Atmosfääri põhiosad. Atmosfääri kihid maapinnast lähtudes järjekorras

Meie planeeti Maa ümbritsev gaasiline ümbris, tuntud kui atmosfäär, koosneb viiest põhikihist. Need kihid pärinevad planeedi pinnalt merepinnast (mõnikord allpool) ja tõusevad kosmosesse järgmises järjestuses:

• Troposfäär;
• Stratosfäär;
• Mesosfäär;
• Termosfäär;
• Eksosfäär.

Maa atmosfääri peamiste kihtide skeem

Kõigi nende viie peamise kihi vahel on üleminekutsoonid, mida nimetatakse "pausiks", kus toimuvad õhutemperatuuri, koostise ja tiheduse muutused. Koos pausidega sisaldab Maa atmosfäär kokku 9 kihti.

Troposfäär: kus ilm juhtub

Kõigist atmosfääri kihtidest on meile kõige tuttavam troposfäär (kas te mõistate seda või mitte), kuna me elame selle põhjas - planeedi pinnal. See ümbritseb Maa pinda ja ulatub mitu kilomeetrit ülespoole. Sõna troposfäär tähendab "palli vahetust". Väga sobiv nimi, kuna see kiht on koht, kus meie igapäevane ilm juhtub.

Alates planeedi pinnast tõuseb troposfäär 6–20 km kõrgusele. Meile lähima kihi alumine kolmandik sisaldab 50% kõigist atmosfääri gaasidest. See on ainus osa kogu atmosfääri koostisest, mis hingab. Tulenevalt asjaolust, et õhku soojendatakse altpoolt maapinna poolt, neelavad soojusenergia Päike, kõrguse kasvades vähenevad troposfääri temperatuur ja rõhk.

Ülaosas on õhuke kiht, mida nimetatakse tropopausiks, mis on lihtsalt puhver troposfääri ja stratosfääri vahel.

Stratosfäär: osooni kodu

Stratosfäär on atmosfääri järgmine kiht. See ulatub 6-20 km kuni 50 km kõrgusele maapinnast. See on kiht, milles enamik kommertslennukeid lendab ja õhupalle reisib.

Siin ei liigu õhk üles-alla, vaid liigub pinnaga paralleelselt väga kiiretes õhuvooludes. Temperatuur tõuseb tõustes tänu rohkele looduslikult esinevale osoonile (O3), mis on päikesekiirguse kõrvalsaadus, ja hapnikule, millel on võime absorbeerida päikese kahjulikke ultraviolettkiiri (igasugune temperatuuri tõus koos kõrgusega on teada meteoroloogia kui "inversioon") .

Kuna stratosfääri põhjas on soojem ja üleval jahedam temperatuur, on konvektsioon (õhumasside vertikaalne liikumine) selles atmosfääri osas haruldane. Tegelikult saab troposfääris möllavat tormi vaadata stratosfäärist, sest kiht toimib konvektsiooni "korkina", millest tormipilved läbi ei tungi.

Stratosfäärile järgneb taas puhverkiht, mida seekord nimetatakse stratopausiks.

Mesosfäär: keskmine atmosfäär

Mesosfäär asub Maa pinnast ligikaudu 50-80 km kaugusel. Ülemine piirkond Mesosfäär on Maa kõige külmem looduslik koht, kus temperatuur võib langeda alla -143°C.

Termosfäär: ülemine atmosfäär

Mesosfäärile ja mesopausile järgneb termosfäär, mis asub 80–700 km kõrgusel planeedi pinnast ja sisaldab vähem kui 0,01% atmosfääri ümbrises olevast õhust. Temperatuurid ulatuvad siin kuni + 2000 ° C, kuid õhu tugeva hõrenemise ja soojusülekandeks vajalike gaasimolekulide puudumise tõttu on need kõrged temperatuurid tajutakse väga külmana.

Eksosfäär: atmosfääri ja ruumi piir

Umbes 700–10 000 km kõrgusel maapinnast asub eksosfäär – atmosfääri välisserv, mis piirneb kosmosega. Siin tiirlevad meteoroloogilised satelliidid ümber Maa.

Kuidas on lood ionosfääriga?

Ionosfäär ei ole eraldiseisev kiht ja tegelikult kasutatakse seda terminit 60–1000 km kõrgusel asuva atmosfääri tähistamiseks. See hõlmab mesosfääri ülemisi osi, kogu termosfääri ja osa eksosfäärist. Ionosfäär on saanud oma nime, kuna selles atmosfääriosas ioniseerub Päikese kiirgus, kui see läbib. magnetväljad Maandub ja . Seda nähtust vaadeldakse maa pealt virmalistena.

Ruum on täidetud energiaga. Energia täidab ruumi ebaühtlaselt. Seal on selle koondumis- ja väljalaskekohad. Nii saate hinnata tihedust. Planeet on korrastatud süsteem, mille keskel on aine maksimaalne tihedus ja mille kontsentratsioon väheneb järk-järgult perifeeria suunas. Koostoimejõud määravad aine oleku, vormi, milles see eksisteerib. Füüsika kirjeldab ainete agregatsiooni olekut: tahke, vedel, gaas jne.

Atmosfäär on planeeti ümbritsev gaasiline keskkond. Maa atmosfäär võimaldab vaba liikumist ja valguse läbimist, luues ruumi, kus elu õitseb.

Ala maapinnast kuni umbes 16 kilomeetri kõrguseni (ekvaatorist poolusteni vähem, sõltub ka aastaajast) nimetatakse troposfääriks. Troposfäär on kiht, mis sisaldab umbes 80% atmosfääri õhust ja peaaegu kogu veeauru. Just siin toimuvad ilma kujundavad protsessid. Rõhk ja temperatuur vähenevad kõrgusega. Õhutemperatuuri languse põhjuseks on adiabaatiline protsess, kui gaas paisub, siis see jahtub. Troposfääri ülemisel piiril võivad väärtused ulatuda -50, -60 kraadini Celsiuse järgi.

Järgmiseks tuleb stratosfäär. See ulatub kuni 50 kilomeetrini. Selles atmosfäärikihis tõuseb temperatuur koos kõrgusega, saavutades ülapunktis väärtuseks umbes 0 C. Temperatuuri tõusu põhjustab ultraviolettkiirte neeldumise protsess osoonikihis. Kiirgus põhjustab keemilise reaktsiooni. Hapnikumolekulid lagunevad üksikuteks aatomiteks, mis võivad ühineda tavaliste hapnikumolekulidega, moodustades osooni.

Päikesest lähtuv kiirgus lainepikkusega 10–400 nanomeetrit liigitatakse ultraviolettkiirguseks. Mida lühem on UV-kiirguse lainepikkus, seda suuremat ohtu see elusorganismidele kujutab. Maa pinnale jõuab vaid väike osa kiirgusest, pealegi selle spektri vähemaktiivne osa. See looduse omadus võimaldab inimesel saada terve päevituse.

järgmine kiht atmosfääri nimetatakse mesosfääriks. Piirangud umbes 50 km kuni 85 km. Mesosfääris on UV-energiat kinni püüdva osooni kontsentratsioon madal, mistõttu temperatuur hakkab kõrgusega taas langema. Tipphetkel langeb temperatuur -90 C-ni, mõned allikad viitavad väärtuseks -130 C. Enamik meteoroide põleb selles atmosfäärikihis ära.

Atmosfääri kihti, mis ulatub 85 km kõrguselt Maast 600 km kaugusele, nimetatakse termosfääriks. Termosfäär on esimene, mis puutub kokku päikesekiirgusega, sealhulgas nn vaakum-ultravioletiga.

Vaakum-UV-kiirgust lükkab õhk edasi, soojendades seeläbi selle atmosfäärikihi tohutu temperatuurini. Kuna siinne rõhk on aga ülimadal, ei avalda see näiliselt hõõguv gaas objektidele samasugust mõju kui maapinna tingimustes. Vastupidi, sellisesse keskkonda paigutatud esemed jahtuvad.

100 km kõrgusel möödub tinglik joon "Karmani joon", mida peetakse kosmose alguseks.

Aurorad esinevad termosfääris. Selles atmosfäärikihis interakteerub päikesetuul planeedi magnetväljaga.

Atmosfääri viimane kiht on eksosfäär, välimine kest, mis ulatub tuhandeid kilomeetreid. Eksosfäär on praktiliselt tühi koht, kuid siin hulkuvaid aatomeid on suurusjärgu võrra suurem kui planeetidevahelises ruumis.

Inimene hingab õhku. normaalne rõhk- 760 millimeetrit elavhõbedasammas. 10 000 m kõrgusel on rõhk umbes 200 mm. rt. Art. Sellel kõrgusel saab inimene ilmselt hingata, vähemalt mitte kaua, aga see nõuab ettevalmistust. Riik jääb ilmselgelt töövõimetuks.

Atmosfääri gaasiline koostis: 78% lämmastikku, 21% hapnikku, umbes protsent argooni, kõik muu on gaaside segu, mis moodustab koguhulgast väikseima osa.

10,045×10 3 J/(kg*K) (temperatuurivahemikus 0-100°C), C v 8,3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500°C). Õhu lahustuvus vees 0°C juures on 0,036%, 25°C juures - 0,22%.

Atmosfääri koostis

Atmosfääri kujunemise ajalugu

Varajane ajalugu

Praegu ei suuda teadus 100% täpsusega jälgida kõiki Maa tekkimise etappe. Levinuima teooria järgi on Maa atmosfäär olnud läbi aegade neljas erinevas koostises. Algselt koosnes see planeetidevahelisest ruumist püütud kergetest gaasidest (vesinik ja heelium). See nn esmane atmosfäär. Järgmises etapis viis aktiivne vulkaaniline tegevus atmosfääri küllastumiseni muude gaasidega kui vesinik (süsivesinikud, ammoniaak, veeaur). Nii sekundaarne atmosfäär. See õhkkond oli taastav. Lisaks määrasid atmosfääri moodustumise protsessi järgmised tegurid:

• vesiniku pidev lekkimine planeetidevahelisse ruumi;
• keemilised reaktsioonid, mis toimuvad atmosfääris ultraviolettkiirguse, äikeselahenduse ja mõnede muude tegurite mõjul.

Järk-järgult viisid need tegurid moodustumiseni tertsiaarne atmosfäär, mida iseloomustab palju väiksem vesiniku sisaldus ning palju suurem lämmastiku ja süsinikdioksiidi sisaldus (moodustub keemilised reaktsioonid ammoniaagist ja süsivesinikest).

Elu ja hapniku tekkimine

Elusorganismide tulekuga Maale fotosünteesi tulemusena, millega kaasnes hapniku vabanemine ja süsihappegaasi neeldumine, hakkas atmosfääri koostis muutuma. Siiski on andmeid (õhuhapniku ja fotosünteesi käigus eralduva isotoopkoostise analüüs), mis annavad tunnistust õhuhapniku geoloogilise päritolu kasuks.

Algselt kulutati hapnikku redutseeritud ühendite – süsivesinike, ookeanides sisalduva raua raudvormi jne oksüdeerimiseks. Selle etapi lõpus hakkas hapnikusisaldus atmosfääris kasvama.

1990. aastatel tehti katseid suletud ökoloogilise süsteemi (“Biosfäär 2”) loomiseks, mille käigus ei olnud võimalik luua stabiilset süsteemi ühe õhukoostisega. Mikroorganismide mõju tõi kaasa hapniku taseme languse ja süsihappegaasi koguse suurenemise.

Lämmastik

Haridus suur hulk N 2 on tingitud primaarse ammoniaagi-vesiniku atmosfääri oksüdeerumisest molekulaarse O 2 toimel, mis hakkas planeedi pinnalt tulema fotosünteesi tulemusena, nagu eeldati, umbes 3 miljardit aastat tagasi (teise versiooni järgi atmosfääri hapnik on geoloogilise päritoluga). Lämmastik oksüdeeritakse atmosfääri ülemistes kihtides NO-ks, kasutatakse tööstuses ja seotakse lämmastikku siduvate bakterite poolt, N 2 aga satub atmosfääri nitraatide ja teiste lämmastikku sisaldavate ühendite denitrifikatsiooni tulemusena.

Lämmastik N 2 on inertgaas ja reageerib ainult teatud tingimustel (näiteks äikeselahenduse ajal). Seda võivad oksüdeerida ja muuta bioloogiliseks vormiks sinivetikad, mõned bakterid (näiteks mügarbakterid, mis moodustavad kaunviljadega risobiaalse sümbioosi).

Molekulaarse lämmastiku oksüdeerimist elektrilahendusega kasutatakse lämmastikväetiste tööstuslikul tootmisel ning see viis ka ainulaadsete salpetri lademete tekkeni Tšiili Atacama kõrbes.

väärisgaasid

Kütuse põletamine on peamine saastegaaside (CO , NO, SO 2) allikas. Vääveldioksiid oksüdeeritakse atmosfääri ülemistes kihtides oleva õhu O 2 toimel SO 3-ks, mis interakteerub H 2 O ja NH 3 aurudega ning tekkinud H 2 SO 4 ja (NH 4) 2 SO 4 naasevad Maa pinnale. koos sademed. Sisepõlemismootorite kasutamine põhjustab märkimisväärset õhusaastet lämmastikoksiidide, süsivesinike ja Pb-ühenditega.

Atmosfääri aerosoolsaaste on tingitud mõlemast looduslikust põhjusest (vulkaanipursked, tolmutormid, merevesi ja taimede õietolmuosakesed jne), ja majanduslik tegevus inimene (maakide ja ehitusmaterjalide kaevandamine, kütuse põletamine, tsemendi tootmine jne). Tahkete osakeste intensiivne suuremahuline eemaldamine atmosfääri on üks võimalikud põhjused planetaarne kliimamuutus.

Atmosfääri struktuur ja üksikute kestade omadused

Atmosfääri füüsikalise seisundi määravad ilm ja kliima. Atmosfääri peamised parameetrid: õhu tihedus, rõhk, temperatuur ja koostis. Kõrguse kasvades väheneb õhutihedus ja atmosfäärirõhk. Temperatuur muutub ka kõrguse muutumisega. Vertikaalne struktuur atmosfääri iseloomustavad erinevad temperatuuri- ja elektriomadused, erinevad õhutingimused. Sõltuvalt temperatuurist atmosfääris eristatakse järgmisi põhikihte: troposfäär, stratosfäär, mesosfäär, termosfäär, eksosfäär (hajumissfäär). Atmosfääri üleminekupiirkondi külgnevate kestade vahel nimetatakse vastavalt tropopausiks, stratopausiks jne.

Troposfäär

Stratosfäär

Suurem osa ultraviolettkiirguse lühikese lainepikkusega osast (180-200 nm) jääb stratosfääri kinni ja lühilainete energia muundub. Nende kiirte mõjul muutuvad magnetväljad, molekulid lagunevad, ioniseeruvad, tekivad uued gaasid ja muud keemilised ühendid. Neid protsesse võib täheldada virmaliste, välkude ja muude helkide kujul.

Stratosfääris ja kõrgemates kihtides dissotsieeruvad päikesekiirguse mõjul gaasimolekulid - aatomiteks (üle 80 km dissotsieeruvad CO 2 ja H 2, üle 150 km - O 2, üle 300 km - H 2). 100-400 km kõrgusel toimub gaaside ionisatsioon ka ionosfääris, 320 km kõrgusel on laetud osakeste (O + 2, O - 2, N + 2) kontsentratsioon ~ 1/300 neutraalsete osakeste kontsentratsioon. Atmosfääri ülemistes kihtides on vabad radikaalid - OH, HO 2 jne.

Stratosfääris veeauru peaaegu pole.

Mesosfäär

Kuni 100 km kõrguseni on atmosfäär homogeenne, hästi segunenud gaaside segu. Kõrgemates kihtides sõltub gaaside jaotus kõrguses nende molekulmassidest, raskemate gaaside kontsentratsioon väheneb Maa pinnast kaugenedes kiiremini. Gaasi tiheduse vähenemise tõttu langeb temperatuur stratosfääris 0°С-lt mesosfääris −110°С-ni. Üksikute osakeste kineetiline energia 200–250 km kõrgusel vastab aga temperatuurile ~1500°C. Üle 200 km täheldatakse olulisi temperatuuri ja gaasitiheduse kõikumisi ajas ja ruumis.

Umbes 2000-3000 km kõrgusel läheb eksosfäär järk-järgult nn lähikosmose vaakumisse, mis on täidetud planeetidevahelise gaasi väga haruldaste osakestega, peamiselt vesinikuaatomitega. Kuid see gaas on vaid osa planeetidevahelisest ainest. Teine osa koosneb komeedi ja meteoriidi päritolu tolmutaolistest osakestest. Lisaks nendele üliharuldastele osakestele tungib sellesse ruumi ka päikese ja galaktilise päritoluga elektromagnetiline ja korpuskulaarne kiirgus.

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

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

Atmosfääri omadused

Juba 5 km kõrgusel merepinnast tekib treenimata inimesel hapnikunälg ja ilma kohanemiseta langeb inimese töövõime oluliselt. Siin lõpeb atmosfääri füsioloogiline tsoon. Inimese hingamine muutub võimatuks 15 km kõrgusel, kuigi kuni umbes 115 km ulatuses sisaldab atmosfäär hapnikku.

Atmosfäär annab meile hingamiseks vajaliku hapniku. Atmosfääri üldrõhu languse tõttu aga kõrgusele tõustes vastavalt väheneb ja osaline rõhk hapnikku.

Inimese kopsud sisaldavad pidevalt umbes 3 liitrit alveolaarset õhku. Hapniku osarõhk alveolaarses õhus normaalsel atmosfäärirõhul on 110 mm Hg. Art., Süsinikdioksiidi rõhk - 40 mm Hg. Art., ja veeaur −47 mm Hg. Art. Kõrguse suurenedes hapniku rõhk langeb ning veeauru ja süsinikdioksiidi kogurõhk kopsudes jääb peaaegu konstantseks - umbes 87 mm Hg. Art. Hapniku vool kopsudesse peatub täielikult, kui ümbritseva õhu rõhk muutub selle väärtusega võrdseks.

Umbes 19-20 km kõrgusel langeb atmosfäärirõhk 47 mm Hg-ni. Art. Seetõttu hakkab sellel kõrgusel vesi ja interstitsiaalne vedelik inimkehas keema. Nendel kõrgustel väljaspool survestatud salongi saabub surm peaaegu kohe. Seega inimese füsioloogia seisukohalt algab "kosmos" juba 15-19 km kõrguselt.

Tihedad õhukihid – troposfäär ja stratosfäär – kaitsevad meid kiirguse kahjustava mõju eest. Õhu piisava vähenemise korral, kõrgemal kui 36 km, avaldab ioniseeriv kiirgus kehale intensiivset mõju - esmane kosmilised kiired; rohkem kui 40 km kõrgusel töötab päikesespektri ultraviolettkiirgus, mis on inimestele ohtlik.

Entsüklopeediline YouTube

1 / 5

✪ Maa kosmoselaev(Episood 14) – Atmosfäär

✪ Miks ei tõmmatud atmosfääri kosmosevaakumisse?

✪ Kosmoselaeva "Sojuz TMA-8" sisenemine Maa atmosfääri

✪ Atmosfääri struktuur, tähendus, uurimine

✪ O. S. Ugolnikov "Ülemine atmosfäär. Maa ja kosmose kohtumine"

Subtiitrid

Atmosfääri piir

Atmosfääriks loetakse seda maad ümbritsevat piirkonda, kus gaasiline keskkond pöörleb koos Maa kui tervikuga. Atmosfäär läheb planeetidevahelisse ruumi järk-järgult, eksosfääris, alustades 500-1000 km kõrguselt Maa pinnast.

Rahvusvahelise Lennuliidu pakutud definitsiooni järgi tõmmatakse piiri atmosfääri ja kosmose vahel mööda umbes 100 km kõrgusel asuvat Karmana joont, millest kõrgemal muutuvad õhulennud täiesti võimatuks. NASA kasutab atmosfääri piirina 122 kilomeetrit (400 000 jalga), kus süstikud lülituvad tõukejõu manööverdamiselt aerodünaamilisele manööverdamisele.

Füüsikalised omadused

Lisaks tabelis loetletud gaasidele sisaldab atmosfäär Cl 2 (\displaystyle (\ce (Cl2))) , SO 2 (\displaystyle (\ce (SO2))) , NH 3 (\displaystyle (\ce (NH3))) , CO (\displaystyle ((\ce (CO)))) , O 3 (\displaystyle ((\ce (O3)))) , NO 2 (\displaystyle (\ce (NO2))), süsivesinikud, HCl (\displaystyle (\ce (HCl))) , HF (\displaystyle (\ce (HF))) , HBr (\displaystyle (\ce (HBr))) , HI (\displaystyle ((\ce (HI)))), paarid Hg (\displaystyle (\ce (Hg))) , I 2 (\displaystyle (\ce (I2))) , Br 2 (\displaystyle (\ce (Br2))), aga ka palju muid gaase väikestes kogustes. Troposfääris on pidevalt suur hulk hõljuvaid tahkeid ja vedelaid osakesi (aerosool). Kõige haruldasem gaas Maa atmosfäär on Rn (\displaystyle (\ce (Rn))) .

Atmosfääri struktuur

atmosfääri piirkiht

Troposfääri alumine kiht (1-2 km paksune), milles Maa pinna olek ja omadused mõjutavad otseselt atmosfääri dünaamikat.

Troposfäär

Selle ülempiir on polaaraladel 8-10 km, parasvöötme 10-12 km ja troopilistel laiuskraadidel 16-18 km kõrgusel; talvel madalam kui suvel.
Atmosfääri alumine põhikiht sisaldab üle 80% atmosfääriõhu kogumassist ja umbes 90% kogu atmosfääris leiduvast veeaurust. Turbulents ja konvektsioon on troposfääris tugevalt arenenud, tekivad pilved, tekivad tsüklonid ja antitsüklonid. Temperatuur langeb koos kõrgusega ja keskmine vertikaalne gradient on 0,65°/100 meetrit.

tropopaus

Üleminekukiht troposfäärist stratosfääri, atmosfääri kiht, milles temperatuuri langus kõrgusega peatub.

Stratosfäär

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

Stratopaus

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

Mesosfäär

Termosfäär

Ülemine piir on umbes 800 km. Temperatuur tõuseb 200-300 km kõrgusele, kus see jõuab väärtusteni suurusjärgus 1500 K, misjärel püsib see peaaegu konstantsena kuni suurtel kõrgustel. Päikesekiirguse ja kosmilise kiirguse toimel õhk ioniseerub ("polaartuled") - ionosfääri peamised piirkonnad asuvad termosfääri sees. Kõrgusel üle 300 km on ülekaalus aatomihapnik. Termosfääri ülempiiri määrab suuresti Päikese praegune aktiivsus. Madala aktiivsusega perioodidel - näiteks aastatel 2008-2009 - on selle kihi suurus märgatavalt vähenenud.

Termopaus

Atmosfääri piirkond termosfääri kohal. Selles piirkonnas on päikesekiirguse neeldumine ebaoluline ja temperatuur ei muutu tegelikult kõrgusega.

Eksosfäär (hajuv sfäär)

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

Umbes 2000-3500 km kõrgusel läheb eksosfäär järk-järgult üle nn. kosmosevaakumi lähedal, mis on täidetud planeetidevahelise gaasi haruldaste osakestega, peamiselt vesinikuaatomitega. Kuid see gaas on vaid osa planeetidevahelisest ainest. Teine osa koosneb komeedi ja meteoriidi päritolu tolmutaolistest osakestest. Lisaks üliharuldastele tolmutaolistele osakestele tungib sellesse ruumi ka päikese ja galaktilise päritoluga elektromagnetiline ja korpuskulaarne kiirgus.

Ülevaade

Troposfäär moodustab umbes 80% atmosfääri massist, stratosfäär umbes 20%; mesosfääri mass ei ületa 0,3%, termosfäär on alla 0,05% atmosfääri kogumassist.

Atmosfääri elektriliste omaduste põhjal nad kiirgavad neutrosfäär Ja ionosfäär .

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

Atmosfääri muud omadused ja mõju inimorganismile

Juba 5 km kõrgusel merepinnast tekib treenimata inimesel hapnikunälg ja ilma kohanemiseta langeb inimese sooritusvõime oluliselt. Siin lõpeb atmosfääri füsioloogiline tsoon. Inimese hingamine muutub võimatuks 9 km kõrgusel, kuigi kuni umbes 115 km ulatuses sisaldab atmosfäär hapnikku.

Atmosfäär annab meile hingamiseks vajaliku hapniku. Kuid atmosfääri üldrõhu languse tõttu kõrgusele tõustes väheneb vastavalt ka hapniku osarõhk.

Atmosfääri kujunemise ajalugu

Levinuima teooria kohaselt on Maa atmosfäär olnud läbi ajaloo kolmes erinevas koostises. Algselt koosnes see planeetidevahelisest ruumist püütud kergetest gaasidest (vesinik ja heelium). See nn esmane atmosfäär. Järgmises etapis viis aktiivne vulkaaniline tegevus atmosfääri küllastumiseni muude gaasidega kui vesinik (süsinikdioksiid, ammoniaak, veeaur). Nii sekundaarne atmosfäär. See õhkkond oli taastav. Lisaks määrasid atmosfääri moodustumise protsessi järgmised tegurid:

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

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

Lämmastik

Suure koguse lämmastiku moodustumine on tingitud ammoniaagi-vesiniku atmosfääri oksüdeerumisest molekulaarse hapniku toimel O 2 (\displaystyle (\ce (O2))), mis hakkas planeedi pinnalt tulema fotosünteesi tulemusena, alates 3 miljardi aasta tagusest ajast. Samuti lämmastik N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) satub atmosfääri nitraatide ja teiste lämmastikku sisaldavate ühendite denitrifikatsiooni tulemusena. Lämmastik oksüdeeritakse osooni toimel EI (\displaystyle ((\ce (NO)))) atmosfääri ülemistes kihtides.

Lämmastik N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) reageerib ainult teatud tingimustel (näiteks välklahenduse ajal). Molekulaarse lämmastiku oksüdeerimist osooniga elektrilahenduste käigus kasutatakse väikestes kogustes lämmastikväetiste tööstuslikus tootmises. Seda suudavad vähese energiakuluga oksüdeerida ja bioloogiliselt aktiivseks vormiks muuta sinivetikad (sinivetikad) ja liblikõielistega risobiaalset sümbioosi moodustavad mügarbakterid, mis võivad olla tõhusad haljasväetise taimed, mis ei kurna, vaid rikastavad mulda. looduslikud väetised.

Hapnik

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

väärisgaasid

Õhusaaste

Viimasel ajal on inimene hakanud mõjutama atmosfääri arengut. Inimtegevuse tulemuseks on olnud süsihappegaasi sisalduse pidev tõus atmosfääris, mis on tingitud eelmistel geoloogilistel epohhidel kogunenud süsivesinikkütuste põlemisest. Tohutuid koguseid tarbitakse fotosünteesi käigus ja neelavad maailma ookeanid. See gaas satub atmosfääri karbonaatkivimite ning taimse ja loomse päritoluga orgaaniliste ainete lagunemise, samuti vulkanismi ja inimtootmistegevuse tõttu. Viimase 100 aasta sisu CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) atmosfääris kasvas 10%, kusjuures põhiosa (360 miljardit tonni) tulenes kütuse põletamisest. Kui kütuse põlemise kasvutempo jätkub, siis järgmise 200-300 aasta jooksul kogus CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) kahekordistub atmosfääris ja võib põhjustada

Maa atmosfäär on õhukest.

Spetsiaalse palli olemasolu maapinna kohal tõestasid vanad kreeklased, kes nimetasid atmosfääri auru- või gaasipalliks.

See on üks planeedi geosfääre, ilma milleta poleks kogu elu olemasolu võimalik.

Kus on atmosfäär

Atmosfäär ümbritseb planeete tiheda õhukihiga alates maa pind. See puutub kokku hüdrosfääriga, katab litosfääri, ulatudes kaugele avakosmosesse.

Millest koosneb atmosfäär?

Maa õhukiht koosneb peamiselt õhust, mille kogumass ulatub 5,3 * 1018 kilogrammini. Neist haigestunud osa on kuiv õhk ja palju vähem veeauru.

Mere kohal on atmosfääri tihedus 1,2 kilogrammi kuupmeetri kohta. Temperatuur atmosfääris võib ulatuda -140,7 kraadini, õhk lahustub vees nulltemperatuuril.

Atmosfäär koosneb mitmest kihist:

• Troposfäär;
• tropopaus;
• Stratosfäär ja stratopaus;
• Mesosfäär ja mesopaus;
• Spetsiaalne merepinnast tõusev joon, mida nimetatakse Karmani jooneks;
• Termosfäär ja termopaus;
• Dispersioonitsoon ehk eksosfäär.

Igal kihil on oma omadused, need on omavahel seotud ja tagavad planeedi õhukesta toimimise.

Atmosfääri piirid

Atmosfääri madalaim serv läbib hüdrosfääri ja litosfääri ülemisi kihte. Ülemine piir algab eksosfäärist, mis asub planeedi pinnast 700 kilomeetri kaugusel ja ulatub 1,3 tuhande kilomeetrini.

Mõne teate kohaselt ulatub atmosfäär 10 tuhande kilomeetrini. Teadlased nõustusid, et õhukihi ülemine piir peaks olema Karmani joon, kuna aeronautika pole siin enam võimalik.

Tänu pidevatele uuringutele selles valdkonnas on teadlased leidnud, et atmosfäär on kontaktis 118 kilomeetri kõrgusel ionosfääriga.

Keemiline koostis

See Maa kiht koosneb gaasidest ja gaasilisanditest, mille hulka kuuluvad põlemisjäägid, meresool, jää, vesi, tolm. Atmosfääris leiduvate gaaside koostis ja mass peaaegu ei muutu, muutub ainult vee ja süsihappegaasi kontsentratsioon.

Vee koostis võib olenevalt laiuskraadist varieeruda 0,2 protsendist 2,5 protsendini. Täiendavad elemendid on kloor, lämmastik, väävel, ammoniaak, süsinik, osoon, süsivesinikud, vesinikkloriidhape, vesinikfluoriid, vesinikbromiid, vesinikjodiid.

Eraldi osa hõivavad elavhõbe, jood, broom, lämmastikoksiid. Lisaks leidub troposfääris vedelaid ja tahkeid osakesi, mida nimetatakse aerosooliks. Atmosfääris leidub üks planeedi haruldasemaid gaase, radoon.

Keemilise koostise järgi hõivab lämmastik rohkem kui 78% atmosfäärist, hapnik - peaaegu 21%, süsinikdioksiid - 0,03%, argoon - peaaegu 1%, aine koguhulk on alla 0,01%. Selline õhu koostis tekkis siis, kui planeet alles tekkis ja hakkas arenema.

Seoses mehe tulekuga, kes läks järk-järgult tootmisse, keemiline koostis on muutunud. Eelkõige suureneb pidevalt süsihappegaasi hulk.

Atmosfääri funktsioonid

Õhukihis olevad gaasid täidavad mitmesuguseid funktsioone. Esiteks neelavad nad kiirte ja kiirgav energia. Teiseks mõjutavad need temperatuuri kujunemist atmosfääris ja Maal. Kolmandaks pakub see elu ja selle kulgu Maal.

Lisaks tagab see kiht termoregulatsiooni, mis määrab ilma ja kliima, soojuse jaotamise režiimi ja atmosfääri rõhk. Troposfäär aitab reguleerida õhumasside liikumist, määrata vee liikumist ja soojusvahetusprotsesse.

Atmosfäär suhtleb pidevalt litosfääri, hüdrosfääriga, pakkudes geoloogilisi protsesse. Kõige olulisem funktsioon on kaitse meteoriidist pärineva tolmu, kosmose ja päikese mõju eest.

Andmed

• Hapnik tagab maapealse lagunemise orgaaniline aine tahke kivim, mis on väga oluline heitmete, kivimite lagunemise, organismide oksüdeerumise jaoks.
• Süsinikdioksiid aitab kaasa fotosünteesi toimumisele ning aitab kaasa ka päikesekiirguse lühikeste lainete edastamisele, termiliste pikkade lainete neeldumisele. Kui seda ei juhtu, siis täheldatakse nn kasvuhooneefekti.
• Üks peamisi atmosfääriga seotud probleeme on saaste, mis tekib ettevõtete töö ja sõidukite heitgaaside tõttu. Seetõttu on paljudes riikides eriline keskkonnakontroll ning rahvusvahelisel tasandil võetakse heite ja kasvuhooneefekti kontrollimiseks kasutusele spetsiaalsed mehhanismid.