali za Zemlju iz različitih uglova. Sama riječ "klima" u prijevodu sa starogrčkog znači "kosina". Dakle, na ekvatoru sunčevi zraci padaju gotovo okomito, zbog čega je ovdje jako vruće. Što je bliže polovima, to veći ugao tilt I temperatura pada.
2. Zbog neravnomjernog zagrijavanja Zemlje u atmosferi nastaju vazdušne struje. Klasificirani su prema svojim veličinama. Najmanji (desetine i stotine metara) su lokalni vjetrovi. Zatim slijede monsuni i pasati, cikloni i anticikloni, te planetarne frontalne zone.
Sve ove vazdušne mase se stalno kreću. Neki od njih su prilično statični. Na primjer, pasati koji pušu iz subtropskih područja prema ekvatoru. Kretanje drugih uvelike zavisi od atmosferskog pritiska.
3. Atmosferski pritisak je još jedan faktor koji utiče na formiranje klime. Ovo je pritisak vazduha na površini zemlje. Kao što je poznato, vazdušne mase se kreću iz oblasti sa visokim atmosferskim pritiskom ka oblasti gde je taj pritisak niži.
Dodijeljeno je ukupno 7 zona. Ekvator - zona nizak pritisak. Dalje, sa obe strane ekvatora do tridesete geografske širine - region visokog pritiska. Od 30° do 60° - opet nizak pritisak. A od 60° do polova je zona visokog pritiska. Vazdušne mase kruže između ovih zona. Oni koji dolaze s mora na kopno donose kišu i loše vrijeme, a oni koji pušu s kontinenata donose vedro i suho vrijeme. Na mjestima gdje se zračne struje sudaraju formiraju se atmosferske frontalne zone koje karakteriziraju padavine i nepogodno, vjetrovito vrijeme.
Naučnici su dokazali da čak i dobrobit osobe zavisi od atmosferskog pritiska. By međunarodnim standardima normalno Atmosferski pritisak- 760 mm Hg. kolone na temperaturi od 0°C. Ovaj indikator se izračunava za one površine zemljišta koje su skoro u ravni sa nivoom mora. Sa visinom pritisak opada. Stoga, na primjer, za Sankt Peterburg 760 mm Hg. - ovo je norma. Ali za Moskvu, koja se nalazi više, normalan pritisak- 748 mm Hg.
Pritisak se mijenja ne samo okomito, već i horizontalno. To se posebno osjeća prilikom prolaska ciklona.
Struktura atmosfere
Atmosfera podsjeća na tortu. I svaki sloj ima svoje karakteristike.
. Troposfera- sloj najbliži Zemlji. "Debljina" ovog sloja se mijenja sa udaljenosti 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 mase zraka i 90% vodene pare. Ovdje nastaju oblaci, nastaju cikloni i anticikloni. Temperatura zraka ovisi o nadmorskoj visini područja. U prosjeku se smanjuje za 0,65°C na svakih 100 metara.
. Tropopauza- prelazni sloj atmosfere. Njegova visina 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, gornja granica koja prolazi na nadmorskoj visini od 50-55 kilometara. Turbulencija je ovdje mala, sadržaj vodene pare u zraku je zanemarljiv. Ali ima puno ozona. Maksimalna koncentracija mu je na nadmorskoj visini od 20-25 km. U stratosferi temperatura zraka počinje rasti i dostiže +0,8° C. To je zbog činjenice da ozonski omotač stupa u interakciju s ultraljubičastim zračenjem.
. Stratopauza- niski međusloj između stratosfere i mezosfere koja ga prati.
. Mezosfera- gornja granica ovog sloja je 80-85 kilometara. Ovde se dešavaju komplikovane stvari. fotohemijski procesi uz učešće slobodnih radikala. Oni su ti koji pružaju onaj blagi plavi sjaj naše planete, koji se vidi iz svemira.
Većina kometa i meteorita sagorijeva u mezosferi.
. Mesopauza- sljedeći međusloj, u kojem je temperatura zraka najmanje -90°.
. Termosfera- donja granica počinje na nadmorskoj visini od 80 - 90 km, a gornja granica sloja ide otprilike na 800 km. Temperatura vazduha raste. Može da varira od +500° C do +1000° C. Tokom dana temperaturne fluktuacije iznose stotine stepeni! Ali zrak je ovdje toliko razrijeđen da razumijevanje pojma “temperatura” kako ga zamišljamo nije prikladno ovdje.
. Ionosfera- kombinuje mezosferu, mezopauzu i termosferu. Vazduh se ovde sastoji uglavnom od molekula kiseonika i azota, kao i od kvazi-neutralne plazme. Sunčeve zrake koje ulaze u jonosferu snažno joniziraju molekule zraka. U donjem sloju (do 90 km) stepen jonizacije je nizak. Što je veća, veća je jonizacija. Dakle, na visini od 100-110 km, elektroni su koncentrisani. Ovo pomaže da se reflektuju kratki i srednji radio talasi.
Najvažniji sloj jonosfere je gornji, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 150-400 km. Njegova posebnost je u tome što reflektira radio valove, a to olakšava prijenos radio signala na značajnim udaljenostima.
U jonosferi se javlja takav fenomen kao što je aurora.
. Egzosfera- sastoji se od atoma kiseonika, helijuma i vodonika. Gas u ovom sloju je vrlo razrijeđen i atomi vodonika često izlaze u svemir. Stoga se ovaj sloj naziva „zona disperzije“.
Prvi naučnik koji je sugerisao da naša atmosfera ima težinu bio je Italijan E. Torricelli. Ostap Bender je, na primjer, u svom romanu “Zlatno tele” žalio da je svaku osobu pritisnuo stub zraka težak 14 kg! Ali veliki spletkaroš je malo pogriješio. Odrasla osoba doživljava pritisak od 13-15 tona! Ali mi ne osjećamo tu težinu, jer je atmosferski pritisak uravnotežen unutrašnjim pritiskom osobe. Težina naše atmosfere je 5.300.000.000.000.000.000 tona. Brojka je kolosalna, iako je samo milioniti dio težine naše planete.
Nije tajna da je zrak izuzetno važan dio biosfere. Uostalom, njegov jedinstveni sastav osigurava mogućnost života na planeti. Ali kako se zove vazdušni, šta je to i zašto je jedinstven? Šta je ona hemijski sastav I fizička svojstva? Ova pitanja zanimaju mnoge.
Kako se zove vazdušni omotač Zemlje?
Poznato je da je život na Zemlji moguć najvećim dijelom zahvaljujući jedinstvenom sastavu zraka. A plinska školjka se zove atmosfera. Ovaj dio biosfere u potpunosti okružuje planetu i gravitacijom se drži oko nebeskog tijela.
Naravno, ova ljuska ima određena hemijska i fizička svojstva. Što se tiče granica, nemoguće ih je jasno nacrtati. Bliže do zemljine površine atmosfera je u kontaktu sa litosferom i hidrosferom. Ali da odredimo gdje gasna školjka završava i počinje otvoreni prostor, izuzetno teško. Danas se granica obično povlači na nadmorskoj visini od 100 km, gdje se nalazi takozvana Karmanova linija - aeronautika na ovom području više nije moguća.
Atmosfera - vazdušni omotač Zemljište čiji je značaj teško precijeniti. Uostalom, ne treba zaboraviti da gotovo sve nebeska tela izloženi su jonizujućem i ultraljubičastom zračenju koje je štetno za žive organizme. U plinskom omotaču se ovi zraci neutraliziraju.
Teorija formiranja atmosfere
U stvari, mnogi ljudi se pitaju kako je formiran Zemljin vazdušni omotač. Odgovor na ovo pitanje vjerovatno neće biti tačan, jer danas postoji nekoliko različitih teorija o nastanku atmosfere.
Prema najčešćoj hipotezi, primarna atmosfera nastala je prije četiri milijarde godina od lakih plinova, odnosno helijuma i vodonika, koji su uhvaćeni iz međuplanetarnog prostora. Zbog visoke vulkanska aktivnost Nakon toga je stvorena sekundarna plinska školjka koja je bila zasićena ugljičnim dioksidom, vodenom parom i amonijakom.
Tercijarna atmosfera je nastala usled mnogih procesa - hemijske reakcije(na primjer, udari groma), izlaganje ultraljubičastom zračenju, curenje helijuma i vodonika nazad u međuplanetarni prostor.
Hemijski sastav atmosfere
Sada kada je postalo jasno kako se zove Zemljin zračni omotač, vrijedno je razmotriti njegov hemijski sastav, koji se smatra jedinstvenim. Odmah treba napomenuti da su samo niži slojevi atmosfere zasićeni raznim plinovima. Konkretno, azot dominira u vazduhu koji udišemo (78,08%). Nivo kiseonika je 20,95%. Ovo su dva glavna gasa.
Osim toga, zračni omotač Zemlje uključuje i druge komponente - vodonik, argon, helijum, ksenon, metan, sumporne i dušikove okside, ozon, amonijak.
Struktura Zemljine vazdušne ljuske
Atmosfera je obično podijeljena na nekoliko glavnih slojeva, od kojih svaki ima različite fizičke i kemijske karakteristike.
- Troposfera je sloj koji je najbliži zemljinoj površini. Ovdje je koncentrisano 80% cjelokupnog zraka. I tu je moguć ljudski život. Inače, skoro sva atmosferska voda (90%) je koncentrisana u ovom sloju. Ovdje se formiraju oblaci i padavine. Troposfera se proteže 18 km od površine Zemlje. Kako idete gore, temperatura ovdje opada.
- Stratosfera (12-50 km) je sloj koji se smatra najmirnijim dijelom atmosfere. Ovdje se nalazi ozonski zaštitni sloj.
- Termosfera je dio atmosfere, čija je gornja granica otprilike 700-800 km. Ovdje temperatura počinje naglo rasti kako raste, a u nekim područjima dostiže i oko 1200 stepeni Celzijusa. Unutar granica ovog sloja je takozvana jonosfera, u kojoj je vazduh pod uticajem sunčevog zračenja visoko jonizovan.
- Egzosfera je zona disperzije koja na visini od 3000 km prelazi u svemir. Vazduh je ovde zasićen lakim gasovima, posebno vodonikom i helijumom.
Osnovne fizičke karakteristike atmosfere
Naravno, fizička svojstva vazduha su izuzetno važna. Na primjer, poznavajući ih, možete odrediti kako atmosfera utječe na čovjeka ili bilo koji drugi živi organizam. Osim toga, mjerenje fizičkih parametara jednostavno je neophodno za određivanje optimalnih karakteristika aviona, aviona itd. Posebno se uzimaju u obzir sljedeći fizički pokazatelji:
- Temperatura vazduha se meri po sledećoj formuli: t1 = t - 6,5H (ovde je t temperatura vazduha na površini zemlje, a H visina).
- Gustoća zraka je masa zraka po kubnom metru.
- Pritisak, koji se može mjeriti i u Pascalima i u atmosferama.
- Vlažnost vazduha pokazuje količinu vode u jedinici vazduha. Treba napomenuti da je nulta vlažnost moguća samo u laboratorijskim uslovima. Što je ovaj pokazatelj veći, to je manja gustina vazduha i obrnuto.
Inače, nauka koja odgovara na pitanja kako se zove Zemljin vazdušni omotač i koja su njegova svojstva i karakteristike je meteorologija. Naučnici ne samo da proučavaju atmosferu, već i prate njene stalne promjene, koje utiču na vrijeme i klimu.
Atmosfera i njeno značenje
Važnost gasovitog omotača Zemlje vrlo je teško precijeniti. Uostalom, samo nekoliko minuta bez zraka dovodi do gubitka svijesti, hipoksije i nepovratnog oštećenja mozga. Samo zahvaljujući neverovatnom sastavu atmosfere živi organizmi mogu da dobiju kiseonik koji im je potreban.
Osim toga, zračna školjka štiti površinu planete od štetnog kosmičkog zračenja. Istovremeno kroz atmosferu prolazi dovoljna količina ultraljubičastih zraka koji zagrijavaju Zemlju. Naučnici kažu da će smanjenje ultraljubičastog zračenja dovesti do smanjenja opšta temperatura i smrzavanje. Osim toga, pod utjecajem sunčeve svjetlosti (in razumna količina) vitamin D se stvara u tkivima ljudske kože.
Ozonski omotač i njegov značaj
Ozonski omotač se nalazi u stratosferi, na nadmorskoj visini od 12-50 km od površine zemlje. Ovaj dio atmosfere otkrili su 1912. godine francuski naučnici C. Fabry i A. Buisson.
Ozon je bezbojni plin oštrog, karakterističnog mirisa. Sastoji se od tri atoma kiseonika. Upravo ovaj dio plinske ljuske štiti površinu zemlje od opasnog kosmičkog zračenja.
Nažalost, zbog tehničkog i industrijskog napretka povećana je količina štetnih tvari u zračnoj ljusci Zemlje, koje postepeno uništavaju ozonski omotač. Takozvane ozonske rupe su izuzetno opasan problem.
efekat staklene bašte i kisele kiše
Nažalost, konstanta, koja se uglavnom vezuje za razvijenu industriju, dovodi do dosta propadanja. Takve opasne promjene uključuju takozvani efekat staklene bašte. Činjenica je da zemaljska tijela emituju valove pretežno u infracrvenom spektru - ne mogu uvijek prodrijeti u atmosferu. Povećanje koncentracije ugljičnog dioksida, koji apsorbira infracrveno zračenje, dovodi do povećanja ukupne temperature u nižim slojevima atmosfere, što, shodno tome, utiče na klimu.
Kisele kiše su još jedan rezultat industrijskog zagađenja Zemljinog zraka. Oksidi sumpora i dušika, koje u zrak emituju termoelektrane, automobili, metalurške tvornice i neka druga preduzeća, mogu reagirati sa atmosferskom vodenom parom - pod utjecajem sunčevog zračenja ovdje nastaju kiseline koje padaju zajedno s drugim padavinama. .
Atmosferski vazduh se sastoji od azota (77,99%), kiseonika (21%), inertnih gasova (1%) i ugljen-dioksida (0,01%). Udio ugljičnog dioksida se vremenom povećava zbog činjenice da se proizvodi sagorijevanja goriva oslobađaju u atmosferu, a osim toga, smanjuje se površina šuma koje apsorbiraju ugljični dioksid i oslobađaju kisik.
Atmosfera sadrži i malu količinu ozona, koji je koncentrisan na nadmorskoj visini od oko 25-30 km i formira takozvani ozonski omotač. Ovaj sloj stvara barijeru sunčevom ultraljubičastom zračenju, koje je opasno za žive organizme na Zemlji.
Osim toga, atmosfera sadrži vodenu paru i razne nečistoće - čestice prašine, vulkanski pepeo, čađ itd. Koncentracija nečistoća je veća u blizini površine zemlje iu određenim područjima: iznad velikih gradova, pustinja.
Troposfera- niže, sadrži većinu vazduha i. Visina ovog sloja varira: od 8-10 km u blizini tropa do 16-18 u blizini ekvatora. u troposferi se smanjuje s porastom: za 6°C za svaki kilometar. Vrijeme se formira u troposferi, formiraju se vjetrovi, padavine, oblaci, cikloni i anticikloni.
Sledeći sloj atmosfere je stratosfera. Vazduh u njemu je mnogo razrijeđeniji, a u njemu ima mnogo manje vodene pare. Temperatura u donjem dijelu stratosfere je -60 - -80°C i opada sa povećanjem visine. U stratosferi se nalazi ozonski omotač. Stratosferu karakterišu velike brzine vjetra (do 80-100 m/sec).
Mezosfera — srednji sloj atmosfere, koja leži iznad stratosfere na visinama od 50 do S0-S5 km. Mezosferu karakterizira smanjenje prosječne temperature sa visinom od 0°C na donjoj granici do -90°C na gornjoj granici. Blizu gornje granice mezosfere uočavaju se noćni oblaci, obasjani suncem. Pritisak vazduha na gornjoj granici mezosfere je 200 puta manji nego na zemljinoj površini.
Termosfera- nalazi se iznad mezosfere, na visinama od SO do 400-500 km, u njoj temperatura prvo polako, a zatim brzo ponovo počinje da raste. Razlog je apsorpcija ultraljubičastog zračenja sa Sunca na visinama od 150-300 km. U termosferi temperatura kontinuirano raste do visine od oko 400 km, gdje dostiže 700 - 1500 °C (u zavisnosti od solarna aktivnost). Pod uticajem ultraljubičastog, rendgenskog i kosmičkog zračenja dolazi i do jonizacije vazduha (“aurore”). Glavni regioni jonosfere leže unutar termosfere.
Egzosfera- vanjski, najrjeđi sloj atmosfere, počinje na visinama od 450-000 km, a njegova gornja granica nalazi se na udaljenosti od nekoliko hiljada km od površine zemlje, gdje koncentracija čestica postaje ista kao u međuplanetarnoj prostor. Egzosfera se sastoji od jonizovanog gasa (plazma); donji i srednji dijelovi egzosfere uglavnom se sastoje od kisika i dušika; Sa povećanjem nadmorske visine, relativna koncentracija lakih gasova, posebno jonizovanog vodonika, brzo raste. Temperatura u egzosferi je 1300-3000°C; slabo raste s visinom. Zemljini pojasevi zračenja uglavnom se nalaze u egzosferi.
Zemlja je treća planeta od Sunca, koja se nalazi između Venere i Marsa. To je najgušća planeta Solarni sistem, najveći od četiri i jedini astronomski objekat za koji se zna da ima život. Prema radiometrijskom datiranju i drugim istraživačkim metodama, naša planeta je nastala prije oko 4,54 milijarde godina. Zemlja gravitaciono stupa u interakciju s drugim objektima u svemiru, posebno Suncem i Mjesecom.
Zemlja se sastoji od četiri glavne sfere ili školjke, koje zavise jedna od druge i predstavljaju biološke i fizičke komponente naše planete. Oni se naučno nazivaju biofizičkim elementima, naime hidrosfera ("hidro" za vodu), biosfera ("bio" za živa bića), litosfera ("litos" za kopno ili zemljinu površinu) i atmosfera ("atmo" za zrak). Ove glavne sfere naše planete dalje su podijeljene na različite podsfere.
Pogledajmo sve četiri Zemljine ljuske detaljnije kako bismo razumjeli njihove funkcije i značenje.
Litosfera - tvrda ljuska Zemlje
Prema naučnicima, na našoj planeti ima više od 1386 miliona km³ vode.
Okeani sadrže više od 97% Zemljine vode. Ostalo dolazi od svježa voda, od čega je dvije trećine zamrznuto u polarnim područjima planete i na snježnim planinskim vrhovima. Zanimljivo je napomenuti da iako voda pokriva većina površine planete, to je samo 0,023% ukupna masa Zemlja.
Biosfera je živa ljuska Zemlje
Biosfera se ponekad smatra jednom velikom – složenom zajednicom živih i neživih komponenti koje funkcionišu kao jedinstvena cjelina. Međutim, najčešće se biosfera opisuje kao skup mnogih ekoloških sistema.
Atmosfera - vazdušni omotač Zemlje
Atmosfera je skup gasova koji okružuju našu planetu, a koje drži Zemljina gravitacija. Većina naše atmosfere nalazi se blizu Zemljine površine, gdje je i najgušća. Zemljin vazduh se sastoji od 79% azota i nešto manje od 21% kiseonika, kao i argona, ugljen-dioksida i drugih gasova. Vodena para i prašina su takođe deo Zemljine atmosfere. Druge planete i Mjesec imaju vrlo različite atmosfere, a neke uopće nemaju atmosferu. U svemiru nema atmosfere.
Atmosfera je toliko raširena da je gotovo nevidljiva, ali je njena težina jednaka sloju vode dubokom više od 10 metara koji prekriva cijelu našu planetu. Donjih 30 kilometara atmosfere sadrži oko 98% njene ukupne mase.
Naučnici kažu da su mnogi gasovi u našoj atmosferi pušteni u vazduh od ranih vulkana. U to vrijeme oko Zemlje je bilo malo ili nimalo slobodnog kisika. Slobodni kisik se sastoji od molekula kisika koji nisu vezani za drugi element, kao što je ugljik (za stvaranje ugljičnog dioksida) ili vodonik (da tvori vodu).
Slobodni kiseonik su možda u atmosferu dodali primitivni organizmi, verovatno bakterije, tokom . Kasnije više složenih oblika dodao više kiseonika u atmosferu. Kiseoniku u današnjoj atmosferi verovatno su bili potrebni milioni godina da se akumulira.
Atmosfera djeluje poput ogromnog filtera, apsorbira većinu ultraljubičastog zračenja i dopušta mu da prodre sunčeve zrake. Ultraljubičasto zračenještetno za živa bića i može izazvati opekotine. Međutim, solarna energija je neophodna za sav život na Zemlji.
Zemljina atmosfera ima. Od površine planete do neba prostiru se sljedeći slojevi: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i egzosfera. Drugi sloj, nazvan jonosfera, proteže se od mezosfere do egzosfere. Izvan egzosfere je prostor. Granice između atmosferskih slojeva nisu jasno definisane i variraju u zavisnosti od geografske širine i doba godine.
Međusobna povezanost Zemljinih školjki
Sve četiri sfere mogu biti prisutne na jednom mjestu. Na primjer, komad tla će sadržavati minerale iz litosfere. Osim toga, postojaće elementi hidrosfere, što je vlaga u tlu, biosfere, što su insekti i biljke, pa čak i atmosfere, koja je vazduh u tlu.
Sve sfere su međusobno povezane i zavise jedna od druge, kao jedan organizam. Promjene u jednoj oblasti dovest će do promjena u drugoj. Dakle, sve što radimo na našoj planeti utiče na druge procese unutar njenih granica (čak i ako to ne možemo vidjeti vlastitim očima).
Za ljude koji se bave problemima veoma je važno razumjeti međusobnu povezanost svih slojeva Zemlje.