Дебелината на атмосферата е околу 120 km од површината на Земјата. Вкупната маса на воздухот во атмосферата е (5,1-5,3) 10 18 kg. Од нив, масата на сув воздух е 5,1352 ± 0,0003 10 18 kg, вкупната маса на водена пареа е во просек 1,27 10 16 kg.

тропопаузата

Преодниот слој од тропосферата кон стратосферата, слојот на атмосферата во кој престанува намалувањето на температурата со висината.

Стратосфера

Слојот на атмосферата се наоѓа на надморска височина од 11 до 50 km. Типични се мала промена на температурата во слојот од 11-25 km (долниот слој на стратосферата) и неговото зголемување во слојот од 25-40 km од -56,5 на 0,8 ° (горна стратосфера или регион на инверзија). Откако достигна вредност од околу 273 K (речиси 0 °C) на надморска височина од околу 40 km, температурата останува константна до надморска височина од околу 55 km. Овој регион со постојана температура се нарекува стратопауза и е граница помеѓу стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Граничниот слој на атмосферата помеѓу стратосферата и мезосферата. Има максимум во вертикалната распределба на температурата (околу 0 °C).

Мезосфера

Земјината атмосфера

Границата на атмосферата на Земјата

Термосфера

Горната граница е околу 800 км. Температурата се искачува на надморска височина од 200-300 км, каде достигнува вредности од редот од 1500 К, по што останува речиси константна до големите височини. Под влијание на ултравиолетово и сончево зрачење со рендген и космичко зрачење, воздухот се јонизира („поларни светла“) - главните региони на јоносферата лежат во термосферата. На надморска височина над 300 km преовладува атомскиот кислород. Горната граница на термосферата во голема мера е одредена од моменталната активност на Сонцето. За време на периоди на мала активност - на пример, во 2008-2009 година - има забележливо намалување на големината на овој слој.

Термопауза

Регионот на атмосферата над термосферата. Во овој регион, апсорпцијата на сончевото зрачење е незначителна и температурата всушност не се менува со висината.

Егзосфера (сфера на расејување)

До височина од 100 km, атмосферата е хомогена, добро измешана мешавина на гасови. Во повеќе високи слоевираспределбата на гасовите во висина зависи од нивните молекуларни маси, концентрацијата на потешките гасови се намалува побрзо со оддалеченоста од површината на Земјата. Поради намалувањето на густината на гасот, температурата паѓа од 0 °C во стратосферата на -110 °C во мезосферата. Сепак, кинетичката енергија на поединечните честички на надморска височина од 200–250 km одговара на температура од ~150 °C. Над 200 km се забележуваат значителни флуктуации во температурата и густината на гасот во времето и просторот.

На надморска височина од околу 2000-3500 km, егзосферата постепено преминува во т.н. во близина на вселенски вакуум, кој е исполнет со многу ретки честички на меѓупланетарен гас, главно атоми на водород. Но, овој гас е само дел од меѓупланетарната материја. Другиот дел е составен од честички слични на прашина од кометарно и метеорско потекло. Покрај екстремно ретки честички слични на прашина, во овој простор продира и електромагнетно и корпускуларно зрачење од сончево и галактичко потекло.

Тропосферата сочинува околу 80% од масата на атмосферата, стратосферата сочинува околу 20%; масата на мезосферата не е поголема од 0,3%, термосферата е помала од 0,05% од вкупната маса на атмосферата. Врз основа на електричните својства во атмосферата, се разликуваат неутросферата и јоносферата. Во моментов се верува дека атмосферата се протега на надморска височина од 2000-3000 km.

Во зависност од составот на гасот во атмосферата, тие испуштаат хомосфераи хетеросфера. хетеросфера- ова е област каде гравитацијата влијае на одвојувањето на гасовите, бидејќи нивното мешање на таква висина е занемарливо. Оттука следи променливиот состав на хетеросферата. Под него се наоѓа добро измешан, хомоген дел од атмосферата, наречен хомосфера. Границата меѓу овие слоеви се нарекува турбопауза, таа лежи на надморска височина од околу 120 км.

Физиолошки и други својства на атмосферата

Веќе на надморска височина од 5 km надморска височина, необучено лице развива кислородно гладување и, без адаптација, перформансите на човекот значително се намалуваат. Тука завршува физиолошката зона на атмосферата. Човечкото дишење станува невозможно на надморска височина од 9 km, иако до околу 115 km атмосферата содржи кислород.

Атмосферата ни обезбедува кислород што ни е потребен за да дишеме. Меѓутоа, поради падот на вкупниот притисок на атмосферата додека се кревате до висина, парцијалниот притисок на кислородот исто така се намалува соодветно.

Во ретки слоеви на воздух, ширењето на звукот е невозможно. До надморска височина од 60-90 km, сè уште е можно да се користи воздушен отпор и подигање за контролиран аеродинамичен лет. Но, почнувајќи од надморска височина од 100-130 км, концептите на бројот М и звучната бариера познати на секој пилот го губат своето значење: таму поминува условната линија Карман, над која започнува областа на чисто балистички лет, што може да се контролира само со употреба на реактивни сили.

На надморска височина над 100 km, атмосферата исто така е лишена од уште една извонредна особина - способност да апсорбира, спроведува и пренесува топлинска енергија со конвекција (т.е. со мешање на воздухот). Тоа значи дека различните елементи на опремата, опремата на орбиталната вселенска станица нема да можат да се ладат однадвор на начин на кој тоа обично се прави во авион - со помош на воздушни млазници и воздушни радијатори. На таква височина, како и во вселената воопшто, единствениот начин за пренос на топлина е топлинското зрачење.

Историја на формирање на атмосферата

Според најчестата теорија, атмосферата на Земјата со текот на времето била во три различни состави. Првично, тој се состоеше од лесни гасови (водород и хелиум) заробени од меѓупланетарниот простор. Овој т.н примарна атмосфера(пред околу четири милијарди години). Во следната фаза, активната вулканска активност доведе до заситеност на атмосферата со други гасови освен водород (јаглерод диоксид, амонијак, водена пареа). Ова е како секундарна атмосфера(околу три милијарди години пред нашите денови). Оваа атмосфера беше ресторативна. Понатаму, процесот на формирање на атмосферата беше одреден од следниве фактори:

• истекување на лесни гасови (водород и хелиум) во меѓупланетарниот простор;
• хемиски реакции кои се случуваат во атмосферата под влијание на ултравиолетово зрачење, молњски празнења и некои други фактори.

Постепено, овие фактори доведоа до формирање терцијарна атмосфера, се карактеризира со многу пониска содржина на водород и многу поголема содржина на азот и јаглерод диоксид (формирани како резултат на хемиски реакции од амонијак и јаглеводороди).

Азот

Формирањето на големо количество азот N 2 се должи на оксидацијата на атмосферата на амонијак-водород со молекуларен кислород O 2, кој почнал да доаѓа од површината на планетата како резултат на фотосинтезата, почнувајќи од пред 3 милијарди години. Азот N 2 исто така се ослободува во атмосферата како резултат на денитрификација на нитрати и други соединенија што содржат азот. Азотот се оксидира со озон до NO во горната атмосфера.

Азот N 2 влегува во реакции само под специфични услови (на пример, за време на празнење на гром). Оксидацијата на молекуларниот азот со озон за време на електрични празнења се користи во мали количини во индустриското производство на азотни ѓубрива. Може да се оксидира со мала потрошувачка на енергија и да се претвори во биолошки активна форма од цијанобактерии (сино-зелени алги) и јазли бактерии кои формираат ризобијална симбиоза со мешунките, т.н. зелено ѓубриво.

Кислород

Составот на атмосферата почна радикално да се менува со доаѓањето на живите организми на Земјата, како резултат на фотосинтезата, придружена со ослободување на кислород и апсорпција на јаглерод диоксид. Првично, кислородот се трошеше за оксидација на редуцираните соединенија - амонијак, јаглеводороди, црната форма на железо содржана во океаните итн. На крајот на оваа фаза, содржината на кислород во атмосферата почна да расте. Постепено се формираше модерна атмосфера со оксидирачки својства. Бидејќи ова предизвика сериозни и нагли промени во многу процеси што се случуваат во атмосферата, литосферата и биосферата, овој настан беше наречен „Кастрофа на кислородот“.

благородни гасови

Загадување на воздухот

AT последно времечовекот почнал да влијае на еволуцијата на атмосферата. Резултатот од неговите активности беше постојано значително зголемување на содржината на јаглерод диоксид во атмосферата поради согорувањето на јаглеводородни горива акумулирани во претходните геолошки епохи. Огромни количини на CO 2 се трошат за време на фотосинтезата и се апсорбираат од светските океани. Овој гас навлегува во атмосферата поради распаѓање на карбонатните карпи и органски материи од растително и животинско потекло, како и поради вулканизмот и човечкото производство. Во текот на изминатите 100 години, содржината на CO 2 во атмосферата се зголеми за 10%, при што главниот дел (360 милијарди тони) доаѓа од согорувањето на горивото. Ако стапката на раст на согорувањето на горивото продолжи, тогаш во следните 200-300 години количината на CO 2 во атмосферата ќе се удвои и може да доведе до глобални климатски промени.

Согорувањето на горивото е главниот извор на загадувачки гасови (СО,, SO 2). Сулфур диоксидот се оксидира со атмосферски кислород до SO 3 во горната атмосфера, кој пак комуницира со водена пареа и амонијак, а добиената сулфурна киселина (H 2 SO 4) и амониум сулфат ((NH 4) 2 SO 4) се враќаат во површината на Земјата во форма на т.н. кисел дожд. Употребата на мотори со внатрешно согорување доведува до значително загадување на воздухот со азотни оксиди, јаглеводороди и оловни соединенија (тетраетил олово Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Аеросолското загадување на атмосферата е предизвикано и од природни причини (вулканска ерупција, бури од прашина, внесување на капки морска вода и растителен полен, итн.) и од човековата економска активност (ископ на руди и градежни материјали, согорување гориво, производство на цемент итн. .). Интензивното големо отстранување на цврстите честички во атмосферата е една од можните причини за климатските промени на планетата.

исто така види

• Jacchia (модел на атмосфера)

Белешки

Врски

Литература

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov„Вселенска биологија и медицина“ (второ издание, ревидирано и дополнето), М .: „Просвешчение“, 1975 година, 223 страници.
2. Н.В. Гусакова„Хемија на животната средина“, Ростов-на-Дон: Феникс, 2004, 192 со ISBN 5-222-05386-5
3. Соколов В.А.Геохемија на природните гасови, М., 1971;
4. Мекјуен М, Филипс Л.Хемија на атмосферата, М., 1978;
5. Ворк К., Ворнер С.Загадување на воздухот. Извори и контрола, транс. од англиски, М.. 1980;
6. Следење на позадинско загадување на природните средини. во. 1, Л., 1982 година.

Земјата
Историја на Земјата	Возраст на Земјата Геолошка историја на Земјата Геолошка временска скала Историја на животот на Земјата Заледување на Земјата Парадокс слабо младо сонце Теорија на џиновско влијание Времеплов на еволуцијата
Географија и геологијата	Австралија Азија Антарктик Африка Европа Северна Америка Јужна Америка Атлантскиот Океан Индискиот Океан Арктичкиот Океан

Атмосфера(од грчкиот атмос - пареа и сфарија - топка) - воздушната обвивка на Земјата, ротирајќи со неа. Развојот на атмосферата беше тесно поврзан со геолошките и геохемиските процеси што се случуваат на нашата планета, како и со активностите на живите организми.

Долната граница на атмосферата се совпаѓа со површината на Земјата, бидејќи воздухот продира во најмалите пори во почвата и се раствора дури и во вода.

Горната граница на надморска височина од 2000-3000 km постепено поминува во вселената.

Атмосферата богата со кислород овозможува живот на Земјата. Атмосферскиот кислород се користи во процесот на дишење кај луѓето, животните и растенијата.

Да нема атмосфера, Земјата би била тивка како Месечината. На крајот на краиштата, звукот е вибрација на воздушните честички. Сината боја на небото се објаснува со фактот дека сончевите зраци, минувајќи низ атмосферата, како преку леќа, се распаѓаат во нивните составни бои. Во овој случај, зраците на сина и сина боја се расфрлани најмногу од сè.

Атмосферата го задржува најголемиот дел од ултравиолетовото зрачење од Сонцето, кое има штетно влијание врз живите организми. Таа, исто така ја задржува топлината на површината на Земјата, спречувајќи ја нашата планета да се лади.

Структурата на атмосферата

Во атмосферата може да се разликуваат неколку слоеви, кои се разликуваат по густина и густина (сл. 1).

Тропосфера

Тропосфера- најнискиот слој на атмосферата, чија дебелина над половите е 8-10 km, во умерените географски широчини - 10-12 km, а над екваторот - 16-18 km.

Ориз. 1. Структурата на атмосферата на Земјата

Воздухот во тропосферата се загрева од површината на земјата, односно од земјата и водата. Затоа, температурата на воздухот во овој слој се намалува со висина во просек за 0,6 °C на секои 100 m. На горната граница на тропосферата достигнува -55 °C. Во исто време, во регионот на екваторот на горната граница на тропосферата, температурата на воздухот е -70 °С, а во регионот на Северниот пол -65 °С.

Околу 80% од масата на атмосферата е концентрирана во тропосферата, се наоѓа речиси целата водена пареа, се појавуваат грмотевици, бури, облаци и врнежи, а се јавува вертикално (конвекција) и хоризонтално (ветер) движење на воздухот.

Можеме да кажеме дека времето главно се формира во тропосферата.

Стратосфера

Стратосфера- слојот на атмосферата сместен над тропосферата на надморска височина од 8 до 50 km. Бојата на небото во овој слој изгледа виолетова, што се објаснува со реткоста на воздухот, поради што сончевите зраци речиси и не се расејуваат.

Стратосферата содржи 20% од масата на атмосферата. Воздухот во овој слој е редок, практично нема водена пареа и затоа облаците и врнежите скоро и да не се формираат. Сепак, во стратосферата се забележани стабилни воздушни струи, чија брзина достигнува 300 км на час.

Овој слој е концентриран озонот(озонски екран, озоносфера), слој кој ги апсорбира ултравиолетовите зраци, спречувајќи ги да поминат на Земјата и со тоа ги штити живите организми на нашата планета. Поради озонот, температурата на воздухот на горната граница на стратосферата е во опсег од -50 до 4-55 °C.

Помеѓу мезосферата и стратосферата постои преодна зона - стратопаузата.

Мезосфера

Мезосфера- слој од атмосферата лоциран на надморска височина од 50-80 км. Густината на воздухот овде е 200 пати помала отколку на површината на Земјата. Бојата на небото во мезосферата изгледа црна, ѕвездите се видливи во текот на денот. Температурата на воздухот се спушта до -75 (-90)°C.

На надморска височина од 80 км започнува термосфера.Температурата на воздухот во овој слој нагло се зголемува до височина од 250 m, а потоа станува константна: на височина од 150 km достигнува 220-240 °C; на надморска височина од 500-600 km надминува 1500 °C.

Во мезосферата и термосферата, под дејство на космичките зраци, молекулите на гасот се распаѓаат на наелектризирани (јонизирани) честички на атомите, па овој дел од атмосферата се нарекува јоносфера- слој од многу редок воздух, кој се наоѓа на надморска височина од 50 до 1000 km, кој се состои главно од јонизирани атоми на кислород, молекули на азотен оксид и слободни електрони. Овој слој се карактеризира со висока електрификација, а од него се рефлектираат долги и средни радио бранови, како од огледало.

Во јоносферата се појавуваат аурори - сјајот на ретки гасови под влијание на електрично наелектризираните честички што летаат од Сонцето - и се забележуваат остри флуктуации во магнетното поле.

Егзосфера

Егзосфера- надворешниот слој на атмосферата, кој се наоѓа над 1000 km. Овој слој се нарекува и сфера на расејување, бидејќи честичките на гасот се движат овде со голема брзина и можат да се расфрлаат во вселената.

Состав на атмосферата

Атмосферата е мешавина од гасови која се состои од азот (78,08%), кислород (20,95%), јаглерод диоксид (0,03%), аргон (0,93%), мала количина хелиум, неон, ксенон, криптон (0,01%), озон и други гасови, но нивната содржина е занемарлива (Табела 1). Современиот состав на воздухот на Земјата беше воспоставен пред повеќе од сто милиони години, но нагло се зголеми производна дејностчовекот сепак доведе до негова промена. Во моментов, има зголемување на содржината на CO 2 за околу 10-12%.

Гасовите што ја сочинуваат атмосферата вршат различни функционални улоги. Меѓутоа, главното значење на овие гасови се определува првенствено од фактот што тие многу силно ја апсорбираат зрачната енергија и на тој начин имаат значително влијание врз температурниот режим на површината и атмосферата на Земјата.

Табела 1. Хемиски состав на суво атмосферски воздухна површината на земјата

Азот,најчестиот гас во атмосферата, хемиски малку активен.

Кислород, за разлика од азотот, е хемиски многу активен елемент. Специфичната функција на кислородот е оксидација на органска материја на хетеротрофни организми, карпи и нецелосно оксидирани гасови што се испуштаат во атмосферата од вулканите. Без кислород, нема да има распаѓање на мртвата органска материја.

Улогата на јаглерод диоксидот во атмосферата е исклучително голема. Влегува во атмосферата како резултат на процесите на согорување, дишење на живите организми, распаѓање и, пред сè, е главен градежен материјал за создавање на органска материја при фотосинтезата. Дополнително, од големо значење е и својството на јаглерод диоксидот да пренесува сончево зрачење со кратки бранови и да апсорбира дел од топлинското зрачење со долги бранови, што ќе го создаде таканаречениот ефект на стаклена градина, за кој ќе се дискутира подолу.

Влијанието врз атмосферските процеси, особено врз термичкиот режим на стратосферата, го врши и озонот.Овој гас служи како природен апсорбер на сончевото ултравиолетово зрачење, а апсорпцијата на сончевото зрачење доведува до загревање на воздухот. Просечните месечни вредности на вкупната содржина на озон во атмосферата варираат во зависност од географската ширина на областа и сезоната во рамките на 0,23-0,52 cm (ова е дебелината на озонската обвивка при притисок и температура на земјата). Има зголемување на содржината на озон од екваторот до половите и годишна варијација со минимум во есен и максимум во пролет.

Карактеристично својство на атмосферата може да се нарече фактот дека содржината на главните гасови (азот, кислород, аргон) малку се менува со висината: на надморска височина од 65 km во атмосферата, содржината на азот е 86%, кислород - 19 , аргон - 0,91, на надморска височина од 95 км - азот 77, кислород - 21,3, аргон - 0,82%. Постојаноста на составот на атмосферскиот воздух вертикално и хоризонтално се одржува со неговото мешање.

Покрај гасовите, воздухот содржи водена пареаи цврсти честички.Вториот може да има и природно и вештачко (антропогено) потекло. Тоа се цветен полен, ситни кристали на сол, патна прашина, аеросолни нечистотии. Кога сончевите зраци продираат низ прозорецот, тие можат да се видат со голо око.

Има особено многу честички во воздухот на градовите и големите индустриски центри, каде што емисиите на штетни гасови и нивните нечистотии формирани при согорување на горивото се додаваат во аеросолите.

Концентрацијата на аеросоли во атмосферата ја одредува проѕирноста на воздухот, што влијае на сончевото зрачење кое допира до површината на Земјата. Најголемите аеросоли се кондензационите јадра (од лат. кондензација- набивање, згуснување) - придонесуваат за трансформација на водената пареа во капки вода.

Вредноста на водената пареа се определува првенствено од фактот што го одложува долгобрановото топлинско зрачење на површината на земјата; ја претставува главната врска на големи и мали циклуси на влага; ја зголемува температурата на воздухот кога водните кревети се кондензираат.

Количината на водена пареа во атмосферата варира со текот на времето и просторот. Така, концентрацијата на водена пареа во близина на површината на земјата се движи од 3% во тропските предели до 2-10 (15)% на Антарктикот.

Просечната содржина на водена пареа во вертикалната колона на атмосферата во умерените географски широчини е околу 1,6-1,7 cm (слојот на кондензирана водена пареа ќе има таква дебелина). Информациите за водена пареа во различни слоеви на атмосферата се контрадикторни. Се претпоставуваше, на пример, дека во висинскиот опсег од 20 до 30 km, специфичната влажност силно се зголемува со висината. Сепак, последователните мерења укажуваат на поголема сувост на стратосферата. Очигледно, специфичната влажност во стратосферата малку зависи од висината и изнесува 2-4 mg/kg.

Варијабилноста на содржината на водена пареа во тропосферата се одредува со интеракцијата на испарувањето, кондензацијата и хоризонталниот транспорт. Како резултат на кондензација на водената пареа, се формираат облаци и врнежи се јавуваат во форма на дожд, град и снег.

Процесите на фазни транзиции на водата се одвиваат главно во тропосферата, поради што облаците во стратосферата (на надморска височина од 20-30 km) и мезосферата (блиску до мезопаузата), наречени бисер и сребро, се забележуваат релативно ретко. , додека тропосферските облаци често покриваат околу 50% од целата земјина површина.

Количината на водена пареа што може да се содржи во воздухот зависи од температурата на воздухот.

1 m 3 воздух на температура од -20 ° C може да содржи не повеќе од 1 g вода; на 0 °C - не повеќе од 5 g; на +10 °С - не повеќе од 9 g; на +30 °С - не повеќе од 30 g вода.

Заклучок:Колку е повисока температурата на воздухот, толку повеќе водена пареа може да содржи.

Воздухот може да биде богати не заситенпареа. Значи, ако на температура од +30 ° C 1 m 3 воздух содржи 15 g водена пареа, воздухот не е заситен со водена пареа; ако 30 g - заситен.

Апсолутна влажност- ова е количината на водена пареа содржана во 1 m 3 воздух. Се изразува во грамови. На пример, ако велат „апсолутна влажност е 15“, тогаш тоа значи дека 1 mL содржи 15 g водена пареа.

Релативна влажност- ова е односот (во проценти) на вистинската содржина на водена пареа во 1 m 3 воздух до количината на водена пареа што може да се содржи во 1 m L на дадена температура. На пример, ако се емитува извештај за времето преку радио дека релативната влажност е 70%, тоа значи дека воздухот содржи 70% од водената пареа што може да ја задржи на дадена температура.

Колку е поголема релативната влажност на воздухот, т. колку е воздухот поблиску до заситеноста, толку е поголема веројатноста да падне.

Секогаш висока (до 90%) релативна влажност се забележува во екваторијалната зона, бидејќи има висока температура на воздухот во текот на целата година и има големо испарување од површината на океаните. Истата висока релативна влажност има и во поларните региони, но само затоа што при ниски температури дури и мала количина на водена пареа го прави воздухот заситен или блиску до заситеност. Во умерените географски широчини, релативната влажност варира сезонски - таа е поголема во зима и помала во лето.

Релативната влажност на воздухот е особено ниска во пустините: 1 m 1 воздух таму содржи два до три пати помалку од количината на водена пареа што е можно на дадена температура.

За мерење на релативната влажност се користи хигрометар (од грчкиот хигрос - влажен и метреко - мерам).

Кога се лади, заситениот воздух не може да ја задржи истата количина на водена пареа во себе, се згуснува (кондензира), претворајќи се во капки магла. Маглата може да се забележи во лето во јасна ладна ноќ.

Облаци- ова е истата магла, само што се формира не на површината на земјата, туку на одредена висина. Како што воздухот се крева, тој се лади и водената пареа во него се кондензира. Добиените ситни капки вода ги сочинуваат облаците.

вклучени во формирањето на облаците честичкисуспендиран во тропосферата.

Облаците можат да имаат различна форма, што зависи од условите на нивното формирање (Табела 14).

Најниските и најтешките облаци се стратус. Тие се наоѓаат на надморска височина од 2 km од површината на земјата. На надморска височина од 2 до 8 km може да се забележат поживописни кумулус облаци. Највисоки и најлесни се цирусните облаци. Тие се наоѓаат на надморска височина од 8 до 18 km над површината на земјата.

Атмосферска заштита

Главните извори се индустриските претпријатија и автомобилите. Во големите градови, проблемот со контаминација на гас на главните транспортни правци е многу акутен. Затоа во многу големи градови во светот, вклучувајќи ја и нашата земја, контрола на животната срединатоксичност на автомобилските издувни гасови. Според експертите, чадот и прашината во воздухот може да го преполови протокот на сончевата енергија до површината на земјата, што ќе доведе до промена на природните услови.

АТМОСФЕРА
гасовита обвивка што опкружува небесно тело. Неговите карактеристики зависат од големината, масата, температурата, брзината на ротација и хемискиот состав на даденото небесно тело, а се одредуваат и од историјата на неговото формирање од моментот на неговото раѓање. Атмосферата на Земјата е составена од мешавина на гасови наречени воздух. Неговите главни состојки се азот и кислород во сооднос од приближно 4:1. Едно лице е погодено главно од состојбата на долните 15-25 км од атмосферата, бидејќи токму во овој долен слој е концентриран најголемиот дел од воздухот. Науката која ја проучува атмосферата се нарекува метеорологија, иако предмет на оваа наука се и времето и неговото влијание врз луѓето. Се менува и состојбата на горните слоеви на атмосферата, лоцирани на надморска височина од 60 до 300, па дури и 1000 km од површината на Земјата. Овде се развиваат силни ветрови, бури и се појавуваат такви неверојатни електрични феномени како аурорите. Многу од овие феномени се поврзани со флукс на сончево зрачење, космичко зрачење и магнетното поле на Земјата. Високите слоеви на атмосферата се исто така хемиска лабораторија, бидејќи таму, во услови блиски до вакуум, некои атмосферски гасови, под влијание на моќен проток на сончева енергија, влегуваат во хемиски реакции. Науката која ги проучува овие меѓусебно поврзани феномени и процеси се нарекува физика на високите слоеви на атмосферата.
ОПШТИ КАРАКТЕРИСТИКИ НА ЗЕМЈИНАТА АТМОСФЕРА
Димензии.Сè додека ракетите и вештачките сателити не ги истражуваа надворешните слоеви на атмосферата на растојанија неколку пати поголеми од радиусот на Земјата, се веруваше дека како што се оддалечувате од површината на земјата, атмосферата постепено станува поретка и непречено преминува во меѓупланетарниот простор. . Сега е утврдено дека енергетските текови од длабоките слоеви на Сонцето продираат во вселената далеку подалеку од орбитата на Земјата, до надворешните граници на Сончевиот систем. Овој т.н. сончев ветертече околу магнетното поле на Земјата, формирајќи издолжена „шуплина“, во која е концентрирана атмосферата на Земјата. Земјиното магнетно поле е забележливо стеснето на дневната страна свртена кон Сонцето и формира долг јазик, кој веројатно се протега надвор од орбитата на Месечината, на спротивната, ноќна страна. Границата на магнетното поле на Земјата се нарекува магнетопауза. На дневната страна, оваа граница минува на растојание од околу седум земјини радиуси од површината, но во периоди на зголемена сончева активност таа е уште поблиску до површината на Земјата. Магнетопаузата е и граница на земјината атмосфера, чија надворешна обвивка се нарекува и магнетосфера, бидејќи содржи наелектризирани честички (јони), чие движење се должи на магнетното поле на земјата. Вкупната тежина на атмосферските гасови е приближно 4,5*1015 тони Така, „тежината“ на атмосферата по единица површина или атмосферскиот притисок е приближно 11 тони/м2 на морското ниво.
Значење за животот.Од горенаведеното произлегува дека Земјата е одвоена од меѓупланетарниот простор со моќен заштитен слој. Надворешниот простор е проникнат со моќно ултравиолетово и рендгенско зрачење од Сонцето и уште потешко космичко зрачење, а овие видови на зрачење се штетни за сите живи суштества. На надворешниот раб на атмосферата, интензитетот на зрачењето е смртоносен, но значителен дел од него е задржан од атмосферата далеку од површината на Земјата. Апсорпцијата на ова зрачење објаснува многу својства на високите слоеви на атмосферата, а особено електричните феномени што се случуваат таму. Најнискиот површински слој на атмосферата е особено важен за личноста која живее на точката на допир на цврстите, течните и гасовитите обвивки на Земјата. Горната обвивка на „цврстата“ Земја се нарекува литосфера. Околу 72% од површината на Земјата е покриена со водите на океаните, кои го сочинуваат најголемиот дел од хидросферата. Атмосферата се граничи и со литосферата и со хидросферата. Човекот живее на дното на воздушниот океан и близу или над нивото на водениот океан. Интеракцијата на овие океани е еден од важните фактори што ја одредуваат состојбата на атмосферата.
Соединение.Долните слоеви на атмосферата се состојат од мешавина на гасови (види табела). Покрај оние наведени во табелата, други гасови се присутни и во форма на мали нечистотии во воздухот: озон, метан, супстанции како јаглерод моноксид (CO), азот и сулфур оксиди, амонијак.

СОСТАВ НА АТМОСФЕРАТА

На ниво на морето 1013,25 hPa (околу 760 mmHg). Просечната глобална температура на воздухот на површината на Земјата е 15°C, додека температурата варира од околу 57°C во суптропските пустини до -89°C на Антарктикот. Густината на воздухот и притисокот се намалуваат со висината според закон блиску до експоненцијална.

Структурата на атмосферата. Вертикално, атмосферата има слоевит структура, одредена главно од карактеристиките на вертикалната распределба на температурата (слика), која зависи од географската локација, сезоната, времето од денот итн. Долниот слој на атмосферата - тропосферата - се карактеризира со пад на температурата со висина (за околу 6 ° C на 1 км), неговата висина е од 8-10 km во поларни ширини до 16-18 km во тропските предели. Поради брзото намалување на густината на воздухот со висина, околу 80% од вкупната маса на атмосферата е во тропосферата. Над тропосферата се наоѓа стратосферата - слој кој генерално се карактеризира со зголемување на температурата со висината. Преодниот слој помеѓу тропосферата и стратосферата се нарекува тропопауза. Во долната стратосфера, до ниво од околу 20 km, температурата малку се менува со висината (т.н. изотермна област) и често дури и малку се намалува. Повисоко, температурата се зголемува поради апсорпцијата на сончевото УВ зрачење од озонот, на почетокот бавно и побрзо од ниво од 34-36 km. Горната граница на стратосферата - стратопаузата - се наоѓа на надморска височина од 50-55 km, што одговара на максималната температура (260-270 K). Слојот на атмосферата, кој се наоѓа на надморска височина од 55-85 km, каде што температурата повторно паѓа со висината, се нарекува мезосфера, на нејзината горна граница - мезопауза - температурата достигнува 150-160 K во лето, а 200- 230 K во зима. Над мезопаузата започнува термосферата - слој, кој се карактеризира со брзо зголемување на температурата, достигнувајќи вредности од 800-1200 K на надморска височина од 250 km. Корпускуларното и рендгенското зрачење на Сонцето се апсорбира во термосферата, метеорите се забавуваат и изгоруваат, па ја врши функцијата на заштитниот слој на Земјата. Уште повисока е егзосферата, од каде што атмосферските гасови се дисипираат во светскиот простор поради дисипација и каде што се случува постепен премин од атмосферата во меѓупланетарен простор.

Состав на атмосферата. До надморска височина од околу 100 km, атмосферата е практично хомогена по хемиски состав и просечно молекуларна масавоздухот (околу 29) во него е константен. Во близина на површината на Земјата, атмосферата се состои од азот (околу 78,1% по волумен) и кислород (околу 20,9%), а исто така содржи мали количини на аргон, јаглерод диоксид (јаглерод диоксид), неон и други постојани и променливи компоненти (види Воздух).

Покрај тоа, атмосферата содржи мали количини на озон, азотни оксиди, амонијак, радон итн. Релативната содржина на главните компоненти на воздухот е константна со текот на времето и униформа во различни географски области. Содржината на водена пареа и озон е променлива во просторот и времето; и покрај малата содржина, нивната улога во атмосферските процеси е многу значајна.

Над 100-110 km се јавува дисоцијација на молекулите на кислород, јаглерод диоксид и водена пареа, па молекуларната тежина на воздухот се намалува. На надморска височина од околу 1000 km почнуваат да преовладуваат лесни гасови - хелиум и водород, а уште повисоко, атмосферата на Земјата постепено се претвора во меѓупланетарен гас.

Најважната променлива компонента на атмосферата е водената пареа, која влегува во атмосферата преку испарување од површината на водата и влажната почва, како и преку транспирација од растенијата. Релативната содржина на водена пареа варира во близина на површината на земјата од 2,6% во тропските предели до 0,2% во поларните географски широчини. Со висина, брзо паѓа, намалувајќи се за половина веќе на висина од 1,5-2 км. Вертикалната колона на атмосферата на умерените географски широчини содржи околу 1,7 cm од „слојот на таложена вода“. Кога водената пареа се кондензира, се формираат облаци, од кои атмосферските врнежи паѓаат во форма на дожд, град и снег.

Важна компонента на атмосферскиот воздух е озонот, 90% концентриран во стратосферата (помеѓу 10 и 50 km), околу 10% од него е во тропосферата. Озонот обезбедува апсорпција на тврдото УВ зрачење (со бранова должина помала од 290 nm), а тоа е неговата заштитна улога за биосферата. Вредностите на вкупната содржина на озон варираат во зависност од географската широчина и сезоната и се движат од 0,22 до 0,45 cm (дебелината на озонската обвивка при притисок од p= 1 atm и температура од T = 0 ° C). AT озонски дупки, забележано во пролетта на Антарктикот од раните 1980-ти, содржината на озон може да се намали до 0,07 см географски широчини. Суштинска променлива компонента на атмосферата е јаглеродниот диоксид, чија содржина во атмосферата е зголемена за 35% во текот на изминатите 200 години, што главно се објаснува со антропогениот фактор. Неговата ширина и сезонска варијабилност поврзана со фотосинтезата на растенијата и растворливоста во морска вода(според законот на Хенри, растворливоста на гасот во вода се намалува со зголемување на температурата).

Важна улога во формирањето на климата на планетата игра атмосферскиот аеросол - цврсти и течни честички суспендирани во воздухот со големина од неколку nm до десетици микрони. Постојат аеросоли од природно и антропогено потекло. Аеросолот се формира во процесот на реакции во гасна фаза од производите на растителниот свет и човековата економска активност, вулкански ерупции, како резултат на прашината што ја крева ветерот од површината на планетата, особено од нејзините пустински региони, и е исто така формиран од космичка прашина што влегува во горната атмосфера. Поголемиот дел од аеросолот е концентриран во тропосферата; аеросолот од вулкански ерупции го формира таканаречениот Junge слој на надморска височина од околу 20 km. Најголемо количество на антропоген аеросол влегува во атмосферата како резултат на работата на возилата и термоцентралите, хемиската индустрија, согорувањето на горивото итн. Затоа, во некои области составот на атмосферата значително се разликува од обичниот воздух, што бараше создавање на посебна служба за следење и контрола на нивото на загаденост на атмосферскиот воздух.

Атмосферска еволуција. Се чини дека модерната атмосфера е од секундарно потекло: таа е формирана од гасови ослободени од цврстата обвивка на Земјата по завршувањето на формирањето на планетата пред околу 4,5 милијарди години. Во текот на геолошката историја на Земјата, атмосферата претрпе значителни промени во нејзиниот состав под влијание на голем број фактори: дисипација (испарување) на гасови, главно полесни, во вселената; ослободување на гасови од литосферата како резултат на вулканска активност; хемиски реакции помеѓу компонентите на атмосферата и карпите што ја сочинуваат земјината кора; фотохемиски реакции во самата атмосфера под влијание на сончевото УВ зрачење; акреција (фаќање) на материјата на меѓупланетарниот медиум (на пример, метеорска материја). Развојот на атмосферата е тесно поврзан со геолошките и геохемиските процеси, а во последните 3-4 милијарди години и со активноста на биосферата. Значаен дел од гасовите што ја сочинуваат модерната атмосфера (азот, јаглерод диоксид, водена пареа) настанале при вулканска активност и упад, што ги однело од длабочините на Земјата. Кислородот се појавил во значителни количини пред околу 2 милијарди години како резултат на активноста на фотосинтетичките организми кои првично потекнуваат од површинските води на океанот.

Врз основа на податоците за хемискиот состав на карбонатните наоѓалишта, добиени се проценки за количеството на јаглерод диоксид и кислород во атмосферата од геолошкото минато. Во текот на Фанерозоикот (последните 570 милиони години од историјата на Земјата), количината на јаглерод диоксид во атмосферата варираше во голема мера, во согласност со нивото на вулканска активност, температурата на океаните и фотосинтезата. Поголемиот дел од ова време, концентрацијата на јаглерод диоксид во атмосферата беше значително повисока од сегашната (до 10 пати). Количината на кислород во атмосферата на Фанерозоикот значително се промени, а тенденцијата за нејзино зголемување преовладуваше. Во прекамбриската атмосфера, масата на јаглерод диоксид беше, по правило, поголема, а масата на кислород помала отколку во атмосферата на Фанерозоикот. Флуктуациите на количеството на јаглерод диоксид имале значително влијание врз климата во минатото, зголемувајќи го ефектот на стаклена градина со зголемување на концентрацијата на јаглерод диоксид, поради што климата за време на главниот дел од Фанерозоикот била многу потопла отколку во модерната ера.

атмосфера и живот. Без атмосфера, Земјата би била мртва планета. Органскиот живот продолжува во тесна интеракција со атмосферата и нејзината поврзана клима и временски услови. Незначителна по маса во споредба со планетата како целина (околу милионити дел), атмосферата е sine qua non за сите форми на живот. Кислородот, азот, водена пареа, јаглерод диоксид и озон се најважните атмосферски гасови за животот на организмите. Кога јаглеродниот диоксид се апсорбира од растенијата со фотосинтетика, се создава органска материја која се користи како извор на енергија од огромното мнозинство живи суштества, вклучително и луѓето. Кислородот е неопходен за постоење на аеробни организми, за кои снабдувањето со енергија се обезбедува со реакциите на оксидација на органската материја. Азот, асимилиран од некои микроорганизми (азотни фиксатори), е неопходен за минералната исхрана на растенијата. Озонот, кој го апсорбира суровото УВ зрачење на Сонцето, значително го намалува овој опасен по живот дел од сончевото зрачење. Кондензацијата на водена пареа во атмосферата, формирањето на облаци и последователните врнежи го снабдуваат со вода копното, без кое не е можна ниту една форма на живот. Виталната активност на организмите во хидросферата во голема мера е одредена од количината и хемискиот состав на атмосферските гасови растворени во вода. Бидејќи хемискиот состав на атмосферата значително зависи од активноста на организмите, биосферата и атмосферата може да се сметаат како дел од единствен систем, чие одржување и еволуција (види Биогеохемиски циклуси) беше од големо значење за промена на составот на атмосферата низ историјата на Земјата како планета.

Радијација, топлина и водена рамнотежа на атмосферата. Сончевото зрачење е практично единствениот извор на енергија за сите физички процеси во атмосферата. Главната карактеристика на режимот на зрачење на атмосферата е таканаречениот ефект на стаклена градина: атмосферата доста добро го пренесува сончевото зрачење на површината на земјата, но активно го апсорбира термичкото долгобраново зрачење на површината на земјата, од кое дел се враќа на површина во форма на контра зрачење што ја компензира загубата на радијативна топлина на површината на земјата (види Атмосферско зрачење ). Во отсуство на атмосфера, просечната температура на земјината површина би била -18°C, во реалноста таа е 15°C. Влезното сончево зрачење делумно (околу 20%) се апсорбира во атмосферата (главно од водена пареа, капки вода, јаглерод диоксид, озон и аеросоли), а исто така се распрснува (околу 7%) од честички на аеросол и флуктуации на густината (Рејли расејување) . Целокупното зрачење, кое достигнува до површината на земјата, делумно (околу 23%) се рефлектира од него. Рефлексивноста се одредува според рефлексивноста на основната површина, таканареченото албедо. Во просек, албедото на Земјата за интегралниот флукс на сончевото зрачење е близу 30%. Таа варира од неколку проценти (сува почва и црна почва) до 70-90% за свежо паднатиот снег. Размената на радијација на топлина помеѓу земјината површина и атмосферата суштински зависи од албедото и се определува од ефективното зрачење на земјината површина и противзрачењето на атмосферата апсорбирана од неа. Алгебарскиот збир на флукс на зрачење кои влегуваат во земјината атмосфера од вселената и ја оставаат назад се нарекува радијациона рамнотежа.

Трансформациите на сончевото зрачење по неговата апсорпција од атмосферата и земјината површина го одредуваат топлинскиот баланс на Земјата како планета. Главниот извор на топлина за атмосферата е површината на земјата; топлината од него се пренесува не само во форма на зрачење со долг бран, туку и со конвекција, а исто така се ослободува за време на кондензацијата на водена пареа. Уделите на овие топлински приливи се во просек 20%, 7% и 23%, соодветно. Овде се додава и околу 20% од топлината поради апсорпцијата на директно сончево зрачење. Флуксот на сончевото зрачење по единица време низ една област нормално на сончевите зраци и лоцирана надвор од атмосферата на просечно растојание од Земјата до Сонцето (т.н. сончева константа) е 1367 W / m 2, промените се 1-2 W / m 2 во зависност од циклусот на сончевата активност. Со планетарно албедо од околу 30%, просечниот временски глобален прилив на сончева енергија на планетата е 239 W/m 2 . Бидејќи Земјата како планета во просек емитира иста количина на енергија во вселената, тогаш, според законот Стефан-Болцман, ефективната температура на излезното термичко зрачење со долг бран е 255 K (-18 °C). Во исто време, просечната температура на површината на земјата е 15°C. Разликата од 33°C се должи на ефектот на стаклена градина.

Водениот биланс на атмосферата како целина одговара на еднаквоста на количината на влага испарувана од површината на Земјата, количината на врнежи што паѓаат на површината на земјата. Атмосферата над океаните добива повеќе влага од процесите на испарување отколку над копното и губи 90% во форма на врнежи. Вишокот на водена пареа над океаните се носи на континентите со воздушни струи. Количината на водена пареа транспортирана во атмосферата од океаните до континентите е еднаква на волуменот на речниот тек што се влева во океаните.

движење на воздухот. Земјата има сферична форма, па многу помалку сончево зрачење доаѓа до нејзините високи географски широчини отколку до тропските предели. Како резултат на тоа, се појавуваат големи температурни контрасти помеѓу географските широчини. Релативната положба на океаните и континентите исто така значително влијае на распределбата на температурата. Поради големата маса на океанските води и високиот топлински капацитет на водата, сезонските флуктуации на температурата на површината на океаните се многу помали од оние на копното. Во овој поглед, во средните и високите географски широчини, температурата на воздухот над океаните е значително пониска во лето отколку над континентите, а повисока во зима.

Нерамномерното загревање на атмосферата во различни региони на земјината топка предизвикува дистрибуција на атмосферскиот притисок што не е подеднакво во вселената. На ниво на морето, распределбата на притисокот се карактеризира со релативно ниски вредности во близина на екваторот, зголемување на суптропските предели (појаси со висок притисок) и намалување на средните и високите географски широчини. Во исто време, на континентите на екстратропски широчини, притисокот обично се зголемува во зима, а се намалува во лето, што е поврзано со распределбата на температурата. Под дејство на градиент на притисок, воздухот доживува забрзување насочено од области со висок притисок до области со низок притисок, што доведува до движење на воздушните маси. На подвижните воздушни маси влијае и силата на отклонување на Земјината ротација (сила Кориолисова), силата на триење, која се намалува со висината, а во случај на криволинеарни траектории, центрифугалната сила. Од големо значење е турбулентното мешање на воздухот (види Турбуленција во атмосферата).

Комплексен систем на воздушни струи (општа циркулација на атмосферата) е поврзан со планетарната распределба на притисокот. Во меридијалната рамнина, во просек, се следат две или три меридијални циркулациони ќелии. Во близина на екваторот, загреаниот воздух се крева и паѓа во суптропските предели, формирајќи Хедлиева клетка. Воздухот на обратната Ферелова ќелија исто така се спушта таму. На високи географски широчини, често се следи директна поларна ќелија. Брзините на меридијалната циркулација се од редот на 1 m/s или помалку. Поради дејството на Кориолисовата сила, во поголемиот дел од атмосферата се забележани западни ветрови со брзина во средната тропосфера од околу 15 m/s. Постојат релативно стабилни ветерни системи. Тие вклучуваат трговски ветрови - ветрови што дуваат од појаси со висок притисок во суптропските предели до екваторот со забележлива источна компонента (од исток кон запад). Монсуните се доста стабилни - воздушни струи кои имаат јасно изразен сезонски карактер: дуваат од океанот до копното во лето, а во спротивна насока во зима. Посебно редовни се монсуните на Индискиот Океан. Во средните географски широчини, движењето на воздушните маси е главно западно (од запад кон исток). Ова е зона на атмосферски фронтови, на кои се појавуваат големи вртлози - циклони и антициклони, кои покриваат многу стотици, па дури и илјадници километри. Циклоните се јавуваат и во тропските предели; овде тие се разликуваат по помали димензии, но многу големи брзини на ветерот, достигнувајќи јачина на урагани (33 m/s или повеќе), таканаречени тропски циклони. Во Атлантскиот и источниот дел на Тихиот Океан тие се нарекуваат урагани, а во западниот дел на Пацификот се нарекуваат тајфуни. Во горната тропосфера и долната стратосфера, во областите што ја одвојуваат директната клетка на меридијалната Хедлиева циркулација и обратната Ферелова ќелија, често се забележуваат релативно тесни, широки стотици километри, млазни потоци со остро дефинирани граници, во кои ветерот достигнува 100 -150 па и 200 m/ Со.

Климата и времето. Разликата во количината на сончево зрачење што доаѓа на различни географски широчини на површината на земјата, која е разновидна по физички својства, ја одредува различноста на климите на Земјата. Од екваторот до тропските географски широчини, температурата на воздухот во близина на површината на земјата во просек изнесува 25-30 ° C и малку се менува во текот на годината. Во екваторијалната зона обично паѓаат многу врнежи, што создава услови за прекумерна влага таму. Во тропските зони, количината на врнежи се намалува, а во некои области станува многу мала. Еве ги огромните пустини на Земјата.

Во суптропските и средните географски широчини, температурата на воздухот значително варира во текот на годината, а разликата помеѓу летните и зимските температури е особено голема во областите на континентите оддалечени од океаните. Така, во некои области на Источен Сибир, годишната амплитуда на температурата на воздухот достигнува 65°С. Условите за навлажнување во овие географски широчини се многу разновидни, главно зависат од режимот на општата циркулација на атмосферата и значително се разликуваат од година во година.

Во поларните географски широчини, температурата останува ниска во текот на годината, дури и ако има забележителни сезонски варирање. Ова придонесува за широко распространета ледена покривка на океаните и копното и вечниот мраз, зафаќајќи над 65% од руската површина, главно во Сибир.

Во текот на изминатите децении, промените во глобалната клима стануваат се позабележителни. Температурата се зголемува повеќе на големи географски широчини отколку на ниски географски широчини; повеќе во зима отколку во лето; повеќе ноќе отколку во текот на денот. Во текот на 20 век, просечната годишна температура на воздухот во близина на површината на земјата во Русија се зголеми за 1,5-2 ° C, а во некои региони на Сибир се забележува зголемување од неколку степени. Ова е поврзано со зголемување на ефектот на стаклена градина поради зголемување на концентрацијата на мали гасовити нечистотии.

Времето се одредува според условите на атмосферската циркулација и географската положба на областа, најстабилно е во тропските предели и најпроменливо на средните и високите географски широчини. Најмногу се менува времето во зоните на промена на воздушните маси, поради минување на атмосферски фронтови, циклони и антициклони, носење врнежи и зголемен ветер. Податоците за временската прогноза се собираат од метеоролошки станици на земја, бродови и авиони и метеоролошки сателити. Видете исто така метеорологија.

Оптички, акустични и електрични феномени во атмосферата. Кога електромагнетното зрачење се шири во атмосферата, како резултат на рефракција, апсорпција и расејување на светлината со воздух и разни честички (аеросол, ледени кристали, капки вода), се јавуваат различни оптички феномени: виножито, круни, ореол, фатаморгана итн. расејувањето ја одредува привидната висина на сводот и сината боја на небото. Опсегот на видливост на објектите се одредува според условите на ширење на светлината во атмосферата (види Атмосферска видливост). Транспарентноста на атмосферата на различни бранови должини го одредува опсегот на комуникација и можноста за откривање објекти со инструменти, вклучувајќи ја и можноста за астрономски набљудувања од површината на Земјата. За проучување на оптичките нехомогености во стратосферата и мезосферата, феноменот на самракот игра важна улога. На пример, фотографирање на самракот со вселенско леталоовозможува откривање на слоеви на аеросол. Карактеристиките на ширењето на електромагнетното зрачење во атмосферата ја одредуваат точноста на методите за далечинско согледување на неговите параметри. Сите овие прашања, како и многу други, ги проучува атмосферската оптика. Прекршувањето и расејувањето на радио брановите ги одредуваат можностите за радио прием (види Пропагирање на радио бранови).

Ширењето на звукот во атмосферата зависи од просторната распределба на температурата и брзината на ветерот (види Атмосферска акустика). Тоа е од интерес за далечинско согледување на атмосферата. Експлозии на полнења лансирани од ракети во горната атмосфера, даде многу информации за системите на ветер и текот на температурата во стратосферата и мезосферата. Во стабилно стратифицирана атмосфера, кога температурата паѓа со висина побавно од адијабатскиот градиент (9,8 K/km), се појавуваат таканаречените внатрешни бранови. Овие бранови можат да се шират нагоре во стратосферата, па дури и во мезосферата, каде што слабеат, придонесувајќи за зголемен ветер и турбуленција.

Негативниот полнеж на Земјата и електричното поле предизвикано од него, атмосферата, заедно со електрично наелектризираната јоносфера и магнетосферата, создаваат глобално електрично коло. Важна улога игра формирањето на облаци и молња електрична енергија. Опасноста од громски празнења наложи развој на методи за громобранска заштита на згради, конструкции, далноводи и комуникации. Овој феномен е од особена опасност за воздухопловството. Празнењата од молња предизвикуваат атмосферски радио пречки, наречени атмосфери (види „Свиркачка атмосфера“). При нагло зголемување на јачината на електричното поле, се забележуваат светлечки празнења кои се појавуваат на точките и острите агли на предметите што штрчат над површината на земјата, на одделни врвови во планините итн. (Елма светла). Атмосферата секогаш содржи голем број на лесни и тешки јони, кои многу варираат во зависност од специфичните услови, кои ја одредуваат електричната спроводливост на атмосферата. Главните воздушни јонизатори во близина на површината на земјата се зрачењето на радиоактивни материи содржани во земјината кора и во атмосферата, како и космичките зраци. Видете исто така атмосферски електрицитет.

Човековото влијание врз атмосферата.Во текот на изминатите векови, има зголемување на концентрацијата на стакленички гасови во атмосферата поради човечките активности. Процентјаглерод диоксид се зголеми од 2,8-10 2 пред двесте години на 3,8-10 2 во 2005 година, содржината на метан - од 0,7-10 1 пред околу 300-400 години на 1,8-10 -4 21 век; околу 20% од зголемувањето на ефектот на стаклена градина во изминатиот век беше дадено од фреони, кои практично не постоеја во атмосферата до средината на 20 век. Овие супстанции се препознаени како стратосферски осиромашувачи на озонот и нивното производство е забрането со Монтреалскиот протокол од 1987 година. Зголемувањето на концентрацијата на јаглерод диоксид во атмосферата е предизвикано од согорувањето на сè поголеми количини јаглен, нафта, гас и други јаглеродни горива, како и уништувањето на шумите, што резултира со намалување на апсорпцијата на јаглерод диоксид преку фотосинтезата. Концентрацијата на метанот се зголемува со растот на производството на нафта и гас (поради неговите загуби), како и со ширењето на оризовите култури и зголемувањето на бројот на добитокот. Сето ова придонесува за затоплување на климата.

За промена на времето, развиени се методи на активно влијание врз атмосферските процеси. Тие се користат за заштита на земјоделските растенија од штети од град со растурање на специјални реагенси во грмотевици. Исто така, постојат методи за отстранување на магла на аеродромите, заштита на растенијата од мраз, влијание врз облаците за да се зголемат врнежите на вистинските места или да се растераат облаците за време на јавни настани.

Проучување на атмосферата. Информациите за физичките процеси во атмосферата се добиваат првенствено од метеоролошките набљудувања, кои се вршат од глобална мрежа на постојани метеоролошки станици и пунктови лоцирани на сите континенти и на многу острови. Дневните набљудувања даваат информации за температурата и влажноста на воздухот, атмосферскиот притисок и врнежите, облачноста, ветерот итн. Набљудувањата на сончевото зрачење и неговите трансформации се вршат на актинометриските станици. Од големо значење за проучување на атмосферата се мрежите на аеролошки станици, каде што метеоролошките мерења се вршат со помош на радиозонди до височина од 30-35 km. На голем број станици се врши набљудување на атмосферскиот озон, електричните феномени во атмосферата и хемискиот состав на воздухот.

Податоците од копнените станици се дополнети со набљудувања на океаните, каде што оперираат „метеоролошки бродови“, трајно лоцирани во одредени области на Светскиот океан, како и метеоролошки информации добиени од истражувања и други бродови.

Во последниве децении, сè повеќе информации за атмосферата се добиваат со помош на метеоролошки сателити, на кои се инсталирани инструменти за фотографирање на облаци и мерење на флуксот на ултравиолетово, инфрацрвено и микробрано зрачење од Сонцето. Сателитите овозможуваат да се добијат информации за вертикалните температурни профили, облачноста и нејзината содржина на вода, елементите на рамнотежата на атмосферското зрачење, температурата на површината на океанот итн. одредување на вертикални профили на густина, притисок и температура, како и содржина на влага во атмосферата. Со помош на сателити, стана можно да се разјасни вредноста на сончевата константа и планетарното албедо на Земјата, да се изградат мапи на радијациската рамнотежа на системот Земја-атмосфера, да се измери содржината и варијабилноста на малите атмосферски нечистотии и да се решат многу други проблеми на атмосферската физика и мониторингот на животната средина.

Лит .: Budyko M. I. Климата во минатото и иднината. Л., 1980; Matveev L. T. Курс по општа метеорологија. Физика на атмосферата. 2. ед. Л., 1984; Будико М.И., Ронов А.Б., Јаншин А.Л. Историја на атмосферата. Л., 1985; Khrgian A.Kh. Атмосферска физика. М., 1986; Атмосфера: Прирачник. Л., 1991; Khromov S. P., Petrosyants M. A. Метеорологија и климатологија. 5-ти ед. М., 2001 година.

Г.С. Голицин, Н.А.Заицева.

Формирањето на Земјината атмосфера започнало во античко време - во протопланетарната фаза на развојот на Земјата, во активниот период со ослободување на огромно количество гасови. Подоцна, кога биосферата се појавила на Земјата, формирањето на атмосферата продолжило поради размената на гасови помеѓу водата, растенијата, животните и производите на нивното распаѓање.

Во текот на геолошката историја, атмосферата на Земјата претрпе низа длабоки трансформации.

Примарната атмосфера на Земјата. Закрепнување.

Дел Примарната атмосфера на Земјатаво протопланетарната фаза на развојот на Земјата (пред повеќе од 4,2 милијарди години), доминантно беа вклучени метанот, амонијак и јаглерод диоксид. Потоа, како резултат на дегасирање и континуирани атмосферски процеси на површината на земјата, составот на примарната атмосфера на Земјата беше збогатен со водена пареа, јаглеродни соединенија (CO 2, CO) и сулфур, како и силни халогени киселини (HCI, HF , HI) и борна киселина. Почетната атмосфера беше многу тенка.

Секундарната атмосфера на Земјата. Оксидативно.

Последователно, примарната атмосфера почна да се трансформира во секундарна. Ова се случи како резултат на истите атмосферски процеси што се случија на површината на земјата, вулканската и сончевата активност, како и поради виталната активност на цијанобактериите и сино-зелените алги.

Резултатот од трансформацијата беше распаѓање на метанот во водород и јаглерод диоксид, амонијакот - во азот и водород. Јаглерод диоксид и азот почнаа да се акумулираат во атмосферата на Земјата.

Сино-зелените алги преку фотосинтеза почнале да произведуваат кислород, кој речиси целиот бил потрошен за оксидација на други гасови и карпи. Како резултат на тоа, амонијакот беше оксидиран до молекуларен азот, метан и јаглерод моноксид - до јаглерод диоксид, сулфур и водород сулфид - до SO 2 и SO 3.

Така, атмосферата постепено се претворила од редуцирачка во оксидирачка.

Формирање и еволуција на јаглерод диоксид во примарната и секундарната атмосфера.

Извори на јаглерод диоксид во раните фази на формирање на атмосферата:

• Оксидација на метан,
• Дегасирање на земјината обвивка,
• Времето на карпите.

На преминот на протерозоикот и палеозоикот (пред околу 600 милиони години), содржината на јаглерод диоксид во атмосферата се намалила и изнесувала само десетини од процентот од вкупниот волумен на гасови во атмосферата.

Сегашното ниво на содржина на јаглерод диоксид во атмосферата достигна само пред 10-20 милиони години.

Формирање и еволуција на кислород во примарната и секундарната атмосфера.

Извори на кислород раните фази на формирање на атмосферата :

• Дегасирање на земјината обвивка - речиси целиот кислород се трошеше на оксидативни процеси.
• Фотодисоцијација на водата (распаѓање во молекули на водород и кислород) во атмосферата под дејство на ултравиолетово зрачење - како резултат на тоа, во атмосферата се појавија слободни молекули на кислород.
• Преработка на јаглерод диоксид во кислород од еукариоти. Појавата на слободен кислород во атмосферата доведе до смрт на прокариоти (прилагодени на животот во услови на редукција) и појава на еукариоти (прилагодени да живеат во оксидирачка средина).

Промена на концентрацијата на кислород во атмосферата.

Археј - прва половина на протерозоикот - концентрација на кислород 0,01% од сегашното ниво (точка на Уреј). Речиси целиот добиен кислород бил потрошен на оксидација на железо и сулфур. Ова продолжи се додека целото црно железо на површината на земјата не се оксидира. Оттогаш, кислородот почна да се акумулира во атмосферата.

Втората половина на протерозоикот - крајот на раниот вендиски - концентрацијата на кислород во атмосферата е 0,1% од сегашното ниво (точка Пастер).

Доцен вендиски - силурски период. Слободниот кислород го стимулираше развојот на животот - процесот на анаеробна ферментација беше заменет со енергично поперспективен и прогресивен метаболизам на кислород. Оттогаш, акумулацијата на кислород во атмосферата е доста брзо. Појавата на растенија од морето до копното (пред 450 милиони години) доведе до стабилизирање на нивото на кислород во атмосферата.

Средна креда . Конечното стабилизирање на концентрацијата на кислород во атмосферата е поврзано со појавата на цветни растенија (пред 100 милиони години).

Формирање и еволуција на азот во примарната и секундарната атмосфера.

Азот е формиран во раните фази на развојот на Земјата поради распаѓањето на амонијакот. Врзувањето на атмосферскиот азот и неговото закопување во морските седименти започна со појавата на организмите. По ослободувањето на живите организми на копно, азотот почна да се закопува во континенталните седименти. Процесот на фиксација на азот беше особено засилен со појавата на копнените растенија.

Така, составот на атмосферата на Земјата ги определил карактеристиките на животот на организмите, придонел за нивната еволуција, развој и населување на површината на земјата. Но, во историјата на Земјата понекогаш имаше неуспеси во дистрибуцијата на составот на гасот. Причината за ова беа различни катастрофи кои се случија повеќе од еднаш за време на Криптозоикот и Фанерозоикот. Овие неуспеси доведоа до масовно истребување на органскиот свет.

Составот на античката и модерната атмосфера во проценти е прикажан во Табела 1.

Табела 1. Состав на примарна и модерна атмосфера на Земјата.