Dünyaya yakın bir atmosferin varlığı aşağıdaki faktörlerle belirlenir. Atmosferin katmanları - troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer ve ekzosfer

Uçakla uçan herkes bu tür mesajlara alışkındır: "Uçağımız 10.000 m yükseklikte, denizdeki sıcaklık 50 ° C." Özel bir şey yok gibi görünüyor. Güneş tarafından ısıtılan Dünya yüzeyinden ne kadar uzak olursa o kadar soğuk olur. Birçok kişi, yükseklikle birlikte sıcaklıktaki azalmanın sürekli devam ettiğini ve sıcaklığın yavaş yavaş düşerek uzay sıcaklığına yaklaştığını düşünüyor. Bu arada bilim adamları 19. yüzyılın sonuna kadar öyle düşünüyorlardı.

Hava sıcaklığının Dünya üzerindeki dağılımına daha yakından bakalım. Atmosfer, öncelikle sıcaklık değişikliklerinin doğasını yansıtan birkaç katmana bölünmüştür.

Atmosferin alt katmanına denir troposfer"dönme küresi" anlamına gelir. Hava ve iklimdeki tüm değişiklikler, bu katmanda meydana gelen fiziksel süreçlerin sonucudur. Bu katmanın üst sınırı, sıcaklıktaki yükseklikle azalmanın yerini, yaklaşık olarak bir artışla değiştiren yerde bulunur. Ekvatordan 15-16 km, kutuplardan 7-8 km yüksekte, Dünya gibi, gezegenimizin dönüşünün etkisi altındaki atmosfer de kutupların üzerinde bir miktar düzleşir ve ekvatorun üzerinde şişer. , bu etki atmosferde Dünya'nın katı kabuğuna göre çok daha güçlüdür.Dünya yüzeyinden troposferin üst sınırına doğru hava sıcaklığı azalır.Ekvatorun üzerinde minimum hava sıcaklığı yaklaşık -62'dir. °C ve kutupların üzerinde ise -45 °C civarındadır. Ilıman enlemlerde atmosfer kütlesinin %75'inden fazlası troposferde, tropik bölgelerde ise yaklaşık %90'ı atmosferin troposfer kütleleri içerisindedir.

1899 yılında belirli bir yükseklikte dikey sıcaklık profilinde bir minimum bulunmuş, daha sonra sıcaklık bir miktar yükselmiştir. Bu artışın başlaması atmosferin bir sonraki katmanına geçiş anlamına geliyor. stratosfer"katman küresi" anlamına gelir. Stratosfer terimi, troposferin üzerinde yer alan katmanın benzersizliği hakkındaki eski fikri ifade eder ve yansıtır. Stratosfer, dünya yüzeyinden yaklaşık 50 km yüksekliğe kadar uzanır. Özelliği özellikle hava sıcaklığında keskin bir artış Sıcaklıktaki bu artış, ana reaksiyonlardan biri olan ozon oluşumu reaksiyonuyla açıklanmaktadır. kimyasal reaksiyonlar atmosferde meydana gelir.

Ozonun büyük kısmı yaklaşık 25 km yükseklikte yoğunlaşmıştır, ancak genel olarak ozon tabakası, neredeyse tüm stratosferi kaplayan, yükseklik boyunca kuvvetli bir şekilde gerilmiş bir kabuktur. Oksijenin ultraviyole ışınlarla etkileşimi, dünya atmosferindeki dünyadaki yaşamın sürdürülmesine katkıda bulunan olumlu süreçlerden biridir. Bu enerjinin ozon tarafından emilmesi, tam olarak varoluşa uygun bir enerji seviyesinin yaratıldığı yer yüzeyine aşırı akışını engeller. dünyevi formlar hayat. Ozonosfer bir kısmını emer radyant enerji atmosferden geçiyor. Sonuç olarak, ozonosferde 100 m'de yaklaşık 0,62 ° C'lik bir dikey hava sıcaklığı gradyanı oluşturulur, yani sıcaklık, stratosferin üst sınırına kadar (stratopoz (50 km) kadar) yükseklikle yükselir, bazı veriler, 0°C.

50 ila 80 km arasındaki yüksekliklerde atmosferin bir katmanı vardır. mezosfer. "Mezosfer" kelimesi "ara küre" anlamına gelir, burada hava sıcaklığı yükseklikle birlikte azalmaya devam eder. Mezosferin üstünde, adı verilen bir katmanda termosfer yaklaşık 1000°C'ye kadar yükseldikçe sıcaklık yeniden yükselir ve ardından çok hızlı bir şekilde -96°C'ye düşer. Ancak süresiz olarak düşmez, sonra sıcaklık tekrar yükselir.

Termosfer ilk katmandır iyonosfer. Daha önce bahsedilen katmanların aksine iyonosfer sıcaklıkla ayırt edilmez. İyonosfer, birçok radyo iletişimini mümkün kılan elektriksel nitelikte bir bölgedir. İyonosfer, D, E, F1 ve F2 harfleriyle gösterilen birkaç katmana bölünmüştür ve bu katmanların özel isimleri de vardır. Katmanlara bölünmenin çeşitli nedenleri vardır; bunlardan en önemlisi, katmanların radyo dalgalarının geçişi üzerindeki eşitsiz etkisidir. En alttaki katman olan D, esas olarak radyo dalgalarını emer ve böylece bunların daha fazla yayılmasını önler. En iyi incelenen E katmanı, dünya yüzeyinden yaklaşık 100 km yükseklikte bulunur. Aynı zamanda onu bağımsız olarak keşfeden Amerikalı ve İngiliz bilim adamlarının adlarından dolayı Kennelly-Heaviside katmanı olarak da adlandırılmaktadır. E katmanı dev bir ayna gibi radyo dalgalarını yansıtır. Bu katman sayesinde, uzun radyo dalgaları, E katmanından yansımadan, yalnızca düz bir çizgide yayıldığında beklenenden daha uzak mesafelere giderler.F katmanı da benzer özelliklere sahiptir ve Appleton katmanı olarak da adlandırılır. Kennelly-Heaviside katmanıyla birlikte radyo dalgalarını karasal radyo istasyonlarına yansıtır.Bu yansıma çeşitli açılardan gerçekleşebilir. Appleton katmanı yaklaşık 240 km yükseklikte bulunur.

Atmosferin en dış bölgesi olan iyonosferin ikinci katmanına genellikle denir. ekzosfer. Bu terim, Dünya'ya yakın uzayın eteklerinin varlığını gösterir. Atmosferin nerede bitip uzayın nerede başladığını tam olarak belirlemek zordur, çünkü atmosferik gazların yoğunluğu yükseklikle birlikte yavaş yavaş azalır ve atmosferin kendisi yavaş yavaş içinde yalnızca bireysel moleküllerin buluştuğu neredeyse boşluğa dönüşür. Zaten yaklaşık 320 km yükseklikte, atmosferin yoğunluğu o kadar düşük ki moleküller birbirleriyle çarpışmadan 1 km'den fazla yol kat edebiliyor. Atmosferin en dış kısmı, 480 ila 960 km arasındaki rakımlarda bulunan üst sınır görevi görüyor.

Atmosferdeki süreçler hakkında daha fazla bilgiyi "Dünya iklimi" web sitesinde bulabilirsiniz.

Atmosfer Dünya'nın hava örtüsüdür. Dünya yüzeyinden 3000 km'ye kadar uzanır. İzleri 10.000 km yüksekliğe kadar izlenebilmektedir. A.'nın düzensiz yoğunluğu 50 5'tir; kütleleri 5 km'ye kadar,% 75 - 10 km'ye kadar,% 90 - 16 km'ye kadar yoğunlaşmıştır.

Atmosfer, birkaç gazın mekanik karışımı olan havadan oluşur.

Azot Atmosferdeki (%78) oksijen seyreltici rolü oynar, oksidasyon hızını ve dolayısıyla biyolojik süreçlerin hızını ve yoğunluğunu düzenler. Azot ana elementtir Dünya atmosferi biyosferin canlı maddesi ile sürekli olarak değiş tokuş edilen ve ikincisinin bileşenleri nitrojen bileşikleridir (amino asitler, pürinler, vb.). Azotun atmosferden ekstraksiyonu birbiriyle yakından ilişkili olmasına rağmen inorganik ve biyokimyasal yollarla gerçekleşmektedir. İnorganik ekstraksiyon, N2O, N205, NO2, NH3 bileşiklerinin oluşumuyla ilişkilidir. İçerdeler yağış ve fırtınalar sırasında elektrik deşarjlarının etkisi altında atmosferde veya güneş ışınımının etkisi altında fotokimyasal reaksiyonlar altında oluşur.

Biyolojik azot fiksasyonu bazı bakteriler tarafından topraktaki yüksek bitkilerle simbiyoz halinde gerçekleştirilir. Azot ayrıca bazı plankton mikroorganizmaları ve algler tarafından da sabitlenir. deniz ortamı. Kantitatif açıdan nitrojenin biyolojik bağlanması inorganik fiksasyonunu aşıyor. Atmosferdeki tüm nitrojenin değişimi yaklaşık 10 milyon yıl sürer. Azot volkanik kökenli gazlarda ve magmatik kayalarda bulunur. Çeşitli kristal kaya ve meteor örnekleri ısıtıldığında, N2 ve NH3 molekülleri formunda nitrojen açığa çıkar. Bununla birlikte, hem Dünya'da hem de karasal gezegenlerde nitrojen varlığının ana şekli molekülerdir. Üst atmosfere giren amonyak hızla oksitlenerek nitrojen açığa çıkar. Sedimanter kayaçlarda organik madde ile birlikte gömülü kalır ve bitümlü yataklarda artan miktarda bulunur. Bu kayaların bölgesel metamorfizması sürecinde nitrojen farklı şekil dünya atmosferine salınır.

Jeokimyasal nitrojen döngüsü (

Oksijen(%21) canlı organizmalar tarafından solunum için kullanılır, organik madde(proteinler yağlar karbonhidratlar). Ozon O3 . Güneş'ten gelen yaşamı tehdit eden ultraviyole radyasyonu engelliyor.

Oksijen atmosferde en çok bulunan ikinci gazdır ve biyosferdeki birçok süreçte son derece önemli bir rol oynar. Varlığının baskın şekli O2'dir. Atmosferin üst katmanlarında, ultraviyole radyasyonun etkisi altında, oksijen moleküllerinin ayrışması meydana gelir ve yaklaşık 200 km yükseklikte atomik oksijenin molekülere (O: O2) oranı 10'a eşit olur. Bu oksijen formları atmosferde (20-30 km yükseklikte), ozon kuşağında (ozon kalkanı) etkileşime girer. Ozon (O 3), canlı organizmalar için gereklidir ve onlara zararlı olan güneş ultraviyole ışınlarının çoğunu geciktirir.

Dünyanın gelişiminin ilk aşamalarında, üst atmosferdeki karbondioksit ve su moleküllerinin fotoayrışması sonucu çok küçük miktarlarda serbest oksijen ortaya çıktı. Ancak bu küçük miktarlar diğer gazların oksidasyonunda hızla tükendi. Okyanusta ototrofik fotosentetik organizmaların ortaya çıkmasıyla durum önemli ölçüde değişti. Atmosferdeki serbest oksijen miktarı, biyosferin birçok bileşenini aktif olarak oksitleyerek giderek artmaya başladı. Böylece, serbest oksijenin ilk kısımları öncelikle demirin demir formlarının okside ve sülfitlerin sülfatlara geçişine katkıda bulundu.

Sonunda Dünya atmosferindeki serbest oksijen miktarı belli bir kütleye ulaşmış ve üretilen miktar, emilen miktara eşit olacak şekilde dengelenmiştir. Atmosferde serbest oksijen içeriğinin göreceli bir sabitliği sağlandı.

Jeokimyasal oksijen döngüsü (V.A. Vronsky, G.V. Voitkevich)

Karbon dioksit, canlı maddenin oluşumuna gider ve su buharı ile birlikte "sera (sera) etkisi" denilen etkiyi yaratır.

Karbon (karbon dioksit) - atmosferdeki çoğu CO2 formundadır ve çok daha azı CH4 formundadır. Karbonun biyosferdeki jeokimyasal geçmişinin önemi son derece büyüktür, çünkü o tüm karbonun bir parçasıdır. canlı organizmalar. Canlı organizmalarda karbonun indirgenmiş formları meydana gelir ve çevre Biyosferler oksitlenir. Böylece yaşam döngüsünün kimyasal değişimi kurulur: CO 2 ↔ canlı madde.

Biyosferdeki karbondioksitin birincil kaynağı, mantonun ve yer kabuğunun alt ufuklarının seküler gazdan arındırılmasıyla ilişkili volkanik aktivitedir. Bu karbondioksitin bir kısmı, çeşitli metamorfik bölgelerdeki eski kireçtaşlarının termal ayrışmasından kaynaklanmaktadır. CO2'nin biyosfere göçü iki şekilde gerçekleşir.

İlk yöntem, fotosentez sırasında organik maddelerin oluşumu ve ardından uygun bir şekilde gömülmesiyle CO2'nin emilmesiyle ifade edilir. azaltıcı koşullar litosferde turba, kömür, petrol, petrol şist şeklinde. İkinci yönteme göre, karbon göçü hidrosferde CO2'nin H2CO3, HCO3-1, CO3-2'ye dönüştüğü bir karbonat sisteminin oluşmasına yol açar. Daha sonra kalsiyumun (daha az sıklıkla magnezyum ve demir) katılımıyla karbonatların çökelmesi biyojenik ve abiojenik bir şekilde meydana gelir. Kalın kireçtaşları ve dolomit tabakaları ortaya çıkar. A.B.'ye göre. Ronov'a göre, biyosferin tarihinde organik karbonun (Corg) karbonat karbona (Ccarb) oranı 1:4 idi.

Küresel karbon döngüsünün yanı sıra, onun birçok küçük döngüsü de vardır. Yani karada yeşil bitkiler gündüzleri fotosentez işlemi için CO2'yi emer ve geceleri onu atmosfere salarlar. Dünya yüzeyindeki canlı organizmaların ölümüyle birlikte, CO2'nin atmosfere salınmasıyla organik madde (mikroorganizmaların katılımıyla) oksitlenir. Son yıllarda, fosil yakıtların büyük miktarda yanması ve modern atmosferdeki içeriğinin artması, karbon döngüsünde özel bir yer işgal etti.

Karbon döngüsü coğrafi zarf(F. Ramad'a göre, 1981)

Argon- onu son derece nadir görülen diğer inert gazlardan keskin bir şekilde ayıran üçüncü en yaygın atmosferik gaz. Ancak içindeki argon jeolojik tarihİki özellikle karakterize edilen bu gazların kaderini paylaşıyoruz:

1. atmosferdeki birikimlerinin geri döndürülemezliği;
2. Bazı kararsız izotopların radyoaktif bozunumuyla yakın ilişki.

İnert gazlar, Dünya'nın biyosferindeki çoğu döngüsel elementin dolaşımının dışındadır.

Tüm inert gazlar birincil ve radyojenik olarak ayrılabilir. Birincil olanlar, oluşumu sırasında Dünya tarafından ele geçirilenlerdir. Son derece nadirdirler. Argonun birincil kısmı esas olarak 36 Ar ve 38 Ar izotoplarıyla temsil edilirken, atmosferik argon tamamen şüphesiz radyojenik olan 40 Ar izotopundan (%99,6) oluşur. Potasyum içeren kayalarda, potasyum-40'ın elektron yakalama yoluyla bozunması nedeniyle biriken radyojenik argon: 40 K + e → 40 Ar.

Bu nedenle kayalardaki argon içeriği yaşlarına ve potasyum miktarına göre belirlenir. Bu ölçüde, kayalardaki helyum konsantrasyonu kayaların yaşının ve toryum ve uranyum içeriğinin bir fonksiyonudur. Argon ve helyum, volkanik patlamalar sırasında, yer kabuğundaki gaz jetleri şeklindeki çatlaklar yoluyla ve ayrıca kayaların aşınması sırasında dünyanın iç kısmından atmosfere salınır. P. Dimon ve J. Culp'un yaptığı hesaplamalara göre helyum ve argon, modern çağda yer kabuğunda birikerek atmosfere nispeten küçük miktarlarda girmektedir. Bu radyojenik gazların giriş oranı o kadar düşüktür ki, Dünya'nın jeolojik tarihi boyunca modern atmosferde gözlemlenen içeriği sağlayamamıştır. Bu nedenle, atmosferdeki argonun çoğunun, gelişiminin ilk aşamalarında Dünya'nın bağırsaklarından geldiği ve çok daha küçük bir kısmın daha sonra volkanizma sürecinde ve potasyumun aşınması sırasında eklendiği varsayılmaktadır. kayalar içerir.

Dolayısıyla jeolojik zaman boyunca helyum ve argonun farklı göç süreçleri vardı. Atmosferde çok az helyum vardır (yaklaşık %5 * 10 -4) ve en hafif gaz olarak uzaya kaçtığı için Dünya'nın "helyum nefesi" daha hafifti. Ve "argon nefesi" - ağır ve argon gezegenimizde kaldı. Neon ve ksenon gibi birincil inert gazların çoğu, Dünya'nın oluşumu sırasında yakaladığı birincil neonla ve aynı zamanda mantonun gazdan arındırılması sırasında atmosfere salınmasıyla ilişkilendirildi. Soy gazların jeokimyasına ilişkin verilerin toplamı, Dünya'nın birincil atmosferinin gelişiminin en erken aşamalarında ortaya çıktığını göstermektedir.

Atmosfer şunları içerir: su buharı Ve su sıvı ve katı halde. Atmosferdeki su önemli bir ısı akümülatörüdür.

Atmosferin alt katmanları şunları içerir: çok sayıda mineral ve teknolojik toz ve aerosoller, yanma ürünleri, tuzlar, sporlar ve bitki polenleri vb.

100-120 km yüksekliğe kadar havanın tamamen karışması nedeniyle atmosferin bileşimi homojendir. Azot ve oksijen arasındaki oran sabittir. Yukarıda inert gazlar, hidrojen vb. hakimdir, atmosferin alt katmanlarında su buharı vardır. Dünyadan uzaklaştıkça içeriği azalır. Yukarıda gazların oranı değişir, örneğin 200-800 km yükseklikte oksijen nitrojene 10-100 kat üstün gelir.

Atmosferin farklı hava katmanları vardır. Hava katmanları sıcaklık, gaz farklılıkları, yoğunluk ve basınç bakımından farklılık gösterir. Stratosfer ve troposfer katmanlarının Dünya'yı güneş radyasyonundan koruduğuna dikkat edilmelidir. Daha yüksek katmanlarda yaşayan bir organizma, ultraviyole güneş spektrumunun ölümcül dozunu alabilir. Atmosferin istediğiniz katmanına hızlı bir şekilde atlamak için ilgili katmana tıklayın:

Troposfer ve tropopoz

Troposfer - sıcaklık, basınç, yükseklik

Üst sınır ise yaklaşık olarak 8 – 10 km civarında tutuluyor. Ilıman enlemlerde 16 - 18 km ve kutuplarda 10 - 12 km. Troposfer Atmosferin alt ana katmanıdır. Bu katman toplam kütlenin %80'inden fazlasını içerir atmosferik hava ve tüm su buharının %90'ına yakını. Troposferde konveksiyon ve türbülans ortaya çıkar, bulutlar oluşur, siklonlar meydana gelir. Sıcaklık yükseklikle birlikte azalır. Eğim: 0,65°/100 m Isıtılan toprak ve su, çevredeki havayı ısıtır. Isınan hava yükselir, soğur ve bulutları oluşturur. Katmanın üst sınırlarındaki sıcaklık -50/70 °C'ye ulaşabilir.

İklimsel hava koşullarındaki değişiklikler bu katmanda meydana gelir. Troposferin alt sınırına denir yüzeyçünkü içinde çok fazla uçucu mikroorganizma ve toz var. Bu katmanda rüzgar hızı yükseklik arttıkça artar.

tropopoz

Bu, troposferin stratosfere geçiş katmanıdır. Burada sıcaklıktaki azalmanın rakım artışına bağımlılığı sona eriyor. Tropopoz, dikey sıcaklık eğiminin 0,2°C/100 m'ye düştüğü minimum yüksekliktir. Tropopozun yüksekliği, siklonlar gibi güçlü iklim olaylarına bağlıdır. Tropopozun yüksekliği siklonların üzerinde azalır ve antisiklonların üzerinde artar.

Stratosfer ve Stratopoz

Stratosfer tabakasının yüksekliği yaklaşık 11 ila 50 km arasındadır. 11-25 km yükseklikte sıcaklıkta hafif bir değişiklik oluyor. 25-40 km yükseklikte, ters çevirme sıcaklık 56,5'ten 0,8°C'ye yükselir. 40 km'den 55 km'ye kadar sıcaklık 0°C civarında kalır. Bu alana denir - stratopoz.

Stratosferde güneş radyasyonunun gaz molekülleri üzerindeki etkisi gözlenir, atomlara ayrışırlar. Bu katmanda neredeyse hiç su buharı yoktur. Modern süpersonik ticari uçaklar, istikrarlı uçuş koşulları nedeniyle 20 km'ye kadar irtifalarda uçuyor. Yüksek irtifa hava balonları 40 km yüksekliğe kadar yükselir. Burada sürekli hava akımları var, hızları 300 km/saat'e ulaşıyor. Ayrıca bu katmanda yoğunlaşır ozon ultraviyole ışınlarını emen bir katmandır.

Mezosfer ve Mezopoz - bileşim, reaksiyonlar, sıcaklık

Mezosfer tabakası yaklaşık 50 km'de başlar ve 80-90 km civarında biter. Sıcaklıklar yükseklikle birlikte yaklaşık 0,25-0,3°C/100 m kadar azalır. Radyant ısı değişimi buradaki ana enerji etkisidir. Serbest radikalleri (1 veya 2 eşleşmemiş elektrona sahip) içeren karmaşık fotokimyasal süreçler uygularlar parıltı atmosfer.

Mezosferde hemen hemen tüm meteorlar yanar. Bilim insanları bu bölgeye isim verdi Cahil küre. Buradaki aerodinamik havacılık, Dünya'dakinden 1000 kat daha az olan hava yoğunluğu nedeniyle çok zayıf olduğundan, bu bölgenin keşfedilmesi zordur. Ve koşmak yapay uydular yoğunluk hala çok yüksek. Meteorolojik roketler yardımıyla araştırmalar yapılıyor ama bu bir sapkınlıktır. Mezopoz Mezosfer ve termosfer arasındaki geçiş tabakası. Minimum -90°C sıcaklığa sahiptir.

Karman Hattı

Cep hattı Dünya atmosferi ile uzay arasındaki sınıra denir. Uluslararası Havacılık Federasyonu'na (FAI) göre bu sınırın yüksekliği 100 km'dir. Bu tanım Amerikalı bilim adamı Theodor von Karman'ın onuruna verildi. Yaklaşık bu yükseklikte atmosferin yoğunluğunun o kadar düşük olduğunu ve uçağın hızının daha yüksek olması gerektiğinden burada aerodinamik havacılığın imkansız hale geldiğini belirledi. ilk uzay hızı. Böyle bir yükseklikte ses bariyeri kavramı anlamını yitiriyor. Burada uçağı yalnızca reaktif kuvvetler nedeniyle kontrol edebilirsiniz.

Termosfer ve Termopause

Bu katmanın üst sınırı yaklaşık 800 km'dir. Sıcaklık yaklaşık 300 km'ye kadar yükselir ve burada yaklaşık 1500 K'ye ulaşır. Yukarıda sıcaklık değişmeden kalır. Bu katmanda var Kutup ışıkları- Güneş ışınımının hava üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Bu işleme aynı zamanda atmosferik oksijenin iyonlaşması da denir.

Havanın seyrekleşmesinin düşük olması nedeniyle Karman hattının üzerindeki uçuşlar yalnızca balistik yörüngeler boyunca mümkündür. Tüm insanlı yörünge uçuşları (Ay'a yapılan uçuşlar hariç) atmosferin bu katmanında gerçekleşir.

Ekzosfer - Yoğunluk, Sıcaklık, Yükseklik

Ekzosferin yüksekliği 700 km'nin üzerindedir. Burada gaz çok seyrekleşiyor ve süreç gerçekleşiyor dağılma— parçacıkların gezegenler arası uzaya sızması. Bu tür parçacıkların hızı 11,2 km/sn'ye ulaşabilmektedir. Yükseklik güneş aktivitesi bu tabakanın kalınlığının genişlemesine yol açar.

• Gaz kabuğu yerçekimi nedeniyle uzaya uçmuyor. Hava, kendi kütlesine sahip parçacıklardan oluşur. Yer çekimi kanunundan kütlesi olan her cismin Dünya'ya çekildiği sonucu çıkarılabilir.
• Buys-Ballot yasası, Kuzey Yarımküre'deyseniz ve sırtınızı rüzgara vererek durursanız bölgenin sağda yer alacağını belirtir. yüksek basınç ve solda - düşük. Güney Yarımküre'de ise durum tam tersi olacak.

Bazen gezegenimizi kalın bir tabaka halinde çevreleyen atmosfere beşinci okyanus adı verilmektedir. Uçağın ikinci adının uçak olmasına şaşmamalı. Atmosfer, aralarında nitrojen ve oksijenin çoğunlukta olduğu çeşitli gazların bir karışımıdır. İkincisi sayesinde gezegendeki yaşamın hepimizin alıştığı biçimde mümkün olması mümkün. Bunlara ek olarak diğer bileşenlerin% 1'i daha var. Bunlar inert (kimyasal etkileşimlere girmeyen) gazlar, kükürt oksittir.Beşinci okyanus ayrıca mekanik yabancı maddeleri de içerir: toz, kül vb. Atmosferin tüm katmanları toplamda yüzeyden neredeyse 480 km uzanır (veriler farklıdır, biz Bu nokta üzerinde daha ayrıntılı olarak durun.) Böylesine etkileyici bir kalınlık, gezegeni yıkıcı kozmik radyasyondan ve büyük nesnelerden koruyan bir tür aşılmaz kalkan oluşturur.

Atmosferin aşağıdaki katmanları ayırt edilir: troposfer, ardından stratosfer, ardından mezosfer ve son olarak termosfer. Yukarıdaki düzen gezegenin yüzeyinde başlar. Atmosferin yoğun katmanları ilk ikisiyle temsil edilir. Yıkıcı maddenin önemli bir bölümünü filtreliyorlar

Atmosferin en alt katmanı olan troposfer, deniz seviyesinden yalnızca 12 km yüksekte (tropik kuşakta 18 km) uzanır. Su buharının %90'a kadarı burada yoğunlaşmıştır, dolayısıyla içinde bulutlar oluşur. Havanın çoğu da burada yoğunlaşmıştır. Atmosferin sonraki tüm katmanları daha soğuktur, çünkü yüzeye yakınlık yansıyan güneş ışığının havayı ısıtmasına izin verir.

Stratosfer yüzeyden neredeyse 50 km kadar uzanır. Çoğu meteoroloji balonu bu katmanda "yüzer". Bazı uçak türleri de burada uçabilmektedir. Şaşırtıcı özelliklerden biri sıcaklık rejimidir: 25 ila 40 km aralığında hava sıcaklığında bir artış başlar. -60'tan neredeyse 1'e çıkıyor. Daha sonra hafif bir sıfıra doğru düşüş oluyor ve bu 55 km yüksekliğe kadar devam ediyor. Üst sınır meşhurdur

Ayrıca mezosfer neredeyse 90 km'ye kadar uzanır. Burada hava sıcaklığı keskin bir şekilde düşüyor. Her 100 metre yükseklikte 0,3 derecelik bir azalma söz konusudur. Bazen atmosferin en soğuk kısmı olarak da adlandırılır. Hava yoğunluğu düşüktür ancak düşen meteorlara karşı direnç oluşturmak için yeterlidir.

Atmosferin katmanları genel anlamda yaklaşık 118 km yükseklikte sona ermektedir. Ünlü auroralar burada oluşuyor. Termosfer bölgesi yukarıda başlar. X ışınları nedeniyle bu bölgede bulunan az sayıdaki hava molekülünün iyonlaşması meydana gelir. Bu süreçler sözde iyonosferi oluşturur (genellikle termosfere dahil edilir, bu nedenle ayrı olarak değerlendirilmez).

700 km'nin üzerindeki her şeye ekzosfer denir. hava son derece küçüktür, bu nedenle çarpışmalardan dolayı herhangi bir dirençle karşılaşmadan serbestçe hareket ederler. Bu, bazılarının ortam sıcaklığı düşükken 160 santigrat dereceye karşılık gelen enerji biriktirmesine olanak tanır. Gaz molekülleri, kütlelerine göre ekzosferin hacmi boyunca dağıtılır, dolayısıyla en ağırları yalnızca katmanın alt kısmında bulunabilir. Gezegenin yükseklikle azalan çekiciliği artık molekülleri tutamaz hale gelir, bu nedenle kozmik yüksek enerjili parçacıklar ve radyasyon, gaz moleküllerine atmosferi terk etmeye yetecek bir itici güç verir. Bu bölge en uzun bölgelerden biridir: 2000 km'den daha yüksek rakımlarda atmosferin tamamen uzay boşluğuna geçtiğine inanılmaktadır (bazen 10000 sayısı bile görünür). Yapay yörüngeler hâlâ termosferde.

Tüm bu sayılar yaklaşıktır, çünkü atmosferik katmanların sınırları bir dizi faktöre, örneğin Güneş'in aktivitesine bağlıdır.

Dünyanın bileşimi. Hava

Hava, Dünya atmosferini oluşturan çeşitli gazların mekanik bir karışımıdır. Hava, canlı organizmaların solunumu için gereklidir ve endüstride yaygın olarak kullanılır.

Havanın homojen bir madde değil, karışım olduğu İskoç bilim adamı Joseph Black'in deneyleri sırasında kanıtlandı. Bunlardan birinde bilim adamı, beyaz magnezyanın (magnezyum karbonat) ısıtıldığında "bağlı havanın", yani karbondioksitin açığa çıktığını ve yanmış magnezyanın (magnezyum oksit) oluştuğunu keşfetti. Bunun tersine, kireçtaşı ateşlendiğinde “bağlı hava” ortadan kalkar. Bu deneylere dayanarak bilim adamı, karbonik ve kostik alkaliler arasındaki farkın, ilkinin havanın bileşenlerinden biri olan karbondioksiti içermesi olduğu sonucuna vardı. Bugün dünyadaki havanın bileşiminin karbondioksite ek olarak şunları içerdiğini biliyoruz:

Tabloda belirtilen dünya atmosferindeki gazların oranı, 120 km yüksekliğe kadar alt katmanları için tipiktir. Bu bölgelerde homosfer adı verilen, iyi karışmış, homojen bir bölge bulunur. Homosferin üstünde, gaz moleküllerinin atomlara ve iyonlara ayrışmasıyla karakterize edilen heterosfer bulunur. Bölgeler birbirlerinden bir turbopause ile ayrılır.

Güneş ve kozmik radyasyonun etkisi altında moleküllerin atomlara ayrıştığı kimyasal reaksiyona foto ayrışma denir. Moleküler oksijenin bozunması sırasında, 200 km'nin üzerindeki rakımlarda atmosferin ana gazı olan atomik oksijen oluşur. 1200 km'nin üzerindeki irtifalarda gazların en hafifleri olan hidrojen ve helyum hakim olmaya başlar.

Havanın büyük bir kısmı atmosferin 3 alt katmanında yoğunlaştığından, 100 km'nin üzerindeki irtifalarda hava bileşimindeki değişikliklerin atmosferin genel bileşimi üzerinde gözle görülür bir etkisi yoktur.

Azot en yaygın gazdır ve dünyanın hava hacminin dörtte üçünden fazlasını oluşturur. Modern nitrojen, fotosentez sırasında oluşan erken amonyak-hidrojen atmosferinin moleküler oksijenle oksidasyonu sonucu oluşmuştur. Şu anda, denitrifikasyonun bir sonucu olarak atmosfere az miktarda nitrojen girmektedir - nitratların nitritlere indirgenmesi işlemi, ardından anaerobik prokaryotlar tarafından üretilen gaz halindeki oksitler ve moleküler nitrojen oluşumu. Volkanik patlamalar sırasında atmosfere bir miktar nitrojen girer.

Üst atmosferde, ozonun katılımıyla elektrik deşarjlarına maruz kaldığında moleküler nitrojen, nitrojen monoksite oksitlenir:

N2 + Ö2 → 2NO

Normal koşullar altında monoksit hemen oksijenle reaksiyona girerek nitro oksit oluşturur:

2NO + Ö2 → 2N2Ö

Azot en önemli kimyasal element Dünya atmosferi. Azot proteinlerin bir parçasıdır, bitkilere mineral beslenmesi sağlar. Biyokimyasal reaksiyonların hızını belirler, oksijen seyreltici rolünü oynar.

Oksijen, Dünya atmosferinde en çok bulunan ikinci gazdır. Bu gazın oluşumu bitki ve bakterilerin fotosentetik aktivitesi ile ilişkilidir. Fotosentetik organizmalar ne kadar çeşitli ve çok sayıda olursa, atmosferdeki oksijen içeriği süreci de o kadar önemli hale geldi. Mantonun gazının alınması sırasında az miktarda ağır oksijen açığa çıkar.

Troposfer ve stratosferin üst katmanlarında, ultraviyole güneş radyasyonunun etkisi altında (bunu hν olarak belirtiyoruz), ozon oluşur:

O 2 + hν → 2O

Aynı ultraviyole radyasyonun etkisinin bir sonucu olarak ozon bozunur:

O3 + hν → O2 + O

Ö3 + Ö → 2O2

İlk reaksiyonun bir sonucu olarak, ikinci moleküler oksijenin bir sonucu olarak atomik oksijen oluşur. Bu dört reaksiyonun tamamına, onları 1930'da keşfeden İngiliz bilim adamı Sidney Chapman'ın anısına Chapman mekanizması adı verilmiştir.

Oksijen canlı organizmaların solunumu için kullanılır. Yardımı ile oksidasyon ve yanma süreçleri meydana gelir.

Ozon, canlı organizmaları geri dönüşü olmayan mutasyonlara neden olan ultraviyole radyasyondan korumaya yarar. En yüksek ozon konsantrasyonu sözde alt stratosferde gözlenir. 22-25 km yükseklikte bulunan ozon tabakası veya ozon perdesi. Ozon içeriği düşüktür: normal basınç Dünya atmosferindeki ozonun tamamı yalnızca 2,91 mm kalınlığında bir tabakayı kaplayacaktır.

Atmosferdeki en yaygın üçüncü gaz olan argonun yanı sıra neon, helyum, kripton ve ksenonun oluşumu volkanik patlamalar ve radyoaktif elementlerin bozunması ile ilişkilidir.

Özellikle helyum, uranyum, toryum ve radyumun radyoaktif bozunmasının bir ürünüdür: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (bu reaksiyonlarda, α- Parçacık, enerji kaybı sürecinde elektronları yakalayan ve 4 He olan bir helyum çekirdeğidir.

Argon, potasyumun radyoaktif izotopunun bozunması sırasında oluşur: 40 K → 40 Ar + γ.

Neon magmatik kayalardan kaçar.

Kripton, uranyum (235 U ve 238 U) ve toryum Th'nin bozunmasının son ürünü olarak oluşur.

Atmosferdeki kriptonun büyük kısmı, Dünya'nın evriminin ilk aşamalarında, olağanüstü derecede kısa yarı ömre sahip uranyum ötesi elementlerin bozunması sonucu oluşmuştur veya kripton içeriği Dünya'dakinden on milyon kat daha fazla olan uzaydan gelmiştir. .

Ksenon, uranyumun bölünmesinin bir sonucudur, ancak bu gazın çoğu, Dünya'nın oluşumunun ilk aşamalarından, birincil atmosferden kalmıştır.

Karbondioksit, volkanik patlamaların bir sonucu olarak ve organik maddenin ayrışması sürecinde atmosfere girer. Dünyanın orta enlemlerinin atmosferindeki içeriği yılın mevsimlerine bağlı olarak büyük ölçüde değişir: kışın CO2 miktarı artar, yazın ise azalır. Bu dalgalanma, fotosentez sürecinde karbondioksit kullanan bitkilerin aktivitesiyle bağlantılıdır.

Hidrojen, suyun güneş ışınımıyla ayrışması sonucu oluşur. Ancak atmosferi oluşturan gazların en hafifi olduğundan sürekli olarak uzaya kaçar ve bu nedenle atmosferdeki içeriği çok azdır.

Su buharı göllerin, nehirlerin, denizlerin ve karaların yüzeyinden suyun buharlaşmasının sonucudur.

Su buharı ve karbondioksit dışındaki atmosferin alt katmanlarındaki ana gazların konsantrasyonu sabittir. Atmosferde küçük miktarlarda kükürt oksit SO2, amonyak NH3, karbon monoksit CO, ozon O3, hidrojen klorür HCl, hidrojen florür HF, nitrojen monoksit NO, hidrokarbonlar, cıva buharı Hg, iyot I2 ve diğerleri bulunur. Troposferin alt atmosferik katmanında sürekli olarak büyük miktarda askıda katı ve sıvı parçacık bulunur.

Dünya atmosferindeki partikül madde kaynakları volkanik patlamalar, bitki polenleri, mikroorganizmalar ve son zamanlarda üretim süreçlerinde fosil yakıtların yakılması gibi insan faaliyetleridir. Yoğuşmanın çekirdeği olan en küçük toz parçacıkları sis ve bulutların oluşmasına neden olur. Atmosferde sürekli olarak katı parçacıklar bulunmasaydı, yağış Dünya'ya düşmezdi.