(اتمس یونانی - بخار و اسفایرا - توپ) - پوسته هوای زمین. جو مرز بالایی ندارد. حدود 99.5 درصد از کل جرم آن در 80 کیلومتری پایین متمرکز شده است.
جو در نتیجه انتشار گازها در . شکل گیری آن متعاقباً تحت تأثیر ظهور اقیانوس ها و.
ساختار جو
چندین لایه اصلی وجود دارد که از نظر خصوصیات، چگالی و غیره متفاوت است. لایه پایین تروپوسفر است. توسط زمین گرم می شود که به نوبه خود توسط خورشید گرم می شود. گرم ترین لایه های تروپوسفر در مجاورت زمین قرار دارند. گرمایش با ارتفاع کاهش می یابد و از 14+ درجه سانتی گراد در سطح دریا به 55- درجه سانتی گراد در مرز بالایی تروپوسفر کاهش می یابد. دانشمندان محاسبه کرده اند که دما در اینجا به ازای هر 100 متر به طور متوسط 0.6 درجه کاهش می یابد. این مقدار گرادیان دما عمودی نامیده می شود. ضخامت تروپوسفر متفاوت است: 17 کیلومتر و بالاتر از عرض های جغرافیایی قطبی 8-9 کیلومتر است. فقط در تروپوسفر پدیده هایی مانند تشکیل ابر، بارش و غیره رخ می دهد. در بالای تروپوسفر استراتوسفر (تا 50-55 کیلومتر) قرار دارد که با یک لایه انتقال - تروپوپوز از قسمت پایینی جدا می شود. در استراتوسفر، هوا در حالت کمیاب است؛ ابرها در اینجا تشکیل نمی شوند، زیرا عملاً هیچ صفحه آبی وجود ندارد. کاهش دما با ارتفاع ادامه دارد، اما در بالای 25 کیلومتر شروع به افزایش 1-2 درجه سانتی گراد در هر کیلومتر می کند. ظاهراً به دلیل این واقعیت است که لایه اوزون تابش خورشید را جذب و پراکنده می کند و از رسیدن آن به سطح زمین جلوگیری می کند. در بالای استراتوسفر نیز یک منطقه انتقال وجود دارد - استراتوپوز، پس از آن لایه بعدی جو - مزوسفر (تا 80-85 کیلومتر) می آید. هوا در اینجا حتی رقیق تر است و دما همچنان در حال افزایش است. حتی بالاتر، لایه ای به نام ترموسفر است. واکنش های شیمیایی پیچیده در این لایه های جو (بالای 50 کیلومتر) باعث رسانایی الکتریکی آن می شود. از آنجایی که واکنش ها یون ها را آزاد می کنند، قسمت بالایی جو که شامل مزوسفر و ترموسفر است، یونوسفر نامیده می شود. در این لایه هاست که اتفاق می افتد. بیش از 800 کیلومتر اگزوسفر است ("exo" - خارجی)، در اینجا ذرات گاز بسیار نادر هستند و دما به +2000 درجه سانتیگراد می رسد. ترکیب گاز جو برای مدت طولانی مورد مطالعه قرار گرفته است. در سال 1774 دانشمند فرانسوی Antoine Lavoisier قسمت های اصلی هوا را مطالعه کرد و وجود اکسیژن و نیتروژن را در آنجا ثابت کرد. متعاقباً مشخص شد که علاوه بر این گازها، گازهای دیگری نیز در هوا وجود دارد. بنابراین، هوا مخلوطی از گازها است که از اجزای زیر در سطح زمین تشکیل شده است:
- نیتروژن - 78٪
- اکسیژن - 21٪
- گازهای بی اثر - 0.94٪
- دی اکسید کربن - 0.03٪
- بخار آب و ناخالصی ها - 0.03٪.
اهمیت جو در طبیعت و زندگی انسان
- به لطف پوسته گازی، سطح زمین در طول روز گرم نمی شود و در شب به اندازه یک سطح بدون جو سرد نمی شود.
- جو از زمین محافظت می کند که بیشتر آنها می سوزند و به سطح سیاره نمی رسند.
- صفحه ازن () از بشریت در برابر اشعه ماوراء بنفش بیش از حد محافظت می کند که دوز زیادی از آن برای بدن مضر است.
- اکسیژن موجود در جو برای تنفس همه موجودات زنده ضروری است.
مطالعه جو
بشریت برای مدت طولانی به اقیانوس هوا علاقه مند بوده است، اما تنها 300-400 سال پیش اولین ابزار برای مطالعه جو اختراع شد: یک دماسنج، یک پره هوا. در حال حاضر، مطالعه گاز تحت رهبری سازمان جهانی هواشناسی (WMO) انجام می شود، که علاوه بر روسیه، بسیاری از موارد دیگر را نیز شامل می شود. برنامه ای برای جمع آوری و پردازش مواد با استفاده از آخرین ابزارهای فنی توسعه یافته است. برای نظارت بر وضعیت جو، شبکه ای از ایستگاه های هواشناسی زمینی مجهز به ابزارهای مختلف ایجاد شده است.
اندازه گیری دما با استفاده از دماسنج انجام می شود و معمولاً اندازه گیری آن بر حسب درجه سانتیگراد است. این سیستم بر اساس خواص فیزیکی آب است: در صفر درجه به حالت جامد تبدیل می شود - یخ می زند و در 100 درجه - به حالت گازی. مقدار بارندگی توسط یک گیج بارش اندازه گیری می شود - ظرفی با علامت های مخصوص روی دیوارها. سرعت حرکت جریان های هوا با باد سنج ( باد سنج ) اندازه گیری می شود. معمولاً یک بادگیر در کنار آن نصب می شود که جهت وزش باد را نشان می دهد. در فرودگاه ها و نزدیک پل هایی که ممکن است خطر وجود داشته باشد، نشانگرهای جهت باد نصب می شوند - کیسه های مخروطی شکل بزرگ ساخته شده از پارچه راه راه، که از دو طرف باز می شوند. توسط فشارسنج اندازه گیری می شود.
در ایستگاه های هواشناسی، قرائت حداقل 4 بار در روز انجام می شود. ایستگاه های هواشناسی رادیویی خودکار در مناطق صعب العبور کار می کنند. و در اقیانوس ها چنین ایستگاه هایی بر روی سکوهای شناور نصب می شوند. اتمسفر آزاد با استفاده از رادیوسوندها - ابزارهایی که به بالون های لاستیکی پرواز آزاد پر از هیدروژن متصل می شوند، مورد مطالعه قرار می گیرد. آنها اطلاعاتی را در مورد وضعیت جو در ارتفاعات تا 30-40 کیلومتر جمع آوری می کنند. موشک های هواشناسی حتی بالاتر می روند و تا 120 کیلومتر می رسند. در ارتفاع معین، بخشی از موشک با ابزار جدا شده و با چتر به سطح زمین پرتاب می شود. برای روشن شدن ترکیب هوا و لایه های مطالعه واقع در ارتفاعات بالا، از موشک هایی استفاده می شود که جو را تا 500 کیلومتر کاوش می کنند. اطلاعات بسیار مهمی در مورد وضعیت جو و فرآیندهای آب و هوایی در بالای سطح زمین توسط ماهواره های مصنوعی زمین ارائه شده است. رصد پدیده‌های جوی که توسط فضانوردان از ایستگاه‌های مداری در فضا انجام می‌شود، ارزش زیادی دارد.
منبع ویدیو: AirPano.ru
آلودگی محیط زیست جو
هوای جوی یک منبع طبیعی ضروری است. اکسیژن موجود در جو توسط موجودات زنده در فرآیند تنفس استفاده می شود. هنگام سوزاندن هر گونه سوخت در کارخانه ها و موتورهای مختلف تولید استفاده می شود. جو یک مسیر مهم ارتباطی است که توسط هوانوردی استفاده می شود.
مصرف کنندگان اصلی هوا در طبیعت، گیاهان و جانوران زمین هستند. تخمین زده می شود که کل اقیانوس هوا در حدود ده سال از موجودات زمینی عبور می کند.
اتمسفر با تشعشعات خورشیدی قدرتمند نفوذ کرده است که رژیم حرارتی زمین را تنظیم می کند و به توزیع مجدد گرما در سراسر جهان کمک می کند. انرژی تابشی از خورشید عملا تنها منبع گرما برای سطح زمین است. این انرژی تا حدی توسط جو جذب می شود. انرژی که به زمین می رسد تا حدی توسط خاک و آب جذب می شود و تا حدی از سطح آنها به جو منعکس می شود. تصور اینکه اگر جو وجود نداشته باشد رژیم دمایی زمین چگونه خواهد بود دشوار نیست: در شب و در زمستان به دلیل تابش خورشید بسیار خنک می شود و در تابستان و در طول روز به دلیل گرمای بیش از حد. تابش خورشیدی، همانطور که در ماه اتفاق می افتد، جایی که جو وجود ندارد.
به لطف جو روی زمین، هیچ انتقال شدیدی از یخبندان به گرما و برگشت وجود ندارد. .
اگر زمین توسط اتمسفر احاطه نشده بود، در عرض یک روز دامنه نوسانات دما به 200 درجه سانتیگراد می رسید: در طول روز حدود 100+ درجه سانتیگراد، در شب حدود 100 درجه سانتیگراد. تفاوت حتی بیشتر بین دمای زمستان و تابستان وجود خواهد داشت. . اما به لطف جو، میانگین دمای زمین حدود 15+ سانتیگراد است.
جو یک سپر قابل اعتماد است که تمام موجودات زنده روی زمین را از اشعه مخرب ماوراء بنفش، اشعه ایکس و کیهانی که تا حدی پراکنده و تا حدی در لایه های بالایی آن جذب می شود، نجات می دهد.
جو مبادله مواد را بین زمین و فضا انجام می دهد. در همان زمان، زمین سبک ترین گازها - هیدروژن و هلیوم را از دست می دهد و غبار کیهانی و شهاب سنگ ها را دریافت می کند. جو از ما در برابر تکه های ستاره محافظت می کند. در بیشتر موارد، شهاب سنگ ها بزرگتر از یک نخود نیستند. تحت تأثیر گرانش، با سرعت فوق العاده 11-64 کیلومتر در ثانیه به جو برخورد می کنند، به دلیل اصطکاک با هوا گرم می شوند و عمدتاً در ارتفاع 60-70 کیلومتری از سطح زمین می سوزند. انرژی تابشی از خورشید عملا تنها منبع گرما برای سطح زمین است. این انرژی تا حدی توسط جو جذب می شود. انرژی که به زمین می رسد تا حدی توسط خاک و آب جذب می شود و تا حدی از سطح آنها به جو منعکس می شود. تصور اینکه اگر جو وجود نداشته باشد رژیم دمایی زمین چگونه خواهد بود دشوار نیست: در شب و در زمستان به دلیل تابش خورشید بسیار خنک می شود و در تابستان و در طول روز به دلیل گرمای بیش از حد. تابش خورشیدی، همانطور که در ماه اتفاق می افتد، جایی که جو وجود ندارد.
به لطف جو روی زمین، هیچ انتقال شدیدی از یخبندان به گرما و برگشت وجود ندارد. اگر زمین توسط اتمسفر احاطه نشده بود، در عرض یک روز دامنه نوسانات دما به 200 درجه سانتیگراد می رسید: در طول روز حدود 100+ درجه سانتیگراد، در شب حدود 100 درجه سانتیگراد. تفاوت حتی بیشتر بین دمای زمستان و تابستان وجود خواهد داشت. . اما به لطف جو، میانگین دمای زمین حدود 15+ سانتیگراد است.
صفحه اوزون مهمترین ارزش محافظتی را دارد. در استراتوسفر و در ارتفاع 20-50 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. مقدار کل ازن در جو 3.3 میلیارد تن تخمین زده می شود.ضخامت این لایه نسبتاً کم است: از 2 میلی متر در استوا تا 4 میلی متر در قطب ها در شرایط عادی. اهمیت اصلی صفحه ازن محافظت از موجودات زنده در برابر اشعه ماوراء بنفش است.
جو یک سپر قابل اعتماد است که تمام موجودات زنده روی زمین را از اشعه مخرب ماوراء بنفش، اشعه ایکس و کیهانی که تا حدی پراکنده و تا حدی در لایه های بالایی آن جذب می شود، نجات می دهد. جو مبادله مواد را بین زمین و فضا انجام می دهد. در همان زمان، زمین سبک ترین گازها - هیدروژن و هلیوم را از دست می دهد و غبار کیهانی و شهاب سنگ ها را دریافت می کند. .
جو از ما در برابر تکه های ستاره محافظت می کند. در بیشتر موارد، شهاب سنگ ها بزرگتر از یک نخود نیستند. تحت تأثیر گرانش، با سرعت فوق العاده 11-64 کیلومتر در ثانیه به جو برخورد می کنند، به دلیل اصطکاک با هوا گرم می شوند و عمدتاً در ارتفاع 60-70 کیلومتری از سطح زمین می سوزند. جو نقش زیادی در توزیع نور دارد. هوا پرتوهای خورشید را به میلیون ها پرتو کوچک می شکند، آنها را پراکنده می کند و روشنایی یکنواختی را ایجاد می کند که ما به آن عادت کرده ایم.
وجود یک پوشش هوا به آسمان ما رنگ آبی می دهد، زیرا مولکول های عناصر اصلی هوا و ناخالصی های مختلف موجود در آن عمدتاً پرتوهایی با طول موج کوتاه، یعنی آبی، نیلی، بنفش را پراکنده می کنند. گاهی به دلیل وجود ناخالصی در جو، رنگ آسمان خالص نیست. با بالا رفتن تراکم و آلودگی هوا کاهش می یابد، یعنی. تعداد ذرات پراکنده، رنگ آسمان تیره تر می شود، به آبی عمیق تبدیل می شود و در استراتوسفر - به بنفش سیاه و سفید. جو رسانه ای است که صداها در آن جا به جا می شوند. بدون هوا، سکوت بر روی زمین برقرار می شود. نه صدای همدیگر را می شنویم، نه صدای دریا، باد، جنگل و غیره. .
یونوسفر انتقال سیگنال های رادیویی و انتشار امواج رادیویی را تسهیل می کند.
برای مدت طولانی اعتقاد بر این بود که هوا جرم ندارد. تنها در قرن 17 ثابت شد که جرم 1 متر مکعب هوای خشک، اگر در سطح دریا در دمای 0 درجه سانتیگراد وزن شود، برابر با 1293 گرم است و به ازای هر سانتی متر مربع از سطح زمین، 1033 وجود دارد. گرم هوا
کف دست فرد فشار هوا را با نیرویی در حدود 1471 نیوتن تجربه می کند و هوا با نیروی 1471 * 103 نیوتن بر کل بدن انسان فشار می آورد. ما متوجه این جاذبه نمی شویم زیرا تمام بافت های بدن ما نیز هستند. اشباع از هوا، که فشار خارجی را متعادل می کند. هنگامی که این تعادل به هم می خورد، رفاه ما بدتر می شود: نبض سریع می شود، بی حالی، بی تفاوتی و غیره ظاهر می شود. فرد هنگام بالا رفتن از کوه یا غواصی در اعماق زیاد و همچنین هنگام برخاستن و فرود هواپیما همین احساسات را تجربه می کند. در بالا، فشار هوا و جرم آن کاهش می یابد: در ارتفاع 20 کیلومتری، جرم 1 متر مکعب هوا 43 گرم و در ارتفاع 40 کیلومتر - 4 گرم است. انرژی تابشی خورشید عملاً برابر است با تنها منبع گرما برای سطح زمین این انرژی تا حدی توسط جو جذب می شود. انرژی که به زمین می رسد تا حدی توسط خاک و آب جذب می شود و تا حدی از سطح آنها به جو منعکس می شود. تصور اینکه اگر جو وجود نداشته باشد رژیم دمایی زمین چگونه خواهد بود دشوار نیست: در شب و در زمستان به دلیل تابش خورشید بسیار خنک می شود و در تابستان و در طول روز به دلیل گرمای بیش از حد. تابش خورشیدی، همانطور که در ماه اتفاق می افتد، جایی که جو وجود ندارد.
تمام فرآیندهای در حال توسعه در جو با استفاده از انرژی خورشید انجام می شود. به لطف آن، سالانه میلیاردها تن آب از سطح زمین تبخیر می شود. جو به عنوان توزیع مجدد رطوبت در کره زمین عمل می کند.
خواص فیزیکی و وضعیت جو تغییر می کند: 1) در طول زمان - در طول روز، فصول، سال. 2) در فضا - بسته به ارتفاع از سطح دریا، عرض جغرافیایی منطقه و فاصله از اقیانوس.
جو همیشه حاوی مقدار مشخصی ناخالصی است. منابع آلودگی می تواند طبیعی یا مصنوعی باشد. منابع طبیعی عبارتند از: گرد و غبار (منشا گیاهی، آتشفشانی و کیهانی)، طوفان های گرد و غبار، ذرات نمک دریا، محصولات هوازدگی، مه، دود و گازهای ناشی از آتش سوزی جنگل ها و استپ ها، محصولات مختلف با منشاء گیاهی، حیوانی و میکروبیولوژیکی و غیره. اتمسفرهای آلودگی نشان دهنده چنین پدیده طبیعی وحشتناکی مانند فوران های آتشفشانی است. معمولاً فاجعه آمیز است. هنگامی که آتشفشان ها فوران می کنند، مقدار زیادی گاز، بخار آب، ذرات جامد، خاکستر و غبار در اتمسفر آزاد می شوند؛ آلودگی حرارتی جو رخ می دهد، زیرا مواد بسیار گرم شده در هوا آزاد می شوند. .
دمای آنها به حدی است که همه چیز را در مسیر خود می سوزانند. پس از فرونشست فعالیت های آتشفشانی، به تدریج تعادل کلی گازها در جو برقرار می شود.
آتش سوزی های بزرگ جنگل ها و استپ ها به طور قابل توجهی جو را آلوده می کند. اغلب آنها در سالهای خشک رخ می دهند. دود ناشی از آتش سوزی در مناطق وسیعی پخش می شود. طوفان های گرد و غبار به دلیل انتقال ذرات ریز خاک برخاسته از سطح زمین توسط بادهای شدید رخ می دهد. بادهای شدید - گردبادها، طوفان ها - نیز قطعات سنگی بزرگ را به هوا می برد، اما آنها برای مدت طولانی در هوا نمی مانند. در طوفان های شدید، تا 50 میلیون تن گرد و غبار به هوا بلند می شود. علل طوفان های گرد و غبار خشکسالی، بادهای گرم است که در اثر شخم شدید، چرای دام و تخریب جنگل ها رخ می دهد. طوفان های گرد و غبار بیشتر در مناطق استپی، نیمه بیابانی و بیابانی دیده می شود. رویدادهای فاجعه آمیز مرتبط با فوران های آتشفشانی، آتش سوزی ها و طوفان های گرد و غبار منجر به ظهور یک سپر نور در اطراف زمین می شود که تا حدودی تعادل حرارتی سیاره را تغییر می دهد. اما بیشتر این پدیده ها ماهیتی محلی دارند. آلودگی هوای جوی مرتبط با هوازدگی و تجزیه مواد آلی ماهیت محلی بسیار جزئی دارد. .
منابع طبیعی آلودگی می تواند پراکنده باشد، مانند گرد و غبار کیهانی، یا کوتاه مدت خود به خود، به عنوان مثال، آتش سوزی جنگل ها و استپ ها، فوران های آتشفشانی و غیره. سطح آلودگی اتمسفر ناشی از منابع طبیعی پس زمینه است و در طول زمان کمی تغییر می کند. آلودگی مصنوعی خطرناک ترین برای جو است. پایدارترین مناطق با غلظت بالای آلاینده ها در مکان های فعالیت فعال انسانی رخ می دهد. آلودگی های انسانی با انواع مختلف و منابع متعدد مشخص می شود. منابع طبیعی آلودگی هوا پدیده های طبیعی مهیبی مانند فوران های آتشفشانی هستند. معمولاً فاجعه آمیز است. هنگامی که آتشفشان ها فوران می کنند، مقدار زیادی گاز، بخار آب، ذرات جامد، خاکستر و غبار در اتمسفر آزاد می شوند؛ آلودگی حرارتی جو رخ می دهد، زیرا مواد بسیار گرم شده در هوا آزاد می شوند. دمای آنها به حدی است که همه چیز را در مسیر خود می سوزانند. پس از فرونشست فعالیت های آتشفشانی، به تدریج تعادل کلی گازها در جو برقرار می شود. .
مشکل آلودگی هوا چیز جدیدی نیست. بیش از دو قرن پیش، آلودگی هوا در مراکز صنعتی بزرگ در بسیاری از کشورهای اروپایی به یک نگرانی جدی تبدیل شد. با این حال، برای مدت طولانی این آلودگی ها ماهیت محلی داشتند. دود و دوده مناطق نسبتاً کوچکی از جو را آلوده می کردند و در زمانی که کارخانه های کمی وجود داشت و استفاده از عناصر شیمیایی محدود بود، به راحتی با انبوهی از هوای پاک رقیق می شدند. اگر در آغاز قرن بیستم. 19 عنصر شیمیایی در صنعت استفاده می شد؛ در اواسط قرن، حدود 50 عنصر قبلاً استفاده می شد؛ در حال حاضر تقریباً از تمام عناصر جدول تناوبی استفاده می شد. این امر به طور قابل توجهی بر ترکیب انتشارات صنعتی تأثیر می گذارد و منجر به آلودگی کیفی جوی جدید با ذرات معلق در هوا از فلزات سنگین و کمیاب، ترکیبات مصنوعی، مواد رادیواکتیو، سرطان زا، باکتریولوژیکی و غیره غیرموجود و غیر طبیعی می شود.
رشد سریع صنعت و حمل و نقل به این معنی است که دیگر نمی توان چنین مقادیری از انتشار را از بین برد. غلظت آنها افزایش می یابد که پیامدهای خطرناک و حتی مرگبار را برای بیوسفر به همراه دارد. این مشکل به ویژه در نیمه دوم قرن بیستم، یعنی در دوره انقلاب علمی و فناوری، که با نرخ رشد بسیار بالای تولید صنعتی، تولید و مصرف برق، تولید و استفاده از تعداد زیادی از وسايل نقليه.
عمده ترین آلودگی هوا توسط تعدادی از صنایع، حمل و نقل موتوری و تولید گرما و برق ایجاد می شود. علاوه بر این، مشارکت آنها در آلودگی هوا به شرح زیر است: متالورژی آهنی و غیر آهنی، تولید نفت، پتروشیمی، تولید مصالح ساختمانی، صنایع شیمیایی - 30٪. مهندسی برق حرارتی - 30، حمل و نقل موتور - 40٪.
رایج ترین مواد سمی که جو را آلوده می کنند عبارتند از: مونوکسید کربن CO، دی اکسید گوگرد SO 2، دی اکسید کربن CO 2، اکسیدهای نیتروژن NOx، هیدروکربن های C p Nm و گرد و غبار. ترکیب نسبی تقریبی مواد مضر در جو شهرهای بزرگ صنعتی عبارت است از: CO - 45٪، SO - 18٪، CH - 15٪، گرد و غبار - 12٪. .
علاوه بر این مواد، مواد سمی دیگری نیز در هوای آلوده جو یافت می شود، اما در مقادیر کمتر. به عنوان مثال، گازهای خروجی تهویه از کارخانه های صنایع الکترونیک حاوی بخارات اسیدهای هیدروفلوئوریک، سولفوریک، کرومیک و سایر اسیدهای معدنی، حلال های آلی و غیره است. در حال حاضر بیش از 500 ماده مضر وجود دارد که جو را آلوده می کند و تعداد آنها در حال افزایش است. آلودگی مصنوعی خطرناک ترین برای جو است. پایدارترین مناطق با غلظت بالای آلاینده ها در مکان های فعالیت فعال انسانی رخ می دهد. آلودگی های انسانی با انواع مختلف و منابع متعدد مشخص می شود. منابع طبیعی آلودگی هوا پدیده های طبیعی مهیبی مانند فوران های آتشفشانی هستند. معمولاً فاجعه آمیز است. هنگامی که آتشفشان ها فوران می کنند، مقدار زیادی گاز، بخار آب، ذرات جامد، خاکستر و غبار در اتمسفر آزاد می شوند؛ آلودگی حرارتی جو رخ می دهد، زیرا مواد بسیار گرم شده در هوا آزاد می شوند. دمای آنها به حدی است که همه چیز را در مسیر خود می سوزانند. پس از فرونشست فعالیت های آتشفشانی، به تدریج تعادل کلی گازها در جو برقرار می شود.
نقش جو در زندگی زمین
جو پوسته ای گازی است که سیاره زمین را احاطه کرده است. سطح داخلی آن هیدروسفر و تا حدودی پوسته زمین را می پوشاند، در حالی که سطح بیرونی آن با بخش نزدیک به زمین فضای بیرونی مرز دارد.
مجموعه ای از شاخه های فیزیک و شیمی که جو را مطالعه می کنند معمولاً فیزیک جو نامیده می شود. جو آب و هوای سطح زمین را تعیین می کند، هواشناسی به مطالعه آب و هوا می پردازد و اقلیم شناسی با تغییرات آب و هوایی درازمدت سروکار دارد.
در حال حاضر در ارتفاع 5 کیلومتری از سطح دریا، یک فرد آموزش ندیده شروع به تجربه گرسنگی اکسیژن می کند و بدون سازگاری، عملکرد فرد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. منطقه فیزیولوژیکی جو در اینجا به پایان می رسد. تنفس انسان در ارتفاع 9 کیلومتری غیرممکن می شود، اگرچه تا 115 کیلومتری جو حاوی اکسیژن است.
جو اکسیژن لازم برای تنفس را برای ما تامین می کند. با این حال، به دلیل افت فشار کل جو، با بالا رفتن از ارتفاع، فشار جزئی اکسیژن به همان نسبت کاهش می یابد.
ریه های انسان دائماً حاوی حدود 3 لیتر هوای آلوئولی هستند. فشار جزئی اکسیژن در هوای آلوئولی در فشار معمولی اتمسفر 110 میلی متر جیوه است. هنر، فشار دی اکسید کربن - 40 میلی متر جیوه. هنر، و بخار آب - 47 میلی متر جیوه. هنر با افزایش ارتفاع، فشار اکسیژن کاهش می یابد و فشار کل بخار آب و دی اکسید کربن در ریه ها تقریباً ثابت می ماند - حدود 87 میلی متر جیوه. هنر زمانی که فشار هوای محیط به این مقدار رسید، اکسیژن رسانی به ریه ها به طور کامل متوقف می شود.
در ارتفاع حدود 19-20 کیلومتری، فشار اتمسفر به 47 میلی متر جیوه کاهش می یابد. هنر بنابراین در این ارتفاع آب و مایع بینابینی در بدن انسان شروع به جوشیدن می کند. در خارج از کابین تحت فشار در این ارتفاعات، مرگ تقریباً بلافاصله اتفاق می افتد. بنابراین، از نقطه نظر فیزیولوژی انسان، "فضا" در ارتفاع 15-19 کیلومتری شروع می شود.
لایه های متراکم هوا - تروپوسفر و استراتوسفر - ما را از اثرات مخرب تشعشع محافظت می کند. با کمیاب شدن کافی هوا، در ارتفاعات بیش از 36 کیلومتر، تابش یونیزان - پرتوهای کیهانی اولیه - تأثیر شدیدی بر بدن دارد. در ارتفاعات بیش از 40 کیلومتر، قسمت فرابنفش طیف خورشیدی برای انسان خطرناک است. تشعشعات استراتوسفر اکسیژن جو
همانطور که ما به ارتفاع بیشتر از سطح زمین بالا می رویم، پدیده های آشنای مشاهده شده در لایه های پایینی جو مانند انتشار صدا، وقوع برآمدگی و کشش آیرودینامیکی، انتقال حرارت توسط همرفت و غیره به تدریج ضعیف شده و سپس به طور کامل ناپدید می شوند.
در لایه های کمیاب هوا، انتشار صدا غیرممکن است. تا ارتفاع 60 تا 90 کیلومتری همچنان می توان از مقاومت هوا و بالابر برای پرواز آیرودینامیکی کنترل شده استفاده کرد.
اما با شروع از ارتفاعات 100-130 کیلومتری، مفاهیم عدد M و دیوار صوتی، که برای هر خلبانی آشناست، معنای خود را از دست می دهند: خط معمولی کارمان وجود دارد، که فراتر از آن منطقه پرواز صرفا بالستیک آغاز می شود، که فقط می تواند با استفاده از نیروهای واکنشی کنترل شود.
در ارتفاعات بالای 100 کیلومتر، جو از ویژگی قابل توجه دیگری محروم می شود - توانایی جذب، هدایت و انتقال انرژی حرارتی به وسیله همرفت (یعنی با مخلوط کردن هوا). این بدان معنی است که عناصر مختلف تجهیزات در ایستگاه فضایی مداری نمی توانند از بیرون به همان روشی که معمولاً در هواپیما انجام می شود - با کمک جت های هوا و رادیاتورهای هوا - خنک شوند. در این ارتفاع، مانند فضا به طور کلی، تنها راه انتقال گرما، تابش حرارتی است.
دنیای اطراف ما از سه بخش بسیار متفاوت تشکیل شده است: زمین، آب و هوا. هر کدام از آنها در نوع خود منحصر به فرد و جالب هستند. اکنون ما فقط در مورد آخرین آنها صحبت خواهیم کرد. جو چیست؟ چطوری این پیش آمد؟ از چه چیزهایی تشکیل شده و به چه قسمت هایی تقسیم می شود؟ همه این سوالات فوق العاده جالب هستند.
نام "اتمسفر" خود از دو کلمه یونانی تشکیل شده است که به روسی ترجمه شده است و به معنای "بخار" و "توپ" است. و اگر به تعریف دقیق نگاه کنید، می توانید موارد زیر را بخوانید: "اتمسفر پوسته هوای سیاره زمین است که همراه با آن در فضای بیرونی می تازد." به موازات فرآیندهای زمین شناسی و ژئوشیمیایی که در این سیاره اتفاق افتاد توسعه یافت. و امروزه تمام فرآیندهایی که در موجودات زنده رخ می دهد به آن بستگی دارد. بدون جو، این سیاره به یک بیابان بی جان تبدیل می شود، مانند ماه.
از چه چیزی تشکیل شده است؟
این سوال که فضا چیست و چه عناصری در آن گنجانده شده است مدت هاست که افراد را به خود مشغول کرده است. اجزای اصلی این پوسته قبلاً در سال 1774 شناخته شده بود. آنها توسط Antoine Lavoisier نصب شده اند. او کشف کرد که ترکیب جو عمدتاً از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است. با گذشت زمان، اجزای آن تصفیه شد. و اکنون مشخص شده است که حاوی بسیاری از گازهای دیگر و همچنین آب و غبار است.
بیایید نگاهی دقیق تر به آنچه که جو زمین را در نزدیکی سطح آن تشکیل می دهد بیندازیم. رایج ترین گاز نیتروژن است. این مقدار کمی بیش از 78 درصد است. اما، با وجود چنین مقدار زیادی، نیتروژن عملاً در هوا غیر فعال است.
عنصر بعدی از نظر کمیت و از نظر اهمیت بسیار مهم، اکسیژن است. این گاز تقریباً 21 درصد دارد و فعالیت بسیار بالایی از خود نشان می دهد. عملکرد خاص آن اکسید کردن مواد آلی مرده است که در نتیجه این واکنش تجزیه می شود.
گازهای کم اما مهم
سومین گازی که بخشی از جو است آرگون است. کمی کمتر از یک درصد است. پس از آن دی اکسید کربن با نئون، هلیوم با متان، کریپتون با هیدروژن، زنون، ازن و حتی آمونیاک می آیند. اما تعداد آنها به قدری کم است که درصد چنین اجزایی برابر با صدم، هزارم و میلیونیم است. از این میان، تنها دی اکسید کربن نقش مهمی ایفا می کند، زیرا این ماده ساختمانی است که گیاهان برای فتوسنتز به آن نیاز دارند. عملکرد مهم دیگر آن جلوگیری از تشعشع و جذب مقداری از گرمای خورشید است.
گاز کوچک اما مهم دیگر، ازن برای به دام انداختن تابش فرابنفش خورشیدی وجود دارد. به لطف این ویژگی، تمام حیات روی این سیاره به طور قابل اعتماد محافظت می شود. از طرف دیگر، ازن بر دمای استراتوسفر تأثیر می گذارد. به دلیل جذب این تشعشعات، هوا گرم می شود.
ثبات ترکیب کمی جو با اختلاط بی وقفه حفظ می شود. لایه های آن هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی حرکت می کنند. بنابراین، در هر نقطه از کره زمین، اکسیژن کافی و دی اکسید کربن اضافی وجود ندارد.
چه چیز دیگری در هوا است؟
لازم به ذکر است که بخار و گرد و غبار در فضای هوایی مشاهده می شود. دومی از گرده و ذرات خاک تشکیل شده است؛ در شهر با ناخالصی های انتشار جامد از گازهای خروجی به آنها می پیوندند.
اما آب زیادی در جو وجود دارد. تحت شرایط خاصی متراکم می شود و ابر و مه پدیدار می شود. در اصل ، اینها یکسان هستند ، فقط اولین ها در بالای سطح زمین ظاهر می شوند و آخرین آنها در امتداد آن پخش می شوند. ابرها اشکال مختلفی دارند. این فرآیند به ارتفاع بالای زمین بستگی دارد.
اگر آنها در ارتفاع 2 کیلومتری از زمین تشکیل شوند، به آنها لایه لایه می گویند. از آنهاست که باران بر زمین می ریزد یا برف می بارد. در بالای آنها ابرهای کومولوس تا ارتفاع 8 کیلومتری تشکیل می شوند. آنها همیشه زیباترین و زیباترین هستند. آنها کسانی هستند که به آنها نگاه می کنند و در تعجب هستند که چه شکلی هستند. اگر چنین تشکیلاتی در 10 کیلومتر بعدی ظاهر شوند، بسیار سبک و مطبوع خواهند بود. نام آنها پر است.
جو به چه لایه هایی تقسیم می شود؟
اگرچه آنها دماهای بسیار متفاوتی با یکدیگر دارند، اما تشخیص اینکه یک لایه در چه ارتفاع خاصی شروع می شود و دیگری به پایان می رسد بسیار دشوار است. این تقسیم بندی بسیار مشروط و تقریبی است. با این حال، لایه های جو هنوز وجود دارند و وظایف خود را انجام می دهند.
پایین ترین قسمت پوسته هوا تروپوسفر نام دارد. ضخامت آن با حرکت از قطب ها به استوا از 8 به 18 کیلومتر افزایش می یابد. این گرم ترین قسمت جو است زیرا هوای موجود در آن توسط سطح زمین گرم می شود. بیشتر بخار آب در تروپوسفر متمرکز شده است، به همین دلیل است که ابرها تشکیل می شوند، بارندگی می بارد، رعد و برق غرش می کند و باد می وزد.
لایه بعدی حدود 40 کیلومتر ضخامت دارد و استراتوسفر نام دارد. اگر ناظری به این قسمت از هوا حرکت کند، متوجه خواهد شد که آسمان ارغوانی شده است. این با چگالی کم ماده توضیح داده می شود که عملاً پرتوهای خورشید را پراکنده نمی کند. در این لایه است که هواپیماهای جت پرواز می کنند. همه فضاهای باز برای آنها باز است، زیرا عملا هیچ ابری وجود ندارد. در داخل استراتوسفر لایه ای متشکل از مقادیر زیادی ازن وجود دارد.
پس از آن استراتوپوز و مزوسفر می آیند. دومی حدود 30 کیلومتر ضخامت دارد. با کاهش شدید چگالی هوا و دما مشخص می شود. آسمان برای ناظر سیاه به نظر می رسد. در اینجا حتی می توانید ستاره ها را در طول روز تماشا کنید.
لایه هایی که عملاً هوا در آنها وجود ندارد
ساختار جو با لایه‌ای به نام ترموسفر ادامه می‌یابد - طولانی‌ترین لایه از بقیه، ضخامت آن به 400 کیلومتر می‌رسد. این لایه با دمای بسیار زیاد خود که می تواند به 1700 درجه سانتیگراد برسد متمایز می شود.
دو کره آخر اغلب در یک کره ترکیب می شوند و یونوسفر نامیده می شوند. این به این دلیل است که واکنش هایی با آزاد شدن یون ها در آنها رخ می دهد. این لایه ها هستند که امکان مشاهده پدیده طبیعی مانند شفق شمالی را فراهم می کنند.
50 کیلومتر بعدی از زمین به اگزوسفر اختصاص دارد. این پوسته بیرونی جو است. ذرات هوا را در فضا پراکنده می کند. ماهواره های هواشناسی معمولا در این لایه حرکت می کنند.
جو زمین با مگنتوسفر به پایان می رسد. این اوست که بیشتر ماهواره های مصنوعی سیاره را پناه داده است.
پس از تمام آنچه گفته شد، نباید سؤالی در مورد فضا باقی بماند. اگر در مورد ضرورت آن شک دارید، به راحتی می توان آنها را برطرف کرد.
معنی جو
وظیفه اصلی جو محافظت از سطح سیاره در برابر گرمای بیش از حد در روز و خنک شدن بیش از حد در شب است. هدف مهم بعدی این پوسته که هیچ کس با آن مخالفت نمی کند، تامین اکسیژن برای همه موجودات زنده است. بدون این آنها خفه می شوند.
بیشتر شهاب سنگ ها در لایه های بالایی می سوزند و هرگز به سطح زمین نمی رسند. و مردم می توانند چراغ های پرنده را تحسین کنند و آنها را با ستاره های پرتاب اشتباه بگیرند. بدون جو، کل زمین پر از دهانه خواهد بود. و حفاظت در برابر تشعشعات خورشیدی قبلاً در بالا مورد بحث قرار گرفته است.
چگونه یک فرد بر جو تأثیر می گذارد؟
خیلی منفی این به دلیل فعالیت روزافزون مردم است. سهم اصلی تمام جنبه های منفی مربوط به صنعت و حمل و نقل است. به هر حال، اتومبیل هایی هستند که تقریباً 60٪ از همه آلاینده ها را منتشر می کنند که به جو نفوذ می کنند. چهل مابقی بین انرژی و صنعت و همچنین صنایع دفع زباله تقسیم می شود.
لیست مواد مضری که روزانه هوا را دوباره پر می کنند بسیار طولانی است. به دلیل حمل و نقل در جو وجود دارد: نیتروژن و گوگرد، کربن، آبی و دوده، و همچنین یک ماده سرطان زا قوی که باعث سرطان پوست می شود - بنزوپیرن.
این صنعت دارای عناصر شیمیایی زیر است: دی اکسید گوگرد، هیدروکربن ها و سولفید هیدروژن، آمونیاک و فنل، کلر و فلوئور. اگر این روند ادامه پیدا کند، به زودی به این سؤالات پاسخ داده می شود: «فضا چیست؟ از چه چیزی تشکیل شده است؟ کاملا متفاوت خواهد بود.
6.2. معنا و ساختار جو
اگر آب، که مدتهاست کمبود داشته است، "منبع زندگی" نامیده می شد، هوا فقط در دوران شهری شدن ما به یاد می آمد. به یاد داشته باشید که یک فرد می تواند چندین ده روز بدون غذا زندگی کند، اما بدون هوا - فقط تا 5-7 دقیقه. علاوه بر این، مردم به هوای پاک نیاز دارند که به ویژه در شهرها و مراکز صنعتی با کمبود مواجه است.
معنی جو. هوای اتمسفر مهمترین منبع طبیعی آن است مقصد (برای زمین و بشریت ):
تامین عناصر گازی حیاتی برای مردم، گیاهان و جانوران (اکسیژن، دی اکسید کربن).
تغییرات دما را کاهش دهید (هوا رسانای ضعیفی برای گرما و سرما است)، یعنی. اطمینان از تنظیم حرارت در سیاره؛
محافظت از سطح زمین در برابر پرتوهای کیهانی، تابش و اشعه ماوراء بنفش خورشیدی؛
از زمین در برابر شهاب سنگ ها و دیگر اجرام کیهانی محافظت کنید که توده عظیم آنها در جو می سوزد.
فرآیندهای انسانی صنعتی را با اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و گازهای خنثی فراهم کنید.
جو سیاره ما را با جذب گرمای ساطع شده از زمین به فضا و بازگرداندن نسبی آن به شکل تشعشعات متضاد، "گرم" می کند. اتمسفر پرتوهای خورشید را پراکنده می کند و در نتیجه انتقال تدریجی از نور به سایه (گرگ و میش) رخ می دهد. در شب، پرتوهای نور ساطع می کند و به عنوان منبع روشنایی سطح زمین عمل می کند.
درخشش شبانه جو (لومینسانس) درخشش گازهای هوای کمیاب در ارتفاعات 80 تا 300 کیلومتری است. 40-45٪ از کل روشنایی سطح زمین را در یک شب بدون ماه فراهم می کند، در حالی که نور ستارگان حدود 30٪ را تشکیل می دهد و نور پراکنده شده توسط غبار بین ستاره ای 25-30٪ باقی مانده را تشکیل می دهد. شفق قطبی نوعی درخشش جوی است. در زمین، آنها در عرض های جغرافیایی بالا فقط در شب در غیاب ابر مشاهده می شوند. از فضا، شفق های قطبی همیشه و در عین حال در مناطق بزرگ قابل مشاهده هستند.
ساختار جو. جو از چندین لایه تشکیل شده است - کره هایی که بین آنها مرزهای مشخصی وجود ندارد.
1. تروپوسفر - لایه اصلی زیرین جو به خوبی مطالعه شده است. ارتفاع تروپوسفر از قطب ها به 10 کیلومتر، در عرض های جغرافیایی معتدل به 12 کیلومتر و بالای خط استوا تا 18 کیلومتر می رسد.
تروپوسفر حاوی بیش از 4/5 کل جرم هوای جو است. پدیده های مختلف آب و هوایی به وضوح در آن آشکار می شود. مشخص است که با افزایش 1 کیلومتری دمای هوا در این لایه بیش از 6 درجه کاهش می یابد. این به این دلیل اتفاق می افتد که هوا به پرتوهای خورشید اجازه می دهد تا به سطح زمین برسند و آن را گرم می کنند. لایه های جوی مجاور زمین نیز از سطح زمین گرم می شوند.
در زمستان، سطح زمین به شدت سرد می شود، که با پوشش برفی که بیشتر اشعه های خورشید را منعکس می کند، تسهیل می شود. به همین دلیل، هوا در سطح زمین سردتر از بالای آن می شود، یعنی به اصطلاح وارونگی دماوارونگی دما اغلب در شب مشاهده می شود.
در تابستان، سطح زمین به شدت و به طور غیریکنواختی توسط پرتوهای خورشید گرم می شود. گرداب های هوا از گرم ترین مناطق آن به سمت بالا بالا می روند. هوای بالارونده با هوای مناطق کمتر گرم زمین جایگزین می شود که به نوبه خود با هوای لایه های بالایی جو جایگزین می شود. ناشی می شود همرفت،که باعث اختلاط جو در جهت عمودی می شود. همرفت به دفع مه و کاهش گرد و غبار در لایه پایینی جو کمک می کند.
در لایه های فوقانی تروپوسفر در ارتفاع 12 تا 17 کیلومتری، هنگامی که هواپیما بر فراز آن پرواز می کند، مسیرهای ابر سفید اغلب تشکیل می شود که به وضوح از فاصله دور قابل مشاهده است. این آثار نامیده می شوند متراکم شدن، یا آثار وارونگی هاعلت اصلی تراکم، تراکم یا تصعید بخار آب است که با گازهای خروجی موتور هواپیما وارد جو می شود، زیرا وقتی نفت سفید در موتور هواپیما سوزانده می شود، بخار آب تشکیل می شود.
برای سوزاندن 1 کیلوگرم سوخت در یک موتور، حدود 11 کیلوگرم هوای اتمسفر مصرف می شود که حدود 12 کیلوگرم گاز خروجی حاوی تقریباً 1.4 کیلوگرم بخار آب تولید می کند.
2. استراتوسفر در بالای تروپوسفر در ارتفاع 50-55 کیلومتری قرار دارد. این شامل کمتر از 20٪ از جرم کل هوای اتمسفر است. در این لایه حرکت جزئی گازها وجود دارد و دما با ارتفاع افزایش می یابد (تا 0 0 درجه سانتیگراد در مرز بالایی).
قسمت پایینی استراتوسفر یک لایه نگهدارنده ضخیم است که در زیر آن بخار آب، کریستال های یخ و سایر ذرات جامد تجمع می کنند. رطوبت نسبی در اینجا همیشه نزدیک به 100٪ است.
در استراتوسفرواقع شده لایه اوزون،منعکس کننده تابش کیهانی مخرب حیات و تا حدی پرتوهای فرابنفش خورشید است. بالاترین غلظت ازندر ارتفاع 15-35 کیلومتری وجود دارد که در آن اکسیژن آزاد تحت تأثیر تابش خورشید به ازن تبدیل می شود. .
3. مزوسفر در بالای استراتوسفر در ارتفاع تقریبی 50 تا 80 کیلومتری گسترش می یابد. کمتر از 1 درصد هوا را تشکیل می دهد. با کاهش دما با افزایش ارتفاع، از حدود 0 درجه سانتیگراد در مرز استراتوسفر تا -90 درجه سانتیگراد در لایه های بالایی مزوسفر مشخص می شود.
4. یون کره بالای مزوسفر قرار دارد. با محتوای قابل توجهی از یون های جو و الکترون های آزاد مشخص می شود. در یونوسفر، تحت تأثیر تابش خورشیدی فرابنفش و اشعه ایکس، یونیزاسیون هوای بسیار کمیاب و همچنین تابش کیهانی رخ می دهد که باعث تجزیه مولکول های گاز اتمسفر به یون ها و الکترون ها می شود. یونیزاسیون به ویژه در ارتفاعات 80 تا 400 کیلومتری شدید است. یونوسفر انتشار امواج رادیویی را تسهیل می کند. مرز بالایی یونوسفر قسمت بیرونی مگنتوسفر زمین است. یونوسفر اغلب نامیده می شود ترموسفر.
