(grčki atmos - para i sphaira - lopta) - vazdušna ljuska Zemlje. Atmosfera nema oštru gornju granicu. Oko 99,5% njegove ukupne mase koncentrisano je u donjih 80 km.
Atmosfera je nastala kao rezultat oslobađanja gasova na . Na njegovo formiranje naknadno je uticala pojava okeana i.
Struktura atmosfere
Postoji nekoliko glavnih slojeva koji se razlikuju po karakteristikama, gustoći itd. Donji sloj je troposfera. Zagreva ga Zemlja, a koju zagreva Sunce. Najtopliji slojevi troposfere su u blizini Zemlje. Zagrijavanje opada s visinom, a to opada sa +14°C na nivou mora na -55°C na gornjoj granici troposfere. Naučnici su izračunali da temperatura ovdje pada u prosjeku za 0,6° na svakih 100 m. Ova vrijednost se naziva vertikalni temperaturni gradijent. Debljina troposfere je različita: iznosi 17 km, a iznad polarnih širina je 8-9 km. Samo u troposferi se javljaju pojave poput formiranja oblaka, padavina i drugih. Iznad troposfere je stratosfera (do 50-55 km), koja je od donje odvojena prelaznim slojem - tropopauzom. U stratosferi je zrak u razrijeđenom stanju, oblaci se ovdje ne stvaraju, jer vodeni zaslon praktički nema. Pad temperature sa visinom se nastavlja, ali iznad 25 km počinje da raste za 1-2°C po kilometru. Ovo je očigledno uzrokovano činjenicom da ozonski omotač apsorbuje i raspršuje sunčevo zračenje, sprečavajući ga da dopre do površine Zemlje. Iznad stratosfere postoji i prelazna zona - stratopauza, nakon koje dolazi sljedeći sloj atmosfere - mezosfera (do 80-85 km). Vazduh je ovde još ređi, a temperatura nastavlja da raste. Još viši je sloj koji se zove termosfera. Složene hemijske reakcije u ovim slojevima atmosfere (iznad 50 km) čine ga električno provodljivom. Pošto reakcije oslobađaju ione, gornji dio atmosfere, koji uključuje mezosferu i termosferu, naziva se jonosfera. U ovim slojevima se dešava ono što se dešava. Iznad 800 km nalazi se egzosfera („egzo” - eksterna), ovdje su čestice plina vrlo rijetke, a temperatura dostiže +2000 ° C. Gasni sastav atmosfere proučavan je dugo vremena. Godine 1774. francuski naučnik Antoine Lavoisier proučavao je glavne dijelove zraka i utvrdio prisustvo kisika i dušika u njemu. Kasnije je otkriveno da pored ovih gasova u vazduhu ima i drugih gasova. Dakle, zrak je mješavina plinova koja se sastoji od sljedećih komponenti na površini zemlje:
- Azot - 78%
- Kiseonik - 21%
- Inertni gasovi - 0,94%
- Ugljen dioksid - 0,03%
- Vodena para i nečistoće - 0,03%.
Značaj atmosfere u prirodi i životu čovjeka
- zahvaljujući plinovitom omotaču, površina Zemlje se ne zagrijava danju i ne hladi se noću koliko, na primjer, površina bez atmosfere;
- atmosfera štiti Zemlju od kojih većina sagorijeva i ne dopire do površine planete;
- ozonski ekran () štiti čovječanstvo od viška ultraljubičastog zračenja, čija je velika doza štetna za tijelo;
- kiseonik koji se nalazi u atmosferi neophodan je svim živim organizmima za disanje.
Proučavanje atmosfere
Čovječanstvo je dugo bilo zainteresirano za okean zraka, ali prije samo 300-400 godina izumljeni su prvi instrumenti za proučavanje atmosfere: termometar, vremenska lopatica. Trenutno se proučavanje plina provodi pod vodstvom Svjetske meteorološke organizacije (WMO), koja, pored Rusije, uključuje i mnoge druge. Razvijen je program za prikupljanje i obradu materijala korištenjem najnovijih tehničkih sredstava. Za praćenje stanja atmosfere stvorena je mreža zemaljskih meteoroloških stanica opremljenih raznim instrumentima.
Temperatura se mjeri termometrima, uobičajeno je da se mjeri u stepenima Celzijusa. Ovaj sistem se zasniva na fizičkim svojstvima vode: na nula stepeni prelazi u čvrsto stanje - smrzava se, na 100 stepeni - u gasovito stanje. Količina padavina mjeri se padalomjerom - posudom sa posebnim oznakama na zidovima. Brzina kretanja zračnih struja mjeri se vjetromjerom (anemometrom). Pored nje se obično postavlja vjetrokaz koji pokazuje smjer vjetra. Na aerodromima i blizu mostova gdje može biti opasnosti postavljeni su pokazivači smjera vjetra - velike vreće u obliku konusa od prugaste tkanine, otvorene sa obje strane. mereno barometrom.
Na meteorološkim stanicama očitavanja se vrše najmanje 4 puta dnevno. Automatske radio meteorološke stanice rade u teško dostupnim područjima. A u okeanima su takve stanice instalirane na plutajućim platformama. Slobodna atmosfera se proučava pomoću radiosonda - instrumenata koji su pričvršćeni na slobodno leteće gumene balone punjene vodonikom. Prikupljaju podatke o stanju atmosfere na visinama do 30-40 km. Meteorološke rakete se dižu još više, do 120 km. Na određenoj visini, dio rakete sa instrumentima se odvaja i padobranom spušta na površinu zemlje. Za pojašnjenje sastava zraka i proučavanja slojeva koji se nalaze na velikim visinama koriste se rakete koje ispituju atmosferu do 500 km. Vrlo važne informacije o stanju atmosfere i vremenskim procesima koji se odvijaju iznad površine Zemlje daju umjetni Zemljini sateliti. Posmatranja atmosferskih pojava koje astronauti vrše sa orbitalnih stanica u svemiru su od velike vrijednosti.
Izvor videa: AirPano.ru
zagađenje životne sredine atmosfere
Atmosferski vazduh je neophodan prirodni resurs. Kiseonik u atmosferi koriste živi organizmi u procesu disanja. Koristi se za sagorijevanje bilo kojeg goriva u raznim proizvodnim pogonima i motorima. Atmosfera je važan put komunikacije koji koristi avijacija.
Glavni potrošači zraka u prirodi su flora i fauna Zemlje. Procjenjuje se da cijeli okean zraka prođe kroz kopnene organizme za desetak godina.
Atmosfera je prožeta snažnim sunčevim zračenjem, koje reguliše termalni režim Zemlje i doprinosi preraspodeli toplote širom zemaljske kugle. Energija zračenja Sunca je praktično jedini izvor toplote za Zemljinu površinu. Ovu energiju djelomično apsorbira atmosfera. Energija koja dospijeva na Zemlju djelomično se apsorbira u tlo i voda, a dijelom se reflektuje s njihove površine u atmosferu. Nije teško zamisliti kakav bi bio temperaturni režim Zemlje da nema atmosfere: noću i zimi bi se jako hladila zbog sunčevog zračenja, a ljeti i danju bi se pregrijavala zbog sunčevo zračenje, kao što se dešava na Mesecu, gde nema atmosfere.
Zahvaljujući atmosferi na Zemlji, nema oštrih prijelaza od mraza do vrućine i nazad. .
Da Zemlja nije okružena atmosferom, tada bi u toku jednog dana amplituda temperaturnih fluktuacija dostigla 200 C: danju oko +100 C, noću oko 100 C. Postojala bi još veća razlika između zimskih i ljetnih temperatura . Ali zahvaljujući atmosferi, prosječna temperatura Zemlje je oko +15 "C.
Atmosfera je pouzdan štit koji čuva sve organizme koji žive na Zemlji od destruktivnih ultraljubičastih, rendgenskih i kosmičkih zraka, koji se djelimično raspršuju, a djelimično apsorbiraju u njenim gornjim slojevima.
Atmosfera vrši razmjenu tvari između Zemlje i Svemira. Istovremeno, Zemlja gubi najlakše gasove - vodonik i helijum i prima kosmičku prašinu i meteorite. Atmosfera nas štiti od krhotina zvijezda. U većini slučajeva, meteoriti nisu veći od zrna graška; Pod uticajem gravitacije upadaju u atmosferu ogromnom brzinom od 11-64 km/s, usled trenja sa vazduhom se zagrevaju i uglavnom sagorevaju na visini od 60-70 km od površine Zemlje. Energija zračenja Sunca je praktično jedini izvor toplote za Zemljinu površinu. Ovu energiju djelomično apsorbira atmosfera. Energija koja dospijeva na Zemlju djelomično se apsorbira u tlo i voda, a dijelom se reflektuje s njihove površine u atmosferu. Nije teško zamisliti kakav bi bio temperaturni režim Zemlje da nema atmosfere: noću i zimi bi se jako hladila zbog sunčevog zračenja, a ljeti i danju bi se pregrijavala zbog sunčevo zračenje, kao što se dešava na Mesecu, gde nema atmosfere.
Zahvaljujući atmosferi na Zemlji, nema oštrih prijelaza od mraza do vrućine i nazad. Da Zemlja nije okružena atmosferom, tada bi u toku jednog dana amplituda temperaturnih fluktuacija dostigla 200 C: danju oko +100 C, noću oko 100 C. Postojala bi još veća razlika između zimskih i ljetnih temperatura . Ali zahvaljujući atmosferi, prosječna temperatura Zemlje je oko +15 "C.
Ozonski ekran ima najvažniju zaštitnu vrijednost. Nalazi se u stratosferi, na nadmorskoj visini od 20-50 km od površine Zemlje. Ukupna količina ozona u atmosferi procjenjuje se na 3,3 milijarde tona, a debljina ovog sloja je relativno mala: od 2 mm na ekvatoru do 4 mm na polovima u normalnim uslovima. Glavni značaj ozonskog ekrana je zaštita živih organizama od ultraljubičastog zračenja.
Atmosfera je pouzdan štit koji čuva sve organizme koji žive na Zemlji od destruktivnog ultraljubičastog, rendgenskog i kosmičkog zračenja, koje se djelomično raspršuje, a djelimično apsorbira u njenim gornjim slojevima. Atmosfera vrši razmjenu tvari između Zemlje i Svemira. Istovremeno, Zemlja gubi najlakše gasove - vodonik i helijum i prima kosmičku prašinu i meteorite. .
Atmosfera nas štiti od krhotina zvijezda. U većini slučajeva, meteoriti nisu veći od zrna graška; Pod uticajem gravitacije upadaju u atmosferu ogromnom brzinom od 11-64 km/s, usled trenja sa vazduhom se zagrevaju i uglavnom sagorevaju na visini od 60-70 km od površine Zemlje. Atmosfera igra veliku ulogu u distribuciji svjetlosti. Vazduh razbija sunčeve zrake na milione malih zraka, raspršuje ih i stvara jednolično osvetljenje na koje smo navikli.
Prisustvo vazdušnog omotača daje našem nebu plavu boju, jer molekuli osnovnih elemenata vazduha i raznih nečistoća sadržanih u njemu uglavnom raspršuju zrake kratke talasne dužine, odnosno plave, indigo, ljubičaste. Ponekad, zbog prisustva nečistoća u atmosferi, boja neba nije čista. Kako idete gore, smanjuje se gustina i zagađenje vazduha, tj. broj raspršenih čestica, boja neba postaje tamnija, prelazi u tamnoplavu, au stratosferi - u crno-ljubičastu. Atmosfera je medij kojim zvuci putuju. Bez vazduha, na Zemlji bi bila tišina. Ne bismo se čuli, niti šum mora, vjetra, šume itd. .
Jonosfera olakšava prenos radio signala i širenje radio talasa.
Dugo se vjerovalo da zrak nema masu. Tek u 17. veku je dokazano da je masa 1 m 3 suvog vazduha, ako se izmeri na nivou mora na temperaturi od 0°C, jednaka 1293 g, a na svaki kvadratni centimetar zemljine površine dolazi 1033 g vazduha.
Čovjekov dlan doživljava pritisak zraka silom od oko 1471 N, a zrak pritiska na cijelo ljudsko tijelo silom od 1471 * 103 N. Ovu gravitaciju ne primjećujemo samo zato što su i sva tkiva našeg tijela. zasićen vazduhom, koji uravnotežuje spoljni pritisak. Kada se ta ravnoteža poremeti, naše stanje se pogoršava: ubrzava se puls, javlja se letargija, ravnodušnost itd. Iste senzacije osoba doživljava prilikom penjanja na planinu ili ronjenja na velike dubine, kao i prilikom polijetanja i slijetanja aviona. Na vrhu se pritisak vazduha i njegova masa smanjuju: na visini od 20 km masa 1 m 3 vazduha iznosi 43 g, a na visini od 40 km - 4 g. Energija zračenja Sunca je praktično jedini izvor toplote za Zemljinu površinu. Ovu energiju djelomično apsorbira atmosfera. Energija koja dospijeva na Zemlju djelomično se apsorbira u tlo i voda, a djelomično se reflektuje s njihove površine u atmosferu. Nije teško zamisliti kakav bi bio temperaturni režim Zemlje da nema atmosfere: noću i zimi bi se jako hladila zbog sunčevog zračenja, a ljeti i danju bi se pregrijavala zbog sunčevo zračenje, kao što se dešava na Mesecu, gde nema atmosfere.
Svi procesi koji se razvijaju u atmosferi odvijaju se pomoću energije Sunca. Zahvaljujući njemu, milijarde tona vode ispare sa Zemljine površine svake godine. Atmosfera djeluje kao preraspodjela vlage na globusu.
Fizička svojstva i stanje atmosfere se menjaju: 1) tokom vremena - tokom dana, godišnjih doba, godina; 2) u prostoru - u zavisnosti od nadmorske visine, geografske širine područja i udaljenosti od okeana.
Atmosfera uvijek sadrži određenu količinu nečistoća. Izvori zagađenja mogu biti prirodni ili vještački. Prirodni izvori uključuju: prašinu (biljnog, vulkanskog i kosmičkog porijekla), prašne oluje, čestice morske soli, produkte vremenskih nepogoda, maglu, dim i plinove šumskih i stepskih požara, razne proizvode biljnog, životinjskog i mikrobiološkog porijekla itd. Prirodni izvori zagađenja atmosfere predstavljaju tako strašan prirodni fenomen kao što su vulkanske erupcije. Obično je to katastrofalno. Prilikom erupcije vulkana u atmosferu se ispušta ogromna količina plinova, vodene pare, čvrstih čestica, pepela i prašine, dolazi do termičkog zagađenja atmosfere, jer se jako zagrijane tvari ispuštaju u zrak. .
Temperatura im je takva da spaljuju sve što im se nađe na putu. Nakon jenjavanja vulkanske aktivnosti, ukupna ravnoteža plinova u atmosferi se postepeno obnavlja.
Veliki šumski i stepski požari značajno zagađuju atmosferu. Najčešće se javljaju u sušnim godinama. Dim od požara širi se ogromnim područjima. Oluje prašine nastaju zbog prijenosa sićušnih čestica tla koje su jaki vjetrovi podigli sa površine zemlje. Jaki vjetrovi - tornada, uragani - također podižu velike komade stijena u zrak, ali se ne zadržavaju dugo u zraku. Tokom jakih oluja, u vazduh se diže i do 50 miliona tona prašine. Uzroci prašnih oluja su suša, vrući vjetrovi koji nastaju uslijed intenzivnog oranja, ispaše i uništavanja šuma. Oluje prašine najčešće su u stepskim, polupustinjskim i pustinjskim područjima. Katastrofalni događaji povezani s vulkanskim erupcijama, požarima i prašnim olujama dovode do pojave svjetlosnog štita oko Zemlje, što donekle mijenja toplinsku ravnotežu planete. Ali uglavnom su ove pojave lokalne prirode. Zagađenje atmosferskog zraka povezano s vremenskim utjecajem i razgradnjom organske tvari je vrlo male lokalne prirode. .
Prirodni izvori zagađenja mogu biti ili distribuirani, kao što je kosmička prašina, ili kratkotrajni spontani, na primjer, šumski i stepski požari, vulkanske erupcije itd. Nivo zagađenja atmosfere iz prirodnih izvora je pozadinski i malo se mijenja tokom vremena. Vještačko zagađenje je najopasnije za atmosferu. Najstabilnije zone sa visokim koncentracijama zagađivača javljaju se na mjestima aktivne ljudske aktivnosti. Antropogeno zagađenje karakteriziraju različiti tipovi i brojni izvori. Prirodni izvori zagađenja vazduha su tako strašni prirodni fenomeni kao što su vulkanske erupcije. Obično je to katastrofalno. Prilikom erupcije vulkana u atmosferu se ispušta ogromna količina plinova, vodene pare, čvrstih čestica, pepela i prašine, dolazi do termičkog zagađenja atmosfere, jer se jako zagrijane tvari ispuštaju u zrak. Temperatura im je takva da spaljuju sve što im se nađe na putu. Nakon jenjavanja vulkanske aktivnosti, ukupna ravnoteža gasova u atmosferi se postepeno obnavlja. .
Problem zagađenja vazduha nije nov. Prije više od dva vijeka, zagađenje zraka u velikim industrijskim centrima u mnogim evropskim zemljama postalo je ozbiljan problem. Međutim, dugo vremena ova zagađenja su bila lokalne prirode. Dim i čađ zagađivali su relativno male površine atmosfere i lako su se razrjeđivali masom čistog zraka u vrijeme kada je bilo malo fabrika i kada je upotreba hemijskih elemenata bila ograničena. Ako je početkom 20. vijeka. U industriji je korišćeno 19 hemijskih elemenata, sredinom veka već je korišćeno oko 50 elemenata, a sada su korišćeni skoro svi elementi periodnog sistema. To je značajno uticalo na sastav industrijskih emisija i dovelo do kvalitativno novog zagađenja atmosfere aerosolima teških i retkih metala, sintetičkim jedinjenjima, nepostojećim i neprirodnim radioaktivnim, kancerogenim, bakteriološkim i drugim supstancama.
Brzi rast industrije i transporta je značio da se takve količine emisija više ne mogu raspršiti. Njihova koncentracija se povećava, što povlači opasne, pa čak i fatalne posljedice za biosferu. Ovaj problem se posebno zaoštrio u drugoj polovini 20. veka, odnosno u periodu naučne i tehnološke revolucije, koju karakterišu izuzetno visoke stope rasta industrijske proizvodnje, proizvodnje i potrošnje električne energije, proizvodnje i korišćenja velikog broja vozila.
Glavno zagađenje zraka stvaraju brojne industrije, motorni transport i proizvodnja toplinske i električne energije. Štaviše, njihovo učešće u zagađenju vazduha je raspoređeno na sledeći način: crna i obojena metalurgija, proizvodnja nafte, petrohemija, proizvodnja građevinskog materijala, hemijska industrija - 30%; termoenergetika - 30, autotransport - 40%.
Najčešće otrovne tvari koje zagađuju atmosferu su: ugljični monoksid CO, sumpordioksid SO 2, ugljični dioksid CO 2, dušikovi oksidi NO x, ugljovodonici C p N m i prašina. Približan relativni sastav štetnih materija u atmosferi velikih industrijskih gradova je: CO - 45%, SO - 18%, CH - 15%, prašina - 12%. .
Osim ovih tvari, u zagađenom atmosferskom zraku nalaze se i druge otrovnije tvari, ali u manjim količinama. Na primjer, ventilacione emisije iz fabrika elektronske industrije sadrže pare fluorovodonične, sumporne, hromne i drugih mineralnih kiselina, organskih rastvarača itd. Trenutno postoji više od 500 štetnih materija koje zagađuju atmosferu, a njihov broj je u porastu. Vještačko zagađenje je najopasnije za atmosferu. Najstabilnije zone sa visokim koncentracijama zagađivača javljaju se na mjestima aktivne ljudske aktivnosti. Antropogeno zagađenje karakteriziraju različiti tipovi i brojni izvori. Prirodni izvori zagađenja vazduha su tako strašni prirodni fenomeni kao što su vulkanske erupcije. Obično je to katastrofalno. Prilikom erupcije vulkana u atmosferu se ispušta ogromna količina plinova, vodene pare, čvrstih čestica, pepela i prašine, dolazi do termičkog zagađenja atmosfere, jer se jako zagrijane tvari ispuštaju u zrak. Temperatura im je takva da spaljuju sve što im se nađe na putu. Nakon jenjavanja vulkanske aktivnosti, ukupna ravnoteža plinova u atmosferi se postepeno obnavlja.
Uloga atmosfere u životu Zemlje
Atmosfera je gasovita ljuska koja okružuje planetu Zemlju. Njegova unutrašnja površina pokriva hidrosferu i dijelom zemljinu koru, dok se vanjska površina graniči sa prizemnim dijelom svemira.
Skup grana fizike i hemije koje proučavaju atmosferu obično se naziva atmosferska fizika. Atmosfera određuje vrijeme na površini Zemlje, meteorologija proučava vrijeme, a klimatologija se bavi dugoročnim klimatskim varijacijama.
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 9 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. zračenje stratosfere kiseonika u atmosferi
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 podizanja 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 značenje: tu leži konvencionalna Karmanova linija, iza koje počinje područje čisto balističkog leta, koje 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.
Svijet oko nas se sastoji od tri vrlo različita dijela: zemlje, vode i zraka. Svaki od njih je jedinstven i zanimljiv na svoj način. Sada ćemo govoriti samo o posljednjoj od njih. Šta je atmosfera? Kako je do toga došlo? Od čega se sastoji i na koje dijelove je podijeljen? Sva ova pitanja su izuzetno zanimljiva.
Sam naziv "atmosfera" formiran je od dvije riječi grčkog porijekla, a prevedene na ruski znače "para" i "lopta". A ako pogledate tačnu definiciju, možete pročitati sljedeće: “Atmosfera je zračna ljuska planete Zemlje koja juri zajedno s njom u svemir.” Razvijao se paralelno sa geološkim i geohemijskim procesima koji su se odvijali na planeti. A danas svi procesi koji se odvijaju u živim organizmima zavise od toga. Bez atmosfere, planeta bi postala beživotna pustinja, poput Mjeseca.
Od čega se sastoji?
Pitanje kakva je atmosfera i koji su elementi u njoj već dugo zanima. Glavne komponente ove školjke bile su poznate već 1774. godine. Instalirao ih je Antoine Lavoisier. Otkrio je da se sastav atmosfere uglavnom sastoji od dušika i kisika. Vremenom su se njegove komponente usavršavale. A sada je poznato da sadrži mnoge druge plinove, kao i vodu i prašinu.
Pogledajmo pobliže šta čini Zemljinu atmosferu blizu njene površine. Najčešći gas je azot. Sadrži nešto više od 78 posto. Ali, unatoč tako velikoj količini, dušik je praktično neaktivan u zraku.
Sledeći element po količini i veoma važan po važnosti je kiseonik. Ovaj gas sadrži skoro 21% i pokazuje veoma visoku aktivnost. Njegova specifična funkcija je oksidacija mrtve organske tvari koja se kao rezultat ove reakcije raspada.
Niski, ali važni gasovi
Treći gas koji je deo atmosfere je argon. To je nešto manje od jedan posto. Nakon njega dolaze ugljen dioksid sa neonom, helijum sa metanom, kripton sa vodonikom, ksenon, ozon, pa čak i amonijak. Ali toliko ih je malo da je postotak takvih komponenti jednak stotim, hiljaditim i milionitim dijelovima. Od njih samo ugljični dioksid igra značajnu ulogu, jer je on građevinski materijal koji je biljkama potreban za fotosintezu. Njegova druga važna funkcija je blokiranje zračenja i apsorbiranje sunčeve topline.
Još jedan mali, ali važan plin, ozon, postoji da uhvati ultraljubičasto zračenje koje dolazi sa Sunca. Zahvaljujući ovom svojstvu, sav život na planeti je pouzdano zaštićen. S druge strane, ozon utiče na temperaturu stratosfere. Zbog činjenice da apsorbira ovo zračenje, zrak se zagrijava.
Konstantnost kvantitativnog sastava atmosfere održava se neprestanim miješanjem. Njegovi se slojevi kreću i horizontalno i okomito. Dakle, bilo gdje na Zemlji ima dovoljno kisika i nema viška ugljičnog dioksida.
Šta je još u zraku?
Treba napomenuti da se para i prašina mogu naći u vazdušnom prostoru. Potonji se sastoji od polena i čestica tla, a u gradu im se pridružuju i nečistoće čvrstih emisija iz izduvnih gasova.
Ali u atmosferi ima mnogo vode. Pod određenim uslovima dolazi do kondenzacije i pojave oblaka i magle. U suštini, to je ista stvar, samo se prvi pojavljuju visoko iznad površine Zemlje, a zadnji se šire duž nje. Oblaci poprimaju različite oblike. Ovaj proces zavisi od visine iznad Zemlje.
Ako su formirane 2 km iznad kopna, onda se nazivaju slojevitim. Iz njih kiša lije po zemlji ili pada snijeg. Iznad njih nastaju kumulusni oblaci do visine od 8 km. Uvek su najlepši i najslikovitiji. Oni su ti koji ih gledaju i pitaju se kako izgledaju. Ako se takve formacije pojave u sljedećih 10 km, bit će vrlo lagane i prozračne. Ime im je pernato.
Na koje je slojeve atmosfera podijeljena?
Iako imaju vrlo različite temperature jedna od druge, vrlo je teško reći na kojoj točno visini počinje jedan sloj, a drugi završava. Ova podjela je vrlo uslovna i približna. Međutim, slojevi atmosfere i dalje postoje i obavljaju svoje funkcije.
Najniži dio zračne ljuske naziva se troposfera. Njegova debljina se povećava kako se kreće od polova prema ekvatoru od 8 do 18 km. Ovo je najtopliji dio atmosfere jer se zrak u njemu zagrijava od strane zemljine površine. Najveći dio vodene pare koncentrisan je u troposferi, zbog čega nastaju oblaci, padavine padaju, grmljavine tutnjaju i pušu vjetrovi.
Sljedeći sloj je debeo oko 40 km i naziva se stratosfera. Ako se posmatrač pomeri u ovaj deo vazduha, otkriće da je nebo postalo ljubičasto. To se objašnjava malom gustoćom tvari, koja praktički ne raspršuje sunčeve zrake. Upravo u ovom sloju lete mlazni avioni. Svi otvoreni prostori su im otvoreni, jer oblaka praktično nema. Unutar stratosfere nalazi se sloj koji se sastoji od velikih količina ozona.
Nakon njega dolaze stratopauza i mezosfera. Potonji je debeo oko 30 km. Karakterizira ga naglo smanjenje gustine i temperature zraka. Nebo se posmatraču čini crno. Ovdje možete čak i gledati zvijezde tokom dana.
Slojevi u kojima praktično nema zraka
Struktura atmosfere nastavlja se slojem koji se naziva termosfera - najdužim od svih ostalih, njegova debljina doseže 400 km. Ovaj sloj se odlikuje ogromnom temperaturom koja može dostići 1700 °C.
Posljednje dvije sfere se često kombinuju u jednu i nazivaju jonosfera. To je zbog činjenice da se u njima javljaju reakcije s oslobađanjem iona. Upravo ovi slojevi omogućavaju promatranje takvog prirodnog fenomena kao što je sjeverno svjetlo.
Sljedećih 50 km od Zemlje dodijeljeno je egzosferi. Ovo je vanjski omotač atmosfere. Raspršuje čestice zraka u svemir. Vremenski sateliti se obično kreću u ovom sloju.
Zemljina atmosfera završava magnetosferom. Upravo je ona zaštitila većinu umjetnih satelita planete.
Nakon svega rečenog, ne bi trebalo ostati pitanja kakva je atmosfera. Ako sumnjate u njegovu neophodnost, one se lako mogu otkloniti.
Značenje atmosfere
Glavna funkcija atmosfere je zaštita površine planete od pregrijavanja tokom dana i pretjeranog hlađenja noću. Sljedeća važna svrha ove školjke, koju niko neće osporiti, je opskrba kisikom svim živim bićima. Bez toga bi se ugušili.
Većina meteorita sagorijeva u gornjim slojevima i nikada ne dospijeva na površinu Zemlje. I ljudi se mogu diviti letećim svjetlima, pomiješajući ih sa zvijezdama padalicama. Bez atmosfere, cijela Zemlja bi bila posuta kraterima. A o zaštiti od sunčevog zračenja već je bilo riječi gore.
Kako osoba utiče na atmosferu?
Vrlo negativno. To je zbog sve veće aktivnosti ljudi. Najveći udio svih negativnih aspekata otpada na industriju i transport. Inače, automobili emituju skoro 60% svih zagađivača koji prodiru u atmosferu. Preostalih četrdeset je podijeljeno između energetike i industrije, kao i industrije odlaganja otpada.
Lista štetnih materija koje svakodnevno dopunjuju vazduh je veoma duga. Zbog transporta u atmosferi se nalaze: azot i sumpor, ugljenik, plavetnilo i čađ, kao i jak kancerogen koji izaziva rak kože - benzopiren.
Industrija obuhvata sledeće hemijske elemente: sumpor dioksid, ugljovodonike i sumporovodik, amonijak i fenol, hlor i fluor. Ako se proces nastavi, onda uskoro odgovori na pitanja: „Kakva je atmosfera? Od čega se sastoji? biće potpuno drugačiji.
6.2. Značenje i struktura atmosfere
Ako se voda, koja je dugo bila u nedostatku, nazivana „resursom života“, onda je vazduh ostao upamćen samo u našem urbanizovanom dobu. Podsjetimo da bez hrane čovjek može živjeti nekoliko desetina dana, ali bez zraka - samo do 5-7 minuta. Osim toga, ljudima je potreban čist zrak, kojeg, posebno u gradovima i industrijskim centrima, nedostaje.
Značenje atmosfere. Atmosferski zrak je najvažniji prirodni resurs, tj odredište ( za Zemlju i čovečanstvo ):
Osigurati ljude, floru i faunu vitalnim plinskim elementima (kiseonik, ugljen-dioksid);
Ublažite temperaturne promjene (zrak je loš provodnik toplote i hladnoće), tj. osigurati termoregulaciju na planeti;
Štiti Zemljinu površinu od kosmičkog, radijacionog i ultraljubičastog sunčevog zračenja;
Zaštitite Zemlju od meteorita i drugih kosmičkih tijela, čija ogromna masa sagorijeva u atmosferi;
Osigurati industrijske antropogene procese kisikom, dušikom, vodonikom i neutralnim plinovima.
Atmosfera „zagreva“ našu planetu tako što apsorbuje toplotu koju Zemlja emituje u svemir i delimično je vraća u obliku kontra zračenja. Atmosfera raspršuje sunčeve zrake, što rezultira postepenim prijelazom iz svjetla u sjenu (sumrak). Noću emituje svjetlosne zrake i služi kao izvor osvjetljenja zemljine površine.
Noćni sjaj atmosfere (luminiscencija) je sjaj razrijeđenih plinova zraka na visinama od 80 do 300 km. On obezbeđuje 40–45% ukupne osvetljenosti zemljine površine u noći bez meseca, dok svetlost zvezda čini oko 30%, a svetlost raspršena međuzvezdanom prašinom čini preostalih 25–30%. Aurora borealis je vrsta atmosferskog sjaja. Na Zemlji se uočavaju na visokim geografskim širinama samo noću u nedostatku oblaka. Iz svemira su aurore uvijek vidljive, a istovremeno i na velikim površinama.
Struktura atmosfere. Atmosfera se sastoji od nekoliko slojeva - sfera, između kojih nema jasno definisanih granica.
1. Troposfera - donji glavni sloj atmosfere. To je najbolje proučavano. Visina troposfere doseže 10 km iznad polova, 12 km u umjerenim geografskim širinama i do 18 km iznad ekvatora.
Troposfera sadrži više od 4/5 ukupne mase atmosferskog zraka. U njemu se najjasnije manifestuju razne vremenske pojave. To je poznato s porastom od 1 km, temperatura zraka u ovom sloju opada za više od 6 stepeni. To se događa jer zrak dozvoljava sunčevim zracima da dođu do površine Zemlje, koji je zagrijavaju. Slojevi atmosfere u blizini Zemlje također se zagrijavaju sa zemljine površine.
Zimi se Zemljina površina uvelike hladi, čemu doprinosi snježni pokrivač koji odbija većinu sunčevih zraka. Iz tog razloga se ispostavlja da je zrak na površini Zemlje hladniji nego na vrhu, odnosno tzv. temperaturna inverzija. Temperaturna inverzija se često opaža noću.
Ljeti se površina Zemlje jako i neravnomjerno zagrijava sunčevim zracima. Vrtlozi zraka dižu se prema gore iz njegovih najtoplijih područja. Vazduh koji se diže zamjenjuje se zrakom iz manje zagrijanih područja Zemlje, koji je zauzvrat zamijenjen zrakom iz gornjih slojeva atmosfere. Ustaje konvekcija,što uzrokuje miješanje atmosfere u vertikalnom smjeru. Konvekcija pomaže raspršivanju magle i smanjuje prašinu u donjem sloju atmosfere.
U gornjim slojevima troposfere na visini od 12 - 17 km, kada letelice prelete, često se formiraju tragovi belih oblaka, jasno vidljivi sa velike udaljenosti. Ovi tragovi se zovu kondenzacije, ili tragovi inverzije. Glavni uzrok kondenzacijskih tragova je kondenzacija, odnosno sublimacija, vodene pare koja ulazi u atmosferu s izduvnim plinovima motora aviona, jer kada se kerozin sagorijeva u motoru aviona, nastaje vodena para.
Za sagorevanje 1 kg goriva u motoru se potroši oko 11 kg atmosferskog vazduha, koji proizvodi oko 12 kg izduvnih gasova koji sadrže skoro 1,4 kg vodene pare.
2. Stratosfera nalazi se iznad troposfere na nadmorskoj visini od 50-55 km. Sadrži manje od 20% mase cjelokupnog atmosferskog zraka. U ovom sloju dolazi do blagog kretanja gasova i temperatura raste sa visinom (do 0 0 C na gornjoj granici).
Donji dio stratosfere je debeli sloj ispod kojeg se nakupljaju vodena para, kristali leda i druge čvrste čestice. Relativna vlažnost zraka ovdje je uvijek blizu 100%.
U stratosferi nalazi ozonski sloj, odražavaju kosmičko zračenje koje uništava život i djelomično ultraljubičaste zrake Sunca. Najveća koncentracija ozona postoji na nadmorskoj visini od 15-35 km, gde se slobodni kiseonik pod uticajem sunčevog zračenja pretvara u ozon .
3. Mezosfera prostire se iznad stratosfere na nadmorskoj visini od približno 50 do 80 km. Na njega otpada manje od 1% vazduha. Karakteriše ga smanjenje temperature sa povećanjem nadmorske visine, od približno 0°C na granici sa stratosferom do -90°C u gornjim slojevima mezosfere.
4. Ionosfera nalazi se iznad mezosfere. Karakterizira ga značajan sadržaj atmosferskih jona i slobodnih elektrona. U jonosferi, pod utjecajem ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja, dolazi do jonizacije jako razrijeđenog zraka, kao i kosmičkog zračenja, što uzrokuje razgradnju molekula atmosferskog plina na ione i elektrone. Ionizacija je posebno intenzivna na visinama od 80 do 400 km. Jonosfera olakšava širenje radio talasa. Gornja granica jonosfere je vanjski dio Zemljine magnetosfere. Jonosfera se često naziva termosfera.
