Ατμόσφαιρα (από τα ελληνικά ατμός - «ατμός» και σφαῖρα - «σφαίρα») - κέλυφος αερίου ουράνιο σώμα, που συγκρατείται κοντά του από τη βαρύτητα. Η ατμόσφαιρα είναι το αέριο κέλυφος του πλανήτη, που αποτελείται από ένα μείγμα διαφόρων αερίων, υδρατμών και σκόνης. Η ατμόσφαιρα ανταλλάσσει ύλη μεταξύ της Γης και του Κόσμου. Η Γη δέχεται κοσμική σκόνη και υλικό μετεωρίτη και χάνει τα ελαφρύτερα αέρια: υδρογόνο και ήλιο. Η ατμόσφαιρα της Γης διεισδύεται μέσω και μέσω της ισχυρής ακτινοβολίας του Ήλιου, η οποία καθορίζει το θερμικό καθεστώς της επιφάνειας του πλανήτη, προκαλώντας τη διάσπαση των μορίων των ατμοσφαιρικών αερίων και τον ιονισμό των ατόμων.
Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει οξυγόνο, που χρησιμοποιείται από τους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς για την αναπνοή, και διοξείδιο του άνθρακα, που καταναλώνεται από τα φυτά, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια κατά τη φωτοσύνθεση. Η ατμόσφαιρα είναι επίσης ένα προστατευτικό στρώμα του πλανήτη, προστατεύοντας τους κατοίκους του από τον ήλιο υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ.
Όλα τα ογκώδη σώματα - επίγειοι πλανήτες και αέριοι γίγαντες - έχουν ατμόσφαιρα.
Ατμοσφαιρική σύνθεση
Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα αερίων που αποτελείται από άζωτο (78,08%), οξυγόνο (20,95%), διοξείδιο του άνθρακα (0,03%), αργό (0,93%), μικρή ποσότητα ηλίου, νέον, ξένο, κρυπτό (0,01%), 0,038% διοξείδιο του άνθρακα, και όχι ένας μεγάλος αριθμός απόυδρογόνο, ήλιο, άλλα ευγενή αέρια και ρύπους.
Σύγχρονη σύνθεσηΟ αέρας της Γης δημιουργήθηκε πριν από περισσότερα από εκατό εκατομμύρια χρόνια, αλλά η απότομη αυξημένη βιομηχανική δραστηριότητα του ανθρώπου οδήγησε ωστόσο στην αλλαγή του. Επί του παρόντος, υπάρχει μια αύξηση της περιεκτικότητας σε CO 2 κατά περίπου 10-12%. Ωστόσο, η κύρια σημασία αυτών των αερίων καθορίζεται κυρίως από το γεγονός ότι απορροφούν πολύ έντονα την ενέργεια ακτινοβολίας και ως εκ τούτου έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο καθεστώς θερμοκρασίας της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας της Γης.
Αρχική σύνθεσηΗ ατμόσφαιρα ενός πλανήτη εξαρτάται συνήθως από τις χημικές και θερμοκρασιακές ιδιότητες του ήλιου κατά τον σχηματισμό των πλανητών και την επακόλουθη απελευθέρωση εξωτερικών αερίων. Στη συνέχεια, η σύνθεση του κελύφους αερίου εξελίσσεται υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων.
Οι ατμόσφαιρες της Αφροδίτης και του Άρη αποτελούνται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα με μικρές προσθήκες αζώτου, αργού, οξυγόνου και άλλων αερίων. Η ατμόσφαιρα της γης μέσα σε ένα μεγάλο βαθμόείναι προϊόν οργανισμών που ζουν σε αυτό. Οι γίγαντες αερίων χαμηλής θερμοκρασίας - ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας - μπορούν να διατηρήσουν κυρίως αέρια χαμηλού μοριακού βάρους - υδρογόνο και ήλιο. Οι γίγαντες αερίων υψηλής θερμοκρασίας, όπως ο Osiris ή το 51 Pegasi b, αντίθετα, δεν μπορούν να το κρατήσουν και τα μόρια της ατμόσφαιράς τους διασκορπίζονται στο διάστημα. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει αργά και συνεχώς.
Αζωτο,Το πιο κοινό αέριο στην ατμόσφαιρα, είναι χημικά ανενεργό.
Οξυγόνο, σε αντίθεση με το άζωτο, είναι ένα χημικά πολύ ενεργό στοιχείο. Η ειδική λειτουργία του οξυγόνου είναι η οξείδωση της οργανικής ύλης ετερότροφων οργανισμών, πετρωμάτων και υπο-οξειδωμένων αερίων που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα από τα ηφαίστεια. Χωρίς οξυγόνο, δεν θα υπήρχε αποσύνθεση της νεκρής οργανικής ύλης.
Ατμοσφαιρική δομή
Η δομή της ατμόσφαιρας αποτελείται από δύο μέρη: το εσωτερικό - την τροπόσφαιρα, τη στρατόσφαιρα, τη μεσόσφαιρα και τη θερμόσφαιρα, ή ιονόσφαιρα, και το εξωτερικό - τη μαγνητόσφαιρα (εξώσφαιρα).
1) Τροπόσφαιρα– αυτό είναι το κατώτερο μέρος της ατμόσφαιρας στο οποίο συγκεντρώνονται τα 3/4 δηλ. ~ 80% της συνολικής ατμόσφαιρας της γης. Το ύψος του καθορίζεται από την ένταση των κατακόρυφων (αύξουσας ή φθίνουσας) ροής αέρα που προκαλείται από τη θέρμανση της επιφάνειας της γης και του ωκεανού, επομένως το πάχος της τροπόσφαιρας στον ισημερινό είναι 16–18 km, σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη 10–11 km, και στους πόλους – έως 8 χλμ. Η θερμοκρασία του αέρα στην τροπόσφαιρα σε υψόμετρο μειώνεται κατά 0,6ºС για κάθε 100 m και κυμαίνεται από +40 έως -50ºС.
2)Στρατόσφαιραβρίσκεται πάνω από την τροπόσφαιρα και έχει ύψος έως και 50 km από την επιφάνεια του πλανήτη. Η θερμοκρασία σε υψόμετρο έως 30 km είναι σταθερή -50ºС. Στη συνέχεια αρχίζει να ανεβαίνει και σε υψόμετρο 50 km φτάνει τους +10ºС.
Το ανώτερο όριο της βιόσφαιρας είναι η οθόνη του όζοντος.
Το πλέγμα του όζοντος είναι ένα στρώμα της ατμόσφαιρας εντός της στρατόσφαιρας, που βρίσκεται σε διαφορετικά ύψη από την επιφάνεια της Γης και έχει μέγιστη πυκνότητα όζοντος σε υψόμετρο 20-26 km.
Το ύψος της στιβάδας του όζοντος στους πόλους υπολογίζεται στα 7-8 km, στον ισημερινό στα 17-18 km και το μέγιστο ύψος παρουσίας του όζοντος είναι 45-50 km. Η ζωή πάνω από την ασπίδα του όζοντος είναι αδύνατη λόγω της σκληρής υπεριώδους ακτινοβολίας του Ήλιου. Εάν συμπιέσετε όλα τα μόρια του όζοντος, θα έχετε ένα στρώμα ~ 3 χιλιοστών γύρω από τον πλανήτη.
3) Μεσόσφαιρα– το ανώτερο όριο αυτού του στρώματος βρίσκεται σε ύψος μέχρι 80 km. Το κύριο χαρακτηριστικό του είναι η απότομη πτώση της θερμοκρασίας -90ºС στο ανώτατο όριο. Εδώ καταγράφονται νυχτερινά νέφη που αποτελούνται από κρυστάλλους πάγου.
4) Ιονόσφαιρα (θερμόσφαιρα) -βρίσκεται σε υψόμετρο 800 km και χαρακτηρίζεται από σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας:
150 km θερμοκρασία +240ºС,
200 km θερμοκρασία +500ºС,
600 km θερμοκρασία +1500ºС.
Υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας από τον Ήλιο, τα αέρια βρίσκονται σε ιονισμένη κατάσταση. Ο ιονισμός συνδέεται με τη λάμψη των αερίων και την εμφάνιση σέλας.
Η ιονόσφαιρα έχει την ικανότητα να ανακλά επανειλημμένα ραδιοκύματα, γεγονός που εξασφαλίζει ραδιοεπικοινωνίες σε μεγάλες αποστάσεις στον πλανήτη.
5) Εξώσφαιρα– βρίσκεται πάνω από 800 km και εκτείνεται έως και 3000 km. Εδώ η θερμοκρασία είναι >2000ºС. Η ταχύτητα κίνησης του αερίου πλησιάζει την κρίσιμη ~ 11,2 km/sec. Τα κυρίαρχα άτομα είναι το υδρογόνο και το ήλιο, τα οποία σχηματίζουν ένα φωτεινό στέμμα γύρω από τη Γη, που εκτείνεται σε υψόμετρο 20.000 km.
Λειτουργίες της ατμόσφαιρας
1) Θερμορυθμιστικό - ο καιρός και το κλίμα στη Γη εξαρτώνται από την κατανομή της θερμότητας και της πίεσης.
2) Διατήρηση της ζωής.
3) Στην τροπόσφαιρα συμβαίνουν παγκόσμιες κάθετες και οριζόντιες κινήσεις των μαζών αέρα, οι οποίες καθορίζουν τον κύκλο του νερού και την ανταλλαγή θερμότητας.
4) Σχεδόν όλες οι επιφάνειες γεωλογικές διεργασίεςπροκαλούνται από την αλληλεπίδραση της ατμόσφαιρας, της λιθόσφαιρας και της υδρόσφαιρας.
5) Προστατευτικό - η ατμόσφαιρα προστατεύει τη γη από το διάστημα, την ηλιακή ακτινοβολία και τη σκόνη μετεωριτών.
Λειτουργίες της ατμόσφαιρας. Χωρίς την ατμόσφαιρα, η ζωή στη Γη θα ήταν αδύνατη. Ένα άτομο καταναλώνει 12-15 κιλά καθημερινά. αέρα, εισπνέοντας κάθε λεπτό από 5 έως 100 λίτρα, που υπερβαίνει σημαντικά τη μέση ημερήσια ανάγκη σε τροφή και νερό. Επιπλέον, η ατμόσφαιρα προστατεύει αξιόπιστα τους ανθρώπους από κινδύνους που τους απειλούν από το διάστημα: δεν επιτρέπει να περάσουν μετεωρίτες ή κοσμική ακτινοβολία. Ένας άνθρωπος μπορεί να ζήσει χωρίς φαγητό για πέντε εβδομάδες, χωρίς νερό για πέντε ημέρες, χωρίς αέρα για πέντε λεπτά. Η κανονική ανθρώπινη ζωή δεν απαιτεί μόνο αέρα, αλλά και μια ορισμένη καθαρότητά του. Η υγεία των ανθρώπων, η κατάσταση της χλωρίδας και της πανίδας, η αντοχή και η ανθεκτικότητα των κτιριακών κατασκευών και κατασκευών εξαρτώνται από την ποιότητα του αέρα. Ο μολυσμένος αέρας είναι καταστροφικός για τα νερά, τη γη, τις θάλασσες και τα εδάφη. Η ατμόσφαιρα καθορίζει το φως και ρυθμίζει τα θερμικά καθεστώτα της γης, συμβάλλει στην ανακατανομή της θερμότητας στον πλανήτη. Το κέλυφος αερίου προστατεύει τη Γη από την υπερβολική ψύξη και θέρμανση. Εάν ο πλανήτης μας δεν περιβαλλόταν από ένα κέλυφος αέρα, τότε μέσα σε μια μέρα το πλάτος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας θα έφτανε τους 200 C. Η ατμόσφαιρα σώζει οτιδήποτε ζει στη Γη από τις καταστροφικές υπεριώδεις ακτίνες, τις ακτίνες Χ και τις κοσμικές ακτίνες. Η ατμόσφαιρα παίζει μεγάλο ρόλο στη διανομή του φωτός. Ο αέρας του σπάει τις ακτίνες του ήλιου σε ένα εκατομμύριο μικρές ακτίνες, τις διασκορπίζει και δημιουργεί ομοιόμορφο φωτισμό. Η ατμόσφαιρα λειτουργεί ως αγωγός των ήχων.
Η δομή της ατμόσφαιρας της Γης
Η ατμόσφαιρα είναι το αέριο κέλυφος της Γης με τα σωματίδια αερολύματος που περιέχει, κινούνται μαζί με τη Γη στο διάστημα ως ενιαίο σύνολο και ταυτόχρονα συμμετέχουν στην περιστροφή της Γης. Το μεγαλύτερο μέρος της ζωής μας λαμβάνει χώρα στο κάτω μέρος της ατμόσφαιρας.
Σχεδόν όλοι οι πλανήτες μας έχουν τις δικές τους ατμόσφαιρες. ηλιακό σύστημα, αλλά μόνο η ατμόσφαιρα της γης είναι ικανή να υποστηρίξει τη ζωή.
Όταν ο πλανήτης μας σχηματίστηκε πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, προφανώς δεν είχε ατμόσφαιρα. Η ατμόσφαιρα σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα ηφαιστειακών εκπομπών υδρατμών αναμεμειγμένων με διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο και άλλα ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣαπό τα βάθη του νεαρού πλανήτη. Αλλά η ατμόσφαιρα μπορεί να περιέχει περιορισμένη ποσότηταυγρασία, οπότε η περίσσεια της ως αποτέλεσμα της συμπύκνωσης οδήγησε στους ωκεανούς. Αλλά τότε η ατμόσφαιρα στερήθηκε οξυγόνου. Οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί που προήλθαν και αναπτύχθηκαν στον ωκεανό, ως αποτέλεσμα της αντίδρασης της φωτοσύνθεσης (H 2 O + CO 2 = CH 2 O + O 2), άρχισαν να απελευθερώνουν μικρές ποσότητες οξυγόνου, το οποίο άρχισε να εισέρχεται στην ατμόσφαιρα.
Ο σχηματισμός οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης οδήγησε στο σχηματισμό του στρώματος του όζοντος σε υψόμετρα περίπου 8 – 30 km. Και, έτσι, ο πλανήτης μας έχει αποκτήσει προστασία από τις βλαβερές συνέπειες της υπεριώδους μελέτης. Αυτή η συγκυρία λειτούργησε ως ώθηση για περαιτέρω εξέλιξημορφές ζωής στη Γη, γιατί Ως αποτέλεσμα της αυξημένης φωτοσύνθεσης, η ποσότητα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται γρήγορα, γεγονός που συνέβαλε στο σχηματισμό και τη διατήρηση μορφών ζωής, συμπεριλαμβανομένης της ξηράς.
Σήμερα η ατμόσφαιρά μας αποτελείται από 78,1% άζωτο, 21% οξυγόνο, 0,9% αργό και 0,04% διοξείδιο του άνθρακα. Πολύ μικρά κλάσματα σε σύγκριση με τα κύρια αέρια είναι το νέον, το ήλιο, το μεθάνιο και το κρυπτόν.
Τα σωματίδια αερίου που περιέχονται στην ατμόσφαιρα επηρεάζονται από τη δύναμη της βαρύτητας της Γης. Και, δεδομένου ότι ο αέρας είναι συμπιεστός, η πυκνότητά του μειώνεται σταδιακά με το ύψος, περνώντας στο εξωτερικό διάστημα χωρίς σαφή όριο. Το μισό της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας της γης συγκεντρώνεται στα χαμηλότερα 5 km, τα τρία τέταρτα στα χαμηλότερα 10 km, τα εννέα δέκατα στα χαμηλότερα 20 km. Το 99% της μάζας της ατμόσφαιρας της Γης συγκεντρώνεται κάτω από υψόμετρο 30 km, που είναι μόνο το 0,5% της ισημερινής ακτίνας του πλανήτη μας.
Στο επίπεδο της θάλασσας, ο αριθμός των ατόμων και των μορίων ανά κυβικό εκατοστό αέρα είναι περίπου 2 * 10 19, σε υψόμετρο 600 km μόνο 2 * 10 7. Στο επίπεδο της θάλασσας, ένα άτομο ή ένα μόριο ταξιδεύει περίπου 7 * 10 -6 cm πριν συγκρουστεί με ένα άλλο σωματίδιο. Σε υψόμετρο 600 km αυτή η απόσταση είναι περίπου 10 km. Και στο επίπεδο της θάλασσας, περίπου 7 * 10 9 τέτοιες συγκρούσεις συμβαίνουν κάθε δευτερόλεπτο, σε υψόμετρο 600 km - μόνο περίπου μία ανά λεπτό!
Αλλά δεν αλλάζει μόνο η πίεση με το υψόμετρο. Αλλάζει και η θερμοκρασία. Έτσι, για παράδειγμα, στο πόδι ψηλό βουνόΜπορεί να κάνει αρκετά ζέστη, ενώ η κορυφή του βουνού είναι καλυμμένη με χιόνι και η θερμοκρασία εκεί την ίδια στιγμή είναι κάτω από το μηδέν. Και μόλις πετάξετε σε υψόμετρο περίπου 10–11 km, μπορείτε να ακούσετε ένα μήνυμα ότι έξω είναι -50 μοίρες, ενώ στην επιφάνεια της γης είναι 60–70 βαθμούς πιο ζεστό...
Αρχικά, οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι η θερμοκρασία μειώνεται με το ύψος μέχρι να φτάσει στο απόλυτο μηδέν (-273,16°C). Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια.
Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται από τέσσερα στρώματα: τροπόσφαιρα, στρατόσφαιρα, μεσόσφαιρα, ιονόσφαιρα (θερμόσφαιρα). Αυτή η διαίρεση σε στρώματα υιοθετήθηκε επίσης με βάση δεδομένα για τις αλλαγές θερμοκρασίας με το ύψος. Το χαμηλότερο στρώμα, όπου η θερμοκρασία του αέρα μειώνεται με το ύψος, ονομάζεται τροπόσφαιρα. Το στρώμα πάνω από την τροπόσφαιρα, όπου σταματά η πτώση της θερμοκρασίας, αντικαθίσταται από ισόθερμο και τελικά η θερμοκρασία αρχίζει να αυξάνεται, ονομάζεται στρατόσφαιρα. Το στρώμα πάνω από τη στρατόσφαιρα στο οποίο η θερμοκρασία πέφτει ξανά γρήγορα είναι η μεσόσφαιρα. Και τέλος, το στρώμα όπου η θερμοκρασία αρχίζει να αυξάνεται ξανά ονομάστηκε ιονόσφαιρα ή θερμόσφαιρα.
Η τροπόσφαιρα εκτείνεται κατά μέσο όρο στα χαμηλότερα 12 χιλιόμετρα. Εδώ διαμορφώνεται ο καιρός μας. Τα υψηλότερα σύννεφα (cirrus) σχηματίζονται στα ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας. Η θερμοκρασία στην τροπόσφαιρα μειώνεται αδιαβατικά με το ύψος, δηλ. Η αλλαγή θερμοκρασίας συμβαίνει λόγω της μείωσης της πίεσης με το ύψος. Το προφίλ θερμοκρασίας της τροπόσφαιρας καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της Γης. Ως αποτέλεσμα της θέρμανσης της επιφάνειας της Γης από τον Ήλιο, σχηματίζονται συναγωγικές και τυρβώδεις ροές, κατευθυνόμενες προς τα πάνω, που σχηματίζουν τον καιρό. Αξίζει να σημειωθεί ότι η επίδραση της υποκείμενης επιφάνειας στα κατώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας εκτείνεται σε ύψος περίπου 1,5 km. Φυσικά, εξαιρουμένων των ορεινών περιοχών.
Το ανώτερο όριο της τροπόσφαιρας είναι η τροπόπαυση - ένα ισόθερμο στρώμα. Θυμάμαι χαρακτηριστική εμφάνισηκεραυνόνεφα, η κορυφή των οποίων είναι ένα "ρίξιμο" σύννεφα κίρους, που ονομάζεται «αμόνι». Αυτό το «αμόνι» απλώς «απλώνεται» κάτω από την τροπόπαυση, γιατί λόγω της ισοθερμίας, τα ανοδικά ρεύματα αέρα εξασθενούν σημαντικά και το σύννεφο σταματά να αναπτύσσεται κατακόρυφα. Αλλά σε ειδικές, σπάνιες περιπτώσεις, οι κορυφές των νεφών cumulonimbus μπορούν να εισβάλουν στα κατώτερα στρώματα της στρατόσφαιρας, σπάζοντας την τροπόπαυση.
Το ύψος της τροπόπαυσης εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος. Έτσι, στον ισημερινό βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 16 km και η θερμοκρασία του είναι περίπου –80°C. Στους πόλους η τροπόπαυση βρίσκεται χαμηλότερα, σε υψόμετρο περίπου 8 χλμ. Το καλοκαίρι η θερμοκρασία εδώ είναι -40°C και -60°C το χειμώνα. Έτσι, παρά τις υψηλότερες θερμοκρασίες στην επιφάνεια της Γης, η τροπική τροπόπαυση είναι πολύ πιο ψυχρή από ότι στους πόλους.
Γαλάζιος Πλανήτης...
Αυτό το θέμα θα έπρεπε να ήταν ένα από τα πρώτα που εμφανίστηκαν στον ιστότοπο. Άλλωστε τα ελικόπτερα είναι ατμοσφαιρικά αεροσκάφη. ατμόσφαιρα της γης– ο βιότοπός τους, ας πούμε έτσι:-). ΕΝΑ φυσικές ιδιότητεςαέραςΑυτό ακριβώς καθορίζει την ποιότητα αυτού του οικοτόπου :-). Δηλαδή, αυτό είναι ένα από τα βασικά. Και γράφουν πάντα πρώτα για τη βάση. Αλλά αυτό το συνειδητοποίησα μόλις τώρα. Ωστόσο, όπως ξέρετε, κάλλιο αργά παρά ποτέ... Ας αγγίξουμε αυτό το θέμα, χωρίς να μπούμε στα ζιζάνια και στις περιττές επιπλοκές :-).
Ετσι… ατμόσφαιρα της γης. Αυτό είναι το αέριο κέλυφος του μπλε πλανήτη μας. Όλοι γνωρίζουν αυτό το όνομα. Γιατί μπλε; Απλά επειδή το "μπλε" (και μπλε και βιολετί) συστατικό ηλιακό φως(φάσμα) είναι πιο καλά διασκορπισμένο στην ατμόσφαιρα, χρωματίζοντας έτσι γαλαζωπό-μπλε, μερικές φορές με έναν υπαινιγμό βιολετί τόνου (σε μια ηλιόλουστη μέρα, φυσικά :-)).
Σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης.
Η σύνθεση της ατμόσφαιρας είναι αρκετά ευρεία. Δεν θα απαριθμήσω όλα τα συστατικά στο κείμενο, υπάρχει μια καλή απεικόνιση για αυτό. Η σύνθεση όλων αυτών των αερίων είναι σχεδόν σταθερή, με εξαίρεση το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ). Επιπλέον, η ατμόσφαιρα περιέχει αναγκαστικά νερό με τη μορφή ατμού, αιωρούμενων σταγονιδίων ή κρυστάλλων πάγου. Η ποσότητα του νερού δεν είναι σταθερή και εξαρτάται από τη θερμοκρασία και, σε μικρότερο βαθμό, την πίεση του αέρα. Επιπλέον, η ατμόσφαιρα της Γης (ειδικά η σημερινή) περιέχει μια ορισμένη ποσότητα, θα έλεγα, «κάθε είδους άσχημα πράγματα» :-). Αυτά είναι SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, επιπλέον υπάρχουν ατμοί υδραργύρου Hg. Είναι αλήθεια ότι όλα αυτά υπάρχουν σε μικρές ποσότητες, δόξα τω Θεώ :-).
ατμόσφαιρα της γηςΣυνηθίζεται να το χωρίζετε σε πολλές διαδοχικές ζώνες σε ύψος πάνω από την επιφάνεια.
Η πρώτη, πιο κοντά στη γη, είναι η τροπόσφαιρα. Αυτό είναι το χαμηλότερο και, θα λέγαμε, κύριο στρώμα για τη ζωή. ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ. Περιέχει το 80% της μάζας όλου του ατμοσφαιρικού αέρα (αν και κατ' όγκο είναι μόνο περίπου το 1% ολόκληρης της ατμόσφαιρας) και περίπου το 90% του συνόλου του ατμοσφαιρικού νερού. Ο κύριος όγκος όλων των ανέμων, των σύννεφων, της βροχής και του χιονιού 🙂 προέρχεται από εκεί. Η τροπόσφαιρα εκτείνεται σε υψόμετρα περίπου 18 km σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη και έως 10 km σε πολικά γεωγραφικά πλάτη. Η θερμοκρασία του αέρα σε αυτό μειώνεται με αύξηση του ύψους κατά περίπου 0,65º για κάθε 100 m.
Ατμοσφαιρικές ζώνες.
Ζώνη δύο - στρατόσφαιρα. Πρέπει να ειπωθεί ότι μεταξύ της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαιρας υπάρχει μια άλλη στενή ζώνη - η τροπόπαυση. Σταματά την πτώση της θερμοκρασίας με το ύψος. Η τροπόπαυση έχει μέσο πάχος 1,5-2 km, αλλά τα όριά της είναι ασαφή και η τροπόσφαιρα συχνά επικαλύπτει τη στρατόσφαιρα.
Άρα η στρατόσφαιρα έχει μέσο ύψος από 12 km έως 50 km. Η θερμοκρασία σε αυτό παραμένει αμετάβλητη έως και 25 km (περίπου -57ºС), στη συνέχεια κάπου έως και 40 km ανεβαίνει σε περίπου 0ºС και στη συνέχεια παραμένει αμετάβλητη έως και 50 km. Η στρατόσφαιρα είναι ένα σχετικά ήρεμο μέρος της γήινης ατμόσφαιρας. Δεν υπάρχουν πρακτικά δυσμενείς καιρικές συνθήκες σε αυτό. Είναι στη στρατόσφαιρα που το περίφημο στρώμα του όζοντος βρίσκεται σε υψόμετρα από 15-20 km έως 55-60 km.
Ακολουθεί ένα μικρό οριακό στρώμα, η στρατόπαυση, στην οποία η θερμοκρασία παραμένει γύρω στους 0ºC, και στη συνέχεια η επόμενη ζώνη είναι η μεσόσφαιρα. Εκτείνεται σε υψόμετρα 80-90 km και σε αυτό η θερμοκρασία πέφτει στους 80ºC περίπου. Στη μεσόσφαιρα, οι μικροί μετεωρίτες γίνονται συνήθως ορατοί, αρχίζουν να λάμπουν μέσα της και καίγονται εκεί.
Το επόμενο στενό διάστημα είναι η μεσόπαυση και πέρα από αυτήν η ζώνη θερμόσφαιρας. Το ύψος του φτάνει τα 700-800 χλμ. Εδώ η θερμοκρασία αρχίζει να ανεβαίνει ξανά και σε υψόμετρα περίπου 300 km μπορεί να φτάσει τιμές της τάξης των 1200ºС. Τότε παραμένει σταθερό. Μέσα στη θερμόσφαιρα, σε υψόμετρο περίπου 400 km, βρίσκεται η ιονόσφαιρα. Εδώ ο αέρας είναι πολύ ιονισμένος λόγω της έκθεσης στην ηλιακή ακτινοβολία και έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Η επόμενη και, γενικά, η τελευταία ζώνη είναι η εξώσφαιρα. Αυτή είναι η λεγόμενη ζώνη διασποράς. Εδώ, υπάρχει κυρίως πολύ σπάνιο υδρογόνο και ήλιο (με υπεροχή του υδρογόνου). Σε υψόμετρα περίπου 3000 km, η εξώσφαιρα περνά στο σχεδόν διαστημικό κενό.
Κάτι σαν αυτό. Γιατί περίπου; Επειδή αυτά τα στρώματα είναι αρκετά συμβατικά. Είναι δυνατές διάφορες αλλαγές στο υψόμετρο, στη σύνθεση των αερίων, στο νερό, στη θερμοκρασία, στον ιονισμό κ.λπ. Επιπλέον, υπάρχουν πολλοί ακόμη όροι που καθορίζουν τη δομή και την κατάσταση της ατμόσφαιρας της γης.
Για παράδειγμα, ομόσφαιρα και ετεροσφαιρία. Στην πρώτη, τα ατμοσφαιρικά αέρια αναμειγνύονται καλά και η σύνθεσή τους είναι αρκετά ομοιογενής. Το δεύτερο βρίσκεται πάνω από το πρώτο και πρακτικά δεν υπάρχει τέτοια ανάμειξη εκεί. Τα αέρια σε αυτό διαχωρίζονται με τη βαρύτητα. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων βρίσκεται σε υψόμετρο 120 km και ονομάζεται turbopause.
Ας τελειώσουμε με τους όρους, αλλά σίγουρα θα προσθέσω ότι είναι συμβατικά αποδεκτό ότι το όριο της ατμόσφαιρας βρίσκεται σε υψόμετρο 100 km πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Αυτό το σύνορο ονομάζεται Γραμμή Κάρμαν.
Θα προσθέσω δύο ακόμη εικόνες για να δείξω τη δομή της ατμόσφαιρας. Το πρώτο όμως είναι στα γερμανικά, αλλά είναι πλήρες και αρκετά κατανοητό :-). Μπορεί να μεγεθύνεται και να φαίνεται καθαρά. Το δεύτερο δείχνει τη μεταβολή της ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας με το υψόμετρο.
Η δομή της ατμόσφαιρας της Γης.
Η θερμοκρασία του αέρα αλλάζει με το υψόμετρο.
Τα σύγχρονα επανδρωμένα τροχιακά διαστημόπλοια πετούν σε υψόμετρα περίπου 300-400 km. Ωστόσο, αυτό δεν είναι πλέον αεροπορία, αν και η περιοχή, φυσικά, είναι με μια ορισμένη έννοιαστενά συνδεδεμένη, και σίγουρα θα μιλήσουμε για αυτήν αργότερα :-).
Η αεροπορική ζώνη είναι η τροπόσφαιρα. Τα σύγχρονα ατμοσφαιρικά αεροσκάφη μπορούν επίσης να πετάξουν στα χαμηλότερα στρώματα της στρατόσφαιρας. Για παράδειγμα, η πρακτική οροφή του MIG-25RB είναι 23.000 m.
Πτήση στη στρατόσφαιρα.
Και ακριβώς φυσικές ιδιότητες του αέραΗ τροπόσφαιρα καθορίζει πώς θα είναι η πτήση, πόσο αποτελεσματικό θα είναι το σύστημα ελέγχου του αεροσκάφους, πώς θα το επηρεάσει οι αναταράξεις στην ατμόσφαιρα και πώς θα λειτουργήσουν οι κινητήρες.
Η πρώτη κύρια ιδιοκτησία είναι θερμοκρασία του αέρα. Στη δυναμική του αερίου, μπορεί να προσδιοριστεί στην κλίμακα Κελσίου ή στην κλίμακα Κέλβιν.
Θερμοκρασία t 1σε δεδομένο ύψος Νστην κλίμακα Κελσίου προσδιορίζεται από:
t 1 = t - 6,5N, Οπου t– θερμοκρασία αέρα κοντά στο έδαφος.
Θερμοκρασία στην κλίμακα Kelvin ονομάζεται απόλυτη θερμοκρασία, το μηδέν σε αυτήν την κλίμακα είναι το απόλυτο μηδέν. Στο απόλυτο μηδενικόΗ θερμική κίνηση των μορίων σταματά. Απόλυτο μηδενικόστην κλίμακα Kelvin αντιστοιχεί σε -273º στην κλίμακα Κελσίου.
Αντίστοιχα η θερμοκρασία Τστα ψηλά Νστην κλίμακα Kelvin καθορίζεται από:
T = 273K + t - 6,5H
Πίεση αέρα. Η ατμοσφαιρική πίεση μετριέται σε Pascals (N/m2), στο παλιό σύστημα μέτρησης σε ατμόσφαιρες (atm.). Υπάρχει επίσης κάτι όπως η βαρομετρική πίεση. Αυτή είναι η πίεση που μετράται σε χιλιοστά υδραργύρου χρησιμοποιώντας ένα βαρόμετρο υδραργύρου. Βαρομετρική πίεση (πίεση στο επίπεδο της θάλασσας) ίση με 760 mmHg. Τέχνη.
που ονομάζεται πρότυπο. Στη φυσική 1 atm. ακριβώς ίσο με 760 mm Hg.. Στην αεροδυναμική, η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη έννοια είναι η πυκνότητα μάζας του αέρα. Αυτή είναι η μάζα του αέρα σε 1 m3 όγκου. Η πυκνότητα του αέρα αλλάζει με το υψόμετρο, ο αέρας γίνεται πιο σπάνιος.
Υγρασία αέρα. Δείχνει την ποσότητα του νερού στον αέρα. Υπάρχει μια ιδέα" σχετική υγρασία" Αυτή είναι η αναλογία της μάζας των υδρατμών προς τη μέγιστη δυνατή σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Η έννοια του 0%, δηλαδή όταν ο αέρας είναι εντελώς στεγνός, μπορεί να υπάρχει μόνο στο εργαστήριο. Από την άλλη πλευρά, η 100% υγρασία είναι αρκετά πιθανή. Αυτό σημαίνει ότι ο αέρας έχει απορροφήσει όλο το νερό που θα μπορούσε να απορροφήσει. Κάτι σαν ένα απολύτως «γεμάτο σφουγγάρι». Η υψηλή σχετική υγρασία μειώνει την πυκνότητα του αέρα, ενώ η χαμηλή σχετική υγρασία την αυξάνει.
Λόγω του γεγονότος ότι οι πτήσεις αεροσκαφών πραγματοποιούνται υπό διαφορετικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, οι παράμετροι πτήσης και αεροδυναμικής τους στον ίδιο τρόπο πτήσης μπορεί να διαφέρουν. Επομένως, για να εκτιμήσουμε σωστά αυτές τις παραμέτρους, εισαγάγαμε International Standard Atmosphere (ISA). Δείχνει την αλλαγή της κατάστασης του αέρα με την αύξηση του υψομέτρου.
Οι βασικές παράμετροι του air condition σε μηδενική υγρασία λαμβάνονται ως εξής:
πίεση P = 760 mm Hg. Τέχνη. (101,3 kPa);
θερμοκρασία t = +15°C (288 K);
πυκνότητα μάζας ρ = 1,225 kg/m 3 ;
Για το ISA είναι αποδεκτό (όπως αναφέρθηκε παραπάνω :-)) ότι η θερμοκρασία πέφτει στην τροπόσφαιρα κατά 0,65º για κάθε 100 μέτρα υψομέτρου.
Τυπική ατμόσφαιρα (παράδειγμα έως 10.000 m).
Οι πίνακες MSA χρησιμοποιούνται για τη βαθμονόμηση οργάνων, καθώς και για υπολογισμούς πλοήγησης και μηχανικής.
Φυσικές ιδιότητες του αέραπεριλαμβάνει επίσης έννοιες όπως αδράνεια, ιξώδες και συμπιεστότητα.
Η αδράνεια είναι μια ιδιότητα του αέρα που χαρακτηρίζει την ικανότητά του να αντιστέκεται σε αλλαγές στην κατάσταση ηρεμίας ή ομοιόμορφη γραμμική κίνηση. . Μέτρο αδράνειας είναι η πυκνότητα μάζας του αέρα. Όσο υψηλότερο είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη αδράνειας και αντίστασης του μέσου όταν το αεροσκάφος κινείται σε αυτό.
Ιξώδες Προσδιορίζει την αντίσταση τριβής του αέρα όταν το αεροσκάφος κινείται.
Η συμπιεστότητα καθορίζει τη μεταβολή της πυκνότητας του αέρα με τις αλλαγές στην πίεση. Σε χαμηλές ταχύτητες αεροσκάφος(έως 450 km/h) αλλάζει πίεση όταν ρέει γύρω του ροή αέραδεν συμβαίνει, αλλά όταν υψηλές ταχύτητεςΤο φαινόμενο συμπιεστότητας αρχίζει να εμφανίζεται. Η επιρροή του είναι ιδιαίτερα αισθητή σε υπερηχητικές ταχύτητες. Αυτό είναι ένας ξεχωριστός τομέας αεροδυναμικής και ένα θέμα για ένα ξεχωριστό άρθρο :-).
Λοιπόν, αυτό φαίνεται να είναι όλο προς το παρόν... Ήρθε η ώρα να τελειώσουμε αυτή την ελαφρώς κουραστική απαρίθμηση, η οποία, ωστόσο, δεν μπορεί να αποφευχθεί :-). ατμόσφαιρα της γηςτις παραμέτρους του, φυσικές ιδιότητες του αέραείναι εξίσου σημαντικές για το αεροσκάφος όσο και οι παράμετροι της ίδιας της συσκευής και δεν θα μπορούσαν να αγνοηθούν.
Αντίο, μέχρι τις επόμενες συναντήσεις και πιο ενδιαφέροντα θέματα :) ...
. Προσοχή στο χρώμα του ουρανού... Η ατμόσφαιρα είναιπερίβλημα αέρα
Γη. Εκτείνεται έως και 3000 km από την επιφάνεια της γης. Τα ίχνη του εντοπίζονται σε υψόμετρα έως και 10.000 χλμ. Το Α. έχει ανομοιόμορφη πυκνότητα 50 5 οι μάζες του συγκεντρώνονται μέχρι 5 km, 75% - έως 10 km, 90% - έως 16 km.
Η ατμόσφαιρα αποτελείται από αέρα - ένα μηχανικό μείγμα πολλών αερίων.Αζωτο (78%) στην ατμόσφαιρα παίζει το ρόλο ενός αραιωτικού οξυγόνου, ρυθμίζοντας το ρυθμό οξείδωσης και, κατά συνέπεια, την ταχύτητα και την ένταση των βιολογικών διεργασιών. Το άζωτο είναι το κύριο στοιχείο της ατμόσφαιρας της γης, το οποίο ανταλλάσσεται συνεχώς με τη ζωντανή ύλη της βιόσφαιρας και τα συστατικά της τελευταίας είναι ενώσεις αζώτου (αμινοξέα, πουρίνες κ.λπ.). Το άζωτο εξάγεται από την ατμόσφαιρα με ανόργανες και βιοχημικές οδούς, αν και είναι στενά αλληλένδετες. Η ανόργανη εκχύλιση σχετίζεται με το σχηματισμό των ενώσεων της N 2 O, N 2 O 5, NO 2, NH 3. Βρίσκονται σε βροχόπτωση και σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση ηλεκτρικών εκκενώσεων κατά τη διάρκεια καταιγίδων ή φωτογραφιώνχημικές αντιδράσεις
υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας. Η βιολογική δέσμευση του αζώτου πραγματοποιείται από ορισμένα βακτήρια σε συμβίωση με ανώτερα φυτά στο έδαφος. Το άζωτο στερεώνεται επίσης από ορισμένους μικροοργανισμούς πλαγκτού και φύκια. Ποσοτικά, η βιολογική δέσμευση του αζώτου υπερβαίνει την ανόργανη δέσμευσή του. Η ανταλλαγή όλου του αζώτου στην ατμόσφαιρα συμβαίνει μέσα σε περίπου 10 εκατομμύρια χρόνια. Το άζωτο βρίσκεται σε αέρια ηφαιστειακής προέλευσης και σε πυριγενή πετρώματα. Όταν θερμαίνονται διάφορα δείγματα κρυσταλλικών πετρωμάτων και μετεωριτών, απελευθερώνεται άζωτο με τη μορφή μορίων N 2 και NH 3. Ωστόσο, η κύρια μορφή της παρουσίας του αζώτου, τόσο στη Γη όσο και στους επίγειους πλανήτες, είναι η μοριακή. Η αμμωνία, εισερχόμενη στην ανώτερη ατμόσφαιρα, οξειδώνεται γρήγορα, απελευθερώνοντας άζωτο. Σε ιζηματογενή πετρώματα θάβεται μαζί με οργανική ύλη και βρίσκεται σε αυξημένες ποσότητες σε ασφαλτούχα κοιτάσματα. Κατά τη διάρκεια της περιφερειακής μεταμόρφωσης αυτών των πετρωμάτων, το άζωτο μέσα διάφορες μορφέςαπελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα της Γης.
Γεωχημικός κύκλος αζώτου (
Οξυγόνο(21%) χρησιμοποιείται από ζωντανούς οργανισμούς για την αναπνοή και αποτελεί μέρος της οργανικής ύλης (πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες). Όζον Ο 3. καθυστερεί την καταστροφική για τη ζωή υπεριώδη ακτινοβολία από τον Ήλιο.
Το οξυγόνο είναι το δεύτερο πιο διαδεδομένο αέριο στην ατμόσφαιρα, διαδραματίζοντας εξαιρετικά σημαντικό ρόλο σε πολλές διεργασίες στη βιόσφαιρα. Η κυρίαρχη μορφή της ύπαρξής του είναι το O 2. Στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, συμβαίνει διάσταση των μορίων οξυγόνου και σε υψόμετρο περίπου 200 km, η αναλογία ατομικού οξυγόνου προς μοριακό (O: O 2) γίνεται ίση με 10. Όταν αυτά μορφές οξυγόνου αλληλεπιδρούν στην ατμόσφαιρα (σε υψόμετρο 20-30 km), μια ζώνη όζοντος (οθόνη όζοντος). Το όζον (O 3) είναι απαραίτητο για τους ζωντανούς οργανισμούς, εμποδίζοντας το μεγαλύτερο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας από τον Ήλιο, η οποία είναι επιβλαβής για αυτούς.
Στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της Γης, το ελεύθερο οξυγόνο εμφανίστηκε σε πολύ μικρές ποσότητες ως αποτέλεσμα της φωτοδιάσπασης του διοξειδίου του άνθρακα και των μορίων του νερού στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Ωστόσο, αυτές οι μικρές ποσότητες καταναλώθηκαν γρήγορα από την οξείδωση άλλων αερίων. Με την εμφάνιση των αυτότροφων φωτοσυνθετικών οργανισμών στον ωκεανό, η κατάσταση άλλαξε σημαντικά. Η ποσότητα του ελεύθερου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται προοδευτικά, οξειδώνοντας ενεργά πολλά συστατικά της βιόσφαιρας. Έτσι, τα πρώτα μέρη ελεύθερου οξυγόνου συνέβαλαν κυρίως στη μετάβαση των σιδηρούχων μορφών σιδήρου σε μορφές οξειδίου και των σουλφιδίων σε θειικά.
Τελικά, η ποσότητα του ελεύθερου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης έφτασε σε μια ορισμένη μάζα και εξισορροπήθηκε με τέτοιο τρόπο ώστε η ποσότητα που παρήχθη έγινε ίση με την ποσότητα που απορροφήθηκε. Μια σχετική σταθερή περιεκτικότητα σε ελεύθερο οξυγόνο έχει καθιερωθεί στην ατμόσφαιρα.
Γεωχημικός κύκλος οξυγόνου (V.A. Vronsky, G.V. Βόιτκεβιτς)
Διοξείδιο του άνθρακα, πηγαίνει στο σχηματισμό της ζωντανής ύλης και μαζί με τους υδρατμούς δημιουργεί το λεγόμενο «φαινόμενο του θερμοκηπίου (θερμοκήπιο)».
Άνθρακας (διοξείδιο του άνθρακα) - το μεγαλύτερο μέρος του στην ατμόσφαιρα έχει τη μορφή CO 2 και πολύ λιγότερο με τη μορφή CH 4. Η σημασία της γεωχημικής ιστορίας του άνθρακα στη βιόσφαιρα είναι εξαιρετικά μεγάλη, αφού αποτελεί μέρος όλων των ζωντανών οργανισμών. Στους ζωντανούς οργανισμούς, κυριαρχούν ανηγμένες μορφές άνθρακα και σε περιβάλλονοι βιόσφαιρες οξειδώνονται. Έτσι, δημιουργείται μια χημική ανταλλαγή κύκλος ζωής: CO 2 ↔ ζωντανή ύλη.
Η πηγή του πρωτογενούς διοξειδίου του άνθρακα στη βιόσφαιρα είναι η ηφαιστειακή δραστηριότητα που σχετίζεται με την κοσμική απαέρωση του μανδύα και τους κατώτερους ορίζοντες του φλοιού της γης. Μέρος αυτού του διοξειδίου του άνθρακα προκύπτει κατά τη θερμική αποσύνθεση αρχαίων ασβεστόλιθων σε διάφορες μεταμορφωμένες ζώνες. Η μετανάστευση του CO 2 στη βιόσφαιρα συμβαίνει με δύο τρόπους.
Η πρώτη μέθοδος εκφράζεται στην απορρόφηση CO 2 κατά τη φωτοσύνθεση με το σχηματισμό οργανικών ουσιών και την επακόλουθη ταφή σε ευνοϊκές αναγωγικές συνθήκες στη λιθόσφαιρα με τη μορφή τύρφης, άνθρακα, πετρελαίου και σχιστόλιθου πετρελαίου. Σύμφωνα με τη δεύτερη μέθοδο, η μετανάστευση του άνθρακα οδηγεί στη δημιουργία ενός ανθρακικού συστήματος στην υδρόσφαιρα, όπου το CO 2 μετατρέπεται σε H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. Στη συνέχεια, με τη συμμετοχή του ασβεστίου (σπανιότερα μαγνησίου και σιδήρου), τα ανθρακικά εναποτίθενται μέσω βιογενών και αβιογενών οδών. Εμφανίζονται παχιά στρώματα ασβεστόλιθου και δολομίτη. Σύμφωνα με τον Α.Β. Ronov, η αναλογία οργανικού άνθρακα (Corg) προς ανθρακικό άνθρακα (Ccarb) στην ιστορία της βιόσφαιρας ήταν 1:4.
Μαζί με τον παγκόσμιο κύκλο άνθρακα, υπάρχει επίσης ένας αριθμός μικρών κύκλων άνθρακα. Έτσι, στη γη, τα πράσινα φυτά απορροφούν CO 2 για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης την ημέρα, και το βράδυ το απελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα. Με τον θάνατο των ζωντανών οργανισμών στην επιφάνεια της γης, συμβαίνει οξείδωση οργανικών ουσιών (με τη συμμετοχή μικροοργανισμών) με την απελευθέρωση CO 2 στην ατμόσφαιρα. ΣΕ τις τελευταίες δεκαετίεςΞεχωριστή θέση στον κύκλο του άνθρακα κατέχει η μαζική καύση ορυκτών καυσίμων και η αύξηση της περιεκτικότητάς τους στη σύγχρονη ατμόσφαιρα.
Ο κύκλος του άνθρακα μέσα γεωγραφικό περίβλημα(μετά τον F. Ramad, 1981)
Αργόν- το τρίτο πιο διαδεδομένο ατμοσφαιρικό αέριο, που το διακρίνει έντονα από τα εξαιρετικά αραιά κατανεμημένα άλλα αδρανή αέρια. Ωστόσο, το αργό μέσα του γεωλογική ιστορίαμοιράζεται τη μοίρα αυτών των αερίων, τα οποία χαρακτηρίζονται από δύο χαρακτηριστικά:
- το μη αναστρέψιμο της συσσώρευσής τους στην ατμόσφαιρα·
- στενή σύνδεση με τη ραδιενεργή διάσπαση ορισμένων ασταθών ισοτόπων.
Τα αδρανή αέρια βρίσκονται εκτός του κύκλου των περισσότερων κυκλικών στοιχείων στη γήινη βιόσφαιρα.
Όλα τα αδρανή αέρια μπορούν να χωριστούν σε πρωτογενή και ραδιογενή. Στα πρωτεύοντα περιλαμβάνονται εκείνα που αιχμαλωτίστηκαν από τη Γη κατά την περίοδο σχηματισμού της. Είναι εξαιρετικά σπάνια. Το πρωτεύον τμήμα του αργού αντιπροσωπεύεται κυρίως από τα ισότοπα 36 Ar και 38 Ar, ενώ το ατμοσφαιρικό αργό αποτελείται εξ ολοκλήρου από το ισότοπο 40 Ar (99,6%), το οποίο είναι αναμφίβολα ραδιογόνο. Σε πετρώματα που περιέχουν κάλιο, η συσσώρευση ραδιογόνου αργού συνέβη και συνεχίζει να συμβαίνει λόγω της διάσπασης του καλίου-40 μέσω της δέσμευσης ηλεκτρονίων: 40 K + e → 40 Ar.
Επομένως, η περιεκτικότητα σε αργό στα πετρώματα καθορίζεται από την ηλικία τους και την ποσότητα καλίου. Σε αυτό το βαθμό, η συγκέντρωση ηλίου στα πετρώματα είναι συνάρτηση της ηλικίας τους και της περιεκτικότητάς τους σε θόριο και ουράνιο. Το αργό και το ήλιο απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα από τα έγκατα της γης κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, μέσω ρωγμών στο φλοιός της γηςμε τη μορφή πίδακες αερίου, καθώς και κατά τη διάβρωση των πετρωμάτων. Σύμφωνα με υπολογισμούς που έκαναν οι P. Dimon και J. Culp, το ήλιο και το αργό μέσα μοντερνα εποχησυσσωρεύονται στον φλοιό της γης και εισέρχονται στην ατμόσφαιρα σε σχετικά μικρές ποσότητες. Ο ρυθμός εισόδου αυτών των ραδιογενών αερίων είναι τόσο χαμηλός που κατά τη διάρκεια της γεωλογικής ιστορίας της Γης δεν μπορούσε να εξασφαλίσει το παρατηρούμενο περιεχόμενό τους στη σύγχρονη ατμόσφαιρα. Επομένως, μένει να υποθέσουμε ότι το μεγαλύτερο μέρος του αργού στην ατμόσφαιρα προήλθε από το εσωτερικό της Γης στα πρώτα στάδια της ανάπτυξής της και πολύ λιγότερο προστέθηκε στη συνέχεια κατά τη διαδικασία του ηφαιστείου και κατά τη διάβρωση των βράχων που περιέχουν κάλιο. .
Έτσι, κατά τη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου, το ήλιο και το αργό είχαν διαφορετικές διαδικασίες μετανάστευσης. Υπάρχει πολύ λίγο ήλιο στην ατμόσφαιρα (περίπου 5 * 10 -4%) και η «αναπνοή ηλίου» της Γης ήταν ελαφρύτερη, καθώς, ως το ελαφρύτερο αέριο, εξατμίστηκε στο διάστημα. Και η «αναπνοή αργού» ήταν βαριά και το αργό παρέμεινε εντός των ορίων του πλανήτη μας. Τα περισσότερα από τα αρχέγονα ευγενή αέρια, όπως το νέο και το ξένο, συνδέθηκαν με το αρχέγονο νέον που συλλήφθηκε από τη Γη κατά τον σχηματισμό της, καθώς και με την απελευθέρωση κατά την απαέρωση του μανδύα στην ατμόσφαιρα. Ολόκληρο το σύνολο των δεδομένων για τη γεωχημεία των ευγενών αερίων δείχνει ότι η πρωταρχική ατμόσφαιρα της Γης προέκυψε στα πρώτα στάδια της ανάπτυξής της.
Η ατμόσφαιρα περιέχει υδρατμούςΚαι νερόσε υγρή και στερεή κατάσταση. Το νερό στην ατμόσφαιρα είναι ένας σημαντικός συσσωρευτής θερμότητας.
Τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας περιέχουν μεγάλη ποσότητα ορυκτής και τεχνολογικής σκόνης και αερολυμάτων, προϊόντων καύσης, άλατα, σπόρια και γύρη κ.λπ.
Σε υψόμετρο 100-120 km, λόγω της πλήρους ανάμειξης του αέρα, η σύσταση της ατμόσφαιρας είναι ομοιογενής. Η αναλογία μεταξύ αζώτου και οξυγόνου είναι σταθερή. Πιο πάνω κυριαρχούν αδρανή αέρια, υδρογόνο κ.λπ. Στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας υπάρχουν υδρατμοί. Με την απόσταση από τη γη το περιεχόμενό του μειώνεται. Όσο υψηλότερη η αναλογία των αερίων αλλάζει, για παράδειγμα, σε υψόμετρο 200-800 km, το οξυγόνο υπερισχύει του αζώτου κατά 10-100 φορές.
Όλοι όσοι έχουν πετάξει με αεροπλάνο είναι συνηθισμένοι σε αυτό το είδος μηνύματος: «Η πτήση μας πραγματοποιείται σε υψόμετρο 10.000 m, η εξωτερική θερμοκρασία είναι 50 ° C». Δεν φαίνεται τίποτα το ιδιαίτερο. Όσο πιο μακριά από την επιφάνεια της Γης που θερμαίνεται από τον Ήλιο, τόσο πιο κρύο είναι. Πολλοί πιστεύουν ότι η θερμοκρασία μειώνεται συνεχώς με το υψόμετρο και ότι η θερμοκρασία σταδιακά πέφτει, πλησιάζοντας τη θερμοκρασία του χώρου. Παρεμπιπτόντως, έτσι πίστευαν οι επιστήμονες μέχρι τα τέλη του 19ου αιώνα.
Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στην κατανομή της θερμοκρασίας του αέρα στη Γη. Η ατμόσφαιρα χωρίζεται σε πολλά στρώματα, τα οποία αντανακλούν κυρίως τη φύση των μεταβολών της θερμοκρασίας.
Το κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας ονομάζεται τροποσφαίρα, που σημαίνει «σφαίρα περιστροφής» Όλες οι αλλαγές στον καιρό και το κλίμα είναι το αποτέλεσμα φυσικές διεργασίες, που εμφανίζεται ακριβώς σε αυτό το επίπεδο. Το ανώτερο όριο αυτού του στρώματος βρίσκεται όπου η μείωση της θερμοκρασίας με το ύψος αντικαθίσταται από την αύξησή του - περίπου σε υψόμετρο 15-16 km πάνω από τον ισημερινό και 7-8 km πάνω από τους πόλους. Όπως η ίδια η Γη, η ατμόσφαιρα, υπό την επίδραση της περιστροφής του πλανήτη μας, είναι επίσης κάπως ισοπεδωμένη πάνω από τους πόλους και διογκώνεται πάνω από τον ισημερινό. Ωστόσο, αυτή η επίδραση εκφράζεται πολύ πιο έντονα στην ατμόσφαιρα παρά στο συμπαγές κέλυφος της Γης. Στην κατεύθυνση από την επιφάνεια της Γης προς το ανώτερο όριο της τροπόσφαιρας, η θερμοκρασία του αέρα μειώνεται. Πάνω από τον ισημερινό, η ελάχιστη θερμοκρασία του αέρα είναι περίπου -62°C και πάνω από τους πόλους περίπου -45°C. Σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, περισσότερο από το 75% της μάζας της ατμόσφαιρας βρίσκεται στην τροπόσφαιρα. Στις τροπικές περιοχές, περίπου το 90% της μάζας της ατμόσφαιρας βρίσκεται εντός της τροπόσφαιρας.
Το 1899, βρέθηκε ένα ελάχιστο στο κατακόρυφο προφίλ θερμοκρασίας σε ένα συγκεκριμένο υψόμετρο και στη συνέχεια η θερμοκρασία αυξήθηκε ελαφρά. Η αρχή αυτής της αύξησης σημαίνει τη μετάβαση στο επόμενο στρώμα της ατμόσφαιρας - προς στρατόσφαιρα, που σημαίνει «σφαίρα του στρώματος» Ο όρος στρατόσφαιρα σημαίνει και αντανακλά την προηγούμενη ιδέα της μοναδικότητας του στρώματος που βρίσκεται πάνω από την τροπόσφαιρα η επιφάνεια της γης. Η ιδιαιτερότητά του είναι, ειδικότερα, η απότομη αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα. Αυτή η αύξηση της θερμοκρασίας αποδίδεται στο σχηματισμό του όζοντος, μιας από τις κύριες χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα.
Το μεγαλύτερο μέρος του όζοντος συγκεντρώνεται σε υψόμετρα περίπου 25 km, αλλά γενικά το στρώμα του όζοντος είναι ένα εξαιρετικά εκτεταμένο κέλυφος, που καλύπτει σχεδόν ολόκληρη τη στρατόσφαιρα. Η αλληλεπίδραση του οξυγόνου με τις υπεριώδεις ακτίνες είναι μια από τις ευεργετικές διαδικασίες στην ατμόσφαιρα της γης που συμβάλλει στη διατήρηση της ζωής στη Γη. Η απορρόφηση αυτής της ενέργειας από το όζον εμποδίζει την υπερβολική ροή του στην επιφάνεια της γης, όπου ακριβώς δημιουργείται το επίπεδο ενέργειας που είναι κατάλληλο για την ύπαρξη επίγειων μορφών ζωής. Η οζονόσφαιρα απορροφά μέρος της ακτινοβολούμενης ενέργειας που διέρχεται από την ατμόσφαιρα. Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται μια κατακόρυφη κλίση θερμοκρασίας αέρα περίπου 0,62°C ανά 100 m στην οζονόσφαιρα, δηλαδή η θερμοκρασία αυξάνεται με το υψόμετρο μέχρι το ανώτερο όριο της στρατόσφαιρας - τη στρατόπαυση (50 km), φτάνοντας, σύμφωνα με ορισμένα δεδομένα, 0°C.
Σε υψόμετρα από 50 έως 80 km υπάρχει ένα στρώμα της ατμόσφαιρας που ονομάζεται μεσόσφαιρα. Η λέξη «μεσόσφαιρα» σημαίνει «ενδιάμεση σφαίρα», όπου η θερμοκρασία του αέρα συνεχίζει να μειώνεται με το ύψος. Πάνω από τη μεσόσφαιρα, σε ένα στρώμα που ονομάζεται θερμόσφαιρα, η θερμοκρασία ανεβαίνει ξανά με υψόμετρο έως περίπου 1000°C, και στη συνέχεια πέφτει πολύ γρήγορα στους -96°C. Ωστόσο, δεν πέφτει επ 'αόριστον, μετά η θερμοκρασία αυξάνεται ξανά.
Θερμόσφαιραείναι το πρώτο στρώμα ιονόσφαιρα. Σε αντίθεση με τα προαναφερθέντα στρώματα, η ιονόσφαιρα δεν διακρίνεται από τη θερμοκρασία. Η ιονόσφαιρα είναι μια περιοχή που έχει ηλεκτρική φύση, χάρη στο οποίο καθίστανται δυνατοί πολλοί τύποι ραδιοεπικοινωνιών. Η ιονόσφαιρα χωρίζεται σε πολλά στρώματα, που χαρακτηρίζονται από τα γράμματα D, E, F1 και F2. Ο διαχωρισμός σε στρώματα προκαλείται από διάφορους λόγους, μεταξύ των οποίων ο σημαντικότερος είναι η άνιση επίδραση των στρωμάτων στη διέλευση των ραδιοκυμάτων. Το χαμηλότερο στρώμα, το D, απορροφά κυρίως ραδιοκύματα και έτσι εμποδίζει την περαιτέρω διάδοσή τους. Το καλύτερα μελετημένο στρώμα Ε βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 100 km πάνω από την επιφάνεια της γης. Ονομάζεται επίσης στρώμα Kennelly-Heaviside από τα ονόματα των Αμερικανών και Άγγλων επιστημόνων που το ανακάλυψαν ταυτόχρονα και ανεξάρτητα. Το στρώμα Ε, σαν γιγάντιος καθρέφτης, αντανακλά τα ραδιοκύματα. Χάρη σε αυτό το στρώμα, τα μεγάλα ραδιοκύματα ταξιδεύουν περισσότερες αποστάσεις από ό,τι θα περίμενε κανείς εάν διαδίδονταν μόνο σε ευθεία γραμμή, χωρίς να αντανακλώνται από το στρώμα E. Το στρώμα F έχει παρόμοιες ιδιότητες. Μαζί με το στρώμα Kennelly-Heaviside, αντανακλά τα ραδιοκύματα σε επίγειους ραδιοφωνικούς σταθμούς Μια τέτοια ανάκλαση μπορεί να συμβεί σε διάφορες γωνίες. Το στρώμα Appleton βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 240 km.
Η πιο εξωτερική περιοχή της ατμόσφαιρας, το δεύτερο στρώμα της ιονόσφαιρας, ονομάζεται συχνά εξώσφαιρα. Αυτός ο όρος αναφέρεται στην ύπαρξη των παρυφών του διαστήματος κοντά στη Γη. Είναι δύσκολο να προσδιοριστεί ακριβώς πού τελειώνει η ατμόσφαιρα και πού αρχίζει ο χώρος, καθώς με το υψόμετρο η πυκνότητα των ατμοσφαιρικών αερίων σταδιακά μειώνεται και η ίδια η ατμόσφαιρα σταδιακά μετατρέπεται σε σχεδόν κενό, στο οποίο βρίσκονται μόνο μεμονωμένα μόρια. Ήδη σε υψόμετρο περίπου 320 km, η πυκνότητα της ατμόσφαιρας είναι τόσο χαμηλή που τα μόρια μπορούν να ταξιδέψουν περισσότερο από 1 km χωρίς να συγκρουστούν μεταξύ τους. Το εξώτατο τμήμα της ατμόσφαιρας χρησιμεύει ως το ανώτερο όριο της, το οποίο βρίσκεται σε υψόμετρα από 480 έως 960 km.
Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις διεργασίες στην ατμόσφαιρα μπορείτε να βρείτε στον ιστότοπο «Earth Climate»