Atmosfera

Atmosfera je plinovita ljuska koja okružuje Zemlju. Na mjestu ga drži sila gravitacije Zemlje, pod čijim se utjecajem većina plinova akumulira iznad površine zemlje - u najnižem sloju atmosfere - troposferi.

Živimo u najnižem sloju atmosfere. Avioni lete u sloju koji se zove atmosfera. Fenomeni poput aurore na sjevernoj i južnoj hemisferi javljaju se u termosferi. Iznad je prostor.

Slojevi atmosfere

Koliko slojeva ima u atmosferi?

Postoji pet glavnih slojeva atmosfere. Najniži sloj je troposfera, visoka 18 km od površine zemlje. Sljedeći sloj je stratosfera, koja se proteže do visine od 50 km, a viši je mezosfera, oko 80 km iznad zemlje. Najviši sloj naziva se termosfera. Što se više dižete, atmosfera postaje manje gusta; iznad 1000 km Zemljina atmosfera gotovo nestaje, a egzosfera (vrlo razrijeđen peti sloj) prelazi u bezzračni prostor.

Kako nas štiti atmosfera?

U stratosferi se nalazi sloj ozona (spoj od tri atoma kiseonika), koji formira zaštitni štit koji blokira većinu štetnog ultraljubičastog zračenja. Na rubu atmosfere postoje dvije zone zračenja, poznate kao Van Allenovi pojasevi, koji također djeluju kao štit za reflektiranje kosmičkih zraka.

Zašto je nebo plavo?

Sunčeva svjetlost prolazi kroz atmosferu i raspršuje se refleksijom od malih čestica prašine i vodene pare u zraku. Ovako se bijela sunčeva svjetlost dijeli na spektralne dijelove - dugine boje.Plavi zraci se raspršuju brže od ostalih. Kao rezultat toga, vidimo više plave od bilo koje druge boje u sunčevom spektru, zbog čega nebo izgleda plavo.

Oblaci stalno mijenjaju oblik. Razlog tome je vjetar. Neki se dižu u ogromnim masama, drugi podsjećaju na svijetlo perje. Ponekad oblaci potpuno prekriju nebo iznad nas.

Zemljina atmosfera je plinoviti omotač naše planete. Njegova donja granica prolazi na nivou zemljine kore i hidrosfere, a gornja granica prelazi u područje blizu Zemlje svemira. Atmosfera sadrži oko 78% dušika, 20% kisika, do 1% argona, ugljičnog dioksida, vodika, helijuma, neona i nekih drugih plinova.

Ovu zemljinu školjku karakteriše jasno definisana slojevitost. Slojevi atmosfere određeni su vertikalnom distribucijom temperature i različitim gustinama gasova na različitim nivoima. Razlikuju se sljedeći slojevi Zemljine atmosfere: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera, egzosfera. Jonosfera je odvojeno odvojena.

Do 80% ukupne mase atmosfere čini troposfera - donji prizemni sloj atmosfere. Troposfera u polarnim zonama nalazi se na nivou do 8-10 km iznad površine zemlje, u tropskom pojasu - do maksimalno 16-18 km. Između troposfere i prekrivenog sloja stratosfere postoji tropopauza - prelazni sloj. U troposferi, temperatura opada kako se visina povećava, a slično, atmosferski pritisak opada sa visinom. Prosječni temperaturni gradijent u troposferi je 0,6°C na 100 m. Temperatura na različitim nivoima ove školjke određena je karakteristikama apsorpcije sunčevog zračenja i efikasnošću konvekcije. Gotovo sve ljudske aktivnosti odvijaju se u troposferi. Najviše planine ne idu dalje od troposfere; samo zračni transport može prijeći gornju granicu ove školjke na maloj visini i biti u stratosferi. Veliki udio vodene pare nalazi se u troposferi, koja je odgovorna za formiranje gotovo svih oblaka. Također, gotovo svi aerosoli (prašina, dim, itd.) koji nastaju na površini zemlje koncentrirani su u troposferi. U graničnom donjem sloju troposfere izražene su dnevne fluktuacije temperature i vlažnosti zraka, a brzina vjetra je obično smanjena (povećava se s povećanjem nadmorske visine). U troposferi postoji promjenjiva podjela debljine zraka na zračne mase u horizontalnom smjeru, koje se razlikuju po nizu karakteristika ovisno o zoni i području njihovog formiranja. Na atmosferskim frontovima - granicama između zračnih masa - formiraju se cikloni i anticikloni, koji određuju vrijeme na određenom području za određeni vremenski period.

Stratosfera je sloj atmosfere između troposfere i mezosfere. Granice ovog sloja kreću se od 8-16 km do 50-55 km iznad površine Zemlje. U stratosferi, gasni sastav vazduha je približno isti kao u troposferi. Posebnost je smanjenje koncentracije vodene pare i povećanje sadržaja ozona. Ozonski omotač atmosfere, koji štiti biosferu od agresivnog djelovanja ultraljubičastog svjetla, nalazi se na nivou od 20 do 30 km. U stratosferi temperatura raste s visinom, a vrijednosti temperature određuju se sunčevim zračenjem, a ne konvekcijom (kretanjem zračnih masa), kao u troposferi. Zagrijavanje zraka u stratosferi nastaje zbog apsorpcije ultraljubičastog zračenja ozonom.

Iznad stratosfere mezosfera se proteže do nivoa od 80 km. Ovaj sloj atmosfere karakteriše činjenica da temperatura opada kako se visina povećava sa 0°C na -90°C. Ovo je najhladniji region atmosfere.

Iznad mezosfere je termosfera do nivoa od 500 km. Od granice sa mezosferom do egzosfere, temperatura varira od približno 200 K do 2000 K. Do nivoa od 500 km, gustina vazduha se smanjuje nekoliko stotina hiljada puta. Relativni sastav atmosferskih komponenti termosfere sličan je površinskom sloju troposfere, ali sa povećanjem nadmorske visine, više kiseonika postaje atomsko. Određeni udio molekula i atoma termosfere je u ioniziranom stanju i raspoređen je u nekoliko slojeva; objedinjuje ih koncept ionosfere. Karakteristike termosfere variraju u širokom rasponu u zavisnosti od geografske širine, količine sunčevog zračenja, doba godine i dana.

Gornji sloj atmosfere je egzosfera. Ovo je najtanji sloj atmosfere. U egzosferi, srednji slobodni put čestica je toliko ogroman da čestice mogu slobodno pobjeći u međuplanetarni prostor. Masa egzosfere je jedan desetmilioniti dio ukupne mase atmosfere. Donja granica egzosfere je nivo od 450-800 km, a gornja granica se smatra područjem u kojem je koncentracija čestica ista kao u svemiru - nekoliko hiljada kilometara od površine Zemlje. Egzosfera se sastoji od plazma - jonizovanog gasa. U egzosferi su i radijacioni pojasevi naše planete.

Video prezentacija - slojevi Zemljine atmosfere:

Povezani materijali:

Sastav Zemlje. Zrak

Vazduh je mehanička mešavina raznih gasova koji čine Zemljinu atmosferu. Vazduh je neophodan za disanje živih organizama i široko se koristi u industriji.

Činjenica da je zrak mješavina, a ne homogena supstanca, dokazana je tokom eksperimenata škotskog naučnika Josepha Blacka. Tokom jedne od njih, naučnik je otkrio da kada se bijeli magnezijum (magnezijum karbonat) zagreje, oslobađa se „vezani vazduh“, odnosno ugljen-dioksid i nastaje izgoreni magnezijum (magnezijum oksid). Prilikom sagorijevanja krečnjaka, naprotiv, uklanja se "vezani zrak". Na osnovu ovih eksperimenata, naučnik je zaključio da je razlika između ugljen-dioksida i kaustičnih alkalija u tome što prvi sadrži ugljen-dioksid, koji je jedan od sastojaka vazduha. Danas znamo da pored ugljičnog dioksida, sastav zemaljskog zraka uključuje:

Odnos gasova u zemljinoj atmosferi naveden u tabeli je tipičan za njene niže slojeve, do visine od 120 km. U ovim područjima leži dobro izmiješana, homogena regija koja se zove homosfera. Iznad homosfere leži heterosfera, koju karakteriše razlaganje molekula gasa na atome i ione. Regije su odvojene jedna od druge turbo pauzom.

Hemijska reakcija u kojoj se molekule razlažu na atome pod utjecajem sunčevog i kosmičkog zračenja naziva se fotodisocijacija. Raspadom molekularnog kiseonika nastaje atomski kiseonik, koji je glavni gas u atmosferi na visinama iznad 200 km. Na visinama iznad 1200 km počinju da prevladavaju vodonik i helijum, koji su najlakši od gasova.

Budući da je najveći dio zraka koncentrisan u 3 niža atmosferska sloja, promjene u sastavu zraka na visinama iznad 100 km nemaju primjetan uticaj na ukupni sastav atmosfere.

Azot je najčešći gas, koji čini više od tri četvrtine zapremine vazduha na Zemlji. Moderni dušik je nastao oksidacijom rane atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom, koji nastaje tokom fotosinteze. Trenutno male količine dušika ulaze u atmosferu kao rezultat denitrifikacije – procesa redukcije nitrata u nitrite, nakon čega slijedi stvaranje plinovitih oksida i molekularnog dušika, koji proizvode anaerobni prokarioti. Dio dušika ulazi u atmosferu tokom vulkanskih erupcija.

U gornjim slojevima atmosfere, kada je izložen električnim pražnjenjima uz učešće ozona, molekularni dušik se oksidira u dušikov monoksid:

N 2 + O 2 → 2NO

U normalnim uslovima, monoksid odmah reaguje sa kiseonikom i formira azot-oksid:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Azot je najvažniji hemijski element u Zemljinoj atmosferi. Azot je dio proteina i osigurava mineralnu ishranu biljaka. Određuje brzinu biohemijskih reakcija i igra ulogu razblaživača kiseonika.

Drugi najčešći gas u Zemljinoj atmosferi je kiseonik. Formiranje ovog plina povezano je s fotosintetskom aktivnošću biljaka i bakterija. I što su fotosintetski organizmi postajali raznovrsniji i brojniji, to je proces sadržaja kiseonika u atmosferi postajao značajniji. Mala količina teškog kiseonika se oslobađa tokom degazacije plašta.

U gornjim slojevima troposfere i stratosfere, pod uticajem ultraljubičastog sunčevog zračenja (označavamo ga kao hν), nastaje ozon:

O 2 + hν → 2O

Kao rezultat istog ultraljubičastog zračenja, ozon se razgrađuje:

O 3 + hν → O 2 + O

O 3 + O → 2O 2

Kao rezultat prve reakcije nastaje atomski kisik, a kao rezultat druge nastaje molekularni kisik. Sve 4 reakcije nazivaju se „Čepmanov mehanizam“, nazvan po britanskom naučniku Sidniju Čepmanu koji ih je otkrio 1930. godine.

Kiseonik se koristi za disanje živih organizama. Uz njegovu pomoć dolazi do procesa oksidacije i sagorijevanja.

Ozon služi za zaštitu živih organizama od ultraljubičastog zračenja, koje uzrokuje ireverzibilne mutacije. Najveća koncentracija ozona uočena je u donjoj stratosferi unutar tzv. ozonski omotač ili ozonski ekran, koji leži na nadmorskoj visini od 22-25 km. Sadržaj ozona je mali: pri normalnom pritisku sav ozon u Zemljinoj atmosferi zauzimao bi sloj debljine samo 2,91 mm.

Formiranje trećeg najčešćeg gasa u atmosferi, argona, kao i neona, helijuma, kriptona i ksenona, povezuje se sa vulkanskim erupcijama i raspadom radioaktivnih elemenata.

Konkretno, helijum je proizvod radioaktivnog raspada uranijuma, torija i radijuma: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (u ovim reakcijama α-čestica je jezgro helijuma, koje u toku procesa gubitka energije hvata elektrone i postaje 4 He).

Argon nastaje tokom raspada radioaktivnog izotopa kalijuma: 40 K → 40 Ar + γ.

Neon bježi iz magmatskih stijena.

Kripton nastaje kao krajnji proizvod raspada uranijuma (235 U i 238 U) i torija Th.

Glavnina atmosferskog kriptona nastala je u ranim fazama evolucije Zemlje kao rezultat raspada transuranskih elemenata sa fenomenalno kratkim poluraspadom ili je došla iz svemira, gdje je sadržaj kriptona deset miliona puta veći nego na Zemlji.

Ksenon je rezultat fisije uranijuma, ali najveći dio ovog plina ostaje iz ranih faza formiranja Zemlje, iz primordijalne atmosfere.

Ugljični dioksid ulazi u atmosferu kao rezultat vulkanskih erupcija i prilikom raspadanja organske tvari. Njegov sadržaj u atmosferi srednjih geografskih širina Zemlje uvelike varira u zavisnosti od godišnjih doba: zimi se količina CO 2 povećava, a ljeti smanjuje. Ova fluktuacija je povezana s aktivnošću biljaka koje koriste ugljični dioksid u procesu fotosinteze.

Vodik nastaje kao rezultat razgradnje vode sunčevim zračenjem. Ali, budući da je najlakši od plinova koji čine atmosferu, on neprestano isparava u svemir, pa je stoga njegov sadržaj u atmosferi vrlo mali.

Vodena para je rezultat isparavanja vode sa površine jezera, rijeka, mora i kopna.

Koncentracija glavnih gasova u nižim slojevima atmosfere, sa izuzetkom vodene pare i ugljen-dioksida, je konstantna. U malim količinama atmosfera sadrži sumporov oksid SO 2, amonijak NH 3, ugljen monoksid CO, ozon O 3, hlorovodonik HCl, fluorovodonik HF, azot monoksid NO, ugljovodonike, pare žive Hg, jod I 2 i mnoge druge. U donjem atmosferskom sloju, troposferi, uvijek se nalazi velika količina suspendiranih čvrstih i tekućih čestica.

Izvori čestica u Zemljinoj atmosferi uključuju vulkanske erupcije, polen, mikroorganizme i, u novije vrijeme, ljudske aktivnosti, kao što je sagorijevanje fosilnih goriva tokom proizvodnje. Najsitnije čestice prašine, koje su jezgra kondenzacije, uzrokuju stvaranje magle i oblaka. Bez čestica koje su stalno prisutne u atmosferi, padavine ne bi padale na Zemlju.

Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim geografskim širinama; niže zimi nego ljeti. Donji, glavni sloj atmosfere. Sadrži više od 80% ukupne mase atmosferskog zraka i oko 90% sve vodene pare prisutne u atmosferi. Turbulencija i konvekcija su jako razvijene u troposferi, pojavljuju se oblaci, a razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada sa povećanjem nadmorske visine sa prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65°/100 m

Kao „normalni uslovi“ na površini Zemlje prihvaćeni su: gustina 1,2 kg/m3, barometarski pritisak 101,35 kPa, temperatura plus 20 °C i relativna vlažnost 50%. Ovi uslovni indikatori imaju čisto inženjerski značaj.

Stratosfera

Sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Karakterizira ga blaga promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i povećanje temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 do 0,8 ° (gornji sloj stratosfere ili inverziona regija). Postigavši ​​vrijednost od oko 273 K (skoro 0 °C) na nadmorskoj visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere.

Stratopauza

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

Mezosfera

Mesopauza

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

Karmanova linija

Visina iznad nivoa mora, koja je konvencionalno prihvaćena kao granica između Zemljine atmosfere i svemira.

Termosfera

Gornja granica je oko 800 km. Temperatura se penje na nadmorske visine od 200-300 km, gdje dostiže vrijednosti od reda od 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih visina. Pod uticajem ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja i kosmičkog zračenja dolazi do jonizacije vazduha (“aurore”) - glavni delovi jonosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kiseonik.

Egzosfera (sfera raspršivanja)

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana mješavina plinova. U višim slojevima distribucija plinova po visini ovisi o njihovoj molekularnoj težini; koncentracija težih plinova opada brže s udaljenosti od Zemljine površine. Zbog smanjenja gustine gasa, temperatura pada sa 0 °C u stratosferi na -110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~1500°C. Iznad 200 km, primjećuju se značajne fluktuacije temperature i gustine gasa u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3000 km egzosfera se postepeno pretvara u tzv. blizu svemirskog vakuuma, koji je ispunjen vrlo razrijeđenim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodonika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog porijekla. Pored izuzetno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetno i korpuskularno zračenje solarnog i galaktičkog porijekla.

Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na osnovu električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutronosfera i jonosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera prostire na nadmorskoj visini od 2000-3000 km.

U zavisnosti od sastava gasa u atmosferi, oni emituju homosfera I heterosfera. Heterosfera- Ovo je oblast u kojoj gravitacija utiče na odvajanje gasova, jer je njihovo mešanje na takvoj visini zanemarljivo. To implicira promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega leži dobro izmiješan, homogen dio atmosfere, nazvan homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza, nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.

Fizička svojstva

Debljina atmosfere je otprilike 2000 - 3000 km od površine Zemlje. Ukupna vazdušna masa je (5,1-5,3)?10 18 kg. Molarna masa čistog suvog vazduha je 28.966. Pritisak na 0 °C na nivou mora 101,325 kPa; kritična temperatura ?140,7 °C; kritični pritisak 3,7 MPa; C p 1,0048?10? J/(kg K)(na 0 °C), C v 0,7159 10? J/(kg K) (na 0 °C). Rastvorljivost vazduha u vodi na 0°C je 0,036%, na 25°C - 0,22%.

Fiziološka i druga svojstva atmosfere

Već na nadmorskoj visini od 5 km, neobučena osoba počinje iskusiti gladovanje kisikom i bez adaptacije, performanse osobe su značajno smanjene. Ovdje se završava fiziološka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemoguće na visini od 15 km, iako do otprilike 115 km atmosfera sadrži kisik.

Atmosfera nas opskrbljuje kisikom neophodnim za disanje. Međutim, zbog pada ukupnog pritiska atmosfere, kako se dižete na visinu, parcijalni pritisak kiseonika se shodno tome smanjuje.

Ljudska pluća stalno sadrže oko 3 litre alveolarnog zraka. Parcijalni pritisak kiseonika u alveolarnom vazduhu pri normalnom atmosferskom pritisku je 110 mmHg. Art., pritisak ugljičnog dioksida - 40 mm Hg. art., i vodena para - 47 mm Hg. Art. S povećanjem nadmorske visine, tlak kisika opada, a ukupni tlak pare vode i ugljičnog dioksida u plućima ostaje gotovo konstantan - oko 87 mm Hg. Art. Opskrba plućima kisikom će se potpuno zaustaviti kada pritisak okolnog zraka postane jednak ovoj vrijednosti.

Na visini od oko 19-20 km, atmosferski pritisak pada na 47 mm Hg. Art. Stoga, na ovoj nadmorskoj visini, voda i intersticijska tečnost počinju da ključaju u ljudskom tijelu. Izvan kabine pod pritiskom na ovim visinama, smrt se događa gotovo trenutno. Dakle, sa stanovišta ljudske fiziologije, "svemir" počinje već na visini od 15-19 km.

Gusti slojevi zraka - troposfera i stratosfera - štite nas od štetnog djelovanja radijacije. Uz dovoljno razrjeđivanje zraka, na visinama većim od 36 km, jonizujuće zračenje - primarni kosmički zraci - imaju intenzivan učinak na organizam; Na visinama većim od 40 km, ultraljubičasti dio sunčevog spektra je opasan za ljude.

Kako se dižemo na sve veću visinu iznad Zemljine površine, tako poznate pojave uočene u nižim slojevima atmosfere kao što su širenje zvuka, pojava aerodinamičkog uzgona i otpora, prijenos topline konvekcijom, itd., postepeno slabe, a zatim potpuno nestaju .

U razrijeđenim slojevima zraka širenje zvuka je nemoguće. Do visina od 60-90 km još uvijek je moguće koristiti otpor zraka i podizanje za kontrolirani aerodinamički let. Ali počevši od visina od 100-130 km, koncepti M broja i zvučne barijere, poznati svakom pilotu, gube smisao; prolazi konvencionalna Karmanova linija, iza koje počinje sfera čisto balističkog leta, koja može samo kontrolirati pomoću reaktivnih sila.

Na visinama iznad 100 km atmosfera je lišena još jednog izuzetnog svojstva - sposobnosti da apsorbuje, provodi i prenosi toplotnu energiju konvekcijom (tj. miješanjem zraka). To znači da različiti elementi opreme na orbitalnoj svemirskoj stanici neće moći da se hlade spolja na isti način kao što se to obično radi u avionu - uz pomoć vazdušnih mlaznica i vazdušnih radijatora. Na ovoj visini, kao i općenito u svemiru, jedini način prijenosa topline je toplinsko zračenje.

Sastav atmosfere

Zemljina atmosfera se sastoji uglavnom od gasova i raznih nečistoća (prašina, kapljice vode, kristali leda, morske soli, produkti sagorevanja).

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

Pored gasova navedenih u tabeli, atmosfera sadrži SO 2, NH 3, CO, ozon, ugljovodonike, HCl, pare, I 2, kao i mnoge druge gasove u malim količinama. Troposfera stalno sadrži veliku količinu suspendovanih čvrstih i tečnih čestica (aerosol).

Istorija nastanka atmosfere

Prema najčešćoj teoriji, Zemljina atmosfera je tokom vremena imala četiri različita sastava. U početku se sastojao od lakih gasova (vodonik i helijum) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. Ovo je tzv primarna atmosfera(prije oko četiri milijarde godina). U sljedećoj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere drugim plinovima osim vodonika (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Ovako je nastala sekundarna atmosfera(oko tri milijarde godina prije današnjeg dana). Ova atmosfera je bila obnavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim faktorima:

• curenje lakih gasova (vodonik i helijum) u međuplanetarni prostor;
• hemijske reakcije koje se dešavaju u atmosferi pod uticajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja groma i nekih drugih faktora.

Postepeno su ovi faktori doveli do formiranja tercijarne atmosfere, koju karakterizira mnogo manji sadržaj vodika i mnogo veći sadržaj dušika i ugljičnog dioksida (nastalih kao rezultat kemijskih reakcija iz amonijaka i ugljikovodika).

Nitrogen

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

Azot N 2 reaguje samo pod određenim uslovima (na primer, tokom pražnjenja groma). Oksidacija molekularnog azota ozonom tokom električnih pražnjenja koristi se u industrijskoj proizvodnji azotnih đubriva. Cijanobakterije (plavo-zelene alge) i bakterije kvržice koje formiraju rizobijalnu simbiozu sa mahunarkama, tzv., mogu je uz malu potrošnju energije oksidirati i pretvoriti u biološki aktivan oblik. zeleno đubrivo.

Kiseonik

Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji, kao rezultat fotosinteze, praćene oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida. U početku se kiseonik trošio na oksidaciju redukovanih jedinjenja – amonijaka, ugljovodonika, željeznog oblika gvožđa sadržanog u okeanima, itd. Na kraju ove faze, sadržaj kiseonika u atmosferi počeo je da raste. Postepeno se formirala moderna atmosfera sa oksidativnim svojstvima. Budući da je izazvao velike i nagle promjene u mnogim procesima u atmosferi, litosferi i biosferi, događaj je nazvan kisikovom katastrofom.

Ugljen-dioksid

Sadržaj CO 2 u atmosferi zavisi od vulkanske aktivnosti i hemijskih procesa u zemljinim školjkama, ali najviše od intenziteta biosinteze i razgradnje organske materije u Zemljinoj biosferi. Gotovo cjelokupna trenutna biomasa planete (oko 2,4 × 10 12 tona) nastaje zbog ugljičnog dioksida, dušika i vodene pare sadržane u atmosferskom zraku. Organske materije zakopane u okeanu, močvarama i šumama pretvaraju se u ugalj, naftu i prirodni gas. (vidi Geohemijski ciklus ugljika)

Plemeniti gasovi

Zagađenje zraka

Nedavno su ljudi počeli da utiču na evoluciju atmosfere. Rezultat njegovih aktivnosti je konstantno značajno povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog sagorijevanja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim erama. Ogromne količine CO 2 troše se tokom fotosinteze i apsorbuju ga svjetski okeani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog porijekla, kao i zbog vulkanizma i ljudske industrijske aktivnosti. U proteklih 100 godina, sadržaj CO 2 u atmosferi porastao je za 10%, pri čemu najveći dio (360 milijardi tona) dolazi od sagorijevanja goriva. Ako se nastavi stopa rasta sagorijevanja goriva, onda će se u narednih 50-60 godina količina CO 2 u atmosferi udvostručiti i može dovesti do globalnih klimatskih promjena.

Sagorevanje goriva je glavni izvor zagađujućih gasova (CO, SO2). Sumpor dioksid se oksidira kisikom iz atmosfere do SO 3 u gornjim slojevima atmosfere, koji zauzvrat stupa u interakciju s vodom i parom amonijaka, te rezultirajućom sumpornom kiselinom (H 2 SO 4) i amonijevim sulfatom ((NH 4) 2 SO 4 ) se vraćaju na površinu Zemlje u obliku tzv. kisela kiša. Upotreba motora sa unutrašnjim sagorevanjem dovodi do značajnog zagađenja atmosfere azotnim oksidima, ugljovodonicima i jedinjenjima olova (tetraetil olovo Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Zagađenje atmosfere aerosolom uzrokovano je kako prirodnim uzrocima (erupcije vulkana, prašne oluje, unošenje kapi morske vode i biljnog polena, itd.), tako i ljudskim ekonomskim aktivnostima (vađenje ruda i građevinskih materijala, sagorijevanje goriva, proizvodnja cementa itd.). ). Intenzivno ispuštanje čestica velikih razmjera u atmosferu jedan je od mogućih uzroka klimatskih promjena na planeti.

Književnost

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov „Svemirska biologija i medicina“ (2. izdanje, revidirano i prošireno), M.: „Prosveščenie“, 1975, 223 str.
2. N. V. Gusakova „Environmental Chemistry“, Rostov na Donu: Phoenix, 2004, 192 s ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A. Geohemija prirodnih gasova, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Atmospheric Chemistry, M., 1978;
5. Wark K., Warner S., Zagađenje zraka. Izvori i kontrola, prev. sa engleskog, M.. 1980;
6. Praćenje pozadinskog zagađenja prirodne sredine. V. 1, L., 1982.

vidi takođe

Linkovi

Prostor je ispunjen energijom. Energija neravnomjerno ispunjava prostor. Postoje mjesta njegove koncentracije i pražnjenja. Na ovaj način možete procijeniti gustinu. Planeta je uređen sistem, sa maksimalnom gustinom materije u centru i postepenim smanjenjem koncentracije prema periferiji. Sile interakcije određuju stanje materije, oblik u kojem ona postoji. Fizika opisuje agregatno stanje supstanci: čvrsta, tečna, gasovita i tako dalje.

Atmosfera je gasovito okruženje koje okružuje planetu. Zemljina atmosfera omogućava slobodno kretanje i prolazak svjetlosti, stvarajući prostor u kojem život napreduje.

Područje od površine zemlje do visine od približno 16 kilometara (od ekvatora do polova vrijednost je manja, zavisi i od godišnjeg doba) naziva se troposfera. Troposfera je sloj u kojem je koncentrisano oko 80% cjelokupnog atmosferskog zraka i gotovo sva vodena para. Ovdje se odvijaju procesi koji oblikuju vrijeme. Pritisak i temperatura padaju sa visinom. Razlog za smanjenje temperature zraka je adijabatski proces; tijekom ekspanzije plin se hladi. Na gornjoj granici troposfere vrijednosti mogu doseći -50, -60 stepeni Celzijusa.

Sljedeća dolazi Stratosfera. Proteže se do 50 kilometara. U ovom sloju atmosfere temperatura raste s visinom, poprimajući vrijednost u gornjoj tački od oko 0 C. Povećanje temperature uzrokovano je procesom apsorpcije ultraljubičastih zraka ozonskim omotačem. Radijacija izaziva hemijsku reakciju. Molekuli kisika se raspadaju u pojedinačne atome, koji se mogu kombinirati s normalnim molekulima kisika kako bi formirali ozon.

Sunčevo zračenje sa talasnim dužinama između 10 i 400 nanometara klasifikovano je kao ultraljubičasto. Što je kraća talasna dužina UV zračenja, to je veća opasnost za žive organizme. Samo mali dio zračenja dopire do površine Zemlje, a manje aktivni dio njenog spektra. Ova osobina prirode omogućava osobi da dobije zdravu preplanulost.

Sljedeći sloj atmosfere naziva se mezosfera. Ograničenja od otprilike 50 km do 85 km. U mezosferi je koncentracija ozona, koji bi mogao zarobiti UV energiju, niska, pa temperatura ponovo počinje da pada sa visinom. Na vršnoj tački temperatura pada na -90 C, neki izvori ukazuju na vrijednost od -130 C. Većina meteoroida sagorijeva u ovom sloju atmosfere.

Sloj atmosfere, koji se proteže od visine od 85 km do udaljenosti od 600 km od Zemlje, naziva se termosfera. Termosfera je prva koja se susreće sa sunčevim zračenjem, uključujući i takozvano vakuumsko ultraljubičasto.

Vakuum UV zadržava vazduh, zagrevajući tako ovaj sloj atmosfere do ogromnih temperatura. Međutim, pošto je pritisak ovde izuzetno nizak, ovaj naizgled vruć gas nema isti efekat na objekte kao u uslovima na površini zemlje. Naprotiv, predmeti postavljeni u takvo okruženje će se ohladiti.

Na visini od 100 km prolazi konvencionalna linija „Karmanova linija“, koja se smatra početkom svemira.

Aurore se javljaju u termosferi. U ovom sloju atmosfere, solarni vetar je u interakciji sa magnetnim poljem planete.

Posljednji sloj atmosfere je egzosfera, vanjska ljuska koja se proteže hiljadama kilometara. Egzosfera je praktički prazno mjesto, međutim, broj atoma koji ovdje luta je za red veličine veći nego u međuplanetarnom prostoru.

Čovek udiše vazduh. Normalan pritisak je 760 milimetara žive. Na visini od 10.000 m pritisak je oko 200 mm. rt. Art. Na takvoj visini čovjek vjerovatno može disati, barem na kratko, ali za to je potrebna priprema. Država će očigledno biti neoperativna.

Gasni sastav atmosfere: 78% azota, 21% kiseonika, oko procenta argona; ostatak je mešavina gasova koji predstavljaju najmanji deo ukupnog broja.