Особливості атмосфери Землі

Атмосфера (від грец. «Атмос» – пар і «сфера» – куля) – це газова оболонка, яка не має чітко вираженої верхньої межі й існуюча завдяки гравітаційному тяжінню Землі. Атмосферу називають блакитний покрівлею Землі. Хоча маса її в порівнянні з Землею мізерно мала і складає всього одну мільйонну маси планети, значення атмосфери для життя на Землі величезне. Її маса становить 5,15 * 1015 т. Склад біля поверхні Землі наступний: азот – 78,1%, кисень – 20,95%, аргон – 0,93% і в незначних частках відсотка вуглекислий газ, водень, гелій, неон і інші гази. У земної поверхні вміст водяної пари змінюється від 0,3% в тропіках до 2 * 10-5% в Антарктиді. На висоті 20-25 км розташований шар озону, який і охороняє живі організми від короткохвильового (ультрафіолетового) сонячного випромінювання, згубно впливає на живі організми.

За різкій зміні температур в атмосфері виділяють кілька шарів (сфер). Межі між ними носять назву пауз (тропопауза, стратопауза, мезопауза). Кожен з шарів має специфічні геофізичні та геохімічні властивості. Межі між сферами нерізкі і залежно від широти розташовуються на різних висотах. У самому нижньому шарі – тропосфері – температура в міру підвищення висоти від земної поверхні падає до -55 ° С у полюса і -75 ° С у екватора. У ній зосереджено 4/5 всієї маси атмосфери. Вона багата азотом і киснем, насичена парами води і вуглекислим газом. Тут протікають важливі погодні процеси й утворюються хмари. Температура в тропосфері падає з висотою в середньому на 6 ° С на кожен кілометр. Тропосфера простягається до висоти 12-15 км і відокремлюється від стратосфери тропопаузою.

У стратосфері відбувається різке підвищення температури, що досягає 0 ° С на висоті 55 км, де проходить стратопауза. У стратосфері кількість азоту і кисню зменшується, а вміст водню, гелію та інших легких газів збільшується. Між тропосферою і стратосферою розташовується озоновий шар.
Наступний шар атмосфери – мезосфера – розташовується в інтервалі 55-95 км над поверхнею Землі. У ній продовжується падіння температури із збільшенням висоти і досягає -70, -80 ° С в мезопаузі. У термосфере температура підвищується, досягаючи на висоті 400 км 1200 ° С. Її нерідко називають іоносферою, так як молекули газів іонізовані космічним випромінюванням, тобто позбавлені верхніх електронів і тому мають позитивним зарядом. Як і будь іонізований газ, повітря в термосфере добре проводить електрику. До того ж термосфера має чудову властивість – відбиває радіохвилі, що робить можливою дальню зв’язок на Землі.

Вище термосфери розташовується екзосфера, що представляє собою перехідну область між атмосферою і міжпланетним простором. Характерними її особливостями є переважання газів в атомарному стані і дуже мала щільність. Тут найбільш легкі гази залишають атмосферу і розсіюються в космічному просторі.

Стратосфера в інтервалі від 15 до 55 км містить озон. Максимум його концентрації відзначається на висотах 17-25 км. У озоновому шарі міститься до 90% загальної кількості атмосферного озону. Невелика частина озону виникає в тропосфері під час грози і при електричних розрядах. Але досить швидко озон в тропосфері розкладається і розсіюється.

У звичайних умовах озон являє собою газ з різким специфічним запахом. Це сильна отрута, що перевершує по токсичності синильну кислоту. Він має мутагенних і канцерогенними властивостями, діє на кров, а в суміші з киснем вибухонебезпечний. Його присутність у значних кількостях в тропосфері представляє особливу екологічну небезпеку. Він може виникати в результаті фотохімічних реакцій у повітрі, забрудненому антропогенними домішками, і в першу чергу над великими промисловими центрами.

Стратосферний озон через його видатної здатності поглинати ультрафіолетове випромінювання, згубне для живих організмів, став справжнім захисним екраном нашої планети. У стратосфері озон виникає під впливом ультрафіолетової сонячної радіації з довжиною хвилі менше 240 нм, коли частина молекулярного кисню розпадається на атоми, які потім прилаштовуються до цілих молекулам. На створення озонового шару витрачається майже весь приплив ультрафіолетових променів. Процес взаємодії одно-, двох-і трехатомного кисню з урахуванням фотолізу був вперше розглянуто англійським фізиком С. Чепменом в 1929 р. і отримав назву кисневого циклу, або циклу Чепмена.
В атмосфері встановлено певні закономірності в розподілі озону за часом доби, широті місцевості і висоті. Як виявилося, концентрація озону зростає в другій половині доби, максимальних значень досягає навесні, а восени падає до мінімуму. Максимум концентрації озону припадає на висоти 17-25 км.

Вміст вуглекислого газу в атмосфері сприяє розвитку так званого парникового ефекту. Атмосфера пропускає крізь себе сонячну радіацію, але йдуть від земної поверхні теплове і довгохвильове випромінювання вона затримує завдяки присутності в ній вуглекислого газу. Чим більше в атмосфері міститься цього газу, тим вище парниковий ефект. Парниковим ефектом володіє і водяну пару. Хоча основна його маса знаходиться в тропосфері і його проникненню в стратосферу перешкоджає тропопауза, що є холодною пасткою для водяної пари, проте невелика частина неконденсованих водяної пари проникає з тропосфери в стратосферу.

В останні роки була встановлена значна роль у створенні парникового ефекту іншого газу – метану (СН4). Цей легкий горючий в кисневій атмосфері газ іноді називають болотним внаслідок того, що він утворюється в болотах в процесі гниття і перетворення органічних залишків без доступу кисню. Метан в атмосферу виділяється в результаті природних процесів і антропогенної діяльності.
На висоті близько 30 км розташовуються області «перламутрових» хмар, що складаються з кристаликів льоду з вмороженностью в них частинками різноманітних сполук азоту, хлору і вуглецю. Такі хмари утворюються як в результаті розкладання озону воднем (03 + Н2 ? Н20 + 02), так і шляхом безлічі інших реакцій. У верхній межі мезосфери на висоті близько 80 км утворюються «сріблясті» хмари, що представляють собою скупчення крижаних кристаликів.

Найважливішою особливістю атмосфери є присутність в ній пилуватих частинок, які впливають на прозорість. Природний природний джерело надходження пилу в атмосферу – вулканічні виверження і дефляція пустельних регіонів. Крім того, в результаті вулканічної діяльності в атмосферу поряд з вуглекислим газом і парами води потрапляє сірчистий газ. Окислюючись під впливом сонячних променів і реагуючи з водяною парою, він утворює аерозоль сірчаної кислоти.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Бонсай