Kemisk sammensætning af jordens atmosfære. Sammensætning af Jordens atmosfære i procent. Atmosfærens lodrette struktur

Atmosfæren er en blanding af forskellige gasser. Det strækker sig fra jordens overflade til en højde på 900 km, beskytter planeten mod det skadelige spektrum af solstråling, og indeholder gasser, der er nødvendige for alt liv på planeten. Atmosfæren fanger varme fra solen, opvarmer jordens overflade og skaber et gunstigt klima.

Atmosfærisk sammensætning

Jordens atmosfære består hovedsageligt af to gasser - nitrogen (78%) og oxygen (21%). Derudover indeholder det urenheder af kuldioxid og andre gasser. i atmosfæren findes det i form af dampe, fugtdråber i skyer og iskrystaller.

Lag af atmosfæren

Atmosfæren består af mange lag, mellem hvilke der ikke er klare grænser. Temperaturerne i forskellige lag adskiller sig markant fra hinanden.

Airless magnetosfære. Det er her de fleste af Jordens satellitter flyver uden for Jordens atmosfære. Exosfære (450-500 km fra overfladen). Næsten ingen gasser. Nogle vejrsatellitter flyver i eksosfæren. Termosfæren (80-450 km) er kendetegnet ved høje temperaturer, der når 1700°C i det øverste lag. Mesosfæren (50-80 km). I dette område falder temperaturen, når højden stiger. Det er her de fleste meteoritter (fragmenter af rumsten), der kommer ind i atmosfæren, brænder op. Stratosfæren (15-50 km). Indeholder ozonlag, det vil sige et lag af ozon, der absorberer ultraviolet stråling fra Solen. Dette får temperaturerne nær Jordens overflade til at stige. Jetfly flyver her normalt pga Sigtbarheden i dette lag er meget god, og der er næsten ingen forstyrrelser forårsaget af vejrforhold. Troposfæren. Højden varierer fra 8 til 15 km fra jordens overflade. Det er her, at planetens vejr dannes, da i Dette lag indeholder mest vanddamp, støv og vind. Temperaturen falder med afstanden fra jordens overflade.

Atmosfæretryk

Selvom vi ikke mærker det, udøver lag af atmosfæren pres på jordens overflade. Den er højest nær overfladen, og når du bevæger dig væk fra den, aftager den gradvist. Det afhænger af temperaturforskellen mellem land og hav, og derfor er der i områder, der ligger i samme højde over havets overflade, ofte forskellige tryk. Lavtryk giver vådt vejr, mens højtryk normalt giver klart vejr.

Bevægelse af luftmasser i atmosfæren

Og trykket tvinger de nederste lag af atmosfæren til at blande sig. Sådan opstår vindene, der blæser fra egnen højt tryk i det lave område. I mange regioner opstår der også lokale vinde på grund af temperaturforskelle mellem land og hav. Bjerge har også en væsentlig indflydelse på vindretningen.

Drivhuseffekt

Kuldioxid og andre gasser, der udgør jordens atmosfære, fanger varme fra solen. Denne proces kaldes almindeligvis drivhuseffekten, da den på mange måder minder om varmecirkulationen i drivhuse. Drivhuseffekten forårsager global opvarmning på planeten. I områder med højtryk - anticykloner - sætter klart solrigt vejr ind. Områder med lavtryk - cykloner - oplever normalt ustabilt vejr. Varme og lys kommer ind i atmosfæren. Gasser fanger varme, der reflekteres fra jordens overflade, og forårsager derved en stigning i temperaturen på Jorden.

Der er et særligt ozonlag i stratosfæren. Ozon blokerer det meste af solens ultraviolette stråling og beskytter Jorden og alt liv på den mod den. Forskere har fundet ud af, at årsagen til ødelæggelsen af ​​ozonlaget er specielle chlorfluorcarbondioxidgasser indeholdt i nogle aerosoler og køleudstyr. Over Arktis og Antarktis er der opdaget enorme huller i ozonlaget, hvilket bidrager til en stigning i mængden af ​​ultraviolet stråling, der påvirker Jordens overflade.

Ozon dannes i den nedre atmosfære som et resultat mellem solstråling og forskellige udstødningsgasser og gasser. Normalt er det spredt i atmosfæren, men hvis det er under et lag varm luft der dannes et lukket lag af kulde, ozon koncentreres og smog opstår. Desværre kan dette ikke erstatte ozon tabt i ozonhuller.

Et hul i ozonlaget over Antarktis er tydeligt synligt på dette satellitbillede. Størrelsen på hullet varierer, men forskerne mener, at det hele tiden vokser. Der arbejdes på at reducere niveauet af udstødningsgasser i atmosfæren. Luftforurening bør reduceres, og røgfri brændstof skal bruges i byerne. Smog forårsager øjenirritation og kvælning for mange mennesker.

Fremkomsten og udviklingen af ​​Jordens atmosfære

Jordens moderne atmosfære er resultatet af lang evolutionær udvikling. Det opstod som et resultat af de kombinerede handlinger af geologiske faktorer og organismers vitale aktivitet. Gennem geologisk historie har jordens atmosfære undergået flere dybtgående ændringer. Baseret på geologiske data og teoretiske præmisser kunne den unge Jords uratmosfære, som eksisterede for omkring 4 milliarder år siden, bestå af en blanding af inaktive og ædelgasser med en lille tilsætning af passivt nitrogen (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). I øjeblikket er synet på sammensætningen og strukturen af ​​den tidlige atmosfære ændret noget. Den primære atmosfære (proto-atmosfære) på det tidligste protoplanetariske stadie, dvs. ældre end 4,2 mia. år, kunne bestå af en blanding af metan, ammoniak og kuldioxid Som følge af afgasning af kappen og aktive forvitringsprocesser på jordens overflade, vanddamp, kulstofforbindelser i form af CO 2 og CO, svovl og dets forbindelser begyndte at komme ind i atmosfæren, såvel som stærke halogensyrer - HCI, HF, HI og borsyre, som blev suppleret med metan, ammoniak, brint, argon og nogle andre ædelgasser i atmosfæren. Denne oprindelige atmosfære var ekstremt subtil. Derfor var temperaturen ved jordens overflade tæt på temperaturen for strålingsligevægt (A. S. Monin, 1977).

Over tid begyndte gassammensætningen af ​​den primære atmosfære at forvandle sig under påvirkning af forvitringsprocesser af klipper, der rager frem på jordens overflade, aktiviteten af ​​cyanobakterier og blågrønne alger, vulkanske processer og sollysets virkning. Dette førte til nedbrydning af metan til kuldioxid, ammoniak til nitrogen og brint; Kuldioxid, som langsomt sank til jordens overflade, og nitrogen begyndte at samle sig i den sekundære atmosfære. Takket være blågrønalgers vitale aktivitet begyndte der at blive produceret ilt i fotosynteseprocessen, som dog i begyndelsen hovedsageligt blev brugt på "oxidation af atmosfæriske gasser og derefter sten. Samtidig begyndte ammoniak, oxideret til molekylært nitrogen, at akkumulere intensivt i atmosfæren. Det antages, at en betydelig mængde kvælstof i den moderne atmosfære er relikt. Metan og kulilte blev oxideret til kuldioxid. Svovl og svovlbrinte blev oxideret til SO 2 og SO 3, som på grund af deres høje mobilitet og lethed hurtigt blev fjernet fra atmosfæren. Således blev atmosfæren fra en reducerende atmosfære, som den var i det arkæiske og tidlige proterozoikum, gradvist til en oxiderende.

Kuldioxid kom ind i atmosfæren både som følge af metanoxidation og som følge af afgasning af kappen og forvitring af sten. I tilfælde af at al den kuldioxid, der blev frigivet gennem hele Jordens historie, blev bevaret i atmosfæren, kunne dens partialtryk på nuværende tidspunkt blive det samme som på Venus (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Men på Jorden var den omvendte proces i gang. En betydelig del af kuldioxiden fra atmosfæren blev opløst i hydrosfæren, hvor den blev brugt af hydrobionter til at bygge deres skaller og biogent omdannet til karbonater. Efterfølgende blev der dannet tykke lag af kemogene og organogene carbonater fra dem.

Ilt kom ind i atmosfæren fra tre kilder. I lang tid, fra det øjeblik Jorden dukkede op, blev den frigivet under afgasningen af ​​kappen og blev hovedsageligt brugt på oxidative processer.En anden kilde til ilt var fotodissociation af vanddamp ved hård ultraviolet solstråling. Udseende; fri ilt i atmosfæren førte til døden for de fleste prokaryoter, der levede under reducerende forhold. Prokaryote organismer ændrede deres levesteder. De forlod Jordens overflade i dens dybder og områder, hvor genopretningsbetingelserne stadig var tilbage. De blev erstattet af eukaryoter, som energisk begyndte at omdanne kuldioxid til ilt.

Under det arkæiske og en betydelig del af Proterozoikum blev næsten al den ilt, der opstod på både abiogene og biogene måder, hovedsagelig brugt på oxidation af jern og svovl. Ved slutningen af ​​Proterozoikum oxiderede alt metallisk divalent jern på jordens overflade enten eller flyttede ind i jordens kerne. Dette fik iltens partialtryk i den tidlige proterozoiske atmosfære til at ændre sig.

Midt i Proterozoikum nåede iltkoncentrationen i atmosfæren jurypunktet og udgjorde 0,01% af det moderne niveau. Fra dette tidspunkt begyndte ilt at akkumulere i atmosfæren, og sandsynligvis allerede i slutningen af ​​Riphean nåede dets indhold Pasteur-punktet (0,1% af det moderne niveau). Det er muligt, at ozonlaget opstod i den vendiske periode, og at det aldrig forsvandt.

Forekomsten af ​​fri ilt i jordens atmosfære stimulerede udviklingen af ​​liv og førte til fremkomsten af ​​nye former med mere avanceret stofskifte. Hvis tidligere eukaryote encellede alger og cyanea, som dukkede op i begyndelsen af ​​proterozoikum, krævede et iltindhold i vand på kun 10 -3 af dets moderne koncentration, så med fremkomsten af ​​ikke-skeletale Metazoa i slutningen af ​​den tidlige vendianske, altså for omkring 650 millioner år siden skulle iltkoncentrationen i atmosfæren være væsentligt højere. Metazoa brugte trods alt iltrespiration, og det krævede, at partialtrykket af ilt nåede et kritisk niveau - Pasteur-punktet. I dette tilfælde blev den anaerobe fermenteringsproces erstattet af en energisk mere lovende og progressiv iltmetabolisme.

Herefter skete der ret hurtigt yderligere ophobning af ilt i jordens atmosfære. Den progressive stigning i mængden af ​​blågrønalger bidrog til opnåelsen i atmosfæren af ​​det iltniveau, der er nødvendigt for dyreverdenens liv. En vis stabilisering af iltindholdet i atmosfæren skete fra det øjeblik, hvor planterne nåede land - for cirka 450 millioner år siden. Fremkomsten af ​​planter på land, som fandt sted i den siluriske periode, førte til den endelige stabilisering af iltniveauet i atmosfæren. Fra det tidspunkt begyndte dens koncentration at svinge inden for ret snævre grænser og overskred aldrig grænserne for livets eksistens. Iltkoncentrationen i atmosfæren er fuldstændig stabiliseret siden blomstrende planters fremkomst. Denne begivenhed indtraf i midten af ​​kridttiden, dvs. omkring 100 millioner år siden.

Hovedparten af ​​kvælstof blev dannet i de tidlige stadier af Jordens udvikling, hovedsageligt på grund af nedbrydning af ammoniak. Med fremkomsten af ​​organismer begyndte processen med at binde atmosfærisk nitrogen til organisk stof og begrave det i marine sedimenter. Efter at organismer nåede land, begyndte nitrogen at blive begravet i kontinentale sedimenter. Processerne med at behandle frit nitrogen intensiveredes især med fremkomsten af ​​landplanter.

Ved overgangen til kryptozoikum og Phanerozoikum, det vil sige for omkring 650 millioner år siden, faldt indholdet af kuldioxid i atmosfæren til tiendedele af en procent, og det nåede først for nylig et indhold tæt på det moderne niveau, cirka 10-20 millioner år siden.

Atmosfærens gassammensætning gav således ikke kun levende rum for organismer, men bestemte også egenskaberne ved deres livsaktivitet og bidrog til bosættelse og evolution. Nye forstyrrelser i fordelingen af ​​atmosfærens gassammensætning, som er gunstige for organismer, både på grund af kosmiske og planetariske årsager, førte til masseudryddelser af den organiske verden, som gentagne gange fandt sted under kryptozoikum og ved visse grænser af Phanerozoic historie.

Atmosfærens etnosfæriske funktioner

Jordens atmosfære giver de nødvendige stoffer, energi og bestemmer retningen og hastigheden af ​​metaboliske processer. Gassammensætningen af ​​den moderne atmosfære er optimal for livets eksistens og udvikling. Som det område, hvor vejr og klima dannes, skal atmosfæren skabe behagelige forhold for menneskers, dyrs og vegetationens liv. Afvigelser i den ene eller anden retning i kvaliteten atmosfærisk luft og vejrforhold skaber ekstreme forhold for dyrets liv og flora, også for mennesker.

Jordens atmosfære giver ikke kun betingelserne for menneskehedens eksistens, men er hovedfaktoren i udviklingen af ​​etnosfæren. Samtidig viser det sig at være en energi- og råvareressource til produktionen. Generelt er atmosfæren en faktor, der bevarer menneskers sundhed, og nogle områder tjener på grund af fysisk-geografiske forhold og atmosfærisk luftkvalitet som rekreative områder og er områder beregnet til sanatorie-resortsbehandling og rekreation af mennesker. Således er atmosfæren en faktor for æstetisk og følelsesmæssig påvirkning.

Atmosfærens etnosfære- og teknosfærefunktioner, defineret for ganske nylig (E.D. Nikitin, N.A. Yasamanov, 2001), kræver uafhængig og dybdegående undersøgelse. Studiet af atmosfæriske energifunktioner både ud fra forekomsten og virkningen af ​​processer, der forårsager skade, er således meget relevant. miljø, og med hensyn til indvirkning på menneskers sundhed og velvære. I dette tilfælde taler vi om energien fra cykloner og anticykloner, atmosfæriske hvirvler, atmosfærisk tryk og andre ekstreme atmosfæriske fænomener, hvis effektive brug vil bidrage til en vellykket løsning af problemet med at opnå alternative energikilder, der ikke forurener miljø. Luftmiljøet, især den del af det, der ligger over Verdenshavet, er jo et område, hvor der frigives en kolossal mængde fri energi.

For eksempel er det blevet fastslået, at tropiske cykloner med gennemsnitlig styrke frigiver energi svarende til energien fra 500 tusinde atombomber, der blev kastet over Hiroshima og Nagasaki på kun en dag. I 10 dage efter eksistensen af ​​en sådan cyklon, frigives der nok energi til at tilfredsstille alle energibehovene i et land som USA i 600 år.

I de senere år er der udgivet en lang række værker af naturvidenskabelige videnskabsmænd, på den ene eller anden måde vedr. forskellige sider atmosfærens aktivitet og indflydelse på jordens processer, hvilket indikerer intensiveringen af ​​tværfaglige interaktioner i moderne naturvidenskab. Samtidig manifesteres den integrerende rolle for visse af dens retninger, blandt hvilke vi skal bemærke den funktionelle-økologiske retning i geoøkologi.

Denne retning stimulerer analyse og teoretisk generalisering af forskellige geosfærers økologiske funktioner og planetariske rolle, og dette er igen en vigtig forudsætning for udviklingen af ​​metodologi og videnskabeligt grundlag for den holistiske undersøgelse af vores planet, rationel brug og beskyttelse af dens naturressourcer.

Jordens atmosfære består af flere lag: troposfæren, stratosfæren, mesosfæren, termosfæren, ionosfæren og exosfæren. I toppen af ​​troposfæren og bunden af ​​stratosfæren er der et lag beriget med ozon, kaldet ozonskjoldet. Visse (daglige, sæsonbestemte, årlige osv.) mønstre i fordelingen af ​​ozon er blevet etableret. Siden sin oprindelse har atmosfæren påvirket forløbet af planetariske processer. Atmosfærens primære sammensætning var helt anderledes end på nuværende tidspunkt, men over tid steg andelen og rollen af ​​molekylært kvælstof støt, for omkring 650 millioner år siden opstod der fri ilt, hvis mængde steg kontinuerligt, men koncentrationen af ​​kuldioxid faldet tilsvarende. Atmosfærens høje mobilitet, dens gassammensætning og tilstedeværelsen af ​​aerosoler bestemmer dens enestående rolle og aktive deltagelse i en række geologiske og biosfæreprocesser. Atmosfærens rolle i omfordelingen er stor solenergi og udviklingen af ​​katastrofale naturfænomener og katastrofer. Dårlig indflydelse på organisk verden og naturlige systemer er påvirket af atmosfæriske hvirvler - tornadoer (tornadoer), orkaner, tyfoner, cykloner og andre fænomener. De vigtigste kilder til forurening, sammen med naturlige faktorer, er forskellige former menneskelig økonomisk aktivitet. Menneskeskabte påvirkninger af atmosfæren kommer ikke kun til udtryk i udseendet af forskellige aerosoler og drivhusgasser, men også i en stigning i mængden af ​​vanddamp, og manifesterer sig i form af smog og sur regn. Drivhusgasserændre temperaturregimet på jordens overflade, emissioner af visse gasser reducerer volumen af ​​ozonskærmen og bidrager til dannelsen af ​​ozonhuller. Jordens atmosfæres etnosfæriske rolle er stor.

Atmosfærens rolle i naturlige processer

Overfladeatmosfæren, i sin mellemtilstand mellem litosfæren og det ydre rum og dens gassammensætning, skaber betingelser for organismers liv. Samtidig afhænger forvitringen og intensiteten af ​​ødelæggelse af sten, overførsel og akkumulering af klastisk materiale af mængden, arten og hyppigheden af ​​nedbør, af hyppigheden og styrken af ​​vinde og især af lufttemperaturen. Atmosfæren er en central komponent i klimasystemet. Lufttemperatur og luftfugtighed, overskyethed og nedbør, vind - alt dette kendetegner vejret, det vil sige atmosfærens konstant skiftende tilstand. Samtidig karakteriserer de samme komponenter klimaet, det vil sige det gennemsnitlige langsigtede vejrregime.

Sammensætningen af ​​gasser, tilstedeværelsen af ​​skyer og forskellige urenheder, som kaldes aerosolpartikler (aske, støv, partikler af vanddamp), bestemmer karakteristikaene for passagen af ​​solstråling gennem atmosfæren og forhindrer undslippet af jordens termiske stråling ud i det ydre rum.

Jordens atmosfære er meget mobil. De processer, der opstår i det og ændringer i dets gassammensætning, tykkelse, uklarhed, gennemsigtighed og tilstedeværelsen af ​​visse aerosolpartikler i det påvirker både vejret og klimaet.

Virkningen og retningen af ​​naturlige processer, såvel som liv og aktivitet på Jorden, bestemmes af solstråling. Det giver 99,98 % af den varme, der tilføres jordens overflade. Hvert år er det 134*1019 kcal. Denne mængde varme kan opnås ved at brænde 200 milliarder tons kul. De reserver af brint, der skaber denne strøm af termonuklear energi i Solens masse, er ifølge i det mindste, i yderligere 10 milliarder år, altså i en periode dobbelt så lang som vores planet og sig selv eksisterer.

Omkring 1/3 af den samlede mængde solenergi, der ankommer til atmosfærens øvre grænse, reflekteres tilbage i rummet, 13 % absorberes af ozonlaget (inklusive næsten al ultraviolet stråling). 7% - resten af ​​atmosfæren og kun 44% når jordens overflade. Den samlede solstråling, der når Jorden pr. dag, er lig med den energi, som menneskeheden har modtaget som følge af afbrænding af alle typer brændstof i løbet af det sidste årtusinde.

Mængden og arten af ​​fordelingen af ​​solstråling på jordens overflade er tæt afhængig af uklarhed og gennemsigtighed af atmosfæren. Mængden af ​​spredt stråling påvirkes af Solens højde over horisonten, atmosfærens gennemsigtighed, indholdet af vanddamp, støv, den samlede mængde kuldioxid mv.

Den maksimale mængde spredt stråling når de polære områder. Jo lavere Solen er over horisonten, jo mindre varme kommer ind i et givet område af terrænet.

Atmosfærisk gennemsigtighed og uklarhed er af stor betydning. På en overskyet sommerdag er det normalt koldere end på en klar dag, da overskyet dagtid forhindrer opvarmningen af ​​jordens overflade.

Atmosfærens støvethed spiller en stor rolle i fordelingen af ​​varme. De fint spredte faste partikler af støv og aske, der findes i det, som påvirker dets gennemsigtighed, påvirker fordelingen af ​​solstråling negativt, hvoraf det meste reflekteres. Fine partikler kommer ind i atmosfæren på to måder: enten aske udsendt under vulkanudbrud eller ørkenstøv båret af vinde fra tørre tropiske og subtropiske områder. Især meget sådant støv dannes under tørke, når strømme af varm luft fører det ind i de øvre lag af atmosfæren og kan forblive der i lang tid. Efter udbruddet af Krakatoa-vulkanen i 1883 forblev støv, der blev smidt titusvis af kilometer ind i atmosfæren, i stratosfæren i omkring 3 år. Som et resultat af 1985-udbruddet af El Chichon-vulkanen (Mexico) nåede støv Europa, og derfor skete der et lille fald i overfladetemperaturerne.

Jordens atmosfære indeholder variable mængder vanddamp. I absolutte tal efter vægt eller volumen varierer dens mængde fra 2 til 5%.

Vanddamp forstærker ligesom kuldioxid drivhuseffekten. I de skyer og tåger, der opstår i atmosfæren, sker der særlige fysiske og kemiske processer.

Den primære kilde til vanddamp i atmosfæren er overfladen af ​​verdenshavet. Der fordamper årligt et lag vand med en tykkelse på 95 til 110 cm.En del af fugten vender tilbage til havet efter kondensering, og den anden ledes af luftstrømme mod kontinenterne. I områder med variabelt fugtigt klima fugter nedbør jorden, og i fugtige klimaer skaber det grundvandsreserver. Således er atmosfæren en akkumulator af fugt og et reservoir af nedbør. og tåger, der dannes i atmosfæren, giver fugt til jorddækket og spiller derved en afgørende rolle for udviklingen af ​​flora og fauna.

Atmosfærisk fugt fordeles over jordens overflade på grund af atmosfærens mobilitet. Det er kendetegnet ved et meget komplekst system af vind og trykfordeling. På grund af det faktum, at atmosfæren er i kontinuerlig bevægelse, ændres arten og omfanget af fordelingen af ​​vindstrømme og tryk konstant. Cirkulationsskalaen varierer fra mikrometeorologisk, med en størrelse på kun et par hundrede meter, til en global skala på flere titusinder af kilometer. Enorme atmosfæriske hvirvler deltager i skabelsen af ​​systemer med store luftstrømme og bestemmer atmosfærens generelle cirkulation. Derudover er de kilder til katastrofale atmosfæriske fænomener.

Fordelingen af ​​vejr- og klimatiske forhold og levende stofs funktion afhænger af atmosfærisk tryk. Hvis atmosfærisk tryk svinger inden for små grænser, spiller det ikke en afgørende rolle for menneskers velbefindende og dyrenes adfærd og påvirker ikke planters fysiologiske funktioner. Ændringer i tryk er normalt forbundet med frontale fænomener og vejrændringer.

Atmosfærisk tryk er af fundamental betydning for dannelsen af ​​vind, der som en reliefdannende faktor har en stærk indflydelse på dyre- og planteverdenen.

Vind kan undertrykke plantevækst og samtidig fremme frøoverførsel. Vindens rolle i udformningen af ​​vejr- og klimaforhold er stor. Det fungerer også som en regulator havstrømme. Vind, som en af ​​de eksogene faktorer, bidrager til erosion og deflation af forvitret materiale over lange afstande.

Økologisk og geologisk rolle af atmosfæriske processer

Et fald i atmosfærens gennemsigtighed på grund af udseendet af aerosolpartikler og fast støv i den påvirker fordelingen af ​​solstråling, hvilket øger albedoen eller reflektionsevnen. Forskellige kemiske reaktioner, der forårsager nedbrydning af ozon og dannelsen af ​​"perle" skyer bestående af vanddamp fører til det samme resultat. Global forandring reflektivitet, samt ændringer i atmosfærens gassammensætning, hovedsageligt drivhusgasser, er årsagen til klimaændringerne.

Ujævn opvarmning, som forårsager forskelle i atmosfærisk tryk over forskellige dele af jordens overflade, fører til atmosfærisk cirkulation, som er troposfærens kendetegn. Når der opstår en trykforskel, strømmer luft ud af områderne højt blodtryk til området med lavt tryk. Disse bevægelser af luftmasser, sammen med fugtighed og temperatur, bestemmer de vigtigste økologiske og geologiske træk ved atmosfæriske processer.

Afhængigt af hastigheden producerer vinden forskelligt geologisk arbejde. Med en hastighed på 10 m/s ryster den tykke trægrene, løfter og transporterer støv og fint sand; brækker trægrene med en hastighed på 20 m/s, transporterer sand og grus; med en hastighed på 30 m/s (storm) river tagene af huse, river træer op, knækker pæle, flytter småsten og bærer små murbrokker, og en orkanvind med en hastighed på 40 m/s ødelægger huse, knækker og nedbryder strøm linepæle, rykker store træer op.

Byger og tornadoer (tornadoer) - atmosfæriske hvirvler, der opstår i den varme årstid på kraftige atmosfæriske fronter, med hastigheder på op til 100 m/s, har en stor negativ miljøpåvirkning med katastrofale konsekvenser. Squalls er vandrette hvirvelvinde med orkanvindhastigheder (op til 60-80 m/s). De er ofte ledsaget af kraftige regnskyl og tordenbyger, der varer fra flere minutter til en halv time. Squalls dækker områder op til 50 km brede og rejser en afstand på 200-250 km. En bygestorm i Moskva og Moskva-regionen i 1998 beskadigede tagene på mange huse og væltede træer.

Tornadoer, kaldet tornadoer i Nordamerika, er kraftige tragtformede atmosfæriske hvirvler, ofte forbundet med tordenskyer. Disse er søjler af luft, der tilspidser i midten med en diameter på flere tiere til hundredvis af meter. En tornado ser ud som en tragt, meget lig en elefants snabel, der stiger ned fra skyerne eller stiger op fra jordens overflade. Besidder stærk sparsomhed og høj hastighed rotation, rejser tornadoen op til flere hundrede kilometer og trækker støv, vand ind fra reservoirer og forskellige varer. Kraftige tornadoer er ledsaget af tordenvejr, regn og har stor ødelæggende kraft.

Tornadoer forekommer sjældent i subpolære eller ækvatoriale områder, hvor det konstant er koldt eller varmt. Der er få tornadoer i det åbne hav. Tornadoer forekommer i Europa, Japan, Australien, USA, og i Rusland er de især hyppige i regionen Central Black Earth, i Moskva, Yaroslavl, Nizhny Novgorod og Ivanovo-regionerne.

Tornadoer løfter og flytter biler, huse, vogne og broer. Særligt ødelæggende tornadoer observeres i USA. Hvert år er der fra 450 til 1500 tornadoer med et gennemsnitligt dødstal på omkring 100 mennesker. Tornadoer er hurtigtvirkende katastrofale atmosfæriske processer. De dannes på kun 20-30 minutter, og deres levetid er 30 minutter. Derfor er det næsten umuligt at forudsige tid og sted for tornadoer.

Andre ødelæggende, men langvarige atmosfæriske hvirvler er cykloner. De er dannet på grund af en trykforskel, som under visse forhold bidrager til fremkomsten af ​​en cirkulær bevægelse af luftstrømme. Atmosfæriske hvirvler opstår omkring kraftige stigende strømme af fugtig varm luft og med høj hastighed De roterer med uret på den sydlige halvkugle og mod uret på den nordlige halvkugle. Cykloner, i modsætning til tornadoer, stammer fra havene og producerer deres ødelæggende virkninger over kontinenter. De vigtigste ødelæggende faktorer er stærk vind, intens nedbør i form af snefald, regnskyl, hagl og oversvømmelser. Vind med hastigheder på 19 - 30 m/s danner en storm, 30 - 35 m/s - en storm og mere end 35 m/s - en orkan.

Tropiske cykloner - orkaner og tyfoner - har en gennemsnitlig bredde på flere hundrede kilometer. Vindhastigheden inde i cyklonen når orkanstyrke. Tropiske cykloner varer fra flere dage til flere uger og bevæger sig med hastigheder fra 50 til 200 km/t. Cykloner på mellembreddegrad har en større diameter. Deres tværgående dimensioner spænder fra tusind til flere tusinde kilometer, og vindhastigheden er stormfuld. De bevæger sig på den nordlige halvkugle fra vest og ledsages af hagl og snefald, som er katastrofale i naturen. Med hensyn til antallet af ofre og forårsagede skader er cykloner og tilhørende orkaner og tyfoner de største naturlige atmosfæriske fænomener efter oversvømmelser. I tætbefolkede områder i Asien er dødstallet fra orkaner i tusindvis. I 1991, under en orkan i Bangladesh, som forårsagede dannelsen af ​​havbølger 6 m høje, døde 125 tusinde mennesker. Tyfoner forårsager stor skade på USA. Samtidig dør titusinder og hundredvis af mennesker. I Vesteuropa forårsager orkaner mindre skade.

Tordenvejr betragtes som et katastrofalt atmosfærisk fænomen. De opstår, når varm, fugtig luft stiger meget hurtigt. På grænsen mellem de tropiske og subtropiske zoner forekommer tordenvejr 90-100 dage om året, i den tempererede zone 10-30 dage. I vores land største antal tordenvejr forekommer i Nordkaukasus.

Tordenvejr varer normalt mindre end en time. Særligt farlige er intense regnskyl, hagl, lynnedslag, vindstød og lodrette luftstrømme. Haglfaren bestemmes af haglenes størrelse. I Nordkaukasus nåede massen af ​​hagl engang op på 0,5 kg, og i Indien blev der registreret hagl, der vejede 7 kg. De mest byfarlige områder i vores land ligger i Nordkaukasus. I juli 1992 beskadigede hagl 18 fly i Mineralnye Vody-lufthavnen.

Til det farlige atmosfæriske fænomener omfatte lyn. De dræber mennesker, husdyr, forårsager brande og beskadiger elnettet. Omkring 10.000 mennesker dør af tordenvejr og deres konsekvenser hvert år rundt om i verden. Desuden er antallet af ofre for lyn i nogle områder af Afrika, Frankrig og USA større end fra andre naturfænomener. Den årlige økonomiske skade fra tordenvejr i USA er på mindst 700 millioner dollars.

Tørke er typisk for ørken-, steppe- og skov-stepperegioner. Mangel på nedbør forårsager udtørring af jorden, et fald i niveauet af grundvand og i reservoirer, indtil de tørrer helt ud. Fugtmangel fører til død af vegetation og afgrøder. Tørke er især alvorlig i Afrika, Nær- og Mellemøsten, Centralasien og det sydlige Nordamerika.

Tørke ændrer menneskets levevilkår og har en negativ indvirkning på det naturlige miljø gennem processer som jordforsaltning, tørre vinde, støvstorme, jorderosion og skovbrande. Brande er især alvorlige under tørke i taiga-regioner, tropiske og subtropiske skove og savanner.

Tørke er kortsigtede processer, der varer en sæson. Når tørke varer mere end to sæsoner, er der en trussel om hungersnød og massedødelighed. Typisk påvirker tørke et eller flere landes territorium. Langvarige tørkeperioder med tragiske konsekvenser forekommer især ofte i Sahel-regionen i Afrika.

Atmosfæriske fænomener som snefald, kortvarig kraftig regn og længerevarende regn forårsager store skader. Snefald forårsager massive laviner i bjergene, og hurtig smeltning af faldet sne og længerevarende nedbør fører til oversvømmelser. Den enorme vandmasse, der falder på jordens overflade, især i træløse områder, forårsager alvorlig jorderosion. Der er en intensiv vækst af kløftbjælkesystemer. Oversvømmelser opstår som følge af store oversvømmelser i perioder med kraftig nedbør eller højvande efter pludselig opvarmning eller forårssmeltning af sne og er derfor atmosfæriske fænomener af oprindelse (de diskuteres i kapitlet om hydrosfærens økologiske rolle).

Menneskeskabte atmosfæriske ændringer

I øjeblikket er der mange forskellige kilder menneskeskabt natur, hvilket forårsager luftforurening og fører til alvorlige forstyrrelser i den økologiske balance. Skalamæssigt har to kilder den største indflydelse på atmosfæren: Transport og industri. I gennemsnit tegner transport sig for omkring 60% af den samlede mængde af luftforurening, industri - 15, termisk energi - 15, teknologier til ødelæggelse af husholdninger og industri affald - 10%.

Transport, afhængigt af det anvendte brændstof og typerne af oxidationsmidler, udsender til atmosfæren nitrogenoxider, svovl, carbonoxider og dioxider, bly og dets forbindelser, sod, benzopyren (et stof fra gruppen af ​​polycykliske aromatiske carbonhydrider, som er en stærk kræftfremkaldende stof, der forårsager hudkræft).

Industrien udsender svovldioxid, kuloxider og -dioxider, kulbrinter, ammoniak, svovlbrinte, svovlsyre, phenol, klor, fluor og andre kemiske forbindelser til atmosfæren. Men den dominerende stilling blandt emissioner (op til 85%) er optaget af støv.

Som et resultat af forurening ændres atmosfærens gennemsigtighed, hvilket forårsager aerosoler, smog og sur regn.

Aerosoler er dispergerede systemer, der består af partikler solid eller dråber af væske suspenderet i et gasformigt miljø. Partikelstørrelsen af ​​den dispergerede fase er sædvanligvis 10 -3 -10 -7 cm Afhængig af sammensætningen af ​​den dispergerede fase opdeles aerosoler i to grupper. Den ene omfatter aerosoler bestående af faste partikler dispergeret i et gasformigt medium, den anden omfatter aerosoler, der er en blanding af gasformige og flydende faser. Førstnævnte kaldes ryger, og sidstnævnte - tåger. I processen med deres dannelse stor rolle afspilles af kondensationscentre. Vulkanaske fungerer som kondensationskerner, kosmisk støv, industrielle emissionsprodukter, forskellige bakterier osv. Antallet af mulige kilder til koncentrationskerner vokser konstant. Så for eksempel, når tørt græs ødelægges af brand på et område på 4000 m 2, dannes der i gennemsnit 11 * 10 22 aerosolkerner.

Aerosoler begyndte at dannes fra det øjeblik, vores planet dukkede op og påvirkede naturlige forhold. Men deres mængde og handlinger, afbalanceret med den generelle kredsløb af stoffer i naturen, forårsagede ikke dybtgående miljøændringer. Antropogene faktorer i deres dannelse har flyttet denne balance mod betydelige biosfæreoverbelastninger. Denne egenskab har været særlig tydelig, siden menneskeheden begyndte at bruge specialfremstillede aerosoler både i form af giftige stoffer og til plantebeskyttelse.

De farligste for vegetationen er aerosoler af svovldioxid, hydrogenfluorid og nitrogen. Når de kommer i kontakt med en fugtig bladoverflade danner de syrer, der har en skadelig virkning på levende væsener. Syretåger trænger ind i dyrs og menneskers åndedrætsorganer sammen med indåndet luft og har en aggressiv effekt på slimhinderne. Nogle af dem nedbryder levende væv, og radioaktive aerosoler forårsager kræft. Blandt radioaktive isotoper er Sg 90 særlig farlig ikke kun for dets kræftfremkaldende egenskaber, men også som en analog af calcium, der erstatter det i organismers knogler og forårsager deres nedbrydning.

I løbet af atomeksplosioner Radioaktive aerosolskyer dannes i atmosfæren. Små partikler med en radius på 1 - 10 mikron falder ikke kun ind i troposfærens øverste lag, men også i stratosfæren, hvor de kan forblive i lang tid. Aerosolskyer dannes også under driften af ​​reaktorer i industrielle installationer, der producerer nukleart brændsel, samt som følge af ulykker på atomkraftværker.

Smog er en blanding af aerosoler med flydende og faste dispergerede faser, som danner et tåget gardin over industriområder og store byer.

Der er tre typer smog: iskold, våd og tør. Issmog kaldes Alaska-smog. Dette er en kombination af gasformige forurenende stoffer med tilsætning af støvpartikler og iskrystaller, der opstår, når dråber af tåge og damp fra varmesystemer fryser.

Våd smog, eller smog af London-typen, kaldes undertiden vintersmog. Det er en blanding af gasformige forurenende stoffer (hovedsageligt svovldioxid), støvpartikler og tågedråber. Den meteorologiske forudsætning for fremkomsten af ​​vintersmog er vindstille vejr, hvor et lag af varm luft er placeret over jordlaget af kold luft (under 700 m). I dette tilfælde er der ikke kun vandret, men også lodret udveksling. Forurenende stoffer, normalt spredt i høje lag, ophobes i dette tilfælde i overfladelaget.

Tør smog forekommer i sommertid, og kaldes ofte Los Angeles-type smog. Det er en blanding af ozon, kulilte, nitrogenoxider og syredampe. En sådan smog dannes som et resultat af nedbrydning af forurenende stoffer ved solstråling, især dens ultraviolette del. Den meteorologiske forudsætning er atmosfærisk inversion, udtrykt i udseendet af et lag kold luft over varm luft. Typisk bliver gasser og faste partikler løftet af varme luftstrømme derefter spredt i de øvre kolde lag, men i dette tilfælde akkumuleres de i inversionslaget. I processen med fotolyse nedbrydes nitrogendioxider dannet under forbrændingen af ​​brændstof i bilmotorer:

NO 2 → NO + O

Derefter opstår ozonsyntese:

O + O2 + M → O3 + M

NO + O → NO 2

Fotodissociationsprocesser ledsages af en gulgrøn glød.

Desuden forekommer reaktioner af typen: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, det vil sige, at der dannes stærk svovlsyre.

Med en ændring i de meteorologiske forhold (vindens udseende eller en ændring i luftfugtighed) forsvinder den kolde luft, og smogen forsvinder.

Tilstedeværelsen af ​​kræftfremkaldende stoffer i smog fører til vejrtrækningsproblemer, irritation af slimhinder, kredsløbsforstyrrelser, astmatisk kvælning og ofte død. Smog er især farligt for små børn.

Sur regn er atmosfærisk nedbør forsuret af industrielle emissioner af svovloxider, nitrogen og dampe af perchlorsyre og klor opløst i dem. Ved afbrænding af kul og gas omdannes det meste af det deri indeholdte svovl, både i form af oxid og i forbindelser med jern, især i pyrit, pyrit, chalcopyrit osv., til svovloxid, som tilsammen med kuldioxid, udsendes til atmosfæren. Når atmosfærisk kvælstof og tekniske emissioner kombineres med ilt, dannes der forskellige nitrogenoxider, og mængden af ​​dannede kvælstofoxider afhænger af forbrændingstemperaturen. Hovedparten af ​​nitrogenoxider opstår under driften af ​​køretøjer og diesellokomotiver, og en mindre del forekommer i energisektoren og industrivirksomheder. Svovl- og nitrogenoxider er de vigtigste syredannere. Når man reagerer med atmosfærisk oxygen og vanddamp indeholdt i det, dannes svovlsyre og salpetersyre.

Det er kendt, at alkali-syre-balancen i miljøet bestemmes af pH-værdien. Et neutralt miljø har en pH-værdi på 7, et surt miljø har en pH-værdi på 0, og et alkalisk miljø har en pH-værdi på 14. I den moderne tid er regnvandets pH-værdi 5,6, selvom det i den seneste tid var neutral. Et fald i pH-værdien med én svarer til en tidobling af surhedsgraden, og derfor falder der i øjeblikket regn med øget surhedsgrad næsten overalt. Den maksimale surhedsgrad af regn registreret i Vesteuropa var 4-3,5 pH. Det skal tages i betragtning, at en pH-værdi på 4-4,5 er dødelig for de fleste fisk.

Sur regn har en aggressiv effekt på Jordens vegetation, på industri- og beboelsesbygninger og bidrager til en betydelig acceleration af forvitringen af ​​udsatte sten. Øget surhed forhindrer selvregulering af neutralisering af jord, hvor næringsstoffer opløses. Dette fører til gengæld til et kraftigt fald i udbyttet og forårsager nedbrydning af vegetationsdækket. Jordens surhed fremmer frigivelsen af ​​bundet tung jord, som gradvist absorberes af planter, hvilket forårsager alvorlig vævsskade og trænger ind i den menneskelige fødekæde.

En ændring i havvandets alkaliske syrepotentiale, især i lavt vand, fører til ophør af reproduktion af mange hvirvelløse dyr, forårsager fisks død og forstyrrer den økologiske balance i havene.

Som følge af sur regn risikerer skovene at blive ødelagt Vesteuropa, Baltiske stater, Karelen, Ural, Sibirien og Canada.

Strukturen og sammensætningen af ​​Jordens atmosfære, må det siges, var ikke altid konstante værdier i en eller anden periode af vores planets udvikling. I dag er den lodrette struktur af dette element, som har en samlet "tykkelse" på 1,5-2,0 tusinde km, repræsenteret af flere hovedlag, herunder:

1. Troposfæren.
2. Tropopause.
3. Stratosfæren.
4. Stratopause.
5. Mesosfære og mesopause.
6. Termosfære.
7. Exosfære.

Grundlæggende elementer af atmosfære

Troposfæren er et lag, hvor der observeres stærke lodrette og vandrette bevægelser; det er her vejr, sedimentære fænomener og klimatiske forhold dannes. Det strækker sig 7-8 kilometer fra planetens overflade næsten overalt, med undtagelse af polarområderne (op til 15 km der). I troposfæren er der et gradvist fald i temperaturen, cirka med 6,4 ° C for hver kilometer i højden. Denne indikator kan variere for forskellige breddegrader og årstider.

Sammensætningen af ​​Jordens atmosfære i denne del er repræsenteret af følgende elementer og deres procenter:

Nitrogen - omkring 78 procent;

Ilt - næsten 21 procent;

Argon - omkring en procent;

Kuldioxid - mindre end 0,05%.

Enkeltsammensætning op til en højde på 90 kilometer

Derudover kan man her finde støv, vanddråber, vanddamp, forbrændingsprodukter, iskrystaller, havsalte, mange aerosolpartikler osv. Denne sammensætning af Jordens atmosfære observeres op til cirka halvfems kilometers højde, så luften er omtrent det samme i kemisk sammensætning, ikke kun i troposfæren, men også i de overliggende lag. Men dér har atmosfæren fundamentalt forskellige fysiske egenskaber. Det lag, der har en generel kemisk sammensætning, kaldes homosfæren.

Hvilke andre grundstoffer udgør Jordens atmosfære? I procent (volumenmæssigt i tør luft) gasser såsom krypton (ca. 1,14 x 10 -4), xenon (8,7 x 10 -7), hydrogen (5,0 x 10 -5), methan (ca. 1,7 x 10 -5) er repræsenteret her 4), dinitrogenoxid (5,0 x 10 -5) osv. Som en masseprocent er de fleste af de anførte komponenter lattergas og brint, efterfulgt af helium, krypton osv.

Fysiske egenskaber af forskellige atmosfæriske lag

Troposfærens fysiske egenskaber er tæt forbundet med dens nærhed til planetens overflade. Herfra ledes reflekteret solvarme i form af infrarøde stråler tilbage opad, hvilket involverer lednings- og konvektionsprocesser. Derfor falder temperaturen med afstanden fra jordens overflade. Dette fænomen observeres op til stratosfærens højde (11-17 kilometer), derefter bliver temperaturen næsten uændret op til 34-35 km, og så stiger temperaturen igen til højder på 50 kilometer (stratosfærens øvre grænse) . Mellem stratosfæren og troposfæren er der et tyndt mellemlag af tropopausen (op til 1-2 km), hvor der observeres konstante temperaturer over ækvator - omkring minus 70 ° C og derunder. Over polerne "varmes" tropopausen op om sommeren til minus 45°C; om vinteren svinger temperaturerne her omkring -65°C.

Gassammensætningen af ​​Jordens atmosfære omfatter følgende vigtigt element ligesom ozon. Der er relativt lidt af det ved overfladen (ti til minus sjette potens af én procent), da gassen dannes under påvirkning af sollys fra atomart oxygen i de øvre dele af atmosfæren. Især er der mest ozon i en højde af omkring 25 km, og hele "ozonskærmen" er placeret i områder fra 7-8 km ved polerne, fra 18 km ved ækvator og op til halvtreds kilometer i alt over planetens overflade.

Atmosfæren beskytter mod solstråling

Sammensætningen af ​​luften i Jordens atmosfære spiller en meget vigtig rolle i at bevare liv, da individuelle kemiske elementer og sammensætninger begrænser med succes solstrålingens adgang til jordens overflade og de mennesker, dyr og planter, der lever på den. For eksempel absorberer vanddampmolekyler effektivt næsten alle områder af infrarød stråling, med undtagelse af længder i området fra 8 til 13 mikron. Ozon absorberer ultraviolet stråling op til en bølgelængde på 3100 A. Uden dets tynde lag (kun 3 mm i gennemsnit, hvis det placeres på planetens overflade), kun vand i en dybde på mere end 10 meter og underjordiske huler, hvor solstråling ikke rækkevidde kan bebos. .

Nul Celsius ved stratopausen

Mellem de næste to niveauer af atmosfæren, stratosfæren og mesosfæren, er der et bemærkelsesværdigt lag - stratopausen. Det svarer tilnærmelsesvis til højden af ​​ozonmaksima og temperaturen her er forholdsvis behagelig for mennesker - omkring 0°C. Over stratopausen, i mesosfæren (starter et sted i en højde af 50 km og slutter i en højde af 80-90 km), observeres et temperaturfald igen med stigende afstand fra jordens overflade (til minus 70-80 ° C) ). Meteorer brænder normalt helt op i mesosfæren.

I termosfæren - plus 2000 K!

Den kemiske sammensætning af jordens atmosfære i termosfæren (begynder efter mesopausen fra højder på omkring 85-90 til 800 km) bestemmer muligheden for et sådant fænomen som gradvis opvarmning af lag af meget fortærnet "luft" under påvirkning af solstråling . I denne del af planetens "lufttæppe" varierer temperaturerne fra 200 til 2000 K, som opnås på grund af ionisering af oxygen (atomisk oxygen er placeret over 300 km), såvel som rekombinationen af ​​oxygenatomer til molekyler , ledsaget af frigivelse af en stor mængde varme. Termosfæren er hvor nordlys opstår.

Over termosfæren er exosfæren - det ydre lag af atmosfæren, hvorfra lette og hurtigt bevægende brintatomer kan undslippe ud i det ydre rum. Den kemiske sammensætning af Jordens atmosfære her repræsenteres for det meste af individuelle oxygenatomer i de nederste lag, heliumatomer i de mellemste lag og næsten udelukkende brintatomer i de øvre lag. Høje temperaturer hersker her - omkring 3000 K og der er intet atmosfærisk tryk.

Hvordan blev jordens atmosfære dannet?

Men som nævnt ovenfor havde planeten ikke altid en sådan atmosfærisk sammensætning. I alt er der tre begreber om oprindelsen af ​​dette element. Den første hypotese antyder, at atmosfæren blev taget gennem processen med tilvækst fra en protoplanetarisk sky. Men i dag er denne teori genstand for betydelig kritik, da en sådan primær atmosfære burde være blevet ødelagt af sol-"vinden" fra en stjerne i vores planetsystem. Derudover antages det, at flygtige elementer ikke kunne tilbageholdes i dannelseszonen for jordiske planeter på grund af for høje temperaturer.

Sammensætningen af ​​Jordens primære atmosfære, som foreslået af den anden hypotese, kunne være blevet dannet på grund af det aktive bombardement af overfladen af ​​asteroider og kometer, der ankom fra nærheden af ​​solsystemet i de tidlige udviklingsstadier. Det er ret svært at bekræfte eller afkræfte dette koncept.

Eksperimenter på IDG RAS

Den mest plausible synes at være den tredje hypotese, som mener, at atmosfæren opstod som et resultat af frigivelsen af ​​gasser fra jordskorpens kappe for cirka 4 milliarder år siden. Dette koncept blev testet på Institut for Geografi ved Det Russiske Videnskabsakademi under et eksperiment kaldet "Tsarev 2", da en prøve af et stof af meteorisk oprindelse blev opvarmet i et vakuum. Derefter blev frigivelsen af ​​gasser som H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 osv. registreret. Derfor antog forskerne med rette, at den kemiske sammensætning af Jordens primære atmosfære omfattede vand og kuldioxid, hydrogenfluorid ( HF), kuliltegas (CO), svovlbrinte (H 2 S), nitrogenforbindelser, brint, metan (CH 4), ammoniakdamp (NH 3), argon osv. Vanddamp fra den primære atmosfære deltog i dannelsen af hydrosfæren var kuldioxid i højere grad i bundet tilstand i organiske stoffer og bjergarter, kvælstof er blevet en del af moderne luft, og også igen i sedimentære bjergarter og organisk stof.

Sammensætningen af ​​Jordens primære atmosfære ville ikke tillade moderne mennesker at være i den uden åndedrætsværn, da der dengang ikke var ilt i de nødvendige mængder. Dette grundstof dukkede op i betydelige mængder for halvanden milliard år siden, menes at være i forbindelse med udviklingen af ​​fotosynteseprocessen i blågrønne og andre alger, som er de ældste indbyggere på vores planet.

Minimum ilt

At sammensætningen af ​​Jordens atmosfære i starten var næsten iltfri, indikeres af, at let oxideret, men ikke oxideret grafit (kulstof) findes i de ældste (katarkæiske) bjergarter. Efterfølgende dukkede såkaldte båndede jernmalme op, som omfattede lag af berigede jernoxider, hvilket betyder fremkomsten på planeten af ​​en kraftig iltkilde i molekylær form. Men disse grundstoffer blev kun fundet periodisk (måske dukkede de samme alger eller andre iltproducenter op på små øer i en iltfri ørken), mens resten af ​​verden var anaerob. Sidstnævnte understøttes af det faktum, at let oxideret pyrit blev fundet i form af småsten behandlet af strømmen uden spor kemiske reaktioner. Da strømmende vand ikke kan beluftes dårligt, har den opfattelse udviklet sig, at atmosfæren før Kambrium indeholdt mindre end én procent af iltsammensætningen i dag.

Revolutionerende ændring i luftsammensætning

Omtrent midt i Proterozoikum (1,8 milliarder år siden) skete der en "iltrevolution", da verden gik over til aerob respiration, hvor 38 kan opnås fra et molekyle af et næringsstof (glukose) og ikke to (som med anaerob respiration) energienheder. Sammensætningen af ​​Jordens atmosfære, hvad angår ilt, begyndte at overstige en procent af, hvad den er i dag, og et ozonlag begyndte at dukke op, der beskyttede organismer mod stråling. Det var fra hende, at for eksempel så gamle dyr som trilobitter "gemte sig" under tykke skaller. Fra da og indtil vores tid steg indholdet af det vigtigste "respiratoriske" element gradvist og langsomt, hvilket sikrede mangfoldigheden af ​​udvikling af livsformer på planeten.

Den markante stigning i frit ilt i jordens atmosfære for 2,4 milliarder år siden ser ud til at være resultatet af en meget hurtig overgang fra en ligevægtstilstand til en anden. Det første niveau svarede til en ekstrem lav koncentration af O 2 - omkring 100.000 gange lavere end det, der observeres nu. Det andet ligevægtsniveau kunne være opnået ved en højere koncentration, ikke mindre end 0,005 af det moderne. Iltindholdet mellem disse to niveauer er karakteriseret ved ekstrem ustabilitet. Tilstedeværelsen af ​​en sådan "bistabilitet" gør det muligt at forstå, hvorfor der var så lidt frit ilt i jordens atmosfære i mindst 300 millioner år efter, at cyanobakterier (blågrønne "alger") begyndte at producere det.

I øjeblikket består Jordens atmosfære af 20 % frit ilt, hvilket ikke er andet end et biprodukt af fotosyntese af cyanobakterier, alger og højere planter. Meget ilt frigives af tropiske skove, som i populære publikationer ofte kaldes klodens lunger. Samtidig er det dog tavst, at tropiske skove i løbet af året forbruger næsten lige så meget ilt, som de producerer. Det bruges på respiration af organismer, der nedbryder færdigt organisk stof - primært bakterier og svampe. For det, For at ilt kan begynde at ophobes i atmosfæren, skal i det mindste en del af stoffet dannet under fotosyntesen fjernes fra kredsløbet- for eksempel komme i bundsedimenter og blive utilgængelige for bakterier, der nedbryder det aerobt, altså ved iltforbrug.

Den samlede reaktion af oxygenisk (det vil sige "at give oxygen") fotosyntese kan skrives som:
CO2 + H2O+ hν→ (CH2O) + O2,
Hvor hν er sollysets energi, og (CH 2 O) er den generelle formel for organisk stof. Vejrtrækning er den omvendte proces, som kan skrives som:
(CH 2 O) + O 2 → CO 2 + H 2 O.
Samtidig vil den energi, der er nødvendig for organismer, blive frigivet. Imidlertid er aerob respiration kun mulig ved en O 2 -koncentration på ikke mindre end 0,01 af det moderne niveau (det såkaldte Pasteur-punkt). Under anaerobe forhold nedbrydes organisk stof gennem gæring, og de sidste stadier af denne proces producerer ofte metan. For eksempel ser den generaliserede ligning for methanogenese gennem acetatdannelse ud som:
2(CH 2 O) → CH 3 COOH → CH 4 + CO 2.
Hvis vi kombinerer fotosynteseprocessen med den efterfølgende nedbrydning af organisk stof under anaerobe forhold, vil den overordnede ligning se sådan ud:
CO2 + H2O+ hν→ 1/2 CH 4 + 1/2 CO 2 + O 2.
Det var netop denne vej til nedbrydning af organisk stof, der tilsyneladende var den vigtigste i den antikke biosfære.

Mange vigtige detaljer Hvordan den moderne balance mellem tilførslen af ​​ilt til atmosfæren og dens fjernelse blev etableret, er stadig uklart. En mærkbar stigning i iltindholdet, den såkaldte "Store Oxidation af Atmosfæren", skete trods alt kun for 2,4 milliarder år siden, selvom det med sikkerhed er kendt, at cyanobakterier, der udfører oxygenisk fotosyntese, allerede var ret talrige og aktive for 2,7 milliarder år. siden, og de opstod endnu tidligere - måske for 3 milliarder år siden. Altså indeni i mindst 300 millioner år førte aktiviteten af ​​cyanobakterier ikke til en stigning i iltindholdet i atmosfæren.

Antagelsen om, at der af en eller anden grund pludselig var en radikal stigning i nettoprimærproduktionen (det vil sige stigningen i organisk stof dannet under fotosyntesen af ​​cyanobakterier) stod ikke til kritik. Faktum er, at under fotosyntesen er den lette isotop af kulstof 12 C overvejende forbrugt, og i miljøet stiger det relative indhold af den tungere isotop 13 C. Følgelig skal bundsedimenter indeholdende organisk stof udtømmes i isotopen 13 C, hvilket akkumuleres i vand og går til dannelsen af ​​karbonater. Forholdet mellem 12 C og 13 C i carbonater og i organisk stof i sedimenter forbliver dog uændret på trods af radikale ændringer i koncentrationen af ​​ilt i atmosfæren. Det betyder, at hele punktet ikke er i kilden til O 2, men i dens, som geokemikere udtrykte det, "synk" (fjernelse fra atmosfæren), som pludselig faldt betydeligt, hvilket førte til en betydelig stigning i mængden af ​​ilt i atmosfæren.

Det antages sædvanligvis, at umiddelbart før "atmosfærens store oxidation" blev al den ilt, der blev dannet, brugt på oxidation af reducerede jernforbindelser (og derefter svovl), som var ret rigelige på jordens overflade. Især de såkaldte "båndede jernmalme" blev dannet dengang. Men for nylig kom Colin Goldblatt, kandidatstuderende ved School of Environmental Sciences ved University of East Anglia (Norwich, UK), sammen med to kolleger fra samme universitet til den konklusion, at iltindholdet i jordens atmosfære kan være i en af ​​to ligevægtstilstande: den kan enten være meget lille - omkring 100 tusind gange mindre end nu, eller allerede ret meget (selv om den fra en moderne observatørs position er lille) - ikke mindre end 0,005 fra det moderne niveau.

I den foreslåede model tog de hensyn til indtrængen i atmosfæren af ​​både oxygen og reducerede forbindelser, især opmærksomme på forholdet mellem fri oxygen og metan. De bemærkede, at hvis iltkoncentrationen overstiger 0,0002 af det nuværende niveau, kan noget af metanen allerede oxideres af metanotrofe bakterier ifølge reaktionen:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O.
Men resten af ​​metanen (og der er ret meget af den, især ved lave iltkoncentrationer) kommer ind i atmosfæren.

Hele systemet er i en ikke-ligevægtstilstand ud fra et termodynamisk synspunkt. Hovedmekanismen til at genoprette den forstyrrede ligevægt er oxidationen af ​​metan i de øvre lag af atmosfæren af ​​hydroxylradikal (se Udsving af metan i atmosfæren: menneske eller natur - hvem vinder, "Elementer", 10/06/2006). Hydroxylradikalet er kendt for at blive dannet i atmosfæren under påvirkning af ultraviolet stråling. Men hvis der er meget ilt i atmosfæren (mindst 0,005 af det nuværende niveau), så dannes der en ozonskærm i dens øverste lag, som godt beskytter Jorden mod hårde ultraviolette stråler og samtidig forstyrrer det fysisk-kemiske oxidation af metan.

Forfatterne kommer til den noget paradoksale konklusion, at den blotte eksistens af oxygenisk fotosyntese ikke er tilstrækkelig stand hverken for at der kan dannes en iltrig atmosfære eller for at der opstår et ozonskjold. Denne omstændighed bør tages i betragtning i tilfælde, hvor vi forsøger at finde tegn på eksistensen af ​​liv på andre planeter baseret på resultaterne af en undersøgelse af deres atmosfære.

10,045×103 J/(kg*K) (i temperaturområdet fra 0-100°C), C v 8,3710*103 J/(kg*K) (0-1500°C). Opløseligheden af ​​luft i vand ved 0°C er 0,036%, ved 25°C - 0,22%.

Atmosfærisk sammensætning

Historie om atmosfærisk dannelse

Tidlig historie

I øjeblikket kan videnskaben ikke spore alle stadier af Jordens dannelse med hundrede procent nøjagtighed. Ifølge den mest almindelige teori har Jordens atmosfære været fire gange over tid. forskellige sammensætninger. Til at begynde med bestod den af ​​lette gasser (brint og helium) fanget fra det interplanetariske rum. Dette er den såkaldte primær atmosfære. På næste trin førte aktiv vulkansk aktivitet til mætning af atmosfæren med andre gasser end brint (kulbrinter, ammoniak, vanddamp). Sådan blev det dannet sekundær atmosfære. Denne atmosfære var genoprettende. Yderligere blev processen med atmosfæredannelse bestemt af følgende faktorer:

• konstant lækage af brint til det interplanetære rum;
• kemiske reaktioner, der forekommer i atmosfæren under påvirkning af ultraviolet stråling, lynudladninger og nogle andre faktorer.

Gradvist førte disse faktorer til dannelsen tertiær atmosfære, kendetegnet ved et meget lavere indhold af brint og et meget højere indhold af nitrogen og kuldioxid (dannet som følge af kemiske reaktioner fra ammoniak og kulbrinter).

Fremkomsten af ​​liv og ilt

Med udseendet af levende organismer på Jorden som et resultat af fotosyntese, ledsaget af frigivelse af ilt og absorption af kuldioxid, begyndte atmosfærens sammensætning at ændre sig. Der er dog data (analyse af den isotopiske sammensætning af atmosfærisk ilt og den, der frigives under fotosyntesen), der indikerer den geologiske oprindelse af atmosfærisk ilt.

Oprindeligt blev oxygen brugt på oxidation af reducerede forbindelser - kulbrinter, jernholdig form af jern indeholdt i havene osv. denne fase Iltindholdet i atmosfæren begyndte at stige.

I 1990'erne blev der udført forsøg med at skabe et lukket økologisk system ("Biosfære 2"), hvor det ikke var muligt at skabe et stabilt system med en ensartet luftsammensætning. Påvirkningen af ​​mikroorganismer førte til et fald i iltniveauet og en stigning i mængden af ​​kuldioxid.

Nitrogen

Dannelsen af ​​en stor mængde N 2 skyldes oxidationen af ​​den primære ammoniak-brint-atmosfære med molekylær O 2, som begyndte at komme fra planetens overflade som et resultat af fotosyntese, angiveligt for omkring 3 milliarder år siden (ifølge til en anden version er atmosfærisk oxygen af ​​geologisk oprindelse). Kvælstof oxideres til NO i atmosfærens øverste lag, anvendes i industrien og bindes af kvælstoffikserende bakterier, mens N2 frigives til atmosfæren som følge af denitrifikation af nitrater og andre nitrogenholdige forbindelser.

Nitrogen N 2 er en inert gas og reagerer kun under specifikke forhold (for eksempel under et lynudladning). Cyanobakterier og nogle bakterier (for eksempel knudebakterier, der danner rhizobiel symbiose med bælgplanter) kan oxidere det og omdanne det til biologisk form.

Oxidationen af ​​molekylært nitrogen ved elektriske udladninger bruges i industriel produktion af nitrogengødning, og det førte også til dannelsen af ​​unikke aflejringer af nitrat i den chilenske Atacama-ørken.

Ædelgasser

Brændstofforbrænding er hovedkilden til forurenende gasser (CO, NO, SO2). Svovldioxid oxideres af luft O 2 til SO 3 i de øverste lag af atmosfæren, som interagerer med H 2 O og NH 3 dampe, og den resulterende H 2 SO 4 og (NH 4) 2 SO 4 vender tilbage til jordens overflade sammen med nedbør. Brugen af ​​forbrændingsmotorer fører til betydelig atmosfærisk forurening med nitrogenoxider, kulbrinter og Pb-forbindelser.

Aerosolforurening af atmosfæren er forårsaget af både naturlige årsager (vulkanudbrud, støvstorme, medrivende havvandsdråber og plantepollenpartikler osv.) og økonomisk aktivitet mennesker (malmminedrift og byggematerialer, brændstofforbrænding, cementproduktion osv.). Intensiv storstilet emission af faste partikler til atmosfæren er en af ​​de mulige årsagerændringer i planetens klima.

Strukturen af ​​atmosfæren og karakteristika af individuelle skaller

Atmosfærens fysiske tilstand er bestemt af vejr og klima. Grundlæggende parametre for atmosfæren: luftdensitet, tryk, temperatur og sammensætning. Når højden stiger, falder lufttætheden og det atmosfæriske tryk. Temperaturen ændrer sig også med ændringer i højden. Lodret struktur Atmosfæren er karakteriseret ved forskellige temperatur og elektriske egenskaber, forskellige luftforhold. Afhængigt af temperaturen i atmosfæren skelnes følgende hovedlag: troposfære, stratosfære, mesosfære, termosfære, exosfære (spredningssfære). Atmosfærens overgangsområder mellem naboskaller kaldes henholdsvis tropopause, stratopause osv.

Troposfæren

Stratosfæren

I stratosfæren bibeholdes det meste af den kortbølgede del af ultraviolet stråling (180-200 nm), og kortbølgernes energi omdannes. Under påvirkning af disse stråler ændres magnetiske felter, molekyler desintegrerer, ionisering sker, nydannelse af gasser og andre kemiske forbindelser. Disse processer kan observeres i form af nordlys, lyn og andre gløder.

I stratosfæren og højere lag, under påvirkning af solstråling, dissocierer gasmolekyler til atomer (over 80 km CO 2 og H 2 dissocierer, over 150 km - O 2, over 300 km - H 2). I en højde af 100-400 km sker der også ionisering af gasser i ionosfæren; i en højde af 320 km er koncentrationen af ​​ladede partikler (O + 2, O − 2, N + 2) ~ 1/300 af koncentration af neutrale partikler. I de øverste lag af atmosfæren er der frie radikaler - OH, HO 2 osv.

Der er næsten ingen vanddamp i stratosfæren.

Mesosfæren

Op til 100 km højde er atmosfæren en homogen, godt blandet blanding af gasser. I højere lag afhænger fordelingen af ​​gasser efter højde af deres molekylvægte; koncentrationen af ​​tungere gasser falder hurtigere med afstanden fra jordens overflade. På grund af et fald i gasdensiteten falder temperaturen fra 0°C i stratosfæren til -110°C i mesosfæren. Imidlertid kinetisk energi individuelle partikler i højder på 200-250 km svarer til en temperatur på ~1500°C. Over 200 km observeres betydelige udsving i temperatur og gasdensitet i tid og rum.

I en højde af omkring 2000-3000 km forvandles exosfæren gradvist til det såkaldte rumnære vakuum, som er fyldt med meget forsælnede partikler af interplanetarisk gas, hovedsageligt brintatomer. Men denne gas repræsenterer kun en del af det interplanetariske stof. Den anden del består af støvpartikler af kometarisk og meteorisk oprindelse. Ud over disse ekstremt sjældne partikler trænger elektromagnetisk og korpuskulær stråling af sol- og galaktisk oprindelse ind i dette rum.

Troposfæren tegner sig for omkring 80% af atmosfærens masse, stratosfæren - omkring 20%; massen af ​​mesosfæren er ikke mere end 0,3%, termosfæren er mindre end 0,05% af atmosfærens samlede masse. Baseret elektriske egenskaber Atmosfæren er opdelt i neutronosfæren og ionosfæren. Det menes i øjeblikket, at atmosfæren strækker sig til en højde på 2000-3000 km.

Afhængigt af sammensætningen af ​​gassen i atmosfæren udsender de homosfære Og heterosfære. Heterosfære- Det er det område, hvor tyngdekraften påvirker adskillelsen af ​​gasser, da deres blanding i sådan en højde er ubetydelig. Dette indebærer en variabel sammensætning af heterosfæren. Under den ligger en godt blandet, homogen del af atmosfæren kaldet homosfæren. Grænsen mellem disse lag kaldes turbopausen, den ligger i en højde af omkring 120 km.

Atmosfæriske egenskaber

Allerede i en højde af 5 km over havets overflade begynder en utrænet person at opleve iltsult og uden tilpasning reduceres en persons ydeevne betydeligt. Atmosfærens fysiologiske zone slutter her. Menneskets vejrtrækning bliver umuligt i en højde af 15 km, selvom atmosfæren op til cirka 115 km indeholder ilt.

Atmosfæren forsyner os med den nødvendige ilt til vejrtrækningen. Men på grund af faldet i atmosfærens samlede tryk, når du stiger til højden, falder partialtrykket af ilt tilsvarende.

De menneskelige lunger indeholder konstant omkring 3 liter alveolær luft. Iltpartialtrykket i alveolær luft ved normalt atmosfærisk tryk er 110 mmHg. Art., kuldioxidtryk - 40 mm Hg. Art., og vanddamp −47 mm Hg. Kunst. Med stigende højde falder ilttrykket, og det samlede damptryk af vand og kuldioxid i lungerne forbliver næsten konstant - omkring 87 mm Hg. Kunst. Tilførslen af ​​ilt til lungerne stopper helt, når det omgivende lufttryk bliver lig med denne værdi.

I en højde på omkring 19-20 km falder det atmosfæriske tryk til 47 mm Hg. Kunst. Derfor begynder vand og interstitiel væske at koge i den menneskelige krop i denne højde. Uden for trykkabinen i disse højder sker døden næsten øjeblikkeligt. Fra et synspunkt af menneskelig fysiologi begynder "rummet" således allerede i en højde af 15-19 km.

Tætte lag af luft - troposfæren og stratosfæren - beskytter os mod de skadelige virkninger af stråling. Med tilstrækkelig sjældenhed af luft, i højder på mere end 36 km, har ioniserende stråling - primære kosmiske stråler - en intens effekt på kroppen; I højder på mere end 40 km er den ultraviolette del af solspektret farlig for mennesker.

Siden eksistensen af ​​liv afhænger komforten og sikkerheden for alle organismer af det. Indikatorerne for gasser i blandingen er afgørende for undersøgelsen af ​​problemområder eller miljøgunstige områder.

Generel information

Udtrykket "atmosfære" refererer til det gaslag, der omslutter vores planet og mange andre himmellegemer i universet. Den danner en skal, der rejser sig flere hundrede kilometer over Jorden. Sammensætningen indeholder en række forskellige gasser, hvoraf den vigtigste er oxygen.

Atmosfæren er kendetegnet ved:

• Heterogenitet fra et fysisk synspunkt.
• Øget dynamik.
• Afhængighed af biologiske faktorer (høj sårbarhed i tilfælde af uønskede hændelser).

Den største indflydelse på sammensætningen og processerne, der ændrer den, er levende væsener (inklusive mikroorganismer). Disse processer har været i gang siden dannelsen af ​​atmosfæren - flere milliarder år. Planetens beskyttende skal er i kontakt med sådanne formationer som lithosfæren og hydrosfæren, men de øvre grænser er svære at bestemme med høj nøjagtighed; forskere kan kun give omtrentlige værdier. Atmosfæren går over i det interplanetariske rum i exosfæren - i højden
500-1000 km fra vores planets overflade, kalder nogle kilder tallet 3000 km.

Atmosfærens betydning for livet på jorden er stor, da den beskytter planeten mod kollisioner med kosmiske legemer og giver optimale indikatorer for dannelse og udvikling af liv i dens forskellige former.
Sammensætning af den beskyttende skal:

• Nitrogen – 78%.
• Ilt – 20,9%.
• Gasblanding – 1,1% (denne del er dannet af stoffer som ozon, argon, neon, helium, metan, krypton, brint, xenon, kuldioxid, vanddamp).

Gasblandingen udfører en vigtig funktion - absorberer overskydende solenergi. Atmosfærens sammensætning varierer afhængigt af højden - i en højde af 65 km fra jordens overflade vil den indeholde nitrogen
allerede 86 %, ilt – kun 19 %.

Komponenter af atmosfæren

Den forskelligartede sammensætning af Jordens atmosfære gør det muligt for den at udføre forskellige funktioner og beskytte livet på planeten. Dens hovedelementer:

• Kuldioxid (CO₂) er en integreret komponent involveret i processen med planteernæring (fotosyntese). Det frigives til atmosfæren på grund af alle levende organismers respiration, henfald og forbrænding af organiske stoffer. Hvis kuldioxid forsvinder, vil planter ophøre med at eksistere sammen med det.
• Ilt (O₂) – giver et optimalt miljø for livet for alle organismer på planeten og er påkrævet for respiration. Med dets forsvinden vil livet ophøre for 99% af organismerne på planeten.
• Ozon (O 3) er en gas, der fungerer som en naturlig absorber af ultraviolet stråling, der udsendes af solstråling. Dets overskud påvirker levende organismer negativt. Gassen danner et særligt lag i atmosfæren - ozonskjoldet. Under påvirkning af ydre forhold og menneskelige aktiviteter begynder det gradvist at forværres, så det er vigtigt at træffe foranstaltninger for at genoprette ozonlaget på vores planet for at bevare livet på det.

Atmosfæren indeholder også vanddamp - de bestemmer luftens fugtighed. Procentdelen af ​​denne komponent afhænger af forskellige faktorer. Påvirket af:

• Lufttemperaturindikatorer.
• Områdets (territoriet) beliggenhed.
• Sæsonbestemthed.

Det påvirker mængden af ​​vanddamp og temperatur - hvis den er lav, så overstiger koncentrationen ikke 1%, hvis den er forhøjet, når den 3-4%.
Derudover indeholder jordens atmosfære faste og flydende urenheder - sod, aske, havsalt, forskellige mikroorganismer, støv, vanddråber.

Atmosfære: dens lag

Det er nødvendigt at kende strukturen af ​​jordens atmosfære i lag for at have en fuldstændig forståelse af, hvorfor denne gasformige skal er værdifuld for os. De skiller sig ud, fordi sammensætningen og densiteten af ​​gasblandingen i forskellige højder ikke er den samme. Hvert lag adskiller sig i kemisk sammensætning og funktioner. Jordens atmosfæriske lag skal arrangeres i rækkefølge som følger:

Troposfæren er placeret tættest på jordens overflade. Højderne af dette lag når 16-18 km i tropiske zoner og 9 km i gennemsnit over polerne. Op til 90 % af al vanddamp er koncentreret i dette lag. Det er i troposfæren, at processen med skydannelse finder sted. Luftbevægelser, turbulens og konvektion observeres også her. Temperaturerne varierer og går fra +45 til -65 grader - i henholdsvis troperne og ved polerne. Med en stigning på 100 meter falder temperaturen med 0,6 grader. Det er troposfæren, på grund af ophobningen af ​​vanddamp og luft, der er ansvarlig for cykloniske processer. Derfor vil det korrekte svar på spørgsmålet om, hvad der er navnet på laget af jordens atmosfære, hvori cykloner og anticykloner udvikler sig, være navnet på dette atmosfæriske lag.

Stratosfæren - dette lag er placeret i en højde af 11-50 km fra planetens overflade. I dens nedre zone har temperaturerne en tendens til at nå værdier på -55. I stratosfæren er der en inversionszone - grænsen mellem dette lag og det næste, kaldet mesosfæren. Temperaturerne når værdier på +1 grad. Flyvemaskiner flyver i den nedre stratosfære.

Ozonlaget er et lille område på grænsen mellem stratosfæren og mesosfæren, men det er atmosfærens ozonlag, der beskytter alt liv på jorden mod virkningerne af ultraviolet stråling. Han adskiller også komfortable og gunstige betingelser for eksistensen af ​​levende organismer og barske kosmiske, hvor det er umuligt at overleve uden særlige forhold selv bakterier. Det blev dannet som et resultat af samspillet mellem organiske komponenter og ilt, som kommer i kontakt med ultraviolet stråling og indgår i en fotokemisk reaktion, som producerer en gas kaldet ozon. Da ozon absorberer ultraviolet stråling, opvarmer det atmosfæren og opretholder optimale betingelser for livet i sin sædvanlige form. Derfor bør ozon besvare spørgsmålet: hvilket gaslag beskytter jorden mod kosmisk stråling og overdreven solstråling?

I betragtning af atmosfærens lag i rækkefølge fra jordens overflade, skal det bemærkes, at mesosfæren kommer næste gang. Den ligger i en højde af 50-90 km fra planetens overflade. Temperaturindikatorer – fra 0 til -143 grader (nedre og øvre grænser). Det beskytter Jorden mod meteoritter, der brænder op, når de passerer igennem
det er fænomenet luftglød. Gastrykket i denne del af atmosfæren er ekstremt lavt, hvilket gør det umuligt at studere mesosfæren fuldstændigt, da specialudstyr, herunder satellitter eller sonder, ikke kan arbejde der.

Termosfæren er et lag af atmosfæren, der er placeret i en højde af 100 km over havets overflade. Dette er den nedre grænse, som kaldes Karman-linjen. Forskere har betinget fastslået, at rummet begynder her. Den umiddelbare tykkelse af termosfæren når 800 km. Temperaturerne når 1800 grader, men en lille koncentration af luft gør det muligt at holde huden på rumfartøjer og raketter intakte. I dette lag af jordens atmosfære en særlig
fænomen - nordlyset - en speciel type glød, der kan observeres i nogle områder af planeten. De vises som et resultat af samspillet mellem flere faktorer - ionisering af luften og effekten af ​​kosmisk stråling og stråling på den.

Hvilket lag af atmosfæren er længst væk fra jorden - Exosfæren. Her er der en luftspredningszone, da koncentrationen af ​​gasser er lille, hvilket resulterer i, at de gradvist undslipper ud over atmosfæren. Dette lag er placeret i en højde af 700 km over jordens overflade. Hovedelementet, der udgør
Dette lag er hydrogen. I atomtilstanden kan man finde stoffer som ilt eller nitrogen, som vil blive stærkt ioniseret af solstråling.
Dimensionerne af Jordens exosfære når 100 tusinde km fra planeten.

Ved at studere atmosfærens lag i rækkefølge fra jordens overflade har folk modtaget en masse værdifuld information, der hjælper med udvikling og forbedring af teknologiske muligheder. Nogle fakta er overraskende, men det var deres tilstedeværelse, der gjorde det muligt for levende organismer at udvikle sig med succes.

Det er kendt, at atmosfærens vægt er mere end 5 quadrillion tons. Lagene er i stand til at transmittere lyde op til 100 km fra planetens overflade; ovenover forsvinder denne egenskab, efterhånden som sammensætningen af ​​gasserne ændres.
Atmosfæriske bevægelser eksisterer, fordi jordens opvarmning varierer. Overfladen ved polerne er kold, og tættere på troperne øges opvarmningen; temperaturindikatorer er påvirket af cykloniske hvirvler, årstider og tidspunkt på dagen. Styrken af ​​atmosfærisk tryk kan bestemmes ved at bruge et barometer til dette formål. Som et resultat af observationer har forskere fastslået, at tilstedeværelsen af ​​beskyttende lag gør det muligt at forhindre meteoritter med en samlet masse på 100 tons i at komme i kontakt med planetens overflade hver dag.

En interessant kendsgerning er, at sammensætningen af ​​luften (blandingen af ​​gasser i lagene) forblev uændret over en længere periode - flere hundrede millioner år er kendt. Der er sket væsentlige ændringer i de seneste århundreder – siden menneskeheden har oplevet en markant stigning i produktionen.

Det tryk, som atmosfæren udøver, påvirker menneskers velbefindende. Indikatorer på 760 mmHg anses for at være normale for 90 %; denne værdi bør forekomme ved 0 grader. Det skal tages i betragtning, at denne værdi er gyldig for de områder af jordens land, hvor havniveauet passerer i samme bånd (uden fald). Jo højere højden er, jo lavere vil trykket være. Det ændrer sig også under passagen af ​​cykloner, da ændringer ikke kun sker lodret, men også vandret.

Den fysiologiske zone af jordens atmosfære er 5 km; efter at have passeret dette mærke begynder en person at opleve en særlig tilstand - iltsult. I løbet af denne proces oplever 95% af mennesker et udtalt fald i ydeevnen, og selv en forberedt og trænet persons velbefindende forringes også betydeligt.

Derfor er atmosfæren så vigtig for livet på jorden – mennesker og de fleste levende organismer kan ikke eksistere uden denne gasblanding. Takket være deres tilstedeværelse blev det muligt at udvikle livet på Jorden, der er kendt for det moderne samfund. Det er nødvendigt at vurdere skaderne forårsaget af industrielle aktiviteter, udføre luftrensningsforanstaltninger for at reducere koncentrationen af ​​visse typer gasser og indføre dem, der ikke er tilstrækkelige til normal sammensætning. Det er vigtigt nu at tænke over yderligere foranstaltninger til at bevare og genoprette lag af atmosfæren for at opretholde optimale forhold for fremtidige generationer.