Gaaside koostis maakera atmosfääris. Atmosfääri koostis ja struktuur. Atmosfääri kihid maapinnast lähtudes ja nende omadused

Atmosfääri paksus on Maa pinnast ligikaudu 120 km kaugusel. Õhu kogumass atmosfääris on (5,1-5,3) 10 18 kg. Neist kuiva õhu mass on 5,1352 ±0,0003 10 18 kg, veeauru kogumass keskmiselt 1,27 10 16 kg.

Tropopaus

Üleminekukiht troposfäärist stratosfääri, atmosfäärikiht, milles temperatuuri langus kõrgusega peatub.

Stratosfäär

Atmosfääri kiht, mis asub 11–50 km kõrgusel. Iseloomustab kerge temperatuurimuutus 11-25 km kihis (stratosfääri alumine kiht) ja temperatuuri tõus 25-40 km kihis –56,5 kuni 0,8 ° (stratosfääri ülemine kiht või inversioonipiirkond). Olles saavutanud umbes 40 km kõrgusel väärtuse umbes 273 K (peaaegu 0 °C), püsib temperatuur konstantsena kuni umbes 55 km kõrguseni. Seda püsiva temperatuuriga piirkonda nimetatakse stratopausiks ja see on stratosfääri ja mesosfääri vaheline piir.

Stratopaus

Atmosfääri piirkiht stratosfääri ja mesosfääri vahel. Vertikaalses temperatuurijaotuses on maksimum (umbes 0 °C).

Mesosfäär

Maa atmosfäär

Maa atmosfääri piir

Termosfäär

Ülemine piir on umbes 800 km. Temperatuur tõuseb 200-300 km kõrgusele, kus see saavutab väärtusi suurusjärgus 1500 K, misjärel püsib see suurtel kõrgustel peaaegu muutumatuna. Päikese ultraviolett- ja röntgenkiirguse ning kosmilise kiirguse mõjul toimub õhu ionisatsioon (“aurorad”) - ionosfääri peamised piirkonnad asuvad termosfääri sees. Kõrgusel üle 300 km on ülekaalus aatomihapnik. Termosfääri ülempiiri määrab suuresti Päikese praegune aktiivsus. Madala aktiivsusega perioodidel - näiteks aastatel 2008-2009 - on selle kihi suurus märgatavalt vähenenud.

Termopaus

Termosfääriga külgnev atmosfääri piirkond. Selles piirkonnas on päikesekiirguse neeldumine tühine ja temperatuur tegelikult kõrgusega ei muutu.

Eksosfäär (hajuv sfäär)

Kuni 100 km kõrguseni on atmosfäär homogeenne, hästi segunenud gaaside segu. Kõrgemates kihtides sõltub gaaside jaotus kõrguse järgi nende molekulmassist, raskemate gaaside kontsentratsioon väheneb Maa pinnast kaugenedes kiiremini. Gaasi tiheduse vähenemise tõttu langeb temperatuur stratosfääris 0 °C-lt mesosfääris −110 °C-ni. Üksikute osakeste kineetiline energia 200-250 km kõrgusel vastab aga temperatuurile ~150 °C. Üle 200 km täheldatakse olulisi temperatuuri ja gaaside tiheduse kõikumisi ajas ja ruumis.

Umbes 2000-3500 km kõrgusel muutub eksosfäär järk-järgult nn. kosmosevaakumi lähedal, mis on täidetud planeetidevahelise gaasi väga haruldaste osakestega, peamiselt vesinikuaatomitega. Kuid see gaas moodustab vaid osa planeetidevahelisest ainest. Teine osa koosneb komeedi- ja meteoorilise päritoluga tolmuosakestest. Lisaks üliharuldastele tolmuosakestele tungib sellesse ruumi ka päikese- ja galaktilist päritolu elektromagnetiline ja korpuskulaarne kiirgus.

Troposfäär moodustab umbes 80% atmosfääri massist, stratosfäär - umbes 20%; mesosfääri mass ei ületa 0,3%, termosfäär on alla 0,05% atmosfääri kogumassist. Atmosfääri elektriliste omaduste põhjal eristatakse neutronosfääri ja ionosfääri. Praegu arvatakse, et atmosfäär ulatub 2000-3000 km kõrgusele.

Sõltuvalt gaasi koostisest atmosfääris eraldavad nad homosfäär Ja heterosfäär. Heterosfäär- See on piirkond, kus gravitatsioon mõjutab gaaside eraldumist, kuna nende segunemine sellisel kõrgusel on tühine. See tähendab heterosfääri muutuvat koostist. Selle all asub hästi segunenud homogeenne osa atmosfäärist, mida nimetatakse homosfääriks. Nende kihtide vahelist piiri nimetatakse turbopausiks, see asub umbes 120 km kõrgusel.

Atmosfääri füsioloogilised ja muud omadused

Juba 5 km kõrgusel merepinnast hakkab treenimata inimene kogema hapnikunälga ja ilma kohanemiseta väheneb inimese jõudlus oluliselt. Siin lõpeb atmosfääri füsioloogiline tsoon. Inimese hingamine muutub 9 km kõrgusel võimatuks, kuigi kuni ligikaudu 115 km kõrgusel sisaldab atmosfäär hapnikku.

Atmosfäär varustab meid hingamiseks vajaliku hapnikuga. Atmosfääri üldrõhu languse tõttu aga kõrgusele tõustes väheneb ka hapniku osarõhk vastavalt.

Haruldaste õhukihtide korral on heli levimine võimatu. Kuni 60-90 km kõrguseni on endiselt võimalik kasutada õhutakistust ja tõstejõudu kontrollitud aerodünaamilise lennu jaoks. Kuid alates 100–130 km kõrgusest kaotavad igale piloodile tuttavad M-numbri ja helibarjääri mõisted oma tähenduse: sealt möödub tavapärane Karmani joon, millest edasi algab puhtalt ballistilise lennu piirkond, mida saab ainult juhitakse reaktiivjõudude abil.

Üle 100 km kõrgusel jääb atmosfäär ilma teisest tähelepanuväärsest omadusest – võimest neelata, juhtida ja edastada soojusenergiat konvektsiooni (s.o õhu segamise) teel. See tähendab, et orbitaalkosmosejaama erinevaid seadmete elemente ei saa väljast jahutada nii, nagu seda tavaliselt lennukis tehakse – õhujugade ja õhuradiaatorite abil. Sellel kõrgusel, nagu kosmoses üldiselt, on ainus viis soojuse ülekandmiseks soojuskiirgus.

Atmosfääri kujunemise ajalugu

Levinuima teooria kohaselt on Maa atmosfäär olnud läbi aegade kolme erineva koostisega. Algselt koosnes see planeetidevahelisest ruumist püütud kergetest gaasidest (vesinik ja heelium). See on nn esmane atmosfäär(umbes neli miljardit aastat tagasi). Järgmises etapis viis aktiivne vulkaaniline tegevus atmosfääri küllastumiseni muude gaasidega kui vesinik (süsinikdioksiid, ammoniaak, veeaur). Nii see moodustati sekundaarne atmosfäär(umbes kolm miljardit aastat enne tänapäeva). See õhkkond oli taastav. Lisaks määrasid atmosfääri moodustumise protsessi järgmised tegurid:

• kergete gaaside (vesinik ja heelium) lekkimine planeetidevahelisse ruumi;
• keemilised reaktsioonid, mis toimuvad atmosfääris ultraviolettkiirguse, äikeselahenduse ja mõnede muude tegurite mõjul.

Järk-järgult viisid need tegurid moodustumiseni tertsiaarne atmosfäär, mida iseloomustab palju väiksem vesiniku sisaldus ning palju suurem lämmastiku ja süsinikdioksiidi sisaldus (moodustub ammoniaagi ja süsivesinike keemiliste reaktsioonide tulemusena).

Lämmastik

Suure koguse lämmastiku N2 tekkimine on tingitud ammoniaak-vesiniku atmosfääri oksüdeerumisest molekulaarse hapniku O2 toimel, mis hakkas planeedi pinnalt tulema fotosünteesi tulemusena, alates 3 miljardist aastast. Lämmastik N2 satub atmosfääri ka nitraatide ja teiste lämmastikku sisaldavate ühendite denitrifikatsiooni tulemusena. Ülemistes atmosfäärikihtides oksüdeeritakse lämmastik osooni toimel NO-ks.

Lämmastik N 2 reageerib ainult teatud tingimustel (näiteks äikeselahenduse ajal). Molekulaarse lämmastiku oksüdeerumist osooni toimel elektrilahenduste käigus kasutatakse väikestes kogustes lämmastikväetiste tööstuslikus tootmises. Tsüanobakterid (sinivetikad) ja mügarbakterid, mis moodustavad liblikõieliste taimedega risobiaalset sümbioosi ehk nn, suudavad seda vähese energiakuluga oksüdeerida ja bioloogiliselt aktiivseks vormiks muuta. haljasväetis.

Hapnik

Atmosfääri koostis hakkas radikaalselt muutuma koos elusorganismide ilmumisega Maale fotosünteesi tulemusena, millega kaasnes hapniku vabanemine ja süsihappegaasi neeldumine. Algselt kulutati hapnikku redutseeritud ühendite – ammoniaagi, süsivesinike, ookeanides sisalduva raua raudvormi jne – oksüdeerimiseks. Selle etapi lõpus hakkas hapnikusisaldus atmosfääris tõusma. Järk-järgult tekkis moodne oksüdeerivate omadustega atmosfäär. Kuna see põhjustas tõsiseid ja järske muutusi paljudes atmosfääris, litosfääris ja biosfääris toimuvates protsessides, nimetati seda sündmust hapnikukatastroofiks.

Väärisgaasid

Õhusaaste

Viimasel ajal on inimesed hakanud mõjutama atmosfääri arengut. Tema tegevuse tulemuseks oli atmosfääri süsihappegaasi sisalduse pidev märkimisväärne suurenemine eelmistel geoloogilistel ajastutel kogunenud süsivesinikkütuste põlemisel. Fotosünteesi käigus kulub tohutul hulgal CO 2 , mis neeldub maailma ookeanidesse. See gaas satub atmosfääri karbonaatkivimite ning taimset ja loomset päritolu orgaaniliste ainete lagunemise, samuti vulkanismi ja inimeste tööstustegevuse tõttu. Viimase 100 aasta jooksul on CO 2 sisaldus atmosfääris kasvanud 10%, kusjuures põhiosa (360 miljardit tonni) tuleneb kütuse põletamisest. Kui kütuse põlemise kasvutempo jätkub, siis järgmise 200-300 aasta jooksul CO 2 hulk atmosfääris kahekordistub ja võib kaasa tuua globaalse kliimamuutuse.

Kütuse põletamine on peamine saastavate gaaside (CO, SO2) allikas. Vääveldioksiid oksüdeeritakse õhuhapniku toimel atmosfääri ülemistes kihtides SO 3-ks, mis omakorda interakteerub vee ja ammoniaagi auruga ning tekkiva väävelhappe (H 2 SO 4) ja ammooniumsulfaadiga ((NH 4) 2 SO 4 ) tagastatakse Maa pinnale nn. happevihmad. Sisepõlemismootorite kasutamine põhjustab märkimisväärset atmosfääri saastumist lämmastikoksiidide, süsivesinike ja pliiühenditega (tetraetüülplii Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Atmosfääri aerosoolsaaste on põhjustatud nii looduslikest põhjustest (vulkaanipursked, tolmutormid, merevee ja taimede õietolmu tilkade kaasahaaramine jne) kui ka inimtegevusest (maakide ja ehitusmaterjalide kaevandamine, kütuse põletamine, tsemendi valmistamine jne). ). Tahkete osakeste intensiivne ulatuslik eraldumine atmosfääri on üks võimalikest kliimamuutuste põhjustest planeedil.

Vaata ka

• Jacchia (atmosfääri mudel)

Märkmed

Lingid

Kirjandus

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinski, B. A. Duškov“Kosmosebioloogia ja meditsiin” (2. trükk, muudetud ja laiendatud), M.: “Prosveštšenije”, 1975, 223 lk.
2. N. V. Gusakova"Keskkonnakeemia", Rostov Doni ääres: Phoenix, 2004, 192, ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V.A. Maagaaside geokeemia, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Atmospheric Chemistry, M., 1978;
5. Wark K., Warner S.Õhusaaste. Allikad ja kontroll, tlk. inglise keelest, M.. 1980;
6. Looduskeskkonna taustreostuse seire. V. 1, L., 1982.

Maa
Maa ajalugu	Maa vanus Maa geoloogiline ajalugu Geokronoloogiline skaala Elu ajalugu Maal Maa jäätumine Nõrga noore Päikese paradoks Hiiglase mõjuteooria Evolutsiooni kronoloogia
Geograafia ja geoloogia	Austraalia Aasia Antarktika Aafrika Euroopa Põhja-Ameerika Lõuna-Ameerika Atlandi ookean India ookean Põhja-Jäämeri

Mõnikord nimetatakse meie planeeti paksu kihina ümbritsevat atmosfääri viiendaks ookeaniks. Pole asjata, et lennuki teine ​​nimi on lennuk. Atmosfäär on segu erinevatest gaasidest, mille hulgas on ülekaalus lämmastik ja hapnik. Just tänu viimasele on elu planeedil võimalik sellisel kujul, millega me kõik oleme harjunud. Peale nende on 1% muid komponente. Need on inertsed (keemilist vastasmõju mittesaavad) gaasid, vääveloksiid. Viies ookean sisaldab ka mehaanilisi lisandeid: tolmu, tuhka jne. Kõik atmosfääri kihid kokku ulatuvad pinnast ligi 480 km kaugusele (andmed on erinevad, meie). peatub sellel teemal edaspidi üksikasjalikumalt). Selline muljetavaldav paksus moodustab omamoodi läbitungimatu kilbi, mis kaitseb planeeti kahjuliku kosmilise kiirguse ja suurte objektide eest.

Eristatakse järgmisi atmosfääri kihte: troposfäär, millele järgneb stratosfäär, seejärel mesosfäär ja lõpuks termosfäär. Antud järjekord algab planeedi pinnalt. Atmosfääri tihedaid kihte esindavad kaks esimest. Just nemad filtreerivad välja olulise osa kahjulikust

Atmosfääri madalaim kiht, troposfäär, ulatub vaid 12 km kõrgusele merepinnast (troopikas 18 km). Siia on koondunud kuni 90% veeauru, mistõttu tekivad seal pilved. Siin on koondunud ka suurem osa õhust. Kõik järgnevad atmosfääri kihid on külmemad, kuna maapinna lähedus võimaldab peegeldunud päikesekiirtel õhku soojendada.

Stratosfäär ulatub maapinnast peaaegu 50 km kaugusele. Enamik ilmapalle "hõljub" selles kihis. Siin saavad lennata ka teatud tüüpi lennukid. Üks üllatavaid omadusi on temperatuurirežiim: vahemikus 25–40 km hakkab õhutemperatuur tõusma. -60-lt tõuseb see peaaegu 1-ni. Seejärel toimub kerge langus nullini, mis püsib kuni 55 km kõrguseni. Ülemine piir on kurikuulus

Lisaks ulatub mesosfäär peaaegu 90 km kaugusele. Õhutemperatuur langeb siin järsult. Iga 100 tõusumeetri kohta langeb 0,3 kraadi. Mõnikord nimetatakse seda atmosfääri külmemaks osaks. Õhutihedus on väike, kuid see on täiesti piisav, et tekitada vastupanu langevatele meteooridele.

Atmosfääri kihid tavamõistes lõpevad umbes 118 km kõrgusel. Siin moodustuvad kuulsad aurorad. Termosfääri piirkond algab ülalt. Röntgenikiirguse tõttu toimub nende väheste selles piirkonnas sisalduvate õhumolekulide ionisatsioon. Need protsessid loovad nn ionosfääri (see sisaldub sageli termosfääris, nii et seda ei käsitleta eraldi).

Kõike, mis on üle 700 km, nimetatakse eksosfääriks. õhk on äärmiselt väike, nii et nad liiguvad vabalt ilma kokkupõrgete tõttu vastupanuta. See võimaldab üksikutel neist koguda energiat, mis vastab 160 kraadi Celsiuse järgi, hoolimata asjaolust, et ümbritsev temperatuur on madal. Gaasi molekulid jaotuvad kogu eksosfääri ruumalas vastavalt nende massile, nii et raskeimaid neist saab tuvastada ainult kihi alumises osas. Planeedi gravitatsioon, mis kõrgusega väheneb, ei suuda enam molekule kinni hoida, mistõttu annavad suure energiaga kosmilised osakesed ja kiirgus gaasimolekulidele piisava impulsi atmosfäärist lahkumiseks. See piirkond on üks pikimaid: arvatakse, et atmosfäär muutub kõrgemal kui 2000 km (mõnikord ilmub isegi arv 10 000) täielikult kosmosevaakumiks. Kunstlikud pöörlevad orbiitidel, olles veel termosfääris.

Kõik näidatud numbrid on soovituslikud, kuna atmosfäärikihtide piirid sõltuvad paljudest teguritest, näiteks Päikese aktiivsusest.

Iga kirjaoskaja peaks teadma mitte ainult seda, et planeeti ümbritseb igasuguste gaaside segust koosnev atmosfäär, vaid ka seda, et atmosfääris on erinevad kihid, mis paiknevad Maa pinnast ebavõrdsel kaugusel.

Taevast vaadeldes ei näe me absoluutselt selle keerulist struktuuri, heterogeenset koostist ega muid silmade eest varjatud asju. Kuid just tänu õhukihi keerukale ja mitmekomponendilisele koostisele eksisteerivad planeedi ümber tingimused, mis võimaldasid siin elul tekkida, taimestikul õitseda ja ilmneda kõigel, mis siin kunagi olnud on.

Teadmisi jutuainest antakse koolis juba 6. klassis õppivatele inimestele, kuid mõnel pole õpingud veel lõpetatud ning mõni on seal nii ammu käinud, et kõik on juba meelest läinud. Sellegipoolest peaks iga haritud inimene teadma, millest koosneb teda ümbritsev maailm, eriti see osa sellest, millest sõltub otseselt tema normaalse elu võimalus.

Kuidas nimetatakse iga atmosfäärikihti, millisel kõrgusel see asub ja millist rolli see mängib? Kõiki neid küsimusi arutatakse allpool.

Maa atmosfääri struktuur

Vaadates taevast, eriti kui see on täiesti pilvitu, on väga raske isegi ette kujutada, et sellel on nii keeruline ja mitmekihiline struktuur, et temperatuur seal on erinevatel kõrgustel väga erinev ja et see on seal, kõrgusel. , et kõige olulisemad protsessid toimuvad kogu Maa taimestiku ja loomastiku jaoks.

Kui poleks planeedi gaasikatte nii keerulist koostist, poleks siin lihtsalt elu ja isegi selle tekkevõimalust.

Esimesed katsed seda ümbritseva maailma osa uurida tegid iidsed kreeklased, kuid nad ei saanud oma järeldustes liiga kaugele minna, kuna neil polnud vajalikku tehnilist baasi. Nad ei näinud erinevate kihtide piire, ei saanud mõõta nende temperatuuri, uurida nende komponentide koostist jne.

Põhimõtteliselt ajendasid ainult ilmastikunähtused kõige edumeelsemad mõtted, et nähtav taevas polegi nii lihtne, kui tundub.

Arvatakse, et tänapäevase maad ümbritseva gaasikesta struktuur kujunes välja kolmes etapis. Esiteks oli avakosmosest püütud vesiniku ja heeliumi ürgne atmosfäär.

Seejärel täitsid vulkaanipursked õhu hulga teiste osakestega ja tekkis sekundaarne atmosfäär. Pärast kõigi põhiliste keemiliste reaktsioonide ja osakeste lõõgastusprotsesside läbimist tekkis praegune olukord.

Atmosfääri kihid maapinnast lähtudes ja nende omadused

Planeedi gaasikesta struktuur on üsna keeruline ja mitmekesine. Vaatame seda üksikasjalikumalt, jõudes järk-järgult kõrgeimale tasemele.

Troposfäär

Peale piirkihi on troposfäär atmosfääri madalaim kiht. See ulatub umbes 8-10 km kõrgusele maapinnast polaaraladel, 10-12 km kõrgusele parasvöötmes ja 16-18 km kõrgusele troopilistes osades.

Huvitav fakt: see vahemaa võib olenevalt aastaajast erineda – talvel on see veidi väiksem kui suvel.

Troposfääri õhk sisaldab peamist elu andvat jõudu kogu elu jaoks maa peal. See sisaldab umbes 80% kogu saadaolevast atmosfääriõhust, üle 90% veeauru ja just siin tekivad pilved, tsüklonid ja muud atmosfäärinähtused.

Huvitav on täheldada temperatuuri järkjärgulist langust planeedi pinnalt tõustes. Teadlased on välja arvutanud, et iga 100 m kõrguse kohta langeb temperatuur umbes 0,6-0,7 kraadi võrra.

Stratosfäär

Tähtsuselt järgmine kiht on stratosfäär. Stratosfääri kõrgus on ligikaudu 45-50 kilomeetrit. See algab 11 km pealt ja siin valitsevad juba negatiivsed temperatuurid, ulatudes kuni -57°C-ni.

Miks on see kiht inimestele, kõikidele loomadele ja taimedele oluline? Just siin, 20-25 kilomeetri kõrgusel, asub osoonikiht – see püüab kinni päikesest lähtuvad ultraviolettkiired ning vähendab nende hävitavat mõju taimestikule ja loomastikule vastuvõetava tasemeni.

On väga huvitav märkida, et stratosfäär neelab mitut tüüpi kiirgust, mis tuleb Maale päikeselt, teistelt tähtedelt ja kosmoselt. Nendest osakestest saadud energiat kasutatakse siin paiknevate molekulide ja aatomite ioniseerimiseks ning tekivad erinevad keemilised ühendid.

Kõik see viib sellise kuulsa ja värvika nähtuseni nagu virmalised.

Mesosfäär

Mesosfäär algab umbes 50 ja ulatub 90 kilomeetrini. Gradient ehk temperatuuride erinevus kõrguse muutustega ei ole siin enam nii suur kui madalamates kihtides. Selle kesta ülemisel piiril on temperatuur umbes -80 °C. Selle piirkonna koostis sisaldab ligikaudu 80% lämmastikku ja 20% hapnikku.

Oluline on märkida, et mesosfäär on omamoodi surnud tsoon mis tahes lendavate seadmete jaoks. Lennukid ei saa siin lennata, kuna õhk on liiga õhuke, ja satelliidid ei saa lennata nii madalal kõrgusel, kuna nende jaoks saadaolev õhutihedus on väga suur.

Teine mesosfääri huvitav omadus on Siin põlevad planeeti tabavad meteoriidid. Selliste maast kaugemate kihtide uurimine toimub spetsiaalsete rakettide abil, kuid protsessi efektiivsus on madal, mistõttu piirkonna tundmine jätab soovida.

Termosfäär

Kohe pärast vaadeldava kihi tulekut termosfäär, mille kõrgus kilomeetrites ulatub koguni 800 km kaugusele. Mõnes mõttes on see peaaegu kosmoses. Siin on kosmilise kiirguse, kiirguse, päikesekiirguse agressiivne mõju.

Sellest kõigest sünnib selline imeline ja ilus nähtus nagu aurora.

Termosfääri alumine kiht kuumutatakse temperatuurini ligikaudu 200 K või rohkem. See juhtub aatomite ja molekulide vaheliste elementaarsete protsesside, nende rekombinatsiooni ja kiirguse tõttu.

Ülemised kihid kuumenevad siin toimuvate magnettormide ja tekkivate elektrivoolude tõttu. Kihi temperatuur on ebaühtlane ja võib väga oluliselt kõikuda.

Termosfääris lendab enamik tehissatelliite, ballistilisi kehasid, mehitatud jaamu jne.

Samuti viiakse siin läbi erinevat tüüpi relvade ja rakettide stardikatsetused.

Eksosfäär Eksosfäär või, nagu seda nimetatakse ka hajusfääriks, on meie atmosfääri kõrgeim tase, selle piir, millele järgneb planeetidevaheline välisruum.

Eksosfäär algab umbes 800–1000 kilomeetri kõrguselt.

Tihedad kihid jäetakse maha ja siin on väljast langevad osakesed gravitatsiooni väga nõrga mõju tõttu lihtsalt kosmosesse viidud. See kest lõpeb umbes 3000–3500 km kõrgusel

, ja siin pole enam peaaegu ühtegi osakest. Seda tsooni nimetatakse lähiruumi vaakumiks. Siin ei domineeri mitte üksikud osakesed normaalses olekus, vaid plasma, mis on enamasti täielikult ioniseeritud.

Atmosfääri tähtsus Maa elus

Nii näevad välja kõik meie planeedi atmosfääri peamised tasandid. Selle üksikasjalik skeem võib hõlmata muid piirkondi, kuid need on teisejärgulised. Oluline on seda tähele panna Atmosfäär mängib elu Maal otsustavat rolli.

Palju osooni stratosfääris võimaldab taimestikul ja loomastikul põgeneda kiirguse ja kosmosekiirguse surmava mõju eest.

Siin kujuneb ka ilm, tekivad kõik atmosfäärinähtused, tekivad ja surevad tsüklonid ja tuuled ning tekib see või teine ​​rõhk. Kõik see mõjutab otseselt inimeste, kõigi elusorganismide ja taimede seisundit.

Lähim kiht, troposfäär, annab meile võimaluse hingata, küllastab kõik elusolendid hapnikuga ja võimaldab neil elada. Isegi väikesed kõrvalekalded atmosfääri struktuuris ja komponentide koostises võivad avaldada kõige kahjulikumat mõju kõigile elusolenditele.

Atmosfäär (kreeka keelest ατμός - "aur" ja σφαῖρα - "kera") on taevakeha gaasikest, mida hoiab enda ümber gravitatsioon. Atmosfäär on planeedi gaasiline kest, mis koosneb erinevate gaaside, veeauru ja tolmu segust. Atmosfäär vahetab ainet Maa ja Kosmose vahel. Maa võtab vastu kosmilist tolmu ja meteoriidimaterjali ning kaotab kõige kergemad gaasid: vesiniku ja heeliumi. Maa atmosfääri tungib läbi ja lõhki Päikeselt tulev võimas kiirgus, mis määrab planeedi pinna soojusrežiimi, põhjustades atmosfäärigaaside molekulide dissotsiatsiooni ja aatomite ioniseerumist.

Maa atmosfäär sisaldab hapnikku, mida enamik elusorganisme kasutab hingamiseks, ning süsihappegaasi, mida fotosünteesi käigus tarbivad taimed, vetikad ja sinivetikad. Atmosfäär on ühtlasi planeedi kaitsekiht, mis kaitseb selle elanikke päikese ultraviolettkiirguse eest.

Kõigil massiivsetel kehadel – maapealsetel planeetidel ja gaasihiiglastel – on atmosfäär.

Atmosfääri koostis

Atmosfäär on gaaside segu, mis koosneb lämmastikust (78,08%), hapnikust (20,95%), süsinikdioksiidist (0,03%), argoonist (0,93%), vähesel määral heeliumist, neoonist, ksenoonist, krüptoonist (0,01%), 0,038% süsinikdioksiidi ja vähesel määral vesinikku, heeliumi, muid väärisgaase ja saasteaineid.

Maa õhu kaasaegne koostis pandi paika enam kui sada miljonit aastat tagasi, kuid järsult suurenenud inimtootmisaktiivsus viis sellegipoolest selle muutumiseni. Praegu on CO 2 sisaldus suurenenud ligikaudu 10-12%. Atmosfääris sisalduvad gaasid täidavad erinevaid funktsionaalseid rolle. Nende gaaside põhilise tähtsuse määrab aga eelkõige see, et nad neelavad väga tugevalt kiirgusenergiat ning avaldavad seeläbi olulist mõju Maa pinna ja atmosfääri temperatuurirežiimile.

Planeedi atmosfääri esialgne koostis sõltub tavaliselt päikese keemilistest ja temperatuuriomadustest planeedi tekke ajal ja sellele järgnevast väliste gaaside vabanemisest. Seejärel areneb gaasikesta koostis erinevate tegurite mõjul.

Veenuse ja Marsi atmosfäär koosneb peamiselt süsinikdioksiidist, millele on lisatud vähesel määral lämmastikku, argooni, hapnikku ja muid gaase. Maa atmosfäär on suuresti selles elavate organismide toode. Madala temperatuuriga gaasihiiglased – Jupiter, Saturn, Uraan ja Neptuun – suudavad säilitada peamiselt madala molekulmassiga gaase – vesinikku ja heeliumi. Kõrge temperatuuriga gaasihiiglased, nagu Osiris või 51 Pegasi b, vastupidi, ei suuda seda hoida ja nende atmosfääri molekulid on ruumis laiali. See protsess toimub aeglaselt ja pidevalt.

lämmastik, Kõige levinum gaas atmosfääris on keemiliselt passiivne.

Hapnik, erinevalt lämmastikust, on keemiliselt väga aktiivne element. Hapniku spetsiifiline funktsioon on heterotroofsete organismide, kivimite ja vulkaanide poolt atmosfääri paisatavate alaoksüdeeritud gaaside orgaanilise aine oksüdeerimine. Ilma hapnikuta ei toimuks surnud orgaanilise aine lagunemist.

Atmosfääri struktuur

Atmosfääri struktuur koosneb kahest osast: sisemine - troposfäär, stratosfäär, mesosfäär ja termosfäär ehk ionosfäär ning välimine - magnetosfäär (eksosfäär).

1) Troposfäär- see on atmosfääri alumine osa, kuhu on koondunud 3/4, st. ~ 80% kogu maakera atmosfäärist. Selle kõrguse määrab maapinna ja ookeani kuumenemisest tingitud vertikaalsete (tõusvate või laskuvate) õhuvoolude intensiivsus, seetõttu on troposfääri paksus ekvaatoril 16–18 km, parasvöötme laiuskraadidel 10–11 km ning poolustel – kuni 8 km. Õhutemperatuur troposfääris kõrgusel langeb 0,6ºС iga 100 m kohta ja jääb vahemikku +40 kuni -50ºС.

2) Stratosfäär asub troposfääri kohal ja on kuni 50 km kõrgusel planeedi pinnast. Temperatuur kuni 30 km kõrgusel on konstantne -50ºС. Siis hakkab see tõusma ja ulatub 50 km kõrgusel +10ºС.

Biosfääri ülemine piir on osooniekraan.

Osooniekraan on stratosfääris paiknev atmosfäärikiht, mis asub Maa pinnast erinevatel kõrgustel ja mille maksimaalne osoonitihedus on 20–26 km kõrgusel.

Osoonikihi kõrgus poolustel on hinnanguliselt 7-8 km, ekvaatoril 17-18 km ja osooni maksimaalne esinemiskõrgus on 45-50 km. Elu osoonikilbi kohal on Päikese karmi ultraviolettkiirguse tõttu võimatu. Kui surute kõik osoonimolekulid kokku, saate planeedi ümber ~ 3 mm kihi.

3) Mesosfäär– selle kihi ülemine piir asub kuni 80 km kõrgusel. Selle peamine omadus on temperatuuri järsk langus -90ºС ülemise piiri juures. Siin registreeritakse jääkristallidest koosnevad noktiilsed pilved.

4) ionosfäär (termosfäär) - asub kuni 800 km kõrgusel ja seda iseloomustab oluline temperatuuri tõus:

150 km temperatuur +240ºС,

200 km temperatuur +500ºС,

600 km temperatuur +1500ºС.

Päikese ultraviolettkiirguse mõjul on gaasid ioniseeritud olekus. Ionisatsiooni seostatakse gaaside kuma ja aurorade ilmumisega.

Ionosfääril on võime raadiolaineid korduvalt peegeldada, mis tagab planeedil pikamaa raadioside.

5) Eksosfäär– asub üle 800 km ja ulatub kuni 3000 km. Siin on temperatuur >2000ºС. Gaasi liikumise kiirus läheneb kriitilisele ~ 11,2 km/sek. Domineerivad aatomid on vesinik ja heelium, mis moodustavad Maa ümber helendava krooni, mis ulatub 20 000 km kõrgusele.

Atmosfääri funktsioonid

1) Termoreguleeriv – ilm ja kliima Maal sõltuvad soojuse ja rõhu jaotusest.

2) Elu säilitav.

3) Troposfääris toimuvad globaalsed õhumasside vertikaalsed ja horisontaalsed liikumised, mis määravad veeringe ja soojusvahetuse.

4) Peaaegu kõik maapinna geoloogilised protsessid on põhjustatud atmosfääri, litosfääri ja hüdrosfääri koosmõjust.

5) Kaitsev – atmosfäär kaitseb maad kosmose, päikesekiirguse ja meteoriiditolmu eest.

Atmosfääri funktsioonid. Ilma atmosfäärita oleks elu Maal võimatu. Inimene tarbib päevas 12-15 kg. õhku, hingates iga minuti järel 5–100 liitrit, mis ületab oluliselt keskmist ööpäevast toidu- ja veevajadust. Lisaks kaitseb atmosfäär usaldusväärselt inimesi ohtude eest, mis neid kosmosest ähvardavad: ei lase läbi meteoriite ega kosmilist kiirgust. Inimene võib elada ilma toiduta viis nädalat, ilma veeta viis päeva, ilma õhuta viis minutit. Tavaline inimelu nõuab mitte ainult õhku, vaid ka selle teatud puhtust. Õhukvaliteedist sõltub inimeste tervis, taimestiku ja loomastiku seisund, ehituskonstruktsioonide ja -tarindite tugevus ja vastupidavus. Saastunud õhk kahjustab vett, maad, merd ja pinnast. Atmosfäär määrab valguse ja reguleerib maa soojusrežiime, aitab kaasa soojuse ümberjaotumisele maakeral. Gaasikesta kaitseb Maad liigse jahtumise ja kuumenemise eest. Kui meie planeeti ei ümbritseks õhukest, siis ühe päeva jooksul ulatuks temperatuurikõikumiste amplituud 200 C-ni. Atmosfäär päästab kõike Maal elavat hävitava ultraviolett-, röntgeni- ja kosmiliste kiirte eest. Atmosfäär mängib valguse levimisel suurt rolli. Selle õhk purustab päikesekiired miljoniks väikeseks kiireks, hajutab need ja loob ühtlase valgustuse. Atmosfäär toimib helide juhina.

Ka meie planeedi gaasiline kest, mida nimetatakse atmosfääriks, pöörleb koos Maaga. Selles toimuvad protsessid määravad ilmastiku meie planeedil, see on ka atmosfäär, mis kaitseb taimestikku ja loomastikku ultraviolettkiirte kahjulike mõjude eest, tagab optimaalse temperatuuri jne. , pole seda nii lihtne kindlaks teha ja siin on põhjus.

Maa atmosfäär km

Atmosfäär on gaasiruum. Selle ülempiir ei ole selgelt määratletud, sest mida kõrgemad on gaasid, seda haruldasemad need on ja liiguvad järk-järgult kosmosesse. Kui me räägime ligikaudu Maa atmosfääri läbimõõdust, siis teadlased nimetavad seda näitajat umbes 2-3 tuhandeks kilomeetriks.

Millest koosneb Maa atmosfäär? neljast kihist, mis samuti sujuvalt üksteiseks üle lähevad. See:

• troposfäär;
• stratosfäär;
• mesosfäär;
• ionosfäär (termosfäär).

Muide, huvitav fakt: ilma atmosfäärita planeet Maa oleks sama vaikne kui Kuu, kuna heli on õhuosakeste vibratsioon. Ja seda, et taevas on sinine, seletab atmosfääri läbivate päikesekiirte spetsiifiline lagunemine.

Atmosfääri iga kihi omadused

Troposfääri paksus on kaheksa kuni kümme kilomeetrit (parasvöötme laiuskraadidel - kuni 12 ja ekvaatori kohal - kuni 18 kilomeetrit). Selle kihi õhku soojendavad maa ja vesi, nii et seda rohkem Maa atmosfääri raadius, seda madalam on temperatuur. Siia koondub 80 protsenti atmosfääri kogumassist ja koondub veeaur, tekivad äikesetormid, tormid, pilved, sademed, õhk liigub vertikaal- ja horisontaalsuunas.

Stratosfäär asub troposfäärist kaheksa kuni 50 kilomeetri kõrgusel. Õhk on siin hõre, mistõttu päikesekiired ei ole hajutatud ja taeva värvus muutub lillaks. See kiht neelab osooni tõttu ultraviolettkiirgust.

Mesosfäär asub veelgi kõrgemal - 50-80 kilomeetri kõrgusel. Siin tundub taevas juba must ja kihi temperatuur on kuni üheksakümne miinuskraadini. Edasi tuleb termosfäär, siin tõuseb temperatuur järsult ja peatub siis 600 km kõrgusel umbes 240 kraadi juures.

Kõige haruldasem kiht on ionosfäär, seda iseloomustab kõrge elektrifitseerimine ja see peegeldab ka erineva pikkusega raadiolaineid, nagu peegel. Siin tekivad virmalised.

Värskendatud: 31. märtsil 2016: Anna Volosovets