Fizičke karakteristike atmosfere. Zemljina atmosfera: struktura i sastav. Sastav Zemljinog zraka - objašnjenje za djecu
Svijet oko nas formirana od tri vrlo različitim dijelovima: zemlja, voda i zrak. Svaki od njih je jedinstven i zanimljiv na svoj način. Sada ćemo govoriti samo o posljednjoj od njih. Šta je atmosfera? Kako je do toga došlo? Od čega se sastoji i na koje dijelove je podijeljen? Sva ova pitanja su izuzetno zanimljiva.
Sam naziv "atmosfera" formiran je od dvije riječi grčkog porijekla, a prevedene na ruski znače "para" i "lopta". A ako pogledate tačnu definiciju, možete pročitati sljedeće: "Atmosfera je zračna ljuska planete Zemlje koja zajedno s njom juri u svemir." Razvijala se paralelno sa geološkim i geohemijskim procesima koji su se odvijali na planeti. A danas svi procesi koji se odvijaju u živim organizmima zavise od toga. Bez atmosfere, planeta bi postala beživotna pustinja, poput Mjeseca.
Od čega se sastoji?
Pitanje kakva je atmosfera i koji su elementi u njoj već dugo zanima. Glavne komponente ove školjke bile su poznate već 1774. godine. Instalirao ih je Antoine Lavoisier. Otkrio je da se sastav atmosfere uglavnom sastoji od dušika i kisika. Vremenom su se njegove komponente usavršavale. A sada je poznato da sadrži mnoge druge plinove, kao i vodu i prašinu.
Pogledajmo pobliže šta čini Zemljinu atmosferu blizu njene površine. Najčešći gas je azot. Sadrži nešto više od 78 posto. Ali uprkos tome veliki broj, dušik je praktično neaktivan u zraku.
Sledeći element po količini i veoma važan po važnosti je kiseonik. Ovaj gas sadrži skoro 21% i pokazuje veoma visoku aktivnost. Njegova specifična funkcija je oksidacija mrtve organske tvari koja se kao rezultat ove reakcije raspada.
Niski, ali važni gasovi
Treći gas koji je deo atmosfere je argon. To je nešto manje od jedan posto. Nakon njega dolaze ugljen dioksid sa neonom, helijum sa metanom, kripton sa vodonikom, ksenon, ozon, pa čak i amonijak. Ali toliko ih je malo da je postotak takvih komponenti jednak stotim, hiljaditim i milionitim dijelovima. Od njih samo ugljični dioksid igra značajnu ulogu, jer je on građevinski materijal koji je biljkama potreban za fotosintezu. Njegova druga važna funkcija je blokiranje zračenja i apsorbiranje sunčeve topline.
Još jedan mali, ali važan plin, ozon, postoji da zadrži ultraljubičasto zračenje koje dolazi sa Sunca. Zahvaljujući ovom svojstvu, sav život na planeti je pouzdano zaštićen. S druge strane, ozon utiče na temperaturu stratosfere. Zbog činjenice da apsorbira ovo zračenje, zrak se zagrijava.
Konstantnost kvantitativnog sastava atmosfere održava se neprestanim miješanjem. Njegovi se slojevi kreću i horizontalno i okomito. Stoga, bilo gdje globus ima dovoljno kisika i nema viška ugljičnog dioksida.
Šta je još u zraku?
Treba napomenuti da se para i prašina mogu naći u vazdušnom prostoru. Potonji se sastoji od polena i čestica tla u gradu im se pridružuju nečistoće čvrstih emisija izduvnih gasova.
Ali u atmosferi ima mnogo vode. At određenim uslovima kondenzuje se i pojavljuju se oblaci i magla. U suštini, to je ista stvar, samo se prvi pojavljuju visoko iznad površine Zemlje, a drugi se šire duž nje. Oblaci poprimaju različite oblike. Ovaj proces zavisi od visine iznad Zemlje.
Ako su formirane 2 km iznad kopna, onda se nazivaju slojevitim. Iz njih kiša pada na zemlju ili pada snijeg. Iznad njih nastaju kumulusni oblaci do visine od 8 km. Uvek su najlepši i najslikovitiji. Oni su ti koji ih gledaju i pitaju se kako izgledaju. Ako se takve formacije pojave u sljedećih 10 km, bit će vrlo lagane i prozračne. Ime im je pernato.
Na koje je slojeve atmosfera podijeljena?
Iako imaju vrlo različite temperature jedna od druge, vrlo je teško reći na kojoj točno visini počinje jedan sloj, a drugi završava. Ova podjela je vrlo uslovna i približna. Međutim, slojevi atmosfere i dalje postoje i obavljaju svoje funkcije.
Najniži dio zračne ljuske naziva se troposfera. Njegova debljina se povećava kako se kreće od polova prema ekvatoru od 8 do 18 km. Ovo je najtopliji dio atmosfere jer se zrak u njemu zagrijava zemljine površine. Većina Vodena para je koncentrisana u troposferi, zbog čega nastaju oblaci, padavine padaju, grmljavine tutnjaju i pušu vjetrovi.
Sljedeći sloj je debeo oko 40 km i naziva se stratosfera. Ako se posmatrač pomeri u ovaj deo vazduha, otkriće da je nebo postalo ljubičasto. To se objašnjava malom gustoćom tvari, koja praktički ne raspršuje sunčeve zrake. Upravo u ovom sloju lete mlazni avioni. Svi otvoreni prostori su im otvoreni, jer oblaka praktično nema. Unutar stratosfere nalazi se sloj koji se sastoji od velikih količina ozona.
Nakon njega dolaze stratopauza i mezosfera. Potonji je debeo oko 30 km. Karakterizira ga naglo smanjenje gustine i temperature zraka. Nebo se posmatraču čini crno. Ovdje možete čak i gledati zvijezde tokom dana.
Slojevi u kojima praktično nema zraka
Struktura atmosfere nastavlja se slojem koji se naziva termosfera - najdužim od svih ostalih, njegova debljina doseže 400 km. Ovaj sloj se odlikuje ogromnom temperaturom koja može dostići 1700 °C.
Posljednje dvije sfere se često kombinuju u jednu i nazivaju jonosfera. To je zbog činjenice da se u njima javljaju reakcije s oslobađanjem iona. Upravo ovi slojevi omogućavaju promatranje takvog prirodnog fenomena kao što je sjeverno svjetlo.
Sljedećih 50 km od Zemlje dodijeljeno je egzosferi. Ovo je vanjski omotač atmosfere. Raspršuje čestice zraka u svemir. Vremenski sateliti se obično kreću u ovom sloju.
Zemljina atmosfera završava magnetosferom. Upravo je ona zaštitila većinu umjetnih satelita planete.
Nakon svega rečenog, ne bi trebalo ostati pitanja kakva je atmosfera. Ako sumnjate u njegovu neophodnost, lako ih možete otkloniti.
Značenje atmosfere
Glavna funkcija atmosfere je zaštita površine planete od pregrijavanja tokom dana i pretjeranog hlađenja noću. Praćenje važno ova školjka, koju niko neće osporiti, treba da snabdeva kiseonikom sva živa bića. Bez toga bi se ugušili.
Većina meteorita izgori gornjih slojeva, nikada ne dospiju na površinu Zemlje. I ljudi se mogu diviti letećim svjetlima, pomiješajući ih sa zvijezdama padalicama. Bez atmosfere, cijela Zemlja bi bila posuta kraterima. A zaštita od sunčevog zračenja je već spomenuta gore.
Kako osoba utiče na atmosferu?
Vrlo negativno. To je zbog sve veće aktivnosti ljudi. Glavni udio svih negativnih poena računa za industriju i transport. Inače, automobili emituju skoro 60% svih zagađivača koji prodiru u atmosferu. Preostalih četrdeset je podijeljeno između energetike i industrije, kao i industrije odlaganja otpada.
Lista štetnih materija koje svakodnevno dopunjuju vazduh je veoma duga. Zbog transporta u atmosferi se nalaze: azot i sumpor, ugljenik, plavetnilo i čađ, kao i jak kancerogen koji izaziva rak kože - benzopiren.
Industrija je odgovorna za to hemijski elementi: sumpor dioksid, ugljovodonik i sumporovodik, amonijak i fenol, hlor i fluor. Ako se proces nastavi, onda uskoro odgovori na pitanja: „Kakva je atmosfera? Od čega se sastoji? biće potpuno drugačiji.
Atmosfera ima jasno definisane slojeve vazduha. Slojevi zraka se međusobno razlikuju po temperaturi, razlici u plinovima i njihovoj gustoći i pritisku. Treba napomenuti da slojevi stratosfere i troposfere štite Zemlju od sunčevo zračenje. U višim slojevima, živi organizam može primiti smrtonosnu dozu ultraljubičastog sunčevog spektra. Da biste brzo skočili na željeni sloj atmosfere, kliknite na odgovarajući sloj:
Troposfera i tropopauza
Troposfera - temperatura, pritisak, visina
Gornja granica je otprilike 8 - 10 km. IN umjerenim geografskim širinama 16 - 18 km, a na polarnom 10 - 12 km. Troposfera- Ovo je donji glavni sloj atmosfere. Ovaj sloj sadrži više od 80% ukupne mase atmosferski vazduh i blizu 90% sve vodene pare. U troposferi se javljaju konvekcija i turbulencija, nastaju oblaci i cikloni. Temperatura opada sa povećanjem nadmorske visine. Nagib: 0,65°/100 m Zagrijana zemlja i voda zagrijavaju okolni zrak. Zagrijani zrak se diže, hladi i formira oblake. Temperatura u gornjim granicama sloja može doseći – 50/70 °C.
Upravo u ovom sloju dolazi do klimatskih promjena vremenskim uslovima. Donja granica troposfere se zove nivo tla, jer ima puno isparljivih mikroorganizama i prašine. Brzina vjetra raste sa povećanjem visine u ovom sloju.
Tropopauza
Ovo je prelazni sloj troposfere u stratosferu. Ovdje prestaje ovisnost o padu temperature s povećanjem nadmorske visine. Tropopauza je minimalna visina na kojoj vertikalni temperaturni gradijent pada na 0,2°C/100 m. Visina tropopauze zavisi od jakih klimatskih događaja kao što su cikloni. Visina tropopauze se smanjuje iznad ciklona, a povećava se iznad anticiklona.
Stratosfera i Stratopauza
Visina sloja stratosfere je otprilike 11 do 50 km. Na nadmorskoj visini od 11 - 25 km dolazi do neznatne promjene temperature. Uočava se na nadmorskoj visini od 25 - 40 km inverzija temperature, sa 56,5 raste na 0,8°C. Od 40 km do 55 km temperatura ostaje na 0°C. Ovo područje se zove - Stratopauza.
U Stratosferi se opaža uticaj sunčevog zračenja na molekule gasa, oni se raspadaju na atome. U ovom sloju gotovo da nema vodene pare. Moderni supersonični komercijalni avioni lete na visinama do 20 km zbog stabilnih uslova leta. Meteorološki baloni na velikim visinama dižu se na visinu od 40 km. Ovdje postoje stabilne struje zraka, njihova brzina doseže 300 km/h. Takođe koncentrisan u ovom sloju ozona, sloj koji upija ultraljubičaste zrake.
Mezosfera i mezopauza - sastav, reakcije, temperatura
Sloj mezosfere počinje na približno 50 km nadmorske visine i završava se na 80 - 90 km. Temperature opadaju sa povećanjem nadmorske visine, otprilike 0,25-0,3°C/100 m. Glavni energetski efekat je izmjena toplote. Složeni fotohemijski procesi koji uključuju slobodne radikale (ima 1 ili 2 nesparena elektrona) jer implementiraju sjaj atmosfera.
Skoro svi meteori sagorevaju u mezosferi. Naučnici su ovu zonu nazvali - Ignorosphera. Ovu zonu je teško istražiti, jer je aerodinamička avijacija ovdje vrlo loša zbog gustine zraka, koja je 1000 puta manja nego na Zemlji. A za lansiranje umjetnih satelita, gustoća je još uvijek vrlo visoka. Istraživanje se provodi korištenjem vremenskih raketa, ali ovo je perverzija. Mesopauza prelazni sloj između mezosfere i termosfere. Ima temperaturu od najmanje -90°C.
Karmanova linija
Džepna linija nazvana granicom između Zemljine atmosfere i svemira. Prema Međunarodnoj vazduhoplovnoj federaciji (FAI), visina ove granice je 100 km. Ova je definicija data u čast američkog naučnika Theodorea Von Karmana. Utvrdio je da je na približno ovoj visini gustina atmosfere toliko niska da aerodinamička avijacija ovdje postaje nemoguća, jer brzina aviona mora biti veća brzina bijega. Na takvoj visini, koncept zvučne barijere gubi smisao. Ovdje da upravljam aviona moguće je samo zbog reaktivnih sila.
Termosfera i termopauza
Gornja granica ovog sloja je oko 800 km. Temperatura raste do otprilike 300 km nadmorske visine gdje dostiže oko 1500 K. Iznad temperatura ostaje nepromijenjena. U ovom sloju se javlja aurora- Nastaje kao rezultat uticaja sunčevog zračenja na vazduh. Ovaj proces se još naziva i jonizacija atmosferskog kiseonika.
Zbog niske razrijeđenosti zraka, letovi iznad Karmanove linije mogući su samo duž balističkih putanja. Svi orbitalni letovi s ljudskom posadom (osim letova na Mjesec) odvijaju se u ovom sloju atmosfere.
Egzosfera - gustina, temperatura, visina
Visina egzosfere je iznad 700 km. Ovdje je plin vrlo razrijeđen i proces se odvija rasipanje— curenje čestica u međuplanetarni prostor. Brzina takvih čestica može doseći 11,2 km/sek. Visina solarna aktivnost dovodi do proširenja debljine ovog sloja.
- Plinska školjka ne leti u svemir zbog gravitacije. Vazduh se sastoji od čestica koje imaju sopstvenu masu. Iz zakona gravitacije možemo zaključiti da svaki objekt s masom privlači Zemlju.
- Zakon Buys-Ballot-a kaže da ako se nalazite na sjevernoj hemisferi i stojite leđima okrenuti vjetru, tada će se zona nalaziti s desne strane visokog pritiska, a lijevo - nisko. Na južnoj hemisferi sve će biti obrnuto.
Atmosfera je vazdušni omotač Zemlje. Prostire se do 3000 km od površine zemlje. Njegovi se tragovi mogu pratiti do visina do 10.000 km. A. ima neujednačenu gustoću 50 5 njegove mase su koncentrisane do 5 km, 75% - do 10 km, 90% - do 16 km.
Atmosfera se sastoji od vazduha - mehaničke mešavine nekoliko gasova.
Azot(78%) u atmosferi igra ulogu razblaživača kiseonika, regulišući brzinu oksidacije, a samim tim i brzinu i intenzitet biološki procesi. Azot je glavni element Zemljine atmosfere, koji se kontinuirano izmjenjuje sa živom materijom biosfere, i komponente potonji su jedinjenja azota (aminokiseline, purini, itd.). Dušik se ekstrahuje iz atmosfere neorganskim i biohemijskim putevima, iako su oni međusobno usko povezani. Neorganska ekstrakcija je povezana sa stvaranjem njenih jedinjenja N 2 O, N 2 O 5, NO 2, NH 3. Oni su unutra padavine a nastaju u atmosferi pod uticajem električnih pražnjenja tokom grmljavine ili fotografija hemijske reakcije pod uticajem sunčevog zračenja.
Biološku fiksaciju dušika provode neke bakterije u simbiozi sa viših biljaka u zemljištima. Azot također fiksiraju neki planktonski mikroorganizmi i alge u morskom okruženju. U kvantitativnom smislu, biološka fiksacija dušika premašuje njegovu anorgansku fiksaciju. Razmjena cjelokupnog dušika u atmosferi događa se u roku od otprilike 10 miliona godina. Azot se nalazi u gasovima vulkanskog porekla i u magmatskim stenama. Kada se različiti uzorci kristalnih stijena i meteorita zagrijavaju, oslobađa se dušik u obliku molekula N 2 i NH 3. Međutim glavni oblik Prisustvo azota, kako na Zemlji tako i na zemaljskim planetama, je molekularno. Amonijak, ulazeći u gornju atmosferu, brzo oksidira, oslobađajući dušik. U sedimentnim stijenama je zakopan zajedno s organskom tvari i nalazi se u povećanim količinama u bitumenskim naslagama. Tokom regionalnog metamorfizma ovih stijena, dušik se oslobađa u različitim oblicima u Zemljinu atmosferu.
Geohemijski ciklus azota (
Kiseonik(21%) koristi se živim organizmima za disanje i dio je organske tvari (proteini, masti, ugljikohidrati). Ozon O 3. odgađa ultraljubičasto zračenje Sunca koje uništava život.
Kiseonik je drugi najrašireniji gas u atmosferi, koji igra izuzetno važnu ulogu u mnogim procesima u biosferi. Dominantan oblik njegovog postojanja je O 2. U gornjim slojevima atmosfere, pod uticajem ultraljubičastog zračenja, dolazi do disocijacije molekula kiseonika, a na visini od oko 200 km odnos atomskog kiseonika i molekula (O:O 2) postaje jednak 10. Kada se ovi oblici kiseonika međusobno deluju u atmosferi (na visini od 20-30 km), ozonskom pojasu (ozonski ekran). Ozon (O 3) je neophodan živim organizmima, blokirajući većinu ultraljubičastog zračenja Sunca, koje je za njih štetno.
U ranim fazama razvoja Zemlje, slobodni kisik se pojavio u vrlo malim količinama kao rezultat fotodisocijacije molekula ugljičnog dioksida i vode u gornjim slojevima atmosfere. Međutim, ove male količine brzo su potrošene oksidacijom drugih plinova. Pojavom autotrofnih fotosintetskih organizama u okeanu situacija se značajno promijenila. Količina slobodnog kisika u atmosferi počela je progresivno rasti, aktivno oksidirajući mnoge komponente biosfere. Dakle, prve porcije slobodnog kiseonika doprinele su prvenstveno prelasku željeznih oblika gvožđa u oksidne oblike, a sulfida u sulfate.
Na kraju je količina slobodnog kiseonika u Zemljinoj atmosferi dostigla određenu masu i bila uravnotežena na takav način da je proizvedena količina postala jednaka količini apsorbovane. Utvrđen je relativno konstantan sadržaj slobodnog kiseonika u atmosferi.
Geohemijski ciklus kiseonika (V.A. Vronski, G.V. Voitkevič)
Ugljični dioksid, ulazi u formiranje žive materije i zajedno sa vodenom parom stvara takozvani „efekat staklenika (staklene bašte).
Ugljik (ugljični dioksid) - najveći dio u atmosferi je u obliku CO 2, a mnogo manje u obliku CH 4. Značaj geohemijske istorije ugljenika u biosferi je izuzetno velik, budući da je deo svih živih organizama. U živim organizmima prevladavaju reducirani oblici ugljika, a u okruženje biosfere su oksidirane. Tako se uspostavlja hemijska razmena životni ciklus: CO 2 ↔ živa tvar.
Izvor primarnog ugljičnog dioksida u biosferi je vulkanska aktivnost povezana sa sekularnim otplinjavanjem plašta i nižih horizonata zemljine kore. Dio ovog ugljičnog dioksida nastaje tokom termičke razgradnje drevnih krečnjaka u različitim metamorfnim zonama. Migracija CO 2 u biosferi odvija se na dva načina.
Prvi metod se izražava u apsorpciji CO 2 tokom fotosinteze sa formiranjem organske materije i naknadno zakopavanje u povoljnim redukcijskim uslovima u litosferi u obliku treseta, uglja, nafte, uljnih škriljaca. Prema drugoj metodi, migracija ugljenika dovodi do stvaranja karbonatnog sistema u hidrosferi, gde CO 2 prelazi u H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. Zatim se uz učešće kalcija (rjeđe magnezija i željeza) karbonati talože biogenim i abiogenim putevima. Pojavljuju se debeli slojevi krečnjaka i dolomita. Prema A.B. Ronov, odnos organskog ugljenika (Corg) i karbonatnog ugljenika (Ccarb) u istoriji biosfere bio je 1:4.
Uz globalni ciklus ugljika, postoji i niz malih ciklusa ugljika. Tako zelene biljke na kopnu danju apsorbuju CO 2 za proces fotosinteze, a noću ga ispuštaju u atmosferu. Umiranjem živih organizama na površini zemlje dolazi do oksidacije organskih tvari (uz sudjelovanje mikroorganizama) uz oslobađanje CO 2 u atmosferu. Posljednjih decenija posebno mjesto u ciklusu ugljika zauzima masovno sagorijevanje fosilnih goriva i povećanje njegovog sadržaja u modernoj atmosferi.
Ciklus ugljika u geografska omotnica(po F. Ramadu, 1981)
Argon- treći najrasprostranjeniji atmosferski gas, što ga oštro razlikuje od izuzetno slabo raspoređenih ostalih inertnih gasova. Međutim, argon u svom sastavu geološka istorija dijeli sudbinu ovih plinova, koje karakteriziraju dvije karakteristike:
- nepovratnost njihove akumulacije u atmosferi;
- blisku vezu sa radioaktivnim raspadom određenih nestabilnih izotopa.
Inertni gasovi su izvan ciklusa većine cikličnih elemenata u Zemljinoj biosferi.
Svi inertni plinovi se mogu podijeliti na primarne i radiogene. Primarne uključuju one koje je Zemlja uhvatila u periodu svog formiranja. Izuzetno su rijetki. Primarni dio argona predstavljaju uglavnom izotopi 36 Ar i 38 Ar, dok se atmosferski argon u potpunosti sastoji od izotopa 40 Ar (99,6%), koji je nesumnjivo radiogen. U stijenama koje sadrže kalij, akumulacija radiogenog argona se dogodila i nastavlja se javljati zbog raspada kalija-40 putem hvatanja elektrona: 40 K + e → 40 Ar.
Stoga je sadržaj argona u stijenama određen njihovom starošću i količinom kalija. U toj mjeri, koncentracija helija u stijenama je funkcija njihove starosti i sadržaja torija i uranijuma. Argon i helijum se oslobađaju u atmosferu iz utrobe zemlje tokom vulkanskih erupcija, kroz pukotine u zemljinoj kori u vidu gasnih mlazova, kao i tokom trošenja stena. Prema proračunima koje su izveli P. Dimon i J. Culp, helijum i argon u modernoj eri akumuliraju se u zemljinoj kori i ulaze u atmosferu u relativno malim količinama. Brzina ulaska ovih radiogenih gasova je toliko niska da tokom geološke istorije Zemlje nije mogla da obezbedi njihov uočeni sadržaj u savremenoj atmosferi. Stoga ostaje za pretpostaviti da je većina argona u atmosferi došla iz utrobe Zemlje u najranijim fazama njenog razvoja, a znatno manje dodano je naknadno tokom procesa vulkanizma i tokom trošenja stijena koje sadrže kalij.
Dakle, tokom geološkog vremena, helijum i argon su imali različite procese migracije. U atmosferi ima vrlo malo helijuma (oko 5*10-4%), a “helijumsko disanje” Zemlje bilo je lakše, jer je ona, kao najlakši gas, isparila u vanjski prostor. A „disanje argona“ je bilo teško i argon je ostao unutar naše planete. Većina primordijalnih plemenitih gasova, kao što su neon i ksenon, bili su povezani sa primordijalnim neonom koji je Zemlja uhvatila tokom svog formiranja, kao i sa oslobađanjem tokom otplinjavanja plašta u atmosferu. Cjelokupni podaci o geohemiji plemenitih plinova ukazuju na to da je Zemljina primarna atmosfera nastala u najranijim fazama njenog razvoja.
Atmosfera sadrži vodena para I vode u tečnom i čvrstom stanju. Voda u atmosferi je važan akumulator toplote.
IN nižim slojevima Atmosfera sadrži veliku količinu mineralne i tehnogene prašine i aerosola, produkata sagorevanja, soli, spora i polena itd.
Do visine od 100-120 km, zbog potpunog miješanja zraka, sastav atmosfere je homogen. Odnos između azota i kiseonika je konstantan. Iznad prevladavaju inertni plinovi, vodonik itd. U nižim slojevima atmosfere nalazi se vodena para. Sa udaljavanjem od zemlje njegov sadržaj opada. Što se više mijenja omjer plinova, na primjer, na visini od 200-800 km, kisik prevladava nad dušikom 10-100 puta.
Zemljina atmosfera je plinoviti omotač naše planete. Njegova donja granica prolazi na nivou zemljine kore i hidrosfere, a gornja granica prelazi u područje blizu Zemlje svemira. Atmosfera sadrži oko 78% dušika, 20% kisika, do 1% argona, ugljičnog dioksida, vodika, helijuma, neona i nekih drugih plinova.
Ovu zemljinu školjku karakteriše jasno definisana slojevitost. Slojevi atmosfere određeni su vertikalnom distribucijom temperature i različitim gustinama gasova na različitim nivoima. Postoje takvi slojevi Zemljine atmosfere: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera, egzosfera. Jonosfera je odvojeno odvojena.
Do 80% ukupne mase atmosfere čini troposfera - niža prizemni sloj atmosfera. Troposfera u polarnim zonama nalazi se na nivou do 8-10 km iznad površine zemlje, u tropska zona- maksimalno do 16-18 km. Između troposfere i prekrivenog sloja stratosfere postoji tropopauza - prelazni sloj. U troposferi, temperatura opada kako se visina povećava, shodno tome opada sa visinom atmosferski pritisak. Prosječni temperaturni gradijent u troposferi je 0,6°C na 100 m. Temperatura na različitim nivoima ove školjke određena je karakteristikama apsorpcije sunčevog zračenja i efikasnošću konvekcije. Gotovo sve ljudske aktivnosti odvijaju se u troposferi. Najviše visoke planine ne idu dalje od troposfere, samo zračni transport može prijeći gornju granicu ove školjke na maloj visini i biti u stratosferi. Veliki udio vodene pare nalazi se u troposferi, koja je odgovorna za formiranje gotovo svih oblaka. Također, gotovo svi aerosoli (prašina, dim, itd.) koji nastaju na površini zemlje koncentrirani su u troposferi. U graničnom donjem sloju troposfere izražene su dnevne fluktuacije temperature i vlažnosti zraka, a brzina vjetra je obično smanjena (povećava se s povećanjem nadmorske visine). U troposferi postoji promjenjiva podjela debljine zraka na zračne mase u horizontalnom smjeru, koje se razlikuju po nizu karakteristika ovisno o zoni i području njihovog formiranja. Na atmosferskim frontovima - granicama između zračnih masa - formiraju se cikloni i anticikloni, koji određuju vrijeme na određenom području za određeni vremenski period.
Stratosfera je sloj atmosfere između troposfere i mezosfere. Granice ovog sloja kreću se od 8-16 km do 50-55 km iznad površine Zemlje. U stratosferi, gasni sastav vazduha je približno isti kao u troposferi. Prepoznatljiva karakteristika– smanjenje koncentracije vodene pare i povećanje sadržaja ozona. Ozonski omotač atmosfere, koji štiti biosferu od agresivnog djelovanja ultraljubičastog svjetla, nalazi se na nivou od 20 do 30 km. U stratosferi temperatura raste sa visinom, a vrijednosti temperature se određuju sunčevim zračenjem, a ne konvekcijom (kretanjima). vazdušne mase), kao u troposferi. Zagrijavanje zraka u stratosferi nastaje zbog apsorpcije ultraljubičastog zračenja ozonom.
Iznad stratosfere mezosfera se proteže do nivoa od 80 km. Ovaj sloj atmosfere karakteriše činjenica da temperatura opada kako se visina povećava sa 0°C na -90°C. Ovo je najhladniji region atmosfere.
Iznad mezosfere je termosfera do nivoa od 500 km. Od granice sa mezosferom do egzosfere, temperatura varira od približno 200 K do 2000 K. Do nivoa od 500 km, gustina vazduha se smanjuje nekoliko stotina hiljada puta. Relativni sastav atmosferskih komponenti termosfere sličan je površinskom sloju troposfere, ali sa povećanjem nadmorske visine, više kiseonika postaje atomsko. Određeni udio molekula i atoma termosfere je u joniziranom stanju i raspoređeni su u nekoliko slojeva, ujedinjeni su konceptom jonosfere. Karakteristike termosfere variraju u širokom rasponu u zavisnosti od geografske širine, količine sunčevog zračenja, doba godine i dana.
Gornji sloj atmosfere je egzosfera. Ovo je najtanji sloj atmosfere. U egzosferi, srednji slobodni put čestica je toliko ogroman da čestice mogu slobodno pobjeći u međuplanetarni prostor. Masa egzosfere je jedan desetmilioniti dio ukupne mase atmosfere. Donja granica egzosfere je nivo od 450-800 km, a gornja granica se smatra područjem u kojem je koncentracija čestica ista kao u svemiru - nekoliko hiljada kilometara od površine Zemlje. Egzosfera se sastoji od plazma - jonizovanog gasa. U egzosferi su i radijacioni pojasevi naše planete.
Video prezentacija - slojevi Zemljine atmosfere:
Povezani materijali:
Svaki pismen čovjek treba da zna ne samo da je planeta okružena atmosferom sačinjenom od mješavine svih vrsta plinova, već i da postoje različiti slojevi atmosfere koji se nalaze na nejednakim udaljenostima od površine Zemlje.
Posmatrajući nebo, uopće ne vidimo njegovu složenu strukturu, heterogenu kompoziciju ili druge stvari skrivene od pogleda. Ali upravo zahvaljujući složenom i višekomponentnom sastavu vazdušnog sloja, uslovi koji postoje širom planete su omogućili da se ovde pojavi život, da buja vegetacija i da se pojavi sve što je ikada bilo.
Znanje o temi razgovora daju ljudi već u 6. razredu škole, ali neki još nisu završili studije, a neki su tu već toliko davno da su već sve zaboravili. Ipak, svaka obrazovana osoba treba da zna od čega se sastoji svet oko njega, posebno onaj njegov deo od koga direktno zavisi sama mogućnost njegovog normalnog života.
Kako se zove svaki sloj atmosfere, na kojoj se nadmorskoj visini nalazi i kakvu ulogu igra? Sva ova pitanja će biti razmotrena u nastavku.
Struktura Zemljine atmosfere
Gledajući u nebo, pogotovo kada je potpuno bez oblaka, vrlo je teško i zamisliti da ima tako složenu i višeslojnu strukturu, da je temperatura tamo na različitim visinama veoma različita i da je tu, na visini. , da se odvijaju najvažniji procesi za svu floru i faunu na Zemlji.
Da nije bilo tako složenog sastava gasnog pokrivača planete, onda jednostavno ne bi bilo života ovdje, pa čak ni mogućnosti njegovog nastanka.
Prve pokušaje proučavanja ovog dijela okolnog svijeta napravili su stari Grci, ali nisu mogli ići predaleko u svojim zaključcima, jer nisu imali potrebnu tehničku bazu. Nisu vidjeli granice različitih slojeva, nisu mogli mjeriti njihovu temperaturu, proučavati njihov sastavni sastav itd.
Uglavnom samo vremenskim pojavama podstakao je najprogresivnije umove da pomisle da vidljivo nebo nije tako jednostavno kao što se čini.
Vjeruje se da se struktura moderne plinske ljuske oko Zemlje formirala u tri faze. Prvo je postojala primordijalna atmosfera vodonika i helijuma uhvaćenih iz svemira.
Tada su vulkanske erupcije ispunile zrak masom drugih čestica i nastala je sekundarna atmosfera. Nakon prolaska kroz sve osnovne hemijske reakcije i procese relaksacije čestica, nastala je trenutna situacija.
Slojevi atmosfere po redu od površine zemlje i njihove karakteristike
Struktura plinske ljuske planete prilično je složena i raznolika. Pogledajmo to detaljnije, postepeno dostižući najviše nivoe.
Troposfera
Osim graničnog sloja, troposfera je najniži sloj atmosfere. Proteže se do visine od približno 8-10 km iznad površine zemlje u polarnim područjima, 10-12 km u umjerena klima, au tropskim dijelovima - za 16-18 kilometara.
Zanimljiva činjenica: ova udaljenost može varirati u zavisnosti od doba godine - zimi je nešto manja nego ljeti.
Vazduh troposfere sadrži glavnu životvornu silu za sav život na zemlji. Sadrži oko 80% cjelokupnog raspoloživog atmosferskog zraka, više od 90% vodene pare, tu nastaju oblaci, cikloni i ostalo atmosferske pojave.
Zanimljivo je primijetiti postepeno smanjenje temperature kako se dižete s površine planete. Naučnici su izračunali da se na svakih 100 m nadmorske visine temperatura smanjuje za oko 0,6-0,7 stepeni.
Stratosfera
Sljedeći najvažniji sloj je stratosfera. Visina stratosfere je otprilike 45-50 kilometara. Počinje na 11 km i ovdje već vladaju negativne temperature koje dostižu čak -57°C.
Zašto je ovaj sloj važan za ljude, sve životinje i biljke? Upravo ovdje, na nadmorskoj visini od 20-25 kilometara, nalazi se ozonski omotač - on zadržava ultraljubičaste zrake koje emituje Sunce i smanjuje njihov destruktivni učinak na floru i faunu na prihvatljivu razinu.
Vrlo je zanimljivo primijetiti da stratosfera apsorbira mnoge vrste zračenja koje na Zemlju dolaze od sunca, drugih zvijezda i svemira. Energija dobijena od ovih čestica koristi se za jonizaciju molekula i atoma koji se ovdje nalaze, a pojavljuju se različita kemijska jedinjenja.
Sve to dovodi do tako poznatog i živopisnog fenomena kao što je sjeverno svjetlo.
Mezosfera
Mezosfera počinje na oko 50 i proteže se do 90 kilometara. Gradijent, odnosno temperaturna razlika s promjenama nadmorske visine, ovdje više nije tako velika kao u nižim slojevima. Na gornjim granicama ove ljuske temperatura je oko -80°C. Sastav ovog područja uključuje približno 80% dušika kao i 20% kisika.
Važno je napomenuti da je mezosfera neka vrsta mrtve zone za sve leteće uređaje. Avioni ovdje ne mogu letjeti, jer je zrak previše rijedak, a sateliti ne mogu letjeti na tako maloj visini, jer je gustina zraka na raspolaganju za njih vrlo velika.
Još jedan zanimljiva karakteristika mezosfera - Ovdje izgaraju meteoriti koji udare u planetu. Proučavanje takvih slojeva udaljenih od zemlje odvija se uz pomoć specijalnih raketa, ali je efikasnost procesa niska, pa poznavanje regiona ostavlja mnogo da se poželi.
Termosfera
Odmah nakon razmatranog sloja dolazi termosfera, čija se visina u kilometrima proteže na čak 800 km. Na neki način, ovo je gotovo svemir. Ovdje dolazi do agresivnog utjecaja kosmičkog zračenja, radijacije, sunčevog zračenja.
Sve to dovodi do tako divnog i lijepog fenomena kao što je aurora.
Najniži sloj termosfere se zagreva na temperature od približno 200 K ili više. To se događa zbog elementarnih procesa između atoma i molekula, njihove rekombinacije i zračenja.
Gornji slojevi se zagrijavaju zbog magnetnih oluja koje se ovdje dešavaju, električne struje, koji se generiraju u ovom slučaju. Temperatura sloja je neujednačena i može veoma značajno da varira.
Većina vještačkih satelita, balističkih tijela, stanica s posadom itd. leti u termosferi.
Egzosfera
Egzosfera, ili kako je još nazivaju sfera raspršivanja, najviši je nivo naše atmosfere, njena granica, a slijedi je međuplanetarni svemir. Egzosfera počinje na visini od otprilike 800-1000 kilometara.
Gusti slojevi su ostavljeni i ovdje je zrak izuzetno razrijeđen, sve čestice koje padaju izvana jednostavno se odnesu u svemir zbog vrlo slabog efekta gravitacije.
Ova školjka završava na visini od otprilike 3000-3500 km, a ovdje više gotovo da i nema čestica. Ova zona se naziva vakuum blizine svemira. Ovdje ne dominiraju pojedinačne čestice u svom normalnom stanju, već plazma, najčešće potpuno jonizirana.
Značaj atmosfere u životu Zemlje
Ovako izgledaju svi glavni nivoi atmosfere naše planete. Njegova detaljna šema može uključivati i druge regije, ali one su od sekundarnog značaja.
Važno je to napomenuti Atmosfera igra odlučujuću ulogu za život na Zemlji. Mnogo ozona u njegovoj stratosferi omogućava flori i fauni da pobjegnu od smrtonosnih posljedica radijacije i radijacije iz svemira.
Tu se također formira vrijeme, događaju se sve atmosferske pojave, cikloni i vjetrovi nastaju i umiru i uspostavlja se ovaj ili onaj pritisak. Sve to ima direktan uticaj na stanje ljudi, svih živih organizama i biljaka.
Najbliži sloj, troposfera, daje nam priliku da dišemo, zasićuje sva živa bića kiseonikom i omogućava im da žive. Čak i mala odstupanja u strukturi i komponentnom sastavu atmosfere mogu imati najštetniji učinak na sva živa bića.
Zato je sada pokrenuta takva kampanja protiv štetnih emisija iz automobila i proizvodnje, ekolozi alarmiraju debljinu ozonskog omotača, Zelena stranka i slični zalažu se za maksimalno očuvanje prirode. To je jedini način da se produži normalan život na zemlji i da ga ne učini nepodnošljivim u pogledu klime.