Постійний склад атмосфери. Розмір атмосфери землі

При 0 °C - 1,0048·10 3 Дж/(кг·К), C v - 0,7159·10 3 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Розчинність повітря у воді (за масою) при 0 °C – 0,0036 %, при 25 °C – 0,0023 %.

Крім зазначених у таблиці газів, в атмосфері містяться Cl 2 , SO 2 , NH 3 , СО , O 3 , NO 2 , вуглеводні , HCl , , HBr , , пари , I 2 , Br 2 , а також і багато інших газів у незначних кількостях. У тропосфері постійно знаходиться велика кількість завислих твердих і рідких частинок (аерозоль). Найрідкіснішим газом у Земній атмосфері є радон (Rn).

Будова атмосфери

Прикордонний шар атмосфери

Нижній шар атмосфери примикає до Землі (товщиною 1-2 км) у якому вплив цієї поверхні безпосередньо впливає її динаміку.

Тропосфера

Її верхня межа знаходиться на висоті 8-10 км у полярних, 10-12 км у помірних та 16-18 км у тропічних широтах; взимку нижче, ніж улітку. Нижній, основний шар атмосфери містить понад 80% всієї маси атмосферного повітря і близько 90% всього водяної пари, що є в атмосфері. У тропосфері сильно розвинені турбулентність та конвекція, виникають хмари, розвиваються циклони та антициклони. Температура зменшується зі зростанням висоти із середнім вертикальним градієнтом 0,65°/100 м

Тропопауза

Перехідний шар від тропосфери до стратосфери, шар атмосфери, де припиняється зниження температури з висотою.

Стратосфера

Шар атмосфери, що знаходиться на висоті від 11 до 50 км. Характерна незначна зміна температури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від −56,5 до 0,8° (верхній шар стратосфери чи область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення близько 273 К (майже 0 °C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою.

Стратопауза

Прикордонний шар атмосфери між стратосферою та мезосферою. У вертикальному розподілі температури є максимум (близько 0 °C).

Мезосфера

Мезосфера починається на висоті 50 км і тягнеться до 80-90 км. Температура з висотою знижується із середнім вертикальним градієнтом (0,25-0,3)°/100 м. Основним енергетичним процесом є променистий теплообмін. Складні фотохімічні процеси з участю вільних радикалів, коливально збуджених молекул тощо. буд. обумовлюють світіння атмосфери.

Мезопауза

Перехідний шар між мезосферою та термосферою. У вертикальному розподілі температури має місце щонайменше (близько -90 °C).

Лінія Карману

Висота над рівнем моря, яка умовно приймається як межа між атмосферою Землі та космосом. Відповідно до визначення ФАІ, лінія Кармана знаходиться на висоті 100 км над рівнем моря.

Термосфера

Верхня межа – близько 800 км. Температура зростає до висот 200-300 км, де досягає значень порядку 1226,85 °C, після чого залишається майже постійною до висот. Під дією сонячної радіації та космічного випромінювання відбувається іонізація повітря («полярні сяйва») – основні області іоносфери лежать усередині термосфери. На висотах понад 300 км. переважає атомарний кисень. Верхня межа термосфери значною мірою визначається поточною активністю Сонця. У періоди низької активності - наприклад, у 2008-2009 р. - відбувається помітне зменшення розмірів цього шару.

Термопауза

Область атмосфери, що прилягає зверху до термосфери. У цій галузі поглинання сонячного випромінювання незначне, і температура фактично не змінюється з висотою.

Екзосфера (сфера розсіювання)

До висоти 100 км атмосфера є гомогенною добре перемішаною сумішшю газів. У більш високих шарах розподіл газів за висотою залежить від їх молекулярних мас, концентрація більш важких газів зменшується швидше при віддаленні поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 °C у стратосфері до −110 °C у мезосфері. Однак кінетична енергія окремих частинок на висотах 200-250 км. відповідає температурі ~150 °C. Понад 200 км спостерігаються значні флуктуації температури та щільності газів у часі та просторі.

На висоті близько 2000-3500 км екзосфера поступово переходить у так званий ближньокосмічний вакуум, що заповнений сильно розрідженими частинками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частиною міжпланетної речовини. Іншу частину складають пилоподібні частинки кометного та метеорного походження. Окрім надзвичайно розріджених пилоподібних частинок, у цей простір проникає електромагнітна та корпускулярна радіація сонячного та галактичного походження.

Огляд

Перед тропосфери припадає близько 80 % маси атмосфери, частку стратосфери - близько 20 %; маса мезосфери - трохи більше 0,3 %, термосфери - менше 0,05 % від загальної маси атмосфери.

На підставі електричних властивостей у атмосфері виділяють нейтросферуі іоносферу .

Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферуі гетеросферу. Гетеросфера- це область, де гравітація впливає поділ газів, оскільки їх перемішування такий висоті незначно. Звідси випливає змінний склад гетеросфери. Нижче лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери, звана гомосфера . Кордон між цими шарами називається турбопаузою, вона лежить на висоті близько 120 км.

Інші властивості атмосфери та вплив на людський організм

Вже на висоті 5 км над рівнем моря у нетренованої людини з'являється кисневе голодування і без адаптації працездатність значно знижується. Тут кінчається фізіологічна зона атмосфери. Подих людини стає неможливим на висоті 9 км, хоча приблизно до 115 км атмосфера містить кисень.

Атмосфера забезпечує нас необхідним для дихання киснем. Однак унаслідок падіння загального тиску атмосфери у міру підйому на висоту відповідно знижується і парціальний тиск кисню.

У розріджених шарах повітря поширення звуку виявляється неможливим. До висот 60-90 км ще можливе використання опору та підйомної сили повітря для керованого аеродинамічного польоту. Але починаючи з висот 100-130 км, знайомі кожному льотчику поняття числа М і звукового бар'єру втрачають свій сенс: там проходить умовна лінія Кармана, за якою починається область суто балістичного польоту, керувати яким можна лише використовуючи реактивні сили.

На висотах вище 100 км атмосфера позбавлена ​​й іншої чудової властивості - здатності поглинати, проводити та передавати теплову енергію шляхом конвекції (тобто за допомогою перемішування повітря). Це означає, що різні елементи обладнання, апаратури орбітальної космічної станції не зможуть охолоджуватися зовні так, як це робиться зазвичай літаком, - за допомогою повітряних струменів і повітряних радіаторів. На такій висоті, як і загалом у космосі, єдиним способом передачі тепла є теплове випромінювання.

Історія освіти атмосфери

Згідно з найпоширенішою теорією, атмосфера Землі протягом історії останньої перебула в трьох різних складах. Спочатку вона складалася з легких газів (водню та гелію), захоплених із міжпланетного простору. Це так звана первинна атмосфера. На наступному етапі активна вулканічна діяльність призвела до насичення атмосфери та іншими газами, крім водню (вуглекислим газом, аміаком, водяною парою). Так утворилася вторинна атмосфера. Ця атмосфера була відновною. Далі процес утворення атмосфери визначався такими факторами:

• витік легких газів (водню та гелію) у міжпланетний простір;
• хімічні реакції, що відбуваються в атмосфері під впливом ультрафіолетового випромінювання, грозових розрядів та деяких інших факторів.

Поступово ці фактори призвели до утворення третинної атмосфери, Що характеризується набагато меншим вмістом водню і набагато більшим - азоту та вуглекислого газу (утворені в результаті хімічних реакцій з аміаку та вуглеводнів).

Азот

Утворення великої кількості азоту N 2 обумовлено окисленням аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем О 2 , який став надходити з поверхні планети в результаті фотосинтезу, починаючи з 3 млрд. років тому. Також азот N 2 виділяється в атмосферу в результаті денітрифікації нітратів та інших азотовмісних сполук. Азот окислюється озоном до NO у верхніх шарах атмосфери.

Азот N 2 вступає у реакції лише у специфічних умовах (наприклад, при розряді блискавки). Окислення молекулярного азоту озоном при електричних розрядах у малих кількостях використовується у промисловому виготовленні азотних добрив. Окислювати його з малими енерговитратами і переводити в біологічно активну форму можуть ціанобактерії (синьо-зелені водорості) і бульбочкові бактерії, що формують ризобіальний симбіоз з бобовими рослинами, які можуть бути ефективними сидератами - рослинами, які не виснажують, а збагачують ґрунт природними.

Кисень

Склад атмосфери почав радикально змінюватися з появою на Землі живих організмів, внаслідок фотосинтезу, що супроводжується виділенням кисню та поглинанням вуглекислого газу. Спочатку кисень витрачався на окислення відновлених сполук - аміаку, вуглеводнів, закисної форми заліза, що містилася в океанах та ін. Після закінчення даного етапу вміст кисню в атмосфері почав зростати. Поступово утворилася сучасна атмосфера, що має окислювальні властивості. Оскільки це викликало серйозні та різкі зміни багатьох процесів, що протікають в атмосфері, літосфері та біосфері, ця подія отримала назву Киснева катастрофа.

Шляхетні гази

Забруднення атмосфери

Останнім часом на еволюцію атмосфери стала впливати людина. Результатом людської діяльності стало постійне зростання вмісту в атмосфері вуглекислого газу через спалювання вуглеводневого палива, накопиченого у попередні геологічні епохи. Величезні кількості СО 2 споживаються при фотосинтезі та поглинаються світовим океаном. Цей газ надходить в атмосферу завдяки розкладанню карбонатних гірських порід та органічних речовин рослинного та тваринного походження, а також внаслідок вулканізму та виробничої діяльності людини. За останні 100 років вміст СО 2 в атмосфері зріс на 10%, причому основна частина (360 млрд тонн) надійшла від спалювання палива. Якщо темпи зростання спалювання палива збережуться, то протягом найближчих 200-300 років кількість СО 2 в атмосфері подвоїться і може призвести до глобальних змін клімату.

Спалювання палива - основне джерело та забруднюючих газів (СО , , SO 2). Діоксид сірки окислюється киснем повітря до SO 3 , а оксид азоту до NO 2 у верхніх шарах атмосфери, які в свою чергу взаємодіють з парами води, а сірчана кислота Н 2 SO 4 і азотна кислота НNO 3, що утворюються при цьому, випадають на поверхню Землі у вигляді т.з. кислотних дощів. Використання двигунів внутрішнього згоряння призводить до значного забруднення атмосфери оксидами азоту, вуглеводнями та сполуками свинцю (тетраетилсвинець Pb(CH 3 CH 2) 4).

Аерозольне забруднення атмосфери зумовлене як природними причинами (виверження вулканів, курні бурі, винесення крапель морської води та пилку рослин та ін.), так і господарською діяльністю людини (видобуток руд та будівельних матеріалів, спалювання палива, виготовлення цементу тощо). Інтенсивне широкомасштабне винесення твердих частинок в атмосферу - одна з можливих причин змін клімату планети.

Див. також

• Jacchia (модель атмосфери)

Напишіть відгук про статтю "Атмосфера Землі"

Примітки

1. М. І. Будико, К. Я. КондратьєвАтмосфера Землі // Велика Радянська Енциклопедія. 3-тє вид. / Гол. ред. А. М. Прохоров. – М.: Радянська Енциклопедія, 1970. – Т. 2. Ангола - Барзас. - С. 380-384.
2. - стаття з Геологічної енциклопедії
4. Gribbin, John. Science. A History (1543-2001). – L.: Penguin Books, 2003. – 648 с. - ISBN 978-0-140-29741-6.
5. Tans, Pieter. Globally averaged marine surface annual mean data. NOAA/ESRL. Перевірено 19 лютого 2014 року.(англ.) (на 2013)
6. IPCC (англ.) (1998).
7. С. П. ХромовВологість повітря // Велика Радянська Енциклопедія. 3-тє вид. / Гол. ред. А. М. Прохоров. – М.: Радянська Енциклопедія, 1971. – Т. 5. Вешин - Газлі. - С. 149.
8. (англ.), SpaceDaily, 16.07.2010

Література

1. В. В. Парін, Ф. П. Космолінський, Б. А. Душков«Космічна біологія та медицина» (видання 2-ге, перероблене та доповнене), М.: «Освіта», 1975, 223 стор.
2. Н. В. Гусакова"Хімія навколишнього середовища", Ростов-на-Дону: Фенікс, 2004, 192 з ISBN 5-222-05386-5
3. Соколов В. А.Геохімія природних газів, М., 1971;
4. Маківен М., Філіпс Л.Хімія атмосфери, М., 1978;
5. Уорк К., Уорнер С.Забруднення повітря. Джерела та контроль, пров. з англ., М. 1980;
6. Моніторинг фонового забруднення природного середовища. в. 1, Л., 1982.

Посилання

• // 17 грудня 2013, Центр ФОБОС

Уривок, що характеризує Атмосфера Землі

Другого дня князь Андрій поїхав до Ростов обідати, бо його кликав граф Ілля Андрійович, і провів у них цілий день.
Усі в будинку відчували для кого їздив князь Андрій, і він, не приховуючи, цілий день намагався бути з Наталкою. Не тільки в душі Наташі зляканої, але щасливої ​​і захопленої, але в усьому будинку відчувався страх перед чимось важливим, що має відбутися. Графиня сумними і серйозно строгими очима дивилася на князя Андрія, коли він розмовляв з Наталкою, і несміливо і вдавано починала якусь нікчемну розмову, коли він озирався на неї. Соня боялася піти від Наташі і боялася бути на заваді, коли вона була з ними. Наталка блідла від страху очікування, коли вона на хвилини залишалася з ним віч-на-віч. Князь Андрій вражав її своєю боязкістю. Вона відчувала, що йому треба було сказати їй щось, але що він не міг на це наважитися.
Коли ввечері князь Андрій поїхав, графиня підійшла до Наташі і пошепки сказала:
- Ну що?
- Мамо, заради Бога нічого не питайте у мене тепер. Це не можна говорити, – сказала Наталка.
Але незважаючи на те, цього вечора Наташа, то схвильована, то злякана, з очима, що зупинялися, лежала довго в ліжку матері. То вона розповідала їй, як він хвалив її, то як він казав, що поїде за кордон, те, що він питав, де вони житимуть це літо, як він питав її про Бориса.
- Але такого, такого... зі мною ніколи не бувало! – казала вона. — Тільки мені страшно за нього, мені завжди страшно за нього, що це означає? Отже, це справжнє, так? Мамо, ви спите?
- Ні, душе моя, мені самій страшно, - відповіла мати. - Іди.
- Все одно я не спатиму. Що за дурниці спати? Мамаша, матуся, такого зі мною ніколи не бувало! - говорила вона з подивом і переляком перед тим почуттям, яке вона усвідомлювала в собі. – І чи могли ми думати!
Наталці здавалося, що коли вона вперше побачила князя Андрія в Отрадному, вона закохалася в нього. Її ніби лякало це дивне, несподіване щастя, що той, кого вона вибрала ще тоді (вона твердо була впевнена в цьому), що той тепер знову зустрівся їй, і, як здається, небайдужий до неї. «І треба було йому навмисне тепер, коли ми тут, приїхати до Петербурга. І треба було нам зустрітись на цьому балі. Усе це доля. Ясно, що це доля, що це велося до цього. Ще тоді, як я побачила його, я відчула щось особливе».
— Що він тобі ще казав? Які вірші ці? Прочитай ... - Замислено сказала мати, питаючи про вірші, які князь Андрій написав в альбом Наташі.
- Мамо, це не соромно, що він удівець?
- Досить, Наташа. Молись Богові. Les Marieiages se font dans les cieux. [Шлюби полягають у небесах.]
- Голубонько, матусю, як я вас люблю, як мені добре! - Крикнула Наталка, плачучи сльозами щастя і хвилювання і обіймаючи матір.
В цей же час князь Андрій сидів у П'єра і говорив йому про свою любов до Наталки і про твердо взятий намір одружитися з нею.

Цього дня у графині Олени Василівни був раут, був французький посланець, був принц, який став нещодавно частим відвідувачем будинку графині, і багато блискучих дам і чоловіків. П'єр був унизу, пройшовся залами, і вразив усіх гостей своїм зосереджено розсіяним і похмурим виглядом.
П'єр від часу балу відчував у собі наближення нападів іпохондрії і з відчайдушним зусиллям намагався боротися проти них. З часу зближення принца з його дружиною, П'єр несподівано був наданий в камергери, і з цього часу він став відчувати тяжкість і сором у великому суспільстві, і частіше йому стали приходити колишні похмурі думки про марність всього людського. В цей же час помічене ним почуття між Наталкою, що їм заступається, і князем Андрієм, своєю протилежністю між його становищем і становищем його друга, ще посилювало цей похмурий настрій. Він однаково намагався уникати думок про свою дружину і про Наталю та князя Андрія. Знову все йому здавалося мізерно в порівнянні з вічністю, знову постало питання: «До чого?». І він дні і ночі змушував себе працювати над масонськими роботами, сподіваючись відігнати наближення злого духа. П'єр о 12-й годині, вийшовши з покоїв графині, сидів у себе нагорі в накуреній, низькій кімнаті, у затасканому халаті перед столом і переписував справжні шотландські акти, коли хтось увійшов до нього в кімнату. То був князь Андрій.
- А, це ви, - сказав П'єр з розсіяним і незадоволеним виглядом. – А я ось працюю, – сказав він, вказуючи на зошит із тим видом порятунку від негараздів життя, з яким дивляться нещасливі люди на свою роботу.
Князь Андрій із сяючим, захопленим і оновленим до життя обличчям зупинився перед П'єром і, не помічаючи його сумного обличчя, з егоїзмом щастя посміхнувся до нього.
- Ну, душа моя, - сказав він, - я вчора хотів сказати тобі і сьогодні за цим приїхав до тебе. Ніколи не відчував нічого подібного. Я закоханий, мій друже.
П'єр раптом тяжко зітхнув і впав своїм важким тілом на диван біля князя Андрія.
- У Наташу Ростову, так? - сказав він.
- Так, так, у кого ж? Ніколи не повірив би, але це почуття сильніше за мене. Вчора я мучився, страждав, але й муки цього я не віддам нізащо у світі. Я не жив раніше. Тепер тільки я живу, але не можу жити без неї. Але чи може вона любити мене? Я старий для неї... Що ти не кажеш?
– Я? Я? Що я казав вам, — раптом сказав П'єр, підводячись і починаючи ходити по кімнаті. – Я завжди це думав… Ця дівчина такий скарб, такий… Це рідкісна дівчина… Милий друже, я вас прошу, ви не розумуйте, не сумнівайтеся, одружуйтеся, одружуйтеся і одружуйтеся… І я впевнений, що щасливішою за вас не буде людини.
- Але вона!
- Вона любить вас.
– Не кажи нісенітниці… – сказав князь Андрій, посміхаючись і дивлячись у вічі П'єру.
- Любить, я знаю, - сердито закричав П'єр.
– Ні, слухай, – сказав князь Андрій, зупиняючи його за руку. - Ти знаєш, у якому я становищі? Мені потрібно сказати все комусь.
— Ну, ну, кажіть, я дуже радий, — казав П'єр, і справді його обличчя змінилося, зморшка розгладилася, і він радісно слухав князя Андрія. Князь Андрій здавався і був зовсім іншою, новою людиною. Де була його туга, його зневага до життя, його розчарування? П'єр був єдина людина, перед яким він наважувався висловитися; зате він йому висловлював усе, що в нього було на душі. То він легко і сміливо робив плани на тривале майбутнє, говорив про те, як він не може пожертвувати своїм щастям для примхи свого батька, як він змусить батька погодитись на цей шлюб і полюбити її чи обійдеться без його згоди, то він дивувався, як на щось дивне, чуже, від нього незалежне, на те почуття, яке володіло ним.
— Я не повірив би тому, хто б мені сказав, що я можу так любити, — казав князь Андрій. - Це зовсім не те почуття, яке було в мене раніше. Весь світ поділений для мене на дві половини: одна - вона і там все щастя надії, світло; інша половина - все, де її немає, там все зневіра і темрява ...
- Темрява і морок, - повторив П'єр, - так, так, я розумію це.
– Я не можу не любити світла, я не винен у цьому. І я дуже щасливий. Ти розумієш мене? Я знаю, що ти радий за мене.
- Так, так, - підтверджував П'єр, зворушеними і сумними очима дивлячись на свого друга. Чим світліше уявлялася йому доля князя Андрія, тим похмуріше уявлялася своя власна.

Для одруження потрібна була згода батька, і для цього другого дня князь Андрій поїхав до батька.
Батько із зовнішнім спокоєм, але внутрішньою злістю прийняв повідомлення сина. Він не міг зрозуміти того, щоб хтось хотів змінювати життя, вносити в нього щось нове, коли життя для нього вже закінчувалося. - "Дали б тільки дожити так, як я хочу, а потім робили б, що хотіли", казав собі старий. З сином він вжив ту дипломацію, яку він вживав у важливих випадках. Прийнявши спокійний тон, він обговорив всю справу.
По-перше, весілля було не блискуче щодо спорідненості, багатства і знатності. По-друге, князь Андрій був не першої молодості і слабкий здоров'ям (старий особливо налягав на це), а вона була дуже молода. По-третє, був син, якого шкода було віддати дівчинці. По-четверте, нарешті, – сказав батько, насмішкувато дивлячись на сина, – я тебе прошу, відклади справу на рік, з'їзд за кордон, полікуйся, знайди, як ти і хочеш, німця, для князя Миколи, і потім, якщо вже кохання, пристрасть, впертість, що хочеш, такі великі, тоді одружуйся.
— І це моє останнє слово, знай, останнє… — скінчив князь таким тоном, яким показував, що ніщо не змусить його змінити своє рішення.
Князь Андрій ясно бачив, що старий сподівався, що почуття його чи його майбутньої нареченої не витримає випробування року, чи що він сам, старий князь, помре до цього часу, і вирішив виконати волю батька: зробити пропозицію та відкласти весілля на рік.
Через три тижні після свого останнього вечора у Ростових князь Андрій повернувся до Петербурга.

На другий день після свого пояснення з матір'ю, Наташа чекала цілий день на Болконського, але він не приїхав. На другий, на третій день було те саме. П'єр також не приїжджав, і Наталя, не знаючи, що князь Андрій поїхав до батька, не могла собі пояснити його відсутності.
Так минуло три тижні. Наташа нікуди не хотіла виїжджати і як тінь, пуста і похмура, ходила по кімнатах, увечері таємно від усіх плакала і не приходила вечорами до матері. Вона безперестанку червоніла і дратувала. Їй здавалося, що всі знають про її розчарування, сміються та шкодують про неї. За всієї сили внутрішнього горя, це гордо горе посилювало її нещастя.
Якось вона прийшла до графини, хотіла щось сказати їй, і раптом заплакала. Сльози її були сльози скривдженої дитини, яка сама не знає, за що вона покарана.
Графиня почала заспокоювати Наташу. Наталя, яка вслухалася спочатку в слова матері, раптом перервала її:
- Перестаньте, мамо, я не думаю, і не хочу думати! Так, поїздив і перестав, і перестав...
Голос її затремтів, вона мало не заплакала, але оговталася і спокійно продовжувала: - І зовсім я не хочу виходити заміж. І я його боюся; я тепер зовсім, зовсім, заспокоїлася.
На другий день після цієї розмови Наталя одягла ту стару сукню, яка була їй особливо відома за веселість, що доставлялася ним вранці, і з ранку почала той свій колишній спосіб життя, від якого вона відстала після балу. Вона, напившись чаю, пішла до зали, яку вона особливо любила за сильний резонанс, і почала співати свої солфеджі (вправи співу). Закінчивши перший урок, вона зупинилася на середині зали і повторила одну музичну фразу, що їй особливо сподобалася. Вона прислухалася радісно до тієї (ніби несподіваної для неї) принади, з якою ці звуки переливаючись наповнили всю порожнечу зали і повільно завмерли, і їй раптом стало весело. "Що про це думати багато і так добре", сказала вона собі і стала туди-сюди ходити по залі, ступаючи не простими кроками по дзвінкому паркету, але на кожному кроці переступаючи з каблучка (на ній були нові, улюблені черевики) на носок, і так само радісно, ​​як і до звуків свого голосу, прислухаючись до цього мірного тупоту каблучка і поскрипування носка. Проходячи повз дзеркало, вона зазирнула в нього. – «Ось вона я!» ніби говорив вираз її обличчя побачивши себе. - "Ну і добре. І нікого мені не потрібно».
Лакей хотів увійти, щоб прибрати щось у залі, але вона не пустила його, знову зачинивши за ним двері, і продовжувала свою прогулянку. Вона повернулася цього ранку знову до свого улюбленого стану любові до себе та захоплення перед собою. - «Що за краса ця Наташа!» сказала вона знову про себе словами якогось третього, збирального, чоловічого обличчя. – «Хороша, голос, молода, і нікому вона не заважає, дайте їй спокій». Але скільки б не давали їй спокій, вона вже не могла бути спокійна і відразу ж відчула це.
У передній відчинилися двері під'їзду, хтось запитав: чи вдома? і почулися чиїсь кроки. Наталка виглядала у дзеркало, але вона не бачила себе. Вона слухала звуки у передпокої. Коли вона побачила себе, її обличчя було бліде. То був він. Вона це вірно знала, хоч трохи чула звук його голосу із зачинених дверей.
Наташа, бліда і злякана, вбігла до вітальні.
- Мамо, Болконський приїхав! - сказала вона. - Мамо, це жахливо, це нестерпно! – Я не хочу… мучитися! Що ж мені робити?…
Ще графиня не встигла відповісти, як князь Андрій з тривожним і серйозним обличчям увійшов до вітальні. Як тільки він побачив Наталку, обличчя його засяяло. Він поцілував руку графині та Наталки і сів біля дивана.
- Давно вже ми не мали задоволення ... - Почала було графиня, але князь Андрій перебив її, відповідаючи на її запитання і очевидно поспішаючи сказати те, що йому було потрібно.
– Я не був у вас весь цей час, бо був у батька: мені треба було переговорити з ним про важливу справу. Я вчора вночі тільки-но повернувся, - сказав він, глянувши на Наташу. - Мені треба переговорити з вами, графине, - додав він після хвилинного мовчання.
Графіня, важко зітхнувши, опустила очі.
- Я до ваших послуг, - сказала вона.
Наталя знала, що їй треба піти, але вона не могла цього зробити: щось стискало їй горло, і вона неввічливо, прямо, відкритими очима дивилася на князя Андрія.
«Зараз? Цієї хвилини! ... Ні, це не може бути! » думала вона.
Він знову глянув на неї, і цей погляд переконав її, що вона не помилилася. - Так, зараз, зараз вирішувалася її доля.
- Іди, Наташа, я покличу тебе, - сказала графиня пошепки.
Наташа зляканими, благаючими очима глянула на князя Андрія і на матір, і вийшла.
– Я приїхав, графине, просити руки вашої дочки, – сказав князь Андрій. Обличчя графині спалахнуло, але вона нічого не сказала.
– Ваша пропозиція… – статечно почала графиня. - Він мовчав, дивлячись їй у вічі. – Ваша пропозиція… (вона зніяковіла) нам приємно, і… я приймаю вашу пропозицію, я рада. І мій чоловік… я сподіваюся… але від неї самої залежатиме…
– Я скажу їй тоді, коли матиму вашу згоду… чи даєте ви мені його? – сказав князь Андрій.
- Так, - сказала графиня і простягла йому руку і зі змішаним почуттям відчуженості та ніжності притулилася губами до його чола, коли він нахилився над її рукою. Вона хотіла любити його, як сина; але відчувала, що він був чужою і страшною для неї людиною. – Я впевнена, що мій чоловік буде згоден, – сказала графиня, – але ваш батюшка…
– Мій батько, якому я повідомив свої плани, неодмінною умовою згоди поклав те, щоб весілля було не раніше року. І це я хотів повідомити вам, – сказав князь Андрій.
- Правда, що Наталка ще молода, але так довго.
– Це не могло бути інакше, – зітхнувши, сказав князь Андрій.
- Я пошлю вам її, - сказала графиня і вийшла з кімнати.
- Господи, помилуй нас, - твердила вона, шукаючи дочку. Соня сказала, що Наталя у спальні. Наташа сиділа на своєму ліжку, бліда, з сухими очима, дивилася на образи і, швидко хрестячись, шепотіла щось. Побачивши матір, вона схопилася і кинулася до неї.
– Що? Мамо? Що?
- Іди, іди до нього. Він просить твоєї руки, - сказала графиня холодно, як здалося Наталці ... - Іди ... мабуть, - промовила мати з сумом і докором услід дочки, що тікала, і важко зітхнула.
Наталка не пам'ятала, як вона увійшла до вітальні. Увійшовши до дверей і побачивши його, вона зупинилася. «Невже ця чужа людина стала для мене все?». спитала вона себе і миттєво відповіла: «Так, все: він один тепер дорожчий для мене всього на світі». Князь Андрій підійшов до неї, опустивши очі.
- Я полюбив вас з тієї хвилини, як побачив вас. Чи можу я сподіватися?
Він глянув на неї, і серйозна пристрасність її обличчя вразила його. Обличчя її говорило: «Навіщо питати? Навіщо сумніватися, чого не можна не знати? Навіщо говорити, коли не можна словами висловити те, що відчуваєш».
Вона підійшла до нього і зупинилася. Він узяв її руку та поцілував.
- Чи любите ви мене?
- Так, так, - ніби з досадою промовила Наталка, голосно зітхнула, іноді, частіше і частіше, і заридала.
– Про що? Що з вами?
- Ах, я така щаслива, - відповіла вона, посміхнулася крізь сльози, нахилилася ближче до нього, подумала секунду, наче питаючи себе, чи це можна, і поцілувала його.
Князь Андрій тримав її руки, дивився їй у вічі, і не знаходив у своїй душі колишньої любові до неї. У душі його раптом повернулося щось: не було колишньої поетичної та таємничої принади бажання, а була жалість до її жіночої та дитячої слабкості, був страх перед її відданістю та довірливістю, важка і разом радісна свідомість обов'язку, що навіки пов'язала його з нею. Справжнє почуття, хоч і не було таке світло і поетично як колишнє, було серйозніше і сильніше.

Атмосфера(Від грец. Atmos - пар і spharia - куля) - повітряна оболонка Землі, що обертається разом з нею. Розвиток атмосфери був із геологічними і геохімічними процесами, які протікають нашій планеті, і навіть із діяльністю живих організмів.

Нижня межа атмосфери збігається з поверхнею Землі, тому що повітря проникає в дрібні пори в грунті і розчинене навіть у воді.

Верхня межа на висоті 2000-3000 км поступово перетворюється на космічний простір.

Завдяки атмосфері, в якій міститься кисень, можливе життя на Землі. Атмосферний кисень використовують у процесі дихання людини, тваринами, рослинами.

Якби не було атмосфери, на Землі була б така сама тиша, як на Місяці. Адже звук – це коливання частинок повітря. Блакитний колір піднебіння пояснюється тим, що сонячні промені, проходячи крізь атмосферу, як через лінзу, розкладаються на складові кольору. При цьому розсіюються найбільше промені блакитного та синього кольорів.

Атмосфера затримує більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, яке згубно діє живі організми. Також вона утримує біля Землі тепло, не даючи нашій планеті охолоджуватися.

Будова атмосфери

В атмосфері можна виділити кілька шарів, що розрізняються по щільності (рис. 1).

Тропосфера

Тропосфера- Найнижчий шар атмосфери, товщина якого над полюсами становить 8-10 км, в помірних широтах - 10-12 км, а над екватором - 16-18 км.

Мал. 1. Будова атмосфери Землі

Повітря у тропосфері нагрівається від земної поверхні, тобто від суші та води. Тому температура повітря в цьому шарі з висотою знижується в середньому на 0,6 ° С на кожні 100 м. У верхній межі тропосфери вона сягає -55 °С. При цьому в районі екватора на верхньому кордоні тропосфери температура повітря становить -70 °С, а в районі Північного полюса -65 °С.

У тропосфері зосереджено близько 80 % маси атмосфери, знаходиться майже вся водяна пара, виникають грози, бурі, хмари та опади, а також відбувається вертикальне (конвекція) та горизонтальне (вітер) переміщення повітря.

Можна сміливо сказати, що погода переважно формується в тропосфері.

Стратосфера

Стратосфера- Шар атмосфери, розташований над тропосферою на висоті від 8 до 50 км. Колір піднебіння у цьому шарі здається фіолетовим, що пояснюється розрідженістю повітря, через яку сонячні промені майже не розсіюються.

У стратосфері зосереджено 20% маси атмосфери. Повітря в цьому шарі розріджене, практично немає водяної пари, а тому майже не утворюються хмари та опади. Однак у стратосфері спостерігаються стійкі повітряні течії, швидкість яких сягає 300 км/год.

У цьому шарі зосереджений озон(Озоновий екран, озоносфера), шар, який поглинає ультрафіолетові промені, не пропускаючи їх до Землі і тим самим захищаючи живі організми на нашій планеті. Завдяки озону, температура повітря на верхньому кордоні стратосфери знаходиться в межах від -50 до 4-55 °С.

Між мезосферою та стратосферою розташована перехідна зона – стратопауза.

Мезосфера

Мезосфера- Шар атмосфери, розташований на висоті 50-80 км. Щільність повітря тут у 200 разів менша, ніж у поверхні Землі. Колір піднебіння у мезосфері здається чорним, протягом дня видно зірки. Температура повітря знижується до -75(-90)°С.

На висоті 80 км. починається термосфери.Температура повітря у цьому шарі різко підвищується до висоти 250 м, а потім стає постійною: на висоті 150 км вона досягає 220-240 ° С; на висоті 500-600 км. перевищує 1500 °С.

У мезосфері та термосфері під дією космічних променів молекули газів розпадаються на заряджені (іонізовані) частинки атомів, тому ця частина атмосфери отримала назву іоносфера- Шар дуже розрідженого повітря, розташований на висоті від 50 до 1000 км, що складається в основному з іонізованих атомів кисню, молекул окису азоту і вільних електронів. Для цього шару характерна висока наелектризованість, і від нього, як від дзеркала, відбиваються довгі та середні радіохвилі.

В іоносфері виникають полярні сяйва - світіння розріджених газів під впливом електрично заряджених частинок, що летять від Сонця, і спостерігаються різкі коливання магнітного поля.

Екзосфера

Екзосфера- Зовнішній шар атмосфери, розташований вище 1000 км. Цей шар ще називають сферою розсіювання, тому що частинки газів рухаються тут з великою швидкістю і можуть розсіюватись у космічний простір.

Склад атмосфери

Атмосфера - це суміш газів, що складається з азоту (78,08%), кисню (20,95%), вуглекислого газу (0,03%), аргону (0,93%), невеликої кількості гелію, неону, ксенону, криптону (0,01%), озону та інших газів, але їх вміст мізерний (табл. 1). Сучасний склад повітря Землі встановився понад сотню мільйонів років тому, проте різко зросла виробнича діяльність людини все ж таки призвела до її зміни. В даний час відзначається збільшення вмісту 2 приблизно на 10-12%.

Гази, що входять до складу атмосфери, виконують різні функціональні ролі. Однак основне значення цих газів визначається насамперед тим, що вони дуже поглинають променисту енергію і тим самим істотно впливають на температурний режим поверхні Землі та атмосфери.

Таблиця 1. Хімічний склад сухого атмосферного повітря біля земної поверхні

Азот,найпоширеніший газ у атмосфері, хімічно мало активний.

Кисень, На відміну від азоту, хімічно дуже активний елемент. Специфічна функція кисню – окислення органічної речовини гетеротрофних організмів, гірських порід та недоокислених газів, що викидаються в атмосферу вулканами. Без кисню не було б розкладання мертвої органічної речовини.

Роль вуглекислого газу атмосфері винятково велика. Він надходить в атмосферу в результаті процесів горіння, дихання живих організмів, гниття і є насамперед основним будівельним матеріалом для створення органічної речовини при фотосинтезі. Крім цього, величезне значення має властивість вуглекислого газу пропускати короткохвильову сонячну радіацію та поглинати частину теплового довгохвильового випромінювання, що створить так званий парниковий ефект, про який йтиметься нижче.

Вплив на атмосферні процеси, особливо на тепловий режим стратосфери, чинить і озон.Цей газ є природним поглиначем ультрафіолетового випромінювання Сонця, а поглинання сонячної радіації веде до нагрівання повітря. Середні місячні значення загального вмісту озону в атмосфері змінюються в залежності від широти місцевості та пори року в межах 0,23-0,52 см (така товщина шару озону при наземному тиску та температурі). Спостерігається збільшення вмісту озону від екватора до полюсів та річний хід з мінімумом восени та максимумом навесні.

Характерною властивістю атмосфери можна назвати те, що вміст основних газів (азоту, кисню, аргону) з висотою змінюється незначно: на висоті 65 км в атмосфері вміст азоту - 86%, кисню - 19, аргону - 0,91, на висоті 95 км - азоту 77, кисню - 21,3, аргону - 0,82%. Постійність складу атмосферного повітря по вертикалі та горизонталі підтримується його перемішуванням.

Крім газів, у повітрі містяться водяна параі Тверді частки.Останні можуть мати як природне, і штучне (антропогенне) походження. Це квітковий пилок, крихітні кристали солі, дорожній пил, аерозольні домішки. Коли у вікно проникають сонячні промені, їх можна побачити неозброєним оком.

Особливо багато твердих частинок повітря міст і великих промислових центрів, де до аерозолям додаються викиди шкідливих газів, їх домішок, що утворюються при спалюванні палива.

Концентрація аерозолів в атмосфері визначає прозорість повітря, що позначається на сонячній радіації, що досягає Землі. Найбільші аерозолі - ядра конденсації (від лат. condensatio- Ущільнення, згущення) - сприяють перетворенню водяної пари на водяні краплі.

Значення водяної пари визначається насамперед тим, що він затримує довгохвильове теплове випромінювання земної поверхні; представляє основну ланку великих і малих кругообігів вологи; підвищує температуру повітря під час конденсації водяних нарів.

Кількість водяної пари в атмосфері змінюється в часі та просторі. Так, концентрація водяної пари біля земної поверхні коливається від 3 % у тропіках до 2-10 (15) % в Антарктиді.

Середній вміст водяної пари у вертикальному стовпі атмосфери в помірних широтах становить близько 1,6-1,7 см (таку товщину матиме шар сконденсованої водяної пари). Відомості щодо водяної пари у різних шарах атмосфери суперечливі. Передбачалося, наприклад, що в діапазоні висот від 20 до 30 км. питома вологість сильно збільшується з висотою. Однак наступні виміри вказують на велику сухість стратосфери. Очевидно, питома вологість у стратосфері залежить від висоти і становить 2-4 мг/кг.

Мінливість вмісту водяної пари в тропосфері визначається взаємодією процесів випаровування, конденсації та горизонтального перенесення. В результаті конденсації водяної пари утворюються хмари та випадають атмосферні опади у вигляді дощу, граду та снігу.

Процеси фазових переходів води протікають переважно в тропосфері, саме тому хмари в стратосфері (на висотах 20-30 км) і мезосфері (поблизу мезопаузи), що отримали назву перламутрових і сріблястих, спостерігаються порівняно рідко, тоді як тропосферні хмари нерідко закривають. поверхні.

Кількість водяної пари, яка може бути в повітрі, залежить від температури повітря.

В 1 м 3 повітря при температурі -20 ° С може бути не більше 1 г води; при 0 ° С - не більше 5 г; при +10 ° С - не більше 9 г; при +30 ° С - не більше 30 г води.

Висновок:Чим вище температура повітря, тим більше водяної пари може в ній утримуватися.

Повітря може бути насиченимі не насиченимводяною парою. Так, якщо при температурі +30 °С в 1 м 3 повітря міститься 15 г водяної пари, повітря не насичене водяною парою; якщо ж 30 г - насичений.

Абсолютна вологість- Це кількість водяної пари, що міститься в 1 м 3 повітря. Воно виявляється у грамах. Наприклад, якщо кажуть «абсолютна вологість дорівнює 15», це означає, що у 1 м Л міститься 15 р водяної пари.

Відносна вологість повітря— це відношення (у відсотках) фактичного вмісту водяної пари в 1 м 3 повітря до кількості водяної пари, яка може утримуватися в 1 м Л при даній температурі. Наприклад, якщо радіо під час передачі зведення погоди повідомили, що відносна вологість дорівнює 70 %, це означає, що повітря містить 70 % тієї водяної пари, яку він може вмістити при даній температурі.

Чим більша відносна вологість повітря, т. с. що ближче повітря до стану насичення, то ймовірніше випадання опадів.

Завжди висока (до 90%) відносна вологість повітря спостерігається в екваторіальній зоні, тому що там протягом усього року тримається висока температура повітря і відбувається випаровування з поверхні океанів. Така ж висока відносна вологість і в полярних районах, але вже тому, що при низьких температурах навіть невелика кількість водяної пари робить повітря насиченим або близьким до насичення. У помірних широтах відносна вологість змінюється за сезонами - взимку вона вище, влітку - нижче.

Особливо низька відносна вологість повітря в пустелях: 1 м 1 повітря там містить у два-три рази менше за можливу при даній температурі кількість водяної пари.

Для вимірювання відносної вологості користуються гігрометром (від грец. Hygros - вологий і metroco - вимірюваю).

При охолодженні насичене повітря не може утримати в собі колишньої кількості водяної пари, воно згущується (конденсується), перетворюючись на крапельки туману. Туман можна спостерігати влітку у прохолодну ніч.

Хмари- це той самий туман, тільки утворюється він не біля земної поверхні, а на деякій висоті. Піднімаючись вгору, повітря охолоджується, і водяна пара, що знаходиться в ньому, конденсується. Дрібні крапельки води, що утворилися, і складають хмари.

В освіті хмар беруть участь і тверді частки, що перебувають у тропосфері у зваженому стані.

Хмари можуть мати різну форму, яка залежить від умов утворення (табл. 14).

Найнижчі та найважчі хмари — шаруваті. Вони знаходяться на висоті 2 км від земної поверхні. На висоті від 2 до 8 км можна спостерігати більш мальовничі купові хмари. Найвищі та найлегші — перисті хмари. Вони знаходяться на висоті від 8 до 18 км над земною поверхнею.

Охорона атмосфери

Головним джерелом є промислові підприємства та автомобілі. У великих містах проблема загазованості головних транспортних магістралей дуже гостро стоїть. Саме тому у багатьох великих містах світу, зокрема й у нашій країні, запроваджено екологічний контроль токсичності вихлопних газів автомобілів. За даними фахівців, задимленість і запиленість повітря може наполовину скоротити надходження сонячної енергії до земної поверхні, що призведе до зміни природних умов.

Атмосфера (від. др.-грец. ἀτμός - пара і σφαῖρα - куля) - газова оболонка (геосфера), що оточує планету Земля. Внутрішня поверхня її покриває гідросферу і частково земну кору, зовнішня межує з навколоземною частиною космічного простору.

Сукупність розділів фізики та хімії, що вивчають атмосферу, прийнято називати фізикою атмосфери. Атмосфера визначає погоду на Землі, вивченням погоди займається метеорологія, а тривалими варіаціями клімату - кліматологія.

Фізичні властивості

Товщина атмосфери – приблизно 120 км від поверхні Землі. Сумарна маса повітря в атмосфері – (5,1-5,3) · 1018 кг. З них маса сухого повітря становить (5,1352 ±0,0003) 1018 кг, загальна маса водяної пари в середньому дорівнює 1,27 1016 кг.

Молярна маса чистого сухого повітря становить 28,966 г/моль, щільність повітря біля моря приблизно дорівнює 1,2 кг/м3. Тиск при 0 ° C на рівні моря становить 101325 кПа; критична температура - −140,7 °C (~132,4 К); критичний тиск – 3,7 МПа; Cp при 0 °C - 1,0048·103 Дж/(кг·К), Cv - 0,7159·103 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Розчинність повітря у воді (за масою) при 0 °C – 0,0036 %, при 25 °C – 0,0023 %.

За «нормальні умови» біля Землі прийняті: щільність 1,2 кг/м3, барометричний тиск 101,35 кПа, температура плюс 20 °C і відносна вологість 50 %. Ці умовні показники мають суто інженерне значення.

Хімічний склад

Атмосфера Землі виникла результаті виділення газів при вулканічних виверженнях. З появою океанів та біосфери вона формувалася і за рахунок газообміну з водою, рослинами, тваринами та продуктами їх розкладання у ґрунтах та болотах.

В даний час атмосфера Землі складається в основному з газів та різних домішок (пил, краплі води, кристали льоду, морські солі, продукти горіння).

Концентрація газів, що становлять атмосферу, практично постійна, за винятком води (H2O) та вуглекислого газу (CO2).

Склад сухого повітря

Крім зазначених у таблиці газів, в атмосфері містяться SO2, NH3, СО, озон, вуглеводні, HCl, HF, пари Hg, I2, а також NO та багато інших газів у незначних кількостях. У тропосфері постійно знаходиться велика кількість завислих твердих і рідких частинок (аерозоль).

Будова атмосфери

Тропосфера

Її верхня межа знаходиться на висоті 8-10 км у полярних, 10-12 км у помірних та 16-18 км у тропічних широтах; взимку нижче, ніж улітку. Нижній, основний шар атмосфери містить понад 80% всієї маси атмосферного повітря і близько 90% всього водяної пари, що є в атмосфері. У тропосфері сильно розвинені турбулентність та конвекція, виникають хмари, розвиваються циклони та антициклони. Температура зменшується зі зростанням висоти із середнім вертикальним градієнтом 0,65°/100 м

Тропопауза

Перехідний шар від тропосфери до стратосфери, шар атмосфери, де припиняється зниження температури з висотою.

Стратосфера

Шар атмосфери, що знаходиться на висоті від 11 до 50 км. Характерно незначна зміна температури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від -56,5 до 0,8 ° С (верхній шар стратосфери або область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення близько 273 К (майже 0 °C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою.

Стратопауза

Прикордонний шар атмосфери між стратосферою та мезосферою. У вертикальному розподілі температури є максимум (близько 0 °C).

Мезосфера

Мезосфера починається на висоті 50 км і тягнеться до 80-90 км. Температура з висотою знижується із середнім вертикальним градієнтом (0,25-0,3)°/100 м. Основним енергетичним процесом є променистий теплообмін. Складні фотохімічні процеси з участю вільних радикалів, коливально збуджених молекул тощо. буд. обумовлюють світіння атмосфери.

Мезопауза

Перехідний шар між мезосферою та термосферою. У вертикальному розподілі температури має місце щонайменше (близько -90 °C).

Лінія Карману

Висота над рівнем моря, яка умовно приймається як межа між атмосферою Землі та космосом. Відповідно до визначення ФАІ лінія Кармана знаходиться на висоті 100 км над рівнем моря.

Кордон атмосфери Землі

Термосфера

Верхня межа – близько 800 км. Температура зростає до висот 200-300 км, де досягає значень близько 1500 К, після чого залишається майже постійною до висот. Під дією ультрафіолетової та рентгенівської сонячної радіації та космічного випромінювання відбувається іонізація повітря («полярні сяйва») – основні області іоносфери лежать усередині термосфери. На висотах понад 300 км. переважає атомарний кисень. Верхня межа термосфери значною мірою визначається поточною активністю Сонця. У періоди низької активності – наприклад, у 2008-2009 рр. – відбувається помітне зменшення розмірів цього шару.

Термопауза

Область атмосфери прилегла зверху до термосфери. У цій галузі поглинання сонячного випромінювання незначне, і температура фактично не змінюється з висотою.

Екзосфера (сфера розсіювання)

Екзосфера – зона розсіювання, зовнішня частина термосфери, розташована вище 700 км. Газ в екзосфері сильно розріджений, і звідси йде витік його частинок у міжпланетний простір (дисипація).

До висоти 100 км атмосфера є гомогенною добре перемішаною сумішшю газів. У більш високих шарах розподіл газів за висотою залежить від їх молекулярних мас, концентрація більш важких газів зменшується швидше при віддаленні поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 °C у стратосфері до −110 °C у мезосфері. Однак кінетична енергія окремих частинок на висотах 200-250 км. відповідає температурі ~150 °C. Понад 200 км спостерігаються значні флуктуації температури та щільності газів у часі та просторі.

На висоті близько 2000-3500 км екзосфера поступово перетворюється на так званий близькокосмічний вакуум, який заповнений сильно розрідженими частинками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частиною міжпланетної речовини. Іншу частину складають пилоподібні частинки кометного та метеорного походження. Окрім надзвичайно розріджених пилоподібних частинок, у цей простір проникає електромагнітна та корпускулярна радіація сонячного та галактичного походження.

Перед тропосфери припадає близько 80 % маси атмосфери, частку стратосфери - близько 20 %; маса мезосфери - трохи більше 0,3 %, термосфери - менше 0,05 % від загальної маси атмосфери. На підставі електричних властивостей в атмосфері виділяють нейтросферу та іоносферу. В даний час вважають, що атмосфера тягнеться до висоти 2000-3000 км.

Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферу та гетеросферу. Гетеросфера - це область, де гравітація впливає на поділ газів, оскільки їх перемішування такий висоті незначно. Звідси випливає змінний склад гетеросфери. Нижче лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери, звана гомосфера. Кордон між цими шарами називається турбопаузою, він лежить на висоті близько 120 км.

Інші властивості атмосфери та вплив на людський організм

Вже на висоті 5 км над рівнем моря у нетренованої людини з'являється кисневе голодування і без адаптації працездатність значно знижується. Тут кінчається фізіологічна зона атмосфери. Подих людини стає неможливим на висоті 9 км, хоча приблизно до 115 км атмосфера містить кисень.

Атмосфера забезпечує нас необхідним для дихання киснем. Однак унаслідок падіння загального тиску атмосфери у міру підйому на висоту відповідно знижується і парціальний тиск кисню.

У легені людини постійно міститься близько 3 л альвеолярного повітря. Парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі за нормального атмосферного тиску становить 110 мм рт. ст., тиск вуглекислого газу – 40 мм рт. ст., а пара води - 47 мм рт. ст. Зі збільшенням висоти тиск кисню падає, а сумарний тиск парів води та вуглекислоти в легенях залишається майже постійним - близько 87 мм рт. ст. Надходження кисню в легені повністю припиниться, коли тиск навколишнього повітря дорівнюватиме цій величині.

На висоті близько 19-20 км. тиск атмосфери знижується до 47 мм рт. ст. Тому на цій висоті починається кипіння води та міжтканинної рідини в організмі людини. Поза герметичною кабіною цих висотах смерть настає майже миттєво. Таким чином, з погляду фізіології людини, "космос" починається вже на висоті 15-19 км.

Щільні шари повітря - тропосфера і стратосфера - захищають нас від дії радіації. При достатньому розрідженні повітря, на висотах понад 36 км, інтенсивну дію на організм має іонізуюча радіація - первинні космічні промені; на висотах понад 40 км. діє небезпечна для людини ультрафіолетова частина сонячного спектру.

У міру підйому на все більшу висоту над поверхнею Землі поступово послаблюються, а потім повністю зникають такі звичні для нас явища, що спостерігаються в нижніх шарах атмосфери, як поширення звуку, виникнення аеродинамічної підйомної сили і опору, передача тепла конвекцією та ін.

У розріджених шарах повітря поширення звуку виявляється неможливим. До висот 60-90 км ще можливе використання опору та підйомної сили повітря для керованого аеродинамічного польоту. Але починаючи з висот 100-130 км знайомі кожному льотчику поняття числа М і звукового бар'єру втрачають свій сенс: там проходить умовна лінія Кармана, за якою починається область суто балістичного польоту, керувати яким можна лише використовуючи реактивні сили.

На висотах вище 100 км атмосфера позбавлена ​​й іншої чудової властивості - здатності поглинати, проводити та передавати теплову енергію шляхом конвекції (тобто за допомогою перемішування повітря). Це означає, що різні елементи обладнання, апаратури орбітальної космічної станції не зможуть охолоджуватися зовні так, як це робиться зазвичай літаком, - за допомогою повітряних струменів і повітряних радіаторів. На такій висоті, як і загалом у космосі, єдиним способом передачі тепла є теплове випромінювання.

Історія освіти атмосфери

Згідно з найпоширенішою теорією, атмосфера Землі в часі перебувала в трьох різних складах. Спочатку вона складалася з легких газів (водню та гелію), захоплених із міжпланетного простору. Це так звана первинна атмосфера (близько чотирьох мільярдів років тому). На наступному етапі активна вулканічна діяльність призвела до насичення атмосфери та іншими газами, крім водню (вуглекислим газом, аміаком, водяною парою). Так утворилася вторинна атмосфера (близько трьох мільярдів років до наших днів). Ця атмосфера була відновною. Далі процес утворення атмосфери визначався такими факторами:

• витік легких газів (водню та гелію) у міжпланетний простір;
• хімічні реакції, що відбуваються в атмосфері під впливом ультрафіолетового випромінювання, грозових розрядів та деяких інших факторів.

Поступово ці фактори призвели до утворення третинної атмосфери, що характеризується набагато меншим вмістом водню і значно більшим - азоту та вуглекислого газу (утворені внаслідок хімічних реакцій з аміаку та вуглеводнів).

Азот

Утворення великої кількості азоту N2 обумовлено окисленням аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем О2, який став надходити з поверхні планети в результаті фотосинтезу, починаючи з 3 млрд. років тому. Також азот N2 виділяється в атмосферу в результаті денітрифікації нітратів та інших азотовмісних сполук. Азот окислюється озоном до NO у верхніх шарах атмосфери.

Азот N2 входить у реакції лише у специфічних умовах (наприклад, при розряді блискавки). Окислення молекулярного азоту озоном при електричних розрядах у малих кількостях використовується у промисловому виготовленні азотних добрив. Окислювати його з малими енерговитратами та переводити в біологічно активну форму можуть ціанобактерії (синьо-зелені водорості) та бульбочкові бактерії, що формують різобіальний симбіоз з бобовими рослинами, т.з. сидератами.

Кисень

Склад атмосфери почав радикально змінюватися з появою на Землі живих організмів, внаслідок фотосинтезу, що супроводжується виділенням кисню та поглинанням вуглекислого газу. Спочатку кисень витрачався на окислення відновлених сполук - аміаку, вуглеводнів, закисної форми заліза, що містилася в океанах та ін. Після закінчення цього етапу вміст кисню в атмосфері почало зростати. Поступово утворилася сучасна атмосфера, що має окислювальні властивості. Оскільки це викликало серйозні та різкі зміни багатьох процесів, що протікають в атмосфері, літосфері та біосфері, ця подія отримала назву Киснева катастрофа.

Протягом фанерозою склад атмосфери та вміст кисню зазнавали змін. Вони корелювали насамперед зі швидкістю відкладення органічних осадових порід. Так, у періоди вугленакопичення вміст кисню в атмосфері, мабуть, помітно перевищував сучасний рівень.

Вуглекислий газ

Зміст в атмосфері СО2 залежить від вулканічної діяльності та хімічних процесів у земних оболонках, але найбільше – від інтенсивності біосинтезу та розкладання органіки у біосфері Землі. Практично вся поточна біомаса планети (близько 2,4 1012 тонн) утворюється за рахунок вуглекислоти, азоту і водяної пари, що містяться в атмосферному повітрі. Похована в океані, болотах і лісах органіка перетворюється на вугілля, нафту і природний газ.

Шляхетні гази

Джерело інертних газів - аргону, гелію та криптону - вулканічні виверження та розпад радіоактивних елементів. Земля загалом та атмосфера зокрема збіднені інертними газами порівняно з космосом. Вважається, що причина цього полягає у безперервному витоку газів у міжпланетний простір.

Забруднення атмосфери

Останнім часом на еволюцію атмосфери стала впливати людина. Результатом його діяльності стало постійне зростання вмісту в атмосфері вуглекислого газу через спалювання вуглеводневого палива, накопиченого в попередніх геологічних епохах. Величезні кількості СО2 споживаються при фотосинтезі та поглинаються світовим океаном. Цей газ надходить в атмосферу завдяки розкладанню карбонатних гірських порід та органічних речовин рослинного та тваринного походження, а також внаслідок вулканізму та виробничої діяльності людини. За останні 100 років вміст СО2 в атмосфері зріс на 10%, причому основна частина (360 млрд. тонн) надійшла в результаті спалювання палива. Якщо темпи зростання спалювання палива збережуться, то протягом найближчих 200-300 років кількість СО2 в атмосфері подвоїться і може призвести до глобальних змін клімату.

Спалювання палива - основне джерело та забруднюючих газів (СО, NO, SO2). Діоксид сірки окислюється киснем повітря до SO3, а оксид азоту до NO2 у верхніх шарах атмосфери, які у свою чергу взаємодіють з парами води, а сірчана кислота Н2SO4 і азотна кислота НNO3, що утворюються при цьому, випадають на поверхню Землі у вигляді т.з. кислотних дощів. Використання двигунів внутрішнього згоряння призводить до значного забруднення атмосфери оксидами азоту, вуглеводнями та сполуками свинцю (тетраетилсвинець) Pb(CH3CH2)4.

Аерозольне забруднення атмосфери зумовлене як природними причинами (виверження вулканів, курні бурі, винесення крапель морської води та пилку рослин та ін.), так і господарською діяльністю людини (видобуток руд та будівельних матеріалів, спалювання палива, виготовлення цементу тощо). Інтенсивне широкомасштабне винесення твердих частинок в атмосферу - одна з можливих причин змін клімату планети.

(Visited 262 times, 1 visits today)

Навколишній світ утворений із трьох дуже різних частин: землі, води та повітря. Кожна з них унікальна і цікава. Зараз йтиметься лише про останню з них. Що таке атмосфера? Як вона виникла? З чого складається і які частини ділиться? Усі ці питання надзвичайно цікаві.

Сама назва «атмосфера» утворена з двох слів грецького походження, у перекладі російською вони означають «пар» і «куля». А якщо подивитися точне визначення, то можна прочитати таке: «Атмосфера – це повітряна оболонка планети Земля, яка мчить разом із нею у космічному просторі». Вона розвивалася паралельно геологічним та геохімічним процесам, що відбувалися на планеті. І сьогодні від неї залежать усі процеси, що протікають у живих організмах. Без атмосфери планета стала б неживою пустелею, подібною до Місяця.

Із чого вона складається?

Питанням про те, що таке атмосфера та які елементи до неї входять, зацікавив людей уже давно. Основні складові цієї оболонки були відомі вже 1774 року. Їх встановив Антуан Лавуазьє. Він виявив, що склад атмосфери здебільшого утворений із азоту та кисню. З часом її складові уточнювалися. І тепер відомо, що в ній знаходяться ще багато інших газів, а також вода та пил.

Розглянемо докладніше те, із чого складається атмосфера Землі біля її поверхні. Найпоширеніший газ – азот. Його утримується трохи більше 78 відсотків. Але, незважаючи на таку велику кількість, у повітрі азот практично не активний.

Наступний за кількістю та дуже важливий за значенням елемент – кисень. Цього газу міститься майже 21%, і він виявляє дуже високу активність. Його специфічна функція полягає в окисленні мертвої органічної речовини, яка в результаті цієї реакції розкладається.

Гази з низьким вмістом, але важливим значенням

Третій газ, що входить до складу атмосфери, – аргон. Його трохи менше, ніж один відсоток. Після нього йдуть вуглекислий газ із неоном, гелій із метаном, криптон із воднем, ксенон, озон і навіть аміак. Але їх міститься настільки мало, що відсотковий вміст таких компонентів дорівнює сотим, тисячним та мільйонним частинам. З них лише вуглекислий газ відіграє істотну роль, оскільки він є будівельним матеріалом, який необхідний рослин для фотосинтезу. Інша його важлива функція полягає в тому, щоб не пропускати радіацію та поглинати частину сонячного тепла.

Ще один нечисленний, але важливий газ – озон існує для утримання ультрафіолетового випромінювання, що йде від Сонця. Завдяки цій властивості все живе на планеті надійно захищене. З іншого боку, озон впливає температуру стратосфери. Через те, що він поглинає це випромінювання, відбувається нагрівання повітря.

Постійність кількісного складу атмосфери підтримується безупинним перемішуванням. Її шари переміщуються як горизонталлю, і по вертикалі. Тому в будь-якому місці земної кулі достатньо кисню і немає надлишку вуглекислого газу.

Що ще є у повітрі?

Слід зазначити, що у повітряному просторі можна виявити пару та пил. Остання складається з пилку та частинок ґрунту, у місті до них приєднуються домішки твердих викидів із вихлопних газів.

А ось води у атмосфері багато. За певних умов вона конденсується, і з'являються хмари та туман. По суті це те саме, тільки перші з'являються високо над поверхнею Землі, а останній стелиться по ній. Хмари набувають різноманітної форми. Цей процес залежить від висоти над Землею.

Якщо вони утворилися за 2 км над сушею, то їх називають шаруватими. Саме з них проливається на землю дощ чи падає сніг. Над ними до висоти 8 км формуються купчасті хмари. Вони завжди найкрасивіші та мальовничі. Саме їх розглядають та ворожать, на що вони схожі. Якщо такі утворення з'являться на наступних 10 км, вони будуть дуже легкими та повітряними. Їхня назва перисті.

На які верстви ділиться атмосфера?

Хоча вони й мають температури, що сильно відрізняються один від одного, дуже складно сказати, на якій конкретній висоті починається один шар і закінчується інший. Цей поділ дуже умовний і має приблизний характер. Однак шари атмосфери все ж таки існують і виконують свої функції.

Найнижча частина повітряної оболонки названа тропосферою. Її товщина збільшується при переміщенні від полюсів до екватора з 8 до 18 км. Це тепла частина атмосфери, оскільки повітря в ній нагрівається від земної поверхні. Більшість водяної пари зосереджена в тропосфері, тому у ній утворюються хмари, випадають опади, гримлять грози і дмуть вітру.

Наступний шар має товщину близько 40 км і називається стратосферою. Якщо спостерігач переміститься до цієї частини повітря, то виявить, що небо стало фіолетовим. Це малої щільністю речовини, яке мало розсіює сонячні промені. Саме в цьому прошарку літають реактивні літаки. Для них там відкрито всі простори, оскільки практично немає хмар. Усередині стратосфери є шар, що складається з великої кількості озону.

Після неї йдуть стратопауза та мезосфера. Остання має товщину близько 30 км. Вона характеризується різким зниженням щільності повітря та її температури. Небо для спостерігача бачиться у чорному кольорі. Тут можна навіть удень спостерігати зірки.

Шари, в яких практично немає повітря

Продовжує будову атмосфери шар під назвою термосфера - найдовша з усіх інших, її товщина сягає 400 км. Цей шар відрізняється величезною температурою, яка може сягати 1700 °C.

Останні дві сфери часто поєднують в одну і називають його іоносферою. Це з тим, що у них протікають реакції із виділенням іонів. Саме ці верстви дозволяють спостерігати таке явище природи, як північне сяйво.

Наступні 50 км від Землі відведено екзосфері. Це зовнішня оболонка атмосфери. У ній відбувається розсіювання частинок повітря на космос. У цьому прошарку зазвичай переміщаються супутники погоди.

Атмосфера Землі закінчується магнітосферою. Саме вона дала притулок більшості штучних супутників планети.

Після всього сказаного не повинно залишитися питань про те, що таке атмосфера. Якщо виникли сумніви щодо її необхідності, то їх легко розвіяти.

Значення атмосфери

Головна функція атмосфери полягає у захисті поверхні планети від перегріву в денний час та надмірного остигання вночі. Наступне важливе значення цієї оболонки, яке ніхто не заперечуватиме, у тому, щоб забезпечувати киснем усіх живих істот. Без цього вони задихнулися б.

Більшість метеоритів згоряють у верхніх шарах, не долетівши до Землі. І люди можуть милуватися вогнями, що летять, приймаючи їх за падаючі зірки. Без атмосфери вся Земля була б усіяна кратерами. А про захист від сонячного випромінювання вже йшлося вище.

Як впливає людина на атмосферу?

Дуже негативно. Це пов'язано з діяльністю людей, що розростається. Основна частка всіх негативних моментів посідає промисловість і транспорт. До речі, саме автомобілі виділяють майже 60% усіх забруднюючих речовин, що проникають у шари атмосфери. Сорок, що залишилися, ділять між собою енергетика і промисловість, а також галузі зі знищення відходів.

Список шкідливих речовин, які щодня поповнюють склад повітря дуже довгий. Через транспорт в атмосфері виявляються: азот і сірка, вуглець, синець і сажа, а також сильний канцероген, що викликає рак шкіри - бензопірен.

Перед промисловості припадають такі хімічні елементи: сірчистий газ, вуглеводень і сірководень, аміак і фенол, хлор і фтор. Якщо процес триватиме, то невдовзі відповіді питання: «Що таке атмосфера? З чого вона складається? будуть зовсім іншими.

Земна атмосфера є газовою оболонкою планети. Нижня межа атмосфери проходить біля поверхні землі (гідросфера і земна кора), а верхня межа є область космічного простору, що стикається (122 км). У собі атмосфера містить багато різних елементів. Основні їх: 78% азот, 20% кисень, 1% аргон, вуглекислий газ, галій неону, водень тощо. Цікаві факти можна подивитися наприкінці статті або перейшовши по .

Атмосфера має чітко виражені прошарки повітря. Шари повітря відрізняються між собою температурою, різницею газів та їх щільністю та . Слід зазначити, що шари стратосфера та тропосфера захищають Землю від сонячної радіації. У найвищих шарах живий організм може отримати смертельну дозу ультрафіолетового сонячного спектру. Для швидкого переходу до потрібного шару атмосфери натисніть на відповідний шар:

Тропосфера та тропопауза

Тропосфера - температура, тиск, висота

Верхня межа тримається на позначці 8-10 км приблизно. У помірних широтах 16 - 18 км, а полярних 10 - 12 км. Тропосфера- Це нижній головний шар атмосфери. У цьому шарі знаходиться понад 80% усієї маси атмосферного повітря та близько 90% усієї водяної пари. Саме в тропосфері виникають конвекція та турбулентність, утворюються , відбуваються циклони. Температуразнижується зі зростанням висоти. Градієнт: 0,65°/100 м. Нагріта земля і вода нагрівають повітря, що додає. Нагріте повітря піднімається вгору, охолоджується та утворює хмари. Температура у верхніх межах шару може досягати 50/70 °C.

Саме в цьому прошарку відбуваються зміни кліматичних погодних умов. У нижній кордон тропосфери називають приземнимтому що він має багато летких мікроорганізмів і пилу. Швидкість вітру збільшується із збільшенням висоти у цьому шарі.

Тропопауза

Це перехідний шар тропосфери до стратосфери. Тут припиняється залежність зниження температури із підвищенням висоти. Тропопауза - мінімальна висота, де вертикальний градієнт температури падає до 0,2 ° C/100 м. Висота тропопаузи залежить від сильних кліматичних проявів, таких як циклони. Над циклонами висота тропопаузи знижується, а над антициклонами підвищується.

Стратосфера та Стратопауза

Висота шару стратосфери приблизно від 11 до 50 км. Є незначна зміна температури на висоті 11 — 25 км. На висоті 25-40 км спостерігається інверсіятемператури від 56,5 піднімається до 0,8°C. Від 40 км до 55 температура тримається на рівні 0°C. Цю область називають Стратопаузою.

У Стратосфері спостерігають вплив сонячної радіації на молекули газу, дисоціюють на атоми. У цьому шарі немає майже водяної пари. Сучасні надзвукові комерційні літаки літають на висоті до 20 км через стабільні польотні умови. Висотні метеозони піднімаються на висоту 40 км. Тут присутні стійкі повітряні течії, швидкість їх сягає 300 км/год. Також у цьому шарі зосереджений озон, шар, який поглинає ультрафіолетові промені.

Мезосфера та Мезопауза - склад, реакції, температура

Шар мезосфери починається приблизно на висоті 50 км і закінчується на позначці 80-90 км. Температури знижується із підвищенням висоти приблизно 0,25-0,3°C/100 м. Основною енергетичною дією тут є променистий теплообмін. Складні фотохімічні процеси за участю вільних радикалів (має 1 або 2 непарні електронні) т.к. вони реалізують світінняатмосфери.

Майже всі метеори згоряють у мезосфері. Вчені назвали цю зону. Ігноросферою. Цю зону важко дослідити, тому що аеродинамічна авіація тут дуже погана через щільність повітря, яка тут у 1000 разів менша ніж на Землі. А для запуску штучних супутників густина ще дуже висока. Дослідження проводять за допомогою метеорологічних ракет, але це перекрученість. Мезопаузаперехідний шар між мезосферою та термосферою. Має температуру щонайменше -90°C.

Лінія Карману

Лінію кишеніназивають кордоном між атмосферою Землі та космосом. Відповідно до міжнародної авіаційної федерації (ФАІ) висота цього кордону - 100 км. Таке визначення надали на честь американського вченого Теодора Фон Кармана. Він визначив, що приблизно на цій висоті щільність атмосфери настільки мала, що аеродинамічна авіація тут стає неможливою, оскільки швидкість літального пристрою має бути більшою. першої космічної швидкості. На такій висоті втрачає сенс поняття звукового бар'єру. Тут керувати літальним апаратом можна лише за рахунок реактивних сил.

Термосфера та Термопауза

Верхня межа цього шару становить приблизно 800 км. Температура зростає приблизно до висоти 300 км, де досягає близько 1500 К. Вище температура залишається незмінною. У цьому шарі відбувається Північне сяйво- відбувається внаслідок впливу сонячної радіації на повітря. Також цей процес називають іонізацією атмосферного кисню.

Через малу розрядженість повітря польоти вище лінії Кишені реалізуються тільки по балістичних траєкторіях. Усі пілотовані орбітальні польоти (крім польотів на Місяць) відбуваються у цьому шарі атмосфери.

Екзосфера – щільність, температура, висота

Висота екзосфери понад 700 км. Тут газ сильно розріджений, і відбувається процес дисипації- Витік частинок у міжпланетний простір. Швидкість таких частинок може сягати 11,2 км/сек. Зростання сонячної активності призводить до розширення товщини цього шару.

• Газова оболонка не відлітає до космосу через земне тяжіння. Повітря складається з частинок, які мають власну масу. Із закону тяжіння можна винести те, що кожен об'єкт, що володіє масою, притягується до Землі.
• Закон Буйс-Баллота говорить, що якщо перебувати в Північній півкулі і стати спиною до вітру, то праворуч буде розташовуватися зона високого тиску, а зліва - низького. У Південній півкулі все буде навпаки.