A Föld légkörének kémiai összetétele. A Föld légkörének összetétele százalékban. A légkör függőleges szerkezete

A légkör különféle gázok keveréke. A Föld felszínétől 900 km magasságig terjed, megvédve a bolygót a napsugárzás káros spektrumától, és a bolygó minden életéhez szükséges gázokat tartalmaz. A légkör megfogja a nap melegét, felmelegíti a földfelszínt és kedvező klímát teremt.

Légköri összetétel

A Föld légköre főként két gázból áll - nitrogénből (78%) és oxigénből (21%). Ezenkívül szén-dioxid és egyéb gázok szennyeződéseit is tartalmazza. a légkörben gőz, felhőkben lévő nedvességcseppek és jégkristályok formájában létezik.

A légkör rétegei

A légkör sok rétegből áll, amelyek között nincsenek egyértelmű határok. A különböző rétegek hőmérséklete jelentősen eltér egymástól.

Airless magnetoszféra. Itt repül a legtöbb földi műhold a Föld légkörén kívül. Exoszféra (450-500 km-re a felszíntől). Szinte semmi gáz. Néhány időjárási műhold az exoszférában repül. A termoszférát (80-450 km) magas hőmérséklet jellemzi, a felső rétegben eléri az 1700°C-ot. Mezoszféra (50-80 km). Ezen a területen a hőmérséklet a magasság növekedésével csökken. Itt ég el a legtöbb meteorit (űrkőzettöredék), amely a légkörbe kerül. Sztratoszféra (15-50 km). Ózonréteget tartalmaz, azaz egy ózonréteget, amely elnyeli a Nap ultraibolya sugárzását. Emiatt a Föld felszínéhez közeli hőmérséklet emelkedik. A sugárhajtású repülőgépek általában azért repülnek itt, mert A látási viszonyok ebben a rétegben nagyon jók, és az időjárási viszonyok szinte semmilyen zavarást nem okoznak. Troposzféra. Magassága a földfelszíntől 8-15 km között változik. Itt alakul ki a bolygó időjárása, mivel ben Ez a réteg tartalmazza a legtöbb vízgőzt, port és szelet. A hőmérséklet a földfelszíntől való távolság növekedésével csökken.

Légköri nyomás

Bár nem érezzük, a légkör rétegei nyomást gyakorolnak a Föld felszínére. A felszín közelében van a legmagasabban, és ahogy távolodsz tőle, fokozatosan csökken. Ez a szárazföld és az óceán közötti hőmérséklet-különbségtől függ, ezért az azonos tengerszint feletti magasságban elhelyezkedő területeken gyakran eltérő a nyomás. Alacsony nyomás nedves, míg a magas nyomás általában derült időt hoz.

A légtömegek mozgása a légkörben

A nyomások pedig keveredésre kényszerítik a légkör alsóbb rétegeit. Így támadnak fel a szelek, amelyek a régiók felől fújnak magas nyomású az alacsony területen. Számos régióban helyi szelek is feltámadnak a szárazföldi és a tengeri hőmérséklet különbségei miatt. A hegyek a szél irányát is jelentős mértékben befolyásolják.

Üvegházhatás

A szén-dioxid és más gázok, amelyek a föld légkörét alkotják, felfogják a nap hőjét. Ezt a folyamatot általában üvegházhatásnak nevezik, mivel sok tekintetben hasonlít az üvegházakban történő hőáramláshoz. Az üvegházhatás globális felmelegedést okoz a bolygón. A magas nyomású területeken - anticiklonok - derült napos idő jön be. Az alacsony nyomású területek - ciklonok - általában instabil időjárást tapasztalnak. Hő és fény belép a légkörbe. A gázok felfogják a földfelszínről visszavert hőt, ezáltal hőmérsékletnövekedést okozva a Földön.

A sztratoszférában van egy speciális ózonréteg. Az ózon blokkolja a nap ultraibolya sugárzásának nagy részét, megvédi a Földet és a rajta lévő összes életet tőle. A tudósok megállapították, hogy az ózonréteg pusztulásának oka egyes aeroszolokban és hűtőberendezésekben található speciális klór-fluor-szén-dioxid gázok. Az Északi-sarkvidék és az Antarktisz felett hatalmas lyukakat fedeztek fel az ózonrétegben, amelyek hozzájárulnak a Föld felszínét érintő ultraibolya sugárzás mennyiségének növekedéséhez.

Az alsó légkörben ózon képződik a napsugárzás és a különféle kipufogógázok és gázok között. Általában szétszórva van a légkörben, de ha egy réteg alatt meleg levegő zárt hidegréteg képződik, az ózon koncentrálódik és szmog keletkezik. Sajnos ez nem pótolja az ózonlyukakban elveszett ózont.

Ezen a műholdfelvételen jól látható egy lyuk az ózonrétegben az Antarktisz felett. A lyuk mérete változó, de a tudósok úgy vélik, hogy folyamatosan növekszik. Erőfeszítéseket tesznek a légkörben lévő kipufogógázok szintjének csökkentésére. Csökkenteni kell a levegőszennyezést, és füstmentes üzemanyagot kell használni a városokban. A szmog sok embernél szemirritációt és fulladást okoz.

A Föld légkörének kialakulása és fejlődése

A Föld modern légköre hosszú evolúciós fejlődés eredménye. A geológiai tényezők és az élőlények létfontosságú tevékenységének együttes hatásaként keletkezett. A geológiai történelem során a Föld légköre számos mélyreható változáson ment keresztül. Geológiai adatok és elméleti feltevések alapján a fiatal Föld körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtti őslégköre inert és nemesgázok keverékéből állhat, kis mennyiségű passzív nitrogén hozzáadásával (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. Jelenleg a korai légkör összetétele és szerkezete némileg megváltozott, ami metán, ammónia és szén-dioxid keverékéből állhat. a köpeny gáztalanítása és a földfelszínen lezajló aktív mállási folyamatok, vízgőz, szénvegyületek CO 2 és CO formájában, kén és vegyületei, valamint erős halogénsavak - HCI, HF, Szia és bórsav, amelyeket metánnal, ammóniával, hidrogénnel, argonnal és néhány más nemesgázzal egészítettek ki a légkörben. Ez az ősi atmoszféra rendkívül finom volt. Ezért a földfelszín hőmérséklete közel volt a sugárzási egyensúly hőmérsékletéhez (A. S. Monin, 1977).

Idővel az elsődleges légkör gázösszetétele átalakulni kezdett a földfelszínen kiálló kőzetek mállási folyamatai, a cianobaktériumok és kékalgák aktivitása, a vulkáni folyamatok és a napfény hatására. Ez a metán szén-dioxiddá, az ammónia nitrogénné és hidrogénné bomlásához vezetett; A szén-dioxid, amely lassan a földfelszínre süllyedt, és a nitrogén kezdett felhalmozódni a másodlagos légkörben. A kék-zöld algák létfontosságú tevékenységének köszönhetően a fotoszintézis során elkezdődött az oxigén termelődése, amely azonban kezdetben főként a „légköri gázok, majd a kőzetek oxidációjára ment el. Ugyanakkor a molekuláris nitrogénné oxidált ammónia intenzíven felhalmozódott a légkörben. Feltételezhető, hogy a modern légkörben jelentős mennyiségű nitrogén maradvány. A metánt és a szén-monoxidot szén-dioxiddá oxidálták. A kén és a kénhidrogén SO 2 -vé és SO 3 -dá oxidálódott, amelyek nagy mobilitásuk és könnyűségük miatt gyorsan eltávolították a légkörből. Így a redukáló atmoszférából származó légkör, mint az archeai és a korai proterozoikumban, fokozatosan oxidáló légkörré alakult.

A szén-dioxid mind a metán oxidációja, mind a köpeny gáztalanítása és a kőzetek mállása következtében került a légkörbe. Abban az esetben, ha a Föld teljes története során felszabaduló szén-dioxid a légkörben megmaradna, akkor a jelenlegi parciális nyomása a Vénusszal megegyezővé válhat (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). De a Földön a fordított folyamat működött. A légkörből származó szén-dioxid jelentős része feloldódott a hidroszférában, amelyben a hidrobionták héjaik építésére használták fel és biogén módon karbonátokká alakították át. Ezt követően vastag kemogén és organogén karbonátrétegek keletkeztek belőlük.

Az oxigén három forrásból került a légkörbe. A Föld keletkezésétől kezdve hosszú ideig a köpeny gáztalanítása során szabadult fel, és főként oxidációs folyamatokra fordították. Megjelenések; A légkörben lévő szabad oxigén a legtöbb redukáló körülmények között élő prokarióta halálához vezetett. A prokarióta szervezetek megváltoztatták élőhelyüket. Elhagyták a Föld felszínét annak mélységeibe és olyan területekre, ahol még megmaradtak a helyreállítási feltételek. Helyüket eukarióták váltották fel, amelyek elkezdték energetikailag átalakítani a szén-dioxidot oxigénné.

Az archean és a proterozoikum jelentős része alatt mind az abiogén, mind a biogén úton keletkező oxigén szinte teljes mennyisége elsősorban a vas és a kén oxidációjára fordította. A proterozoikum végére a földfelszínen található összes fémes kétértékű vas vagy oxidálódott, vagy beköltözött a föld magjába. Ez megváltoztatta az oxigén parciális nyomását a korai proterozoikum légkörében.

A proterozoikum közepén a légkör oxigénkoncentrációja elérte a zsűri pontot, és elérte a mai szint 0,01%-át. Ettől kezdve az oxigén felhalmozódott a légkörben, és valószínűleg már a Riphean végén elérte a Pasteur-pontot (a modern szint 0,1%-a). Lehetséges, hogy az ózonréteg a vendai időszakban jelent meg, és soha nem tűnt el.

A szabad oxigén megjelenése a föld légkörében serkentette az élet fejlődését, és új, fejlettebb anyagcserével rendelkező formák megjelenéséhez vezetett. Ha korábban a proterozoikum kezdetén megjelent eukarióta egysejtű algák és cianeák a víz oxigéntartalmának csak 10 -3-át igényelték a mai koncentrációnak, akkor a nem csontvázas metazoák megjelenésével a kora vend végén, azaz körülbelül 650 millió évvel ezelőtt a légkör oxigénkoncentrációjának lényegesen magasabbnak kell lennie. Végül is a Metazoa oxigénlégzést alkalmazott, és ehhez az kellett, hogy az oxigén parciális nyomása elérje a kritikus szintet - a Pasteur-pontot. Ebben az esetben az anaerob fermentációs folyamatot egy energetikailag ígéretesebb és progresszívebb oxigénanyagcsere váltotta fel.

Ezt követően meglehetősen gyorsan megtörtént az oxigén további felhalmozódása a földi légkörben. A kék-zöld algák mennyiségének fokozatos növekedése hozzájárult ahhoz, hogy a légkörben elérjék az állatvilág életfenntartásához szükséges oxigénszintet. A légkör oxigéntartalmának bizonyos stabilizálása attól a pillanattól kezdve következett be, amikor a növények elérték a szárazföldet - körülbelül 450 millió évvel ezelőtt. A növények szárazföldre való megjelenése, amely a szilur korszakban történt, a légkör oxigénszintjének végleges stabilizálásához vezetett. Ettől kezdve koncentrációja meglehetősen szűk határok között kezdett ingadozni, soha nem lépte túl az élet létezésének határait. A virágzó növények megjelenése óta a légkör oxigénkoncentrációja teljesen stabilizálódott. Ez az esemény a kréta időszak közepén történt, i.e. körülbelül 100 millió évvel ezelőtt.

A nitrogén zöme a Föld fejlődésének korai szakaszában keletkezett, főként az ammónia bomlása miatt. Az élőlények megjelenésével megindult a légköri nitrogén szerves anyaggá való megkötésének és a tengeri üledékekbe temetésének folyamata. Miután az élőlények elérték a szárazföldet, a nitrogén elkezdett eltemetni a kontinentális üledékekben. A szabad nitrogén feldolgozásának folyamatai különösen felerősödtek a szárazföldi növények megjelenésével.

A kriptozoikum és a fanerozoikum fordulóján, azaz mintegy 650 millió évvel ezelőtt a légkör szén-dioxid-tartalma tized százalékra csökkent, és a mai szintet közeli szintre csak a közelmúltban, hozzávetőlegesen 10-20 millió éve jutott el. ezelőtt.

A légkör gázösszetétele tehát nemcsak életteret biztosított az élőlények számára, hanem meghatározta élettevékenységük jellemzőit, valamint hozzájárult a megtelepedéshez, evolúcióhoz. A légkör gázösszetételének élőlények számára kedvező eloszlásában jelentkező, mind kozmikus, mind planetáris okokból eredő zavarok a szerves világ tömeges kihalásához vezettek, ami a kriptozoikum idején és a fanerozoikum történetének bizonyos határain is többször előfordult.

A légkör etnoszférikus funkciói

A Föld légköre biztosítja a szükséges anyagokat, energiát és meghatározza az anyagcsere folyamatok irányát és sebességét. A modern légkör gázösszetétele optimális az élet létezéséhez és fejlődéséhez. Mivel az időjárás és az éghajlat kialakuló területe, a légkörnek kényelmes feltételeket kell teremtenie az emberek, az állatok és a növényzet életéhez. Eltérések egyik vagy másik irányba a minőségben légköri levegőés az időjárási viszonyok extrém körülményeket teremtenek az állat életéhez és növényvilág, beleértve az embereket is.

A Föld légköre nemcsak az emberiség létezésének feltételeit biztosítja, hanem az etnoszféra fejlődésének fő tényezője. Ugyanakkor kiderül, hogy a termelés energia- és nyersanyagforrása. Általánosságban elmondható, hogy a légkör egy olyan tényező, amely megőrzi az emberi egészséget, és egyes területek a fizikai-földrajzi viszonyok és a légköri levegő minősége miatt rekreációs területként szolgálnak, és szanatóriumi-üdülőhelyi kezelésre és az emberek rekreációjára szolgáló területek. Így a légkör az esztétikai és érzelmi hatás tényezője.

Az atmoszféra etnoszféra és technoszféra funkciói, amelyeket a közelmúltban határoztak meg (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), független és mélyreható tanulmányozást igényelnek. Így a légköri energiafüggvények vizsgálata mind a károsodást okozó folyamatok előfordulása, mind működése szempontjából nagyon releváns. környezet, valamint az emberek egészségére és jólétére gyakorolt ​​hatás szempontjából. Ebben az esetben a ciklonok és az anticiklonok energiájáról, a légköri örvényekről, a légköri nyomásról és más szélsőséges légköri jelenségekről beszélünk, amelyek hatékony felhasználása hozzájárul a nem szennyező alternatív energiaforrások megszerzésének problémájának sikeres megoldásához. környezet. Hiszen a levegő környezete, különösen a Világóceán feletti része, egy olyan terület, ahol óriási mennyiségű szabad energia szabadul fel.

Megállapították például, hogy az átlagos erősségű trópusi ciklonok egyetlen nap alatt 500 ezer Hirosimára és Nagaszakira ledobott atombombának megfelelő energiát szabadítanak fel. Egy ilyen ciklon fennállásának 10 napja alatt elegendő energia szabadul fel ahhoz, hogy egy olyan ország energiaszükségletét kielégítse, mint az Egyesült Államok 600 éven keresztül.

Az elmúlt években a természettudományok tudósainak nagyszámú munkája látott napvilágot, így vagy úgy, hogy különböző oldalak a légkör aktivitása és hatása a földi folyamatokra, ami az interdiszciplináris kölcsönhatások felerősödését jelzi a modern természettudományban. Ugyanakkor megnyilvánul egyes irányainak integráló szerepe, amelyek között meg kell említeni a geoökológiában a funkcionális-ökológiai irányt.

Ez az irány ösztönzi a különböző geoszférák ökológiai funkcióinak és bolygószerepének elemzését és elméleti általánosítását, ami viszont fontos előfeltétele bolygónk holisztikus tanulmányozásának módszertanának és tudományos megalapozásának, valamint a földterületek ésszerű használatának és védelmének. természeti erőforrásait.

A Föld légköre több rétegből áll: troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, termoszféra, ionoszféra és exoszféra. A troposzféra felső részén és a sztratoszféra alsó részén egy ózonnal dúsított réteg található, az úgynevezett ózonpajzs. Az ózon eloszlásában bizonyos (napi, szezonális, éves stb.) mintákat állapítottak meg. A légkör kialakulása óta befolyásolja a bolygófolyamatok lefolyását. A légkör elsődleges összetétele teljesen más volt, mint a jelenlegi, de idővel a molekuláris nitrogén részaránya és szerepe folyamatosan nőtt, mintegy 650 millió évvel ezelőtt megjelent a szabad oxigén, amelynek mennyisége folyamatosan nőtt, de a szén-dioxid koncentrációja. ennek megfelelően csökkent. A légkör nagy mobilitása, gázösszetétele és az aeroszolok jelenléte meghatározza kiemelkedő szerepét és aktív részvételét a legkülönbözőbb geológiai és bioszféra folyamatokban. A légkör szerepe az újraelosztásban nagy napenergia valamint a katasztrofális természeti jelenségek és katasztrófák kialakulása. Negatív hatás-on szerves világ a természeti rendszereket pedig légköri örvények – tornádók (tornádók), hurrikánok, tájfunok, ciklonok és egyéb jelenségek – érintik. A szennyezés fő forrásai a természeti tényezők mellett a következők különféle formák emberi gazdasági tevékenység. A légkörre gyakorolt ​​antropogén hatások nemcsak a különféle aeroszolok megjelenésében, ill üvegházhatású gázok, hanem a vízgőz mennyiségének növekedésében is, és szmog és savas eső formájában nyilvánulnak meg. Üvegházhatású gázok megváltoztatják a földfelszín hőmérsékleti rendszerét, bizonyos gázok kibocsátása csökkenti az ózonszűrő térfogatát és hozzájárul az ózonlyukak kialakulásához. A Föld légkörének etnoszférikus szerepe nagy.

A légkör szerepe a természeti folyamatokban

A felszíni atmoszféra a litoszféra és a világűr közötti köztes állapotában és gázösszetételében feltételeket teremt az élőlények életéhez. Ugyanakkor a kőzetek mállása, pusztulási intenzitása, a törmelékanyag átadása és felhalmozódása függ a csapadék mennyiségétől, jellegétől és gyakoriságától, a szél gyakoriságától és erősségétől, valamint különösen a levegő hőmérsékletétől. A légkör az éghajlati rendszer központi eleme. Hőmérséklet és páratartalom, felhőzet és csapadék, szél – mindez jellemzi az időjárást, vagyis a légkör folyamatosan változó állapotát. Ugyanakkor ugyanezek az összetevők jellemzik az éghajlatot, vagyis az átlagos hosszú távú időjárási viszonyokat.

A gázok összetétele, a felhők jelenléte és a különféle szennyeződések, amelyeket aeroszol részecskéknek (hamu, por, vízgőz részecskék) neveznek, meghatározzák a napsugárzás légkörön való áthaladásának jellemzőit és megakadályozzák a Föld hősugárzásának kijutását. a világűrbe.

A Föld légköre nagyon mozgékony. A benne lejátszódó folyamatok, gázösszetételének, vastagságának, zavarosságának, átlátszóságának, bizonyos aeroszol részecskék jelenlétének változása az időjárásra és az éghajlatra egyaránt hatással van.

A természetes folyamatok működését és irányát, valamint a földi életet és tevékenységet a napsugárzás határozza meg. A földfelszínre szállított hő 99,98%-át biztosítja. Ez évente 134*1019 kcal-t tesz ki. Ezt a hőmennyiséget 200 milliárd tonna szén elégetésével lehet előállítani. A hidrogéntartalékok, amelyek létrehozzák ezt a termonukleáris energiaáramlást a Nap tömegében, elegendőek legalább, további 10 milliárd évig, azaz kétszer olyan hosszú ideig, mint a bolygónk és maga.

A légkör felső határára érkező teljes napenergia mintegy 1/3-a visszaverődik az űrbe, 13%-át az ózonréteg elnyeli (beleértve szinte az összes ultraibolya sugárzást is). 7% - a légkör többi része, és csak 44% éri el a földfelszínt. A Földet naponta elérő teljes napsugárzás megegyezik azzal az energiával, amelyet az emberiség az elmúlt évezred során mindenféle tüzelőanyag elégetése következtében kapott.

A napsugárzás földfelszíni eloszlásának mennyisége és jellege szorosan függ a felhőzettől és a légkör átlátszóságától. A szórt sugárzás mennyiségét befolyásolja a Nap horizont feletti magassága, a légkör átlátszósága, vízgőz-, por-, szén-dioxid-tartalom, stb.

A szórt sugárzás maximális mennyisége eléri a sarki régiókat. Minél alacsonyabban van a Nap a horizont felett, annál kevesebb hő jut be a terep adott területére.

A légköri átlátszóság és a felhőzet nagy jelentőséggel bír. A felhős nyári napon általában hidegebb van, mint a derülten, mivel a nappali felhőzet megakadályozza a földfelszín felmelegedését.

A légkör porosodása nagy szerepet játszik a hőeloszlásban. A benne lévő finoman diszpergált szilárd por és hamu részecskék, amelyek befolyásolják az átlátszóságát, negatívan befolyásolják a napsugárzás eloszlását, amelynek nagy része visszaverődik. A finom részecskék kétféle módon kerülnek a légkörbe: vagy a vulkánkitörések során kibocsátott hamu, vagy a sivatagi por, amelyet a szelek szállítanak a száraz trópusi és szubtrópusi régiókból. Különösen sok ilyen por képződik aszályok idején, amikor a meleg levegő áramlatai a légkör felső rétegeibe szállítják, és hosszú ideig ott is maradhatnak. A Krakatoa vulkán 1883-as kitörése után a légkörbe több tíz kilométerre kidobott por körülbelül 3 évig a sztratoszférában maradt. Az El Chichon vulkán (Mexikó) 1985-ös kitörése következtében por érte el Európát, ezért a felszíni hőmérséklet enyhén csökkent.

A Föld légköre változó mennyiségű vízgőzt tartalmaz. Abszolút tömegben vagy térfogatban kifejezve mennyisége 2 és 5% között van.

A vízgőz a szén-dioxidhoz hasonlóan fokozza az üvegházhatást. A légkörben keletkező felhőkben és ködökben sajátos fizikai és kémiai folyamatok mennek végbe.

A légkörbe jutó vízgőz elsődleges forrása a Világóceán felszíne. Évente 95-110 cm vastag vízréteg párolog el belőle A nedvesség egy része a kondenzáció után visszakerül az óceánba, a másikat a légáramlatok a kontinensek felé irányítják. Változó párás éghajlatú területeken a csapadék nedvesíti a talajt, párás éghajlaton talajvíz tartalékokat hoz létre. Így a légkör a nedvesség felhalmozódása és a csapadék tárolója. a légkörben kialakuló ködök pedig nedvességet biztosítanak a talajtakarónak, és ezáltal meghatározó szerepet játszanak a növény- és állatvilág fejlődésében.

A légkör mobilitása miatt a légköri nedvesség eloszlik a Föld felszínén. Nagyon összetett szél- és nyomáseloszlási rendszer jellemzi. A légkör folyamatos mozgása miatt a széláramlások és a nyomás eloszlásának jellege és mértéke folyamatosan változik. A keringés mértéke a néhány száz méteres mikrometeorológiaitól a több tízezer kilométeres globális léptékig terjed. Hatalmas légköri örvények vesznek részt a nagyméretű légáramlatok rendszereinek létrehozásában, és meghatározzák a légkör általános keringését. Ezenkívül katasztrofális légköri jelenségek forrásai.

Az időjárási és éghajlati viszonyok eloszlása, az élőanyag működése a légköri nyomástól függ. Ha a légköri nyomás kis határok között ingadozik, az nem játszik döntő szerepet az emberek közérzetében és az állatok viselkedésében, és nem befolyásolja a növények élettani funkcióit. A nyomásváltozások általában frontális jelenségekhez és időjárási változásokhoz kapcsolódnak.

A légköri nyomás alapvető fontosságú a szél kialakulásában, amely domborzatképző tényezőként erős hatást gyakorol az állat- és növényvilágra.

A szél elnyomhatja a növények növekedését, és ugyanakkor elősegítheti a magok átadását. A szél szerepe az időjárási és éghajlati viszonyok alakításában nagy. Szabályozóként is működik tengeri áramlatok. A szél, mint az egyik külső tényező, nagy távolságokon keresztül hozzájárul a mállott anyagok eróziójához és deflációjához.

A légköri folyamatok ökológiai és geológiai szerepe

A légkör átlátszóságának csökkenése az aeroszol részecskék és a benne lévő szilárd por megjelenése miatt befolyásolja a napsugárzás eloszlását, növelve az albedót vagy a visszaverődést. Különféle kémiai reakciók, amelyek az ózon lebomlását és vízgőzből álló „gyöngy” felhők képződését okozzák, ugyanerre az eredményre vezetnek. Globális változás a reflektivitás, valamint a légkör gázösszetételének változása, elsősorban az üvegházhatású gázok okozzák a klímaváltozást.

Az egyenetlen felmelegedés, amely a földfelszín különböző részein légköri nyomáskülönbséget okoz, légköri keringéshez vezet, ami a troposzféra jellemzője. Nyomáskülönbség esetén a levegő kiáramlik a területekről magas vérnyomás alacsony nyomású területre. A légtömegek ezen mozgása a páratartalommal és a hőmérséklettel együtt meghatározza a légköri folyamatok fő ökológiai és geológiai jellemzőit.

A szél sebességétől függően más és más geológiai munka. 10 m/s sebességgel megrázza a vastag faágakat, felemeli és szállítja a port és a finom homokot; 20 m/s sebességgel töri a faágakat, hordja a homokot, kavicsot; 30 m/s sebességgel (vihar) leszakítja a házak tetejét, gyökerestül kitépi a fákat, oszlopokat tör, kavicsot mozgat és apró törmeléket hord, a 40 m/s sebességű hurrikán szél pedig házakat rombol, töri és bontja az áramot soroszlopokat, nagy fákat gyökerestül kitép.

Squals és tornádók (tornádók) - a meleg évszakban erős légköri frontokon fellépő légköri örvények, amelyek sebessége elérheti a 100 m/s-ot, nagy negatív környezeti hatást fejtenek ki, katasztrofális következményekkel. A zivatar vízszintes forgószél, melynek szélsebessége hurrikán (60-80 m/s). Gyakran több perctől fél óráig tartó heves felhőszakadás és zivatar kíséri őket. A zivatarok akár 50 km széles területeket borítanak be, és 200-250 km távolságot tesznek meg. 1998-ban Moszkvában és a moszkvai régióban egy vihar sok ház tetejét megrongálta és fákat döntött ki.

A tornádók, amelyeket Észak-Amerikában tornádónak neveznek, erőteljes tölcsér alakú légköri örvények, amelyek gyakran a zivatarfelhőkhöz kapcsolódnak. Ezek középen elkeskenyedő, több tíz-száz méter átmérőjű légoszlopok. A tornádó egy tölcsérnek tűnik, nagyon hasonlít az elefánt törzséhez, amely a felhőkből ereszkedik le vagy emelkedik ki a föld felszínéről. Erős ritkasággal rendelkező és nagy sebesség forgása során a tornádó akár több száz kilométert is megtesz, beszívja a port, vizet a tározókból és különféle tárgyakat. Az erős tornádókat zivatarok, esők kísérik, és nagy pusztító erejük van.

Tornádók ritkán fordulnak elő szubpoláris vagy egyenlítői régiókban, ahol állandóan hideg vagy meleg van. Kevés tornádó van a nyílt óceánban. A tornádók Európában, Japánban, Ausztráliában, az USA-ban fordulnak elő, Oroszországban pedig különösen gyakoriak a Közép-Fekete Föld régióban, Moszkva, Jaroszlavl, Nyizsnyij Novgorod és Ivanovo régiókban.

A tornádók autókat, házakat, kocsikat és hidakat emelnek és mozgatnak. Különösen pusztító tornádók figyelhetők meg az Egyesült Államokban. Évente 450-1500 tornádó történik, átlagosan 100 ember halálával. A tornádók gyorsan fellépő katasztrofális légköri folyamatok. Mindössze 20-30 perc alatt keletkeznek, élettartamuk 30 perc. Ezért szinte lehetetlen megjósolni a tornádók idejét és helyét.

További pusztító, de hosszan tartó légköri örvények a ciklonok. Nyomáskülönbség miatt jönnek létre, ami bizonyos körülmények között hozzájárul a légáramlások körkörös mozgásához. A légköri örvények a nedves meleg levegő erőteljes felfelé irányuló áramlásai körül és a nagy sebesség A déli féltekén az óramutató járásával megegyező irányba, az északi féltekén pedig az óramutató járásával ellentétes irányban forognak. A ciklonok, a tornádókkal ellentétben, az óceánok felett erednek, és pusztító hatásukat kontinenseken fejtik ki. A fő pusztító tényezők az erős szél, az intenzív csapadék havazás, felhőszakadás, jégeső és megugrásszerű árvizek formájában. A 19-30 m/s sebességű szél vihart, 30-35 m/s-ot vihart és 35 m/s-nál nagyobb sebességet hurrikánt okoz.

A trópusi ciklonok – hurrikánok és tájfunok – átlagos szélessége több száz kilométer. A szél sebessége a ciklon belsejében eléri a hurrikán erejűt. A trópusi ciklonok több naptól több hétig tartanak, és 50-200 km/h sebességgel mozognak. A középső szélességi ciklonok átmérője nagyobb. Keresztirányú méreteik ezertől több ezer kilométerig terjednek, a szél sebessége viharos. Az északi féltekén nyugat felől mozognak, és jégeső és havazás kíséri őket, amelyek katasztrofális jellegűek. Az áldozatok számát és az okozott károkat tekintve a ciklonok és a kapcsolódó hurrikánok és tájfunok a legnagyobb légköri természeti jelenségek az árvizek után. Ázsia sűrűn lakott területein több ezerre tehető a hurrikánok áldozatainak száma. 1991-ben Bangladesben egy hurrikán során, amely 6 m magas tengeri hullámok kialakulását okozta, 125 ezer ember halt meg. A tájfunok nagy károkat okoznak az Egyesült Államokban. Ugyanakkor több tíz és száz ember hal meg. Nyugat-Európában a hurrikánok kevesebb kárt okoznak.

A zivatarokat katasztrofális légköri jelenségnek tekintik. Akkor fordulnak elő, amikor a meleg, nedves levegő nagyon gyorsan felemelkedik. A trópusi és szubtrópusi övezet határán évente 90-100, a mérsékelt égövben 10-30 napon fordul elő zivatar. Hazánkban legnagyobb szám zivatarok az Észak-Kaukázusban fordulnak elő.

A zivatarok általában egy óránál rövidebb ideig tartanak. Különösen veszélyesek az intenzív felhőszakadások, jégeső, villámcsapások, széllökések és függőleges légáramlatok. A jégeső veszélyét a jégeső nagysága határozza meg. Az Észak-Kaukázusban a jégesők tömege egykor elérte a 0,5 kg-ot, Indiában pedig 7 kg tömegű jégesőt jegyeztek fel. Hazánk városi szempontból legveszélyesebb területei az Észak-Kaukázusban találhatók. 1992 júliusában jégeső 18 repülőgépet rongált meg a Mineralnye Vody repülőtéren.

A veszélyesnek légköri jelenségek közé tartozik a villám. Embereket, állatokat ölnek meg, tüzet okoznak és károsítják az elektromos hálózatot. Évente körülbelül 10 000 ember hal meg világszerte a zivatarok és azok következményei miatt. Ráadásul Afrika, Franciaország és az Egyesült Államok egyes területein a villámcsapás áldozatainak száma nagyobb, mint más természeti jelenségek áldozatainak száma. Az Egyesült Államokban a zivatarok által okozott éves gazdasági kár legalább 700 millió dollár.

A szárazság jellemző a sivatagi, sztyeppei és erdőssztyepp vidékekre. A csapadékhiány a talaj kiszáradását, a talajvíz és a tározók szintjének csökkenését okozza, amíg azok teljesen ki nem száradnak. A nedvességhiány a növényzet és a növények pusztulásához vezet. A szárazság különösen súlyos Afrikában, a Közel- és Közel-Keleten, Közép-Ázsiában és Észak-Amerika déli részén.

Az aszály megváltoztatja az emberek életkörülményeit, és olyan folyamatok révén káros hatással van a természeti környezetre, mint a talaj szikesedése, száraz szél, porvihar, talajerózió és erdőtüzek. A tüzek különösen súlyosak a szárazság idején a tajga régiókban, a trópusi és szubtrópusi erdőkben és a szavannákban.

Az aszályok rövid távú folyamatok, amelyek egy szezonig tartanak. Ha két évnél tovább tart az aszály, éhínség és tömeges halálozás fenyeget. A szárazság jellemzően egy vagy több ország területét érinti. A tragikus következményekkel járó elhúzódó aszályok különösen gyakran fordulnak elő Afrika Száhel-övezetében.

Az olyan légköri jelenségek, mint a havazás, a rövid távú heves esőzések és a hosszan tartó esőzések nagy károkat okoznak. A havazás hatalmas lavinákat okoz a hegyekben, a lehullott hó gyors olvadása és a hosszan tartó esőzések pedig áradásokhoz vezetnek. A földfelszínre hulló hatalmas víztömeg, különösen a fátlan területeken, súlyos talajeróziót okoz. A víznyelős gerendarendszerek intenzív növekedése tapasztalható. Az árvizek nagy árvizek következtében alakulnak ki nagy csapadékos időszakokban, hirtelen felmelegedés vagy tavaszi hóolvadás után, és ezért légköri eredetűek (a hidroszféra ökológiai szerepéről szóló fejezetben lesz szó).

Antropogén légköri változások

Jelenleg sok van különféle forrásokból antropogén természet, légszennyezést okozva, és az ökológiai egyensúly súlyos megzavarásához vezet. Méretét tekintve két forrás van a legnagyobb hatással a légkörre: a közlekedés és az ipar. Átlagosan a közlekedés a légszennyezés teljes mennyiségének mintegy 60%-át teszi ki, az ipar - 15, a hőenergia - 15, a háztartások és a háztartások megsemmisítésére szolgáló technológiák ipari hulladék - 10%.

A felhasznált tüzelőanyagtól és az alkalmazott oxidálószerek típusától függően a közlekedés nitrogén-oxidokat, ként, szén-oxidokat és szén-dioxidokat, ólmot és vegyületeit, kormot, benzopirént (a policiklusos aromás szénhidrogének csoportjába tartozó anyagot) bocsát ki a légkörbe. erős rákkeltő anyag, amely bőrrákot okoz).

Az ipar kén-dioxidot, szén-oxidokat és -dioxidokat, szénhidrogéneket, ammóniát, hidrogén-szulfidot, kénsavat, fenolt, klórt, fluort és más kémiai vegyületeket bocsát ki a légkörbe. De a kibocsátások között a domináns pozíciót (akár 85%) a por foglalja el.

A szennyezés hatására a légkör átlátszósága megváltozik, ami aeroszolokat, szmogot és savas esőt okoz.

Az aeroszolok diszpergált rendszerek, amelyek részecskékből állnak szilárd vagy gáznemű környezetben szuszpendált folyadékcseppek. A diszpergált fázis részecskemérete általában 10 -3 -10 -7 cm A diszpergált fázis összetételétől függően az aeroszolokat két csoportra osztják. Az egyikbe a gáznemű közegben diszpergált szilárd részecskékből álló aeroszolok tartoznak, a másodikba azok az aeroszolok, amelyek gáz- és folyékony fázisok keverékei. Az előbbieket füstnek, az utóbbit ködnek nevezik. Kialakulásuk folyamatában nagy szerepet kondenzációs központok játszanak. A vulkáni hamu kondenzációs atommagként működik, kozmikus por, ipari emissziós termékek, különféle baktériumok stb. A koncentrációs magok lehetséges forrásainak száma folyamatosan növekszik. Így például, ha a száraz füvet tűz pusztítja el 4000 m 2 -es területen, átlagosan 11 * 10 22 aeroszolmag képződik.

Az aeroszolok attól a pillanattól kezdve kezdtek kialakulni, hogy bolygónk megjelent, és befolyásolták a természeti viszonyokat. Mennyiségük és hatásuk a természetben előforduló általános anyagciklussal egyensúlyban azonban nem okozott mélyreható környezeti változásokat. Kialakulásának antropogén tényezői ezt az egyensúlyt a jelentős bioszféra-túlterhelések felé tolták el. Ez a tulajdonság különösen nyilvánvaló azóta, hogy az emberiség elkezdte használni a speciálisan létrehozott aeroszolokat mind mérgező anyagok formájában, mind növényvédelemre.

A növényzetre a legveszélyesebbek a kén-dioxid, hidrogén-fluorid és nitrogén aeroszoljai. Nyirkos levélfelülettel érintkezve savakat képeznek, amelyek káros hatással vannak az élőlényekre. A savködök a belélegzett levegővel együtt bejutnak az állatok és az emberek légzőszerveibe, és agresszíven hatnak a nyálkahártyára. Némelyikük lebontja az élő szöveteket, a radioaktív aeroszolok pedig rákot okoznak. A radioaktív izotópok közül az Sg 90 különösen veszélyes nemcsak rákkeltő hatása miatt, hanem a kalcium analógjaként is, helyettesítve azt az élőlények csontjaiban, és azok lebomlását okozza.

Alatt nukleáris robbanások A légkörben radioaktív aeroszolfelhők képződnek. Az 1-10 mikron sugarú kis részecskék nemcsak a troposzféra felső rétegeibe esnek, hanem a sztratoszférába is, ahol hosszú ideig megmaradhatnak. Aeroszolfelhők keletkeznek a nukleáris üzemanyagot előállító ipari létesítmények reaktorainak működése során, valamint az atomerőművekben bekövetkezett balesetek következtében.

A szmog folyékony és szilárd diszpergált fázisú aeroszolok keveréke, amelyek ködös függönyt képeznek az ipari területek és a nagyvárosok felett.

A szmognak három típusa van: jeges, nedves és száraz. A jégszmogot alaszkai szmognak nevezik. Ez gáz-halmazállapotú szennyező anyagok kombinációja porszemcsék és jégkristályok hozzáadásával, amelyek akkor keletkeznek, amikor a fűtőrendszerekből származó köd- és gőzcseppek megfagynak.

A nedves szmogot vagy a londoni típusú szmogot néha téli szmognak is nevezik. Gáznemű szennyező anyagok (főleg kén-dioxid), porszemcsék és ködcseppek keveréke. A téli szmog megjelenésének meteorológiai előfeltétele a szélcsendes időjárás, melyben a hideg levegő talajrétege felett (700 m alatt) meleg levegőréteg található. Ebben az esetben nem csak vízszintes, hanem függőleges csere van. A szennyező anyagok, amelyek általában magas rétegekben vannak szétszórva, ebben az esetben a felszíni rétegben halmozódnak fel.

Száraz szmog fordul elő nyári időszámítás, és gyakran nevezik Los Angeles-i típusú szmognak. Ózon, szén-monoxid, nitrogén-oxidok és savgőzök keveréke. Az ilyen szmog a napsugárzás, különösen annak ultraibolya része által okozott szennyező anyagok lebomlása következtében jön létre. A meteorológiai előfeltétel a légköri inverzió, amely a meleg levegő feletti hideg levegőréteg megjelenésében fejeződik ki. Jellemzően a meleg levegőáramok által felemelt gázok és szilárd részecskék ezután a felső hideg rétegekbe diszpergálódnak, de ebben az esetben az inverziós rétegben halmozódnak fel. A fotolízis során az autómotorokban az üzemanyag elégetése során keletkező nitrogén-dioxidok lebomlanak:

NO 2 → NO + O

Ezután ózonszintézis történik:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

A fotodisszociációs folyamatokat sárga-zöld fény kíséri.

Emellett a következő típusú reakciók is előfordulnak: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, azaz erős kénsav képződik.

A meteorológiai viszonyok megváltozásával (szél megjelenése vagy páratartalom változása) a hideg levegő feloszlik, a szmog megszűnik.

A rákkeltő anyagok jelenléte a szmogban légzési problémákhoz, nyálkahártya irritációhoz, keringési zavarokhoz, asztmás fulladáshoz és gyakran halálhoz vezet. A szmog különösen veszélyes a kisgyermekekre.

A savas eső olyan légköri csapadék, amelyet az ipari kén-oxidok, nitrogén, valamint a bennük oldott perklórsav és klór gőzei megsavanyítanak. A szén és gáz elégetése során a benne lévő kén nagy része, mind oxid, mind vasvegyületek formájában, különösen piritben, pirrotitban, kalkopiritben stb., kén-oxiddá alakul át, amely együtt. szén-dioxiddal a légkörbe kerül. Amikor a légköri nitrogén és a műszaki emisszió oxigénnel egyesül, különféle nitrogén-oxidok keletkeznek, és a keletkező nitrogén-oxidok térfogata az égési hőmérséklettől függ. A nitrogén-oxidok nagy része a járművek és a dízelmozdonyok működése során, kisebb része pedig az energiaszektorban, ill. ipari vállalkozások. A kén és a nitrogén-oxidok a fő savképzők. A légköri oxigénnel és a benne lévő vízgőzzel reagálva kénsav és salétromsav képződik.

Ismeretes, hogy a környezet lúg-sav egyensúlyát a pH-érték határozza meg. A semleges környezet pH-értéke 7, a savas környezeté 0, a lúgosé pedig 14. A modern korban az esővíz pH-értéke 5,6, bár a közelmúltban az semleges volt. A pH-érték eggyel való csökkenése a savasság tízszeres növekedésének felel meg, ezért jelenleg szinte mindenhol megnövekedett savasságú eső esik. A Nyugat-Európában mért eső maximális savassága 4-3,5 pH volt. Figyelembe kell venni, hogy a 4-4,5 pH-érték a legtöbb hal számára halálos.

A savas eső agresszíven hat a Föld növényzetére, az ipari és lakóépületekre, és hozzájárul a kitett kőzetek mállásának jelentős felgyorsulásához. A megnövekedett savasság megakadályozza azon talajok semlegesítésének önszabályozását, amelyekben a tápanyagok feloldódnak. Ez viszont a hozam erőteljes csökkenéséhez vezet, és a növénytakaró leromlását okozza. A talaj savassága elősegíti a megkötött nehéz talajok felszabadulását, amelyeket a növények fokozatosan felszívnak, súlyos szövetkárosodást okozva, és behatolnak az emberi táplálékláncba.

A tengervizek lúgos-savas potenciáljának változása, különösen a sekély vizekben, számos gerinctelen szaporodásának leállásához vezet, a halak pusztulásához vezet, és felborítja az óceánok ökológiai egyensúlyát.

A savas esők következtében az erdőket a pusztulás fenyegeti Nyugat-Európa, balti államok, Karélia, Urál, Szibéria és Kanada.

Meg kell mondani, hogy a Föld légkörének szerkezete és összetétele nem mindig volt állandó érték bolygónk fejlődésének egyik vagy másik időszakában. Ma ennek az elemnek a függőleges szerkezetét, amelynek teljes „vastagsága” 1,5-2,0 ezer km, több fő réteg képviseli, beleértve:

1. Troposzféra.
2. Tropopauza.
3. Sztratoszféra.
4. Sztratopauza.
5. Mezoszféra és mezopauza.
6. Termoszféra.
7. Exoszféra.

A légkör alapvető elemei

A troposzféra egy olyan réteg, amelyben erős függőleges és vízszintes mozgások figyelhetők meg, itt alakulnak ki az időjárási, üledékes jelenségek és az éghajlati viszonyok. Szinte mindenhol 7-8 kilométerre nyúlik el a bolygó felszínétől, kivéve a sarki régiókat (ott 15 km-ig). A troposzférában a hőmérséklet fokozatosan csökken, körülbelül 6,4 ° C-kal minden magassági kilométerrel. Ez a mutató a különböző szélességi körökben és évszakokban eltérő lehet.

A Föld légkörének összetételét ebben a részben a következő elemek és azok százalékos aránya képviseli:

Nitrogén - körülbelül 78 százalék;

Oxigén - csaknem 21 százalék;

Argon - körülbelül egy százalék;

Szén-dioxid - kevesebb, mint 0,05%.

Egyetlen kompozíció 90 kilométeres magasságig

Ezen kívül itt találhatók por, vízcseppek, vízgőz, égéstermékek, jégkristályok, tengeri sók, sok aeroszolrészecske stb. A Föld légkörének ezt az összetételét körülbelül kilencven kilométeres magasságban figyelik meg, így a levegő körülbelül ugyanannyi kémiai összetétel, nemcsak a troposzférában, hanem a fedőrétegekben is. De ott a légkör alapvetően eltérő fizikai tulajdonságokkal rendelkezik. Az általános kémiai összetételű réteget homoszférának nevezzük.

Milyen egyéb elemek alkotják a Föld légkörét? Százalékban (térfogatban, száraz levegőben) gázok, például kripton (körülbelül 1,14 x 10 -4), xenon (8,7 x 10 -7), hidrogén (5,0 x 10 -5), metán (körülbelül 1,7 x 10 -5) itt 4), dinitrogén-oxid (5,0 x 10 -5) stb. Tömegszázalékban a legtöbb felsorolt ​​komponens a dinitrogén-oxid és a hidrogén, ezt követi a hélium, kripton stb.

Különböző légköri rétegek fizikai tulajdonságai

A troposzféra fizikai tulajdonságai szorosan összefüggenek a bolygó felszínéhez való közelségével. Innen a visszavert naphő infravörös sugarak formájában visszafelé irányul, ami magában foglalja a vezetési és konvekciós folyamatokat. Ezért csökken a hőmérséklet a földfelszíntől való távolsággal. Ez a jelenség a sztratoszféra magasságáig (11-17 kilométer) megfigyelhető, majd 34-35 kilométerig szinte változatlanná válik a hőmérséklet, majd ismét 50 kilométeres magasságig (a sztratoszféra felső határáig) emelkedik a hőmérséklet. . A sztratoszféra és a troposzféra között van a tropopauza vékony közbenső rétege (legfeljebb 1-2 km), ahol állandó hőmérséklet figyelhető meg az Egyenlítő felett - körülbelül mínusz 70 ° C és alatta. A pólusok felett a tropopauza nyáron mínusz 45°C-ra "melegszik", itt -65°C körül ingadozik a hőmérséklet.

A Föld légkörének gázösszetétele a következőket tartalmazza fontos eleme, mint az ózon. Viszonylag kevés van belőle a felszínen (tíz-egy százalék mínusz hatodik hatványa), mivel a gáz a napfény hatására képződik az atmoszféra felső részein lévő atomi oxigénből. A legtöbb ózon körülbelül 25 km-es tengerszint feletti magasságban található, és a teljes „ózonernyő” a sarkoknál 7-8 km-re, az Egyenlítőnél 18 km-re, az Egyenlítőnél 18 km-re és összesen ötven km-re a sarkok felett található. a bolygó felszíne.

A légkör véd a napsugárzástól

A Föld légkörében lévő levegő összetétele nagyon fontos szerepet játszik az élet megőrzésében, hiszen egyéni kémiai elemekés a kompozíciók sikeresen korlátozzák a napsugárzásnak a földfelszínhez és a rajta élő emberekhez, állatokhoz és növényekhez való hozzáférését. Például a vízgőzmolekulák hatékonyan elnyelik az infravörös sugárzás szinte minden tartományát, kivéve a 8 és 13 mikron közötti hosszúságokat. Az ózon 3100 A hullámhosszig nyeli el az ultraibolya sugárzást. Vékony rétege nélkül (átlagosan csak 3 mm, ha a bolygó felszínére helyezzük) csak a 10 méternél mélyebb vizet és a földalatti barlangokat, ahol a napsugárzás nem éri el. lehet lakni.

Nulla Celsius a sztratopauzában

A légkör következő két szintje, a sztratoszféra és a mezoszféra között van egy figyelemre méltó réteg - a sztratopauza. Ez megközelítőleg megfelel az ózon maximumának magasságának, és a hőmérséklet itt viszonylag kényelmes az ember számára - körülbelül 0 ° C. A sztratopauza felett, a mezoszférában (valahol 50 km magasságban kezdődik és 80-90 km magasságban ér véget) a Föld felszínétől való távolság növekedésével (mínusz 70-80 ° C-ra) ismét hőmérsékletcsökkenés figyelhető meg. ). A meteorok általában teljesen kiégnek a mezoszférában.

A termoszférában - plusz 2000 K!

A Föld légkörének kémiai összetétele a termoszférában (a mezopauza után kezdődik, körülbelül 85-90-800 km magasságból) meghatározza egy olyan jelenség lehetőségét, mint a nagyon ritka „levegő” rétegeinek fokozatos felmelegedése a napsugárzás hatására. . A bolygó „levegőtakarójának” ezen részén a hőmérséklet 200 és 2000 K között van, amelyet az oxigén ionizációja (az atomi oxigén 300 km felett található), valamint az oxigénatomok molekulákká történő rekombinációja miatt kapnak. , amely nagy mennyiségű hő felszabadulásával jár. A termoszféra az a hely, ahol az aurorák előfordulnak.

A termoszféra felett található az exoszféra - a légkör külső rétege, ahonnan könnyű és gyorsan mozgó hidrogénatomok juthatnak ki a világűrbe. A Föld légkörének kémiai összetételét itt leginkább az alsó rétegekben az egyes oxigénatomok, a középső rétegekben héliumatomok, a felsőbb rétegekben pedig szinte kizárólag hidrogénatomok képviselik. Itt magas hőmérséklet uralkodik - körülbelül 3000 K, és nincs légköri nyomás.

Hogyan alakult ki a Föld légköre?

De amint fentebb említettük, a bolygónak nem mindig volt ilyen légköri összetétele. Összességében három fogalom létezik ennek az elemnek az eredetéről. Az első hipotézis azt sugallja, hogy a légkört egy protoplanetáris felhőből való akkréció során vették át. Ma azonban ezt az elméletet komoly kritika éri, mivel egy ilyen elsődleges légkört a szoláris „szélnek” el kellett volna pusztítania egy csillagunkban. bolygórendszer. Ezen túlmenően azt feltételezik, hogy a túl magas hőmérséklet miatt az illékony elemek nem maradhattak meg a szárazföldi bolygók képződési zónájában.

A Föld elsődleges légkörének a második hipotézisben megfogalmazott összetétele a Naprendszer közeléből a fejlődés korai szakaszában érkezett aszteroidák és üstökösök aktív felszínbombázása miatt alakulhatott ki. Ezt az elképzelést meglehetősen nehéz megerősíteni vagy cáfolni.

Kísérlet az IDG RAS-nál

A legvalószínűbbnek a harmadik hipotézis tűnik, amely szerint az atmoszféra a földkéreg köpenyéből mintegy 4 milliárd évvel ezelőtti gázok felszabadulásának eredményeként jelent meg. Ezt a koncepciót az Orosz Tudományos Akadémia Földrajzi Intézetében tesztelték a „Tsarev 2” nevű kísérlet során, amikor egy meteorikus eredetű anyag mintáját vákuumban hevítették. Ezután rögzítették az olyan gázok kibocsátását, mint a H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 stb. Ezért a tudósok jogosan feltételezték, hogy a Föld elsődleges légkörének kémiai összetétele vizet és szén-dioxidot, hidrogén-fluoridot tartalmaz. HF), szén-monoxid gáz (CO), hidrogén-szulfid (H 2 S), nitrogénvegyületek, hidrogén, metán (CH 4), ammóniagőz (NH 3), argon stb. A képződésben az elsődleges atmoszférából származó vízgőz vett részt a hidroszférában a szén-dioxid nagyobb mértékben kötött állapotban volt szerves anyagokban és kőzetekben, a nitrogén részévé vált modern levegő, valamint ismét üledékes kőzetekbe és szerves anyagokba.

A Föld elsődleges atmoszférájának összetétele nem tenné lehetővé, hogy a modern ember légzőkészülék nélkül tartózkodjon benne, mivel akkor még nem volt oxigén a szükséges mennyiségben. Ez az elem jelentős mennyiségben jelent meg másfél milliárd évvel ezelőtt, feltehetően összefüggésben áll a bolygónk legrégebbi lakóinak számító kék-zöld és más algák fotoszintézisének kialakulásával.

Minimális oxigén

Azt, hogy a Föld légkörének összetétele kezdetben szinte oxigénmentes volt, jelzi, hogy a legrégebbi (katarchai) kőzetekben könnyen oxidálódó, de nem oxidálódó grafit (szén) található. Ezt követően megjelentek az úgynevezett sávos vasércek, amelyek dúsított vas-oxidok rétegeit tartalmazták, ami azt jelenti, hogy a bolygón egy erőteljes oxigénforrás molekuláris formában jelenik meg. De ezeket az elemeket csak időszakosan találták meg (talán ugyanazok az algák vagy más oxigéntermelők jelentek meg kis szigeteken egy oxigénmentes sivatagban), míg a világ többi része anaerob volt. Ez utóbbit támasztja alá, hogy könnyen oxidálódó piritet találtak az áram által nyomok nélkül feldolgozott kavicsok formájában. kémiai reakciók. Mivel az áramló vizeket nem lehet rosszul levegőztetni, kialakult az a nézet, hogy a kambrium előtti légkör a mai oxigénösszetétel kevesebb mint egy százalékát tartalmazta.

Forradalmi változás a levegő összetételében

Körülbelül a proterozoikum közepén (1,8 milliárd évvel ezelőtt) „oxigénforradalom” következett be, amikor a világ aerob légzésre tért át, melynek során egy tápanyagmolekulából (glükózból) 38 nyerhető, nem pedig kettő (mint pl. anaerob légzés) energiaegységek. A Föld atmoszférájának összetétele oxigénben mérve kezdett meghaladni a mainak az egy százalékát, és elkezdett megjelenni egy ózonréteg, amely megvédi az élőlényeket a sugárzástól. Tőle például olyan ősi állatok, mint a trilobitok, „bújtak” vastag kagyló alá. Ettől kezdve korunkig fokozatosan és lassan nőtt a fő „légzési” elem tartalma, biztosítva a bolygó életformáinak fejlődési változatosságát.

Úgy tűnik, hogy a szabad oxigén mennyiségének jelentős növekedése a Föld légkörében 2,4 milliárd évvel ezelőtt az egyik egyensúlyi állapotból a másikba való nagyon gyors átmenet eredménye. Az első szint az O 2 rendkívül alacsony koncentrációjának felelt meg – körülbelül 100 000-szer alacsonyabb, mint amit most megfigyelnek. A második egyensúlyi szint magasabb koncentrációban is elérhető lett volna, nem kevesebb, mint 0,005, mint a modern. A két szint közötti oxigéntartalmat rendkívüli instabilitás jellemzi. Az ilyen „bistabilitás” jelenléte lehetővé teszi annak megértését, hogy miért volt olyan kevés szabad oxigén a Föld légkörében legalább 300 millió évvel azután, hogy a cianobaktériumok (kék-zöld „algák”) elkezdték termelni.

Jelenleg a Föld légköre 20%-ban szabad oxigénből áll, ami nem más, mint a cianobaktériumok, algák és a fotoszintézis mellékterméke. magasabb rendű növények. Sok oxigént bocsátanak ki a trópusi erdőkből, amelyeket a népszerű kiadványokban gyakran a bolygó tüdejének neveznek. Ugyanakkor hallgat arról, hogy a trópusi erdők év közben majdnem annyi oxigént fogyasztanak, amennyit termelnek. A kész szerves anyagokat lebontó szervezetek - elsősorban baktériumok és gombák - légzésére fordítják. azért, Ahhoz, hogy az oxigén elkezdjen felhalmozódni a légkörben, a fotoszintézis során keletkező anyag legalább egy részét el kell távolítani a körforgásból- például a fenéküledékekbe kerül, és elérhetetlenné válik az azt aerob módon, vagyis oxigénfogyasztással lebontó baktériumok számára.

Az oxigénes (azaz „oxigént adó”) fotoszintézis teljes reakciója a következőképpen írható fel:
CO 2 + H 2 O + hν→ (CH 2 O) + O 2,
Ahol hν a napfény energiája, a (CH 2 O) pedig a szerves anyag általános képlete. A légzés fordított folyamat, amely így írható le:
(CH 2 O) + O 2 → CO 2 + H 2 O.
Ugyanakkor felszabadul az élőlények számára szükséges energia. Az aerob légzés azonban csak akkor lehetséges, ha az O 2 koncentrációja nem haladja meg a mai szint 0,01-ét (az úgynevezett Pasteur-pont). Anaerob körülmények között a szerves anyagok erjedés útján lebomlanak, és ennek a folyamatnak a végső szakaszában gyakran metán keletkezik. Például az acetátképződéssel járó metanogenezis általános egyenlete így néz ki:
2(CH 2 O) → CH 3 COOH → CH 4 + CO 2.
Ha kombináljuk a fotoszintézis folyamatát a szerves anyagok későbbi lebomlásával anaerob körülmények között, a teljes egyenlet így fog kinézni:
CO 2 + H 2 O + hν→ 1/2 CH 4 + 1/2 CO 2 + O 2.
A szerves anyagok lebomlásának éppen ez az útja volt az ősi bioszférában a fő út.

Sok fontos részleteket Továbbra is tisztázatlan, hogy hogyan jött létre a modern egyensúly a légkör oxigénellátása és eltávolítása között. Hiszen az oxigéntartalom észrevehető növekedése, az úgynevezett „légkör nagy oxidációja” mindössze 2,4 milliárd évvel ezelőtt következett be, bár biztosan tudjuk, hogy az oxigénes fotoszintézist végző cianobaktériumok már 2,7 milliárd éve is meglehetősen nagy számban éltek és aktívak voltak. ezelőtt, és még korábban – talán 3 milliárd évvel ezelőtt – keletkeztek. Így belül legalább 300 millió évig a cianobaktériumok tevékenysége nem vezetett a légkör oxigéntartalmának növekedéséhez.

Az a feltételezés, hogy valamilyen oknál fogva hirtelen radikálisan megnövekedett a nettó elsődleges termelés (vagyis a cianobaktériumok fotoszintézise során képződő szerves anyag mennyiségének növekedése), nem bírta a kritikát. Tény, hogy a fotoszintézis során túlnyomórészt a 12 C szén könnyű izotópja fogyasztódik el, és a környezetben a nehezebb 13 C izotóp relatív tartalma megnő ennek megfelelően a szerves anyagot tartalmazó fenéküledékeket a 13 C izotópban kell kimeríteni, ami felhalmozódik a vízben és karbonátok képződik. A 12 C és 13 C közötti arány azonban a karbonátokban és az üledékben lévő szerves anyagokban a légköri oxigénkoncentráció radikális változása ellenére változatlan marad. Ez azt jelenti, hogy nem az O 2 forrásában van a lényeg, hanem annak – ahogy a geokémikusok fogalmaztak – „süllyedésében” (az atmoszférából való eltávolításában), ami hirtelen jelentősen csökkent, ami az oxigén mennyiségének jelentős növekedéséhez vezetett. a légkörben.

Általában azt tartják, hogy közvetlenül a „Légkör nagy oxidációja” előtt az összes akkor keletkező oxigént redukált vasvegyületek (majd a kén) oxidációjára fordították, amelyekből meglehetősen sok volt a Föld felszínén. Különösen akkor keletkeztek az úgynevezett „szalagos vasércek”. Nemrég azonban Colin Goldblatt, a University of East Anglia (Norwich, Egyesült Királyság) Környezettudományi Karának végzős hallgatója két kollégájával, ugyanarról az egyetemről arra a következtetésre jutott, hogy a Föld légkörének oxigéntartalma a két egyensúlyi állapot egyike: lehet nagyon kicsi - körülbelül 100 ezerszer kevesebb, mint most, vagy már elég sok (bár a modern megfigyelő helyzetéből ez kicsi) - nem kevesebb, mint 0,005 a modern szinttől.

A javasolt modellben mind az oxigén, mind a redukált vegyületek légkörbe jutását figyelembe vették, különös tekintettel a szabad oxigén és a metán arányára. Megállapították, hogy ha az oxigénkoncentráció meghaladja a jelenlegi szint 0,0002-ét, akkor a metán egy részét a reakció szerint a metanotróf baktériumok már oxidálhatják:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O.
De a metán többi része (és elég sok van belőle, főleg alacsony oxigénkoncentráció mellett) a légkörbe kerül.

Az egész rendszer termodinamikai szempontból nem egyensúlyi állapotban van. A megbomlott egyensúly helyreállításának fő mechanizmusa a metán oxidációja a légkör felső rétegeiben hidroxilgyök hatására (lásd Metán fluktuációi a légkörben: ember vagy természet - ki nyer, "Elemek", 2006.06.10.). A hidroxilgyökről ismert, hogy a légkörben ultraibolya sugárzás hatására képződik. De ha sok oxigén van a légkörben (legalább 0,005 a jelenlegi szint), akkor a felső rétegeiben ózonszűrő képződik, amely jól védi a Földet a kemény ultraibolya sugaraktól, és egyúttal zavarja a fizikai-kémiai metán oxidációja.

A szerzők arra a kissé paradox következtetésre jutnak, hogy az oxigénes fotoszintézis puszta létezése nem az elégséges állapot sem oxigéndús atmoszféra kialakulásához, sem ózonpajzs kialakulásához. Ezt a körülményt figyelembe kell venni azokban az esetekben, amikor a légkörük felmérésének eredményei alapján próbálunk más bolygókon élet létezésére utaló jeleket találni.

10,045 × 10 3 J/(kg*K) (0-100°C hőmérséklet-tartományban), C v 8,3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500°C). A levegő oldhatósága vízben 0 °C-on 0,036%, 25 °C-on - 0,22%.

Légköri összetétel

A légkör kialakulásának története

Korai történelem

Jelenleg a tudomány nem tudja száz százalékos pontossággal nyomon követni a Föld kialakulásának minden szakaszát. A legelterjedtebb elmélet szerint a Föld légköre az idők során négyszeres volt. különféle kompozíciók. Kezdetben könnyű gázokból (hidrogén és hélium) állt, amelyeket a bolygóközi térből fogtak be. Ez az ún elsődleges légkör. A következő szakaszban az aktív vulkáni tevékenység a légkör hidrogéntől eltérő gázokkal (szénhidrogén, ammónia, vízgőz) való telítéséhez vezetett. Így alakult ki másodlagos légkör. Ez a légkör helyreállító volt. Továbbá a légkörképződés folyamatát a következő tényezők határozták meg:

• a hidrogén állandó szivárgása a bolygóközi térbe;
• kémiai reakciók, amelyek a légkörben ultraibolya sugárzás, villámkisülés és néhány egyéb tényező hatására lejátszódnak.

Fokozatosan ezek a tényezők vezettek a kialakulásához harmadlagos légkör, amelyet jóval alacsonyabb hidrogén- és sokkal magasabb nitrogén- és szén-dioxid-tartalom jellemez (amely ammóniából és szénhidrogénekből kémiai reakciók eredményeként keletkezik).

Az élet és az oxigén megjelenése

A fotoszintézis eredményeként az élő szervezetek Földön való megjelenésével, amelyet oxigén felszabadulás és szén-dioxid felszívódás kísért, a légkör összetétele megváltozni kezdett. Vannak azonban adatok (a légköri oxigén izotópösszetételének és a fotoszintézis során felszabaduló izotópos összetételének elemzése), amelyek a légköri oxigén geológiai eredetére utalnak.

Kezdetben az oxigént redukált vegyületek oxidációjára költötték - szénhidrogének, az óceánokban található vas vas formái stb. ezt a szakaszt A légkör oxigéntartalma növekedni kezdett.

Az 1990-es években kísérleteket végeztek egy zárt ökológiai rendszer („Bioszféra 2”) létrehozására, melynek során nem sikerült stabil, egyenletes levegőösszetételű rendszert létrehozni. A mikroorganizmusok hatása az oxigénszint csökkenéséhez és a szén-dioxid mennyiségének növekedéséhez vezetett.

Nitrogén

A nagy mennyiségű nitrogén képződése az elsődleges ammónia-hidrogén atmoszféra molekuláris O 2 -vel történő oxidációjának köszönhető, amely a bolygó felszínéről a fotoszintézis eredményeként kezdett kijönni, állítólag körülbelül 3 milliárd évvel ezelőtt (szerint egy másik változat szerint a légköri oxigén geológiai eredetű). A nitrogén a légkör felső rétegeiben NO-vá oxidálódik, az iparban hasznosul, és nitrogénmegkötő baktériumok kötik meg, míg az N2 a nitrátok és egyéb nitrogéntartalmú vegyületek denitrifikációja következtében kerül a légkörbe.

A nitrogén N 2 inert gáz, és csak meghatározott körülmények között reagál (például villámkisülés során). A cianobaktériumok és egyes baktériumok (például a hüvelyesekkel rizobiális szimbiózist alkotó csomóbaktériumok) oxidálhatják és biológiai formává alakíthatják.

A molekuláris nitrogén elektromos kisülésekkel történő oxidációját a nitrogénműtrágyák ipari gyártása során használják, és ez a chilei Atacama-sivatagban egyedülálló nitrátlerakódások kialakulásához is vezetett.

Nemesgázok

A tüzelőanyag elégetése a szennyező gázok (CO, NO, SO2) fő forrása. A kén-dioxidot a levegő O 2 SO 3 -dá oxidálja a légkör felső rétegeiben, ami kölcsönhatásba lép a H 2 O és NH 3 gőzeivel, és a keletkező H 2 SO 4 és (NH 4) 2 SO 4 visszakerül a Föld felszínére. csapadékkal együtt. A belső égésű motorok használata jelentős légköri szennyezéshez vezet nitrogén-oxidokkal, szénhidrogénekkel és Pb-vegyületekkel.

A légkör aeroszolos szennyeződését mind természetes okok (vulkánkitörések, porviharok, tengervízcseppek és növényi pollenszemcsék beszivárgása stb.) okozzák, mind pedig gazdasági tevékenység emberek (ércbányászat és építőanyagok, tüzelőanyag elégetése, cementgyártás stb.). A szilárd részecskék intenzív nagymértékű kibocsátása a légkörbe az egyik lehetséges okok a bolygó éghajlatának változásai.

A légkör szerkezete és az egyes héjak jellemzői

A légkör fizikai állapotát az időjárás és az éghajlat határozza meg. A légkör alapvető paraméterei: levegő sűrűsége, nyomása, hőmérséklete és összetétele. A magasság növekedésével a levegő sűrűsége és a légköri nyomás csökken. A hőmérséklet a magasság változásával is változik. Függőleges szerkezet A légkört eltérő hőmérsékleti és elektromos tulajdonságok, eltérő légkör jellemzi. A légkör hőmérsékletétől függően a következő főbb rétegeket különböztetjük meg: troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, termoszféra, exoszféra (szórási gömb). A szomszédos héjak közötti légkör átmeneti régióit tropopauzának, sztratopausának stb.

Troposzféra

Sztratoszféra

A sztratoszférában az ultraibolya sugárzás rövidhullámú részének nagy része (180-200 nm) megmarad, és a rövidhullámok energiája átalakul. E sugarak hatására a mágneses mezők megváltoznak, a molekulák szétesnek, ionizáció következik be, új gázok és egyéb kémiai vegyületek. Ezek a folyamatok északi fények, villámok és más izzások formájában figyelhetők meg.

A sztratoszférában és a magasabb rétegekben a napsugárzás hatására a gázmolekulák atomokká disszociálnak (80 km felett CO 2 és H 2 disszociál, 150 km felett - O 2, 300 km felett - H 2). 100-400 km magasságban 320 km magasságban a gázok ionizációja is megtörténik, a töltött részecskék koncentrációja (O + 2, O − 2, N + 2) a 1/300-a; semleges részecskék koncentrációja. A légkör felső rétegeiben szabad gyökök vannak - OH, HO 2 stb.

A sztratoszférában szinte nincs vízgőz.

Mezoszféra

100 km-es magasságig a légkör homogén, jól elegyített gázkeverék. A magasabb rétegekben a gázok magasság szerinti eloszlása ​​molekulatömegüktől függ, a nehezebb gázok koncentrációja a Föld felszínétől való távolság növekedésével gyorsabban csökken. A gázsűrűség csökkenése miatt a hőmérséklet a sztratoszférában 0°C-ról -110°C-ra csökken a mezoszférában. Viszont mozgási energia az egyes részecskék 200-250 km magasságban ~1500°C hőmérsékletnek felelnek meg. 200 km felett jelentős hőmérséklet- és gázsűrűség-ingadozások figyelhetők meg időben és térben.

Körülbelül 2000-3000 km-es magasságban az exoszféra fokozatosan úgynevezett űrközeli vákuummá alakul, amely bolygóközi gáz rendkívül ritka részecskéivel, főleg hidrogénatomokkal van megtöltve. De ez a gáz csak egy részét képviseli a bolygóközi anyagnak. A másik rész üstökös és meteor eredetű porszemcsékből áll. E rendkívül ritka részecskék mellett ebbe a térbe behatol a nap- és galaktikus eredetű elektromágneses és korpuszkuláris sugárzás.

A troposzféra a légkör tömegének körülbelül 80% -át, a sztratoszféra körülbelül 20% -át teszi ki; a mezoszféra tömege nem több, mint 0,3%, a termoszféra kevesebb, mint 0,05% a légkör teljes tömegének. alapján elektromos tulajdonságok A légkör neutronoszférára és ionoszférára oszlik. Jelenleg úgy gondolják, hogy a légkör 2000-3000 km magasságig terjed.

A légkörben lévő gáz összetételétől függően bocsátanak ki homoszféraÉs heteroszféra. Heteroszféra- Ez az a terület, ahol a gravitáció befolyásolja a gázok szétválását, mivel ilyen magasságban ezek keveredése elhanyagolható. Ez a heteroszféra változó összetételét jelenti. Alatta a légkör egy jól kevert, homogén része, az úgynevezett homoszféra fekszik. E rétegek közötti határt turbópauzának nevezik, körülbelül 120 km-es magasságban fekszik.

Légköri tulajdonságok

Már 5 km-es tengerszint feletti magasságban egy képzetlen személy oxigénéhezést kezd tapasztalni, és alkalmazkodás nélkül az ember teljesítménye jelentősen csökken. Itt ér véget a légkör élettani zónája. Az emberi légzés 15 km-es magasságban lehetetlenné válik, bár körülbelül 115 km-ig a légkör oxigént tartalmaz.

A légkör lát el bennünket a légzéshez szükséges oxigénnel. Azonban a légkör teljes nyomásának csökkenése miatt, ahogy Ön a magasságba emelkedik, az oxigén parciális nyomása ennek megfelelően csökken.

Az emberi tüdő folyamatosan körülbelül 3 liter alveoláris levegőt tartalmaz. Az oxigén parciális nyomása az alveoláris levegőben normál légköri nyomáson 110 Hgmm. Art., szén-dioxid nyomás - 40 mm Hg. Art., és vízgőz −47 Hgmm. Művészet. A magasság növekedésével az oxigénnyomás csökken, és a tüdőben lévő víz és szén-dioxid teljes gőznyomása szinte állandó - körülbelül 87 Hgmm. Művészet. A tüdő oxigénellátása teljesen leáll, ha a környezeti levegő nyomása ezzel az értékkel egyenlő lesz.

Körülbelül 19-20 km magasságban a légköri nyomás 47 Hgmm-re csökken. Művészet. Ezért ezen a magasságon a víz és az intersticiális folyadék forrni kezd az emberi testben. A túlnyomásos kabinon kívül ilyen magasságokban a halál szinte azonnal bekövetkezik. Így az emberi fiziológia szempontjából az „űr” már 15-19 km-es magasságban kezdődik.

A sűrű levegőrétegek – a troposzféra és a sztratoszféra – megvédenek bennünket a sugárzás káros hatásaitól. A levegő elegendő ritkítása esetén 36 km-nél nagyobb magasságban az ionizáló sugárzás - az elsődleges kozmikus sugarak - intenzív hatással van a testre; A 40 km-nél nagyobb magasságban a napspektrum ultraibolya része veszélyes az emberre.

Az élet létezése óta minden élőlény kényelme és biztonsága függ tőle. A keverékben lévő gázok mutatói meghatározóak a problémás vagy környezetbarát területek vizsgálata szempontjából.

Általános információk

A „légkör” kifejezés a bolygónkat és az Univerzum számos más égitestét beborító gázrétegre utal. Kagylót képez, amely több száz kilométerrel emelkedik a Föld fölé. A készítmény különféle gázokat tartalmaz, amelyek közül a fő az oxigén.

A légkört a következők jellemzik:

• Heterogenitás fizikai szempontból.
• Fokozott dinamizmus.
• Biológiai tényezőktől való függés (nagy sebezhetőség nemkívánatos események esetén).

Az összetételre és az azt megváltoztató folyamatokra a fő hatást az élőlények (beleértve a mikroorganizmusokat is) gyakorolják. Ezek a folyamatok a légkör kialakulása óta – több milliárd éve – zajlanak. A bolygó védőhéja érintkezik olyan képződményekkel, mint a litoszféra és a hidroszféra, de a felső határokat nehéz nagy pontossággal meghatározni. A légkör a bolygóközi térbe kerül az exoszférában - a magasságban
Bolygónk felszínétől 500-1000 km-re, egyes források 3000 km-nek nevezik a számot.

A légkör jelentősége a földi élet szempontjából nagy, mivel megvédi a bolygót a kozmikus testekkel való ütközésektől, és optimális indikátorokat biztosít az élet különböző formáinak kialakulásához és fejlődéséhez.
A védőburkolat összetétele:

• Nitrogén – 78%.
• Oxigén – 20,9%.
• Gázkeverék – 1,1% (ezt a részt olyan anyagok alkotják, mint az ózon, argon, neon, hélium, metán, kripton, hidrogén, xenon, szén-dioxid, vízgőz).

A gázkeverék fontos funkciót lát el - elnyeli a felesleges napenergiát. A légkör összetétele a tengerszint feletti magasságtól függően változik - a Föld felszínétől 65 km-es magasságban nitrogént tartalmaz
már 86%, oxigén – csak 19%.

A légkör összetevői

A Föld légkörének változatos összetétele lehetővé teszi, hogy különféle funkciókat láthasson el, és megvédje az életet a bolygón. Fő elemei:

• A szén-dioxid (CO₂) a növények táplálkozásának (fotoszintézisének) szerves része. Az összes élő szervezet légzése, a rothadás és a szerves anyagok égése következtében kerül a légkörbe. Ha a szén-dioxid eltűnik, azzal együtt a növények is megszűnnek létezni.
• Oxigén (O₂) – optimális környezetet biztosít a bolygó összes élőlényének életéhez, és szükséges a légzéshez. Eltűnésével a bolygó élőlényeinek 99%-ánál megszűnik az élet.
• Az ózon (O 3) olyan gáz, amely a napsugárzás által kibocsátott ultraibolya sugárzás természetes elnyelőjeként működik. Feleslege negatívan hat az élő szervezetekre. A gáz egy speciális réteget képez a légkörben - az ózonpajzsot. A külső körülmények és az emberi tevékenység hatására fokozatosan romlani kezd, ezért fontos, hogy intézkedéseket hozzunk bolygónk ózonrétegének helyreállítására, hogy megőrizzük rajta az életet.

A légkör vízgőzt is tartalmaz – ezek határozzák meg a levegő páratartalmát. Ennek a komponensnek a százalékos aránya számos tényezőtől függ. Befolyásolta:

• Levegő hőmérséklet jelzők.
• A terület (terület) elhelyezkedése.
• Szezonalitás.

Befolyásolja a vízgőz mennyiségét és a hőmérsékletet - ha alacsony, akkor a koncentráció nem haladja meg az 1%-ot, ha emelt, akkor eléri a 3-4%-ot.
Ezenkívül a föld légköre szilárd és folyékony szennyeződéseket tartalmaz - korom, hamu, tengeri só, különféle mikroorganizmusok, por, vízcseppek.

Légkör: rétegei

Ismernünk kell a Föld légkörének réteges szerkezetét, hogy teljes mértékben megértsük, miért értékes számunkra ez a gáznemű héj. Ezek azért tűnnek ki, mert a gázelegy összetétele és sűrűsége különböző magasságokban nem azonos. Mindegyik réteg kémiai összetételében és funkciójában különbözik. A föld légköri rétegeit a következő sorrendben kell elhelyezni:

A troposzféra a Föld felszínéhez legközelebb található. Ennek a rétegnek a magassága a trópusi övezetekben eléri a 16-18 km-t, a sarkok felett pedig átlagosan 9 km-t. Az összes vízgőz akár 90%-a is ebben a rétegben koncentrálódik. A troposzférában zajlik a felhőképződés folyamata. Itt is megfigyelhető a légmozgás, turbulencia és konvekció. A hőmérséklet +45 és -65 fok között változik - a trópusokon és a sarkokon. 100 méteres emelkedéssel 0,6 fokkal csökken a hőmérséklet. A troposzféra a vízgőz és a levegő felhalmozódása miatt felelős a ciklonális folyamatokért. Ennek megfelelően a helyes válasz arra a kérdésre, hogy mi a földi légkör azon rétegének neve, amelyben ciklonok és anticiklonok fejlődnek, ennek a légköri rétegnek a neve lesz.

Sztratoszféra - ez a réteg a bolygó felszínétől 11-50 km-es magasságban található. Alsó zónájában a hőmérséklet általában eléri a -55 értéket. A sztratoszférában van egy inverziós zóna - a határ e réteg és a következő réteg között, amelyet mezoszférának neveznek. A hőmérséklet eléri a +1 fokot. A repülőgépek az alsó sztratoszférában repülnek.

Az ózonréteg egy kis terület a sztratoszféra és a mezoszféra határán, de ez a légkör ózonrétege, amely megvéd minden földi életet az ultraibolya sugárzás hatásaitól. Különválasztja az élő szervezetek létezésének kényelmes és kedvező feltételeit a zord kozmikusoktól, amelyek nélkül lehetetlen életben maradni. speciális feltételek akár baktériumok. Szerves komponensek és oxigén kölcsönhatása eredményeként jött létre, amely ultraibolya sugárzással érintkezve fotokémiai reakcióba lép, amely ózon nevű gázt termel. Mivel az ózon elnyeli az ultraibolya sugárzást, felmelegíti a légkört, fenntartva az optimális életkörülményeket szokásos formájában. Ennek megfelelően az ózonnak meg kell válaszolnia a kérdést: melyik gázréteg védi a Földet a kozmikus sugárzástól és a túlzott napsugárzástól?

Figyelembe véve a légkör rétegeit a Föld felszínétől sorrendben, meg kell jegyezni, hogy a mezoszféra következik. A bolygó felszínétől 50-90 km magasságban található. Hőmérsékletjelzők – 0 és -143 fok között (alsó és felső határok). Megvédi a Földet a meteoritoktól, amelyek áthaladáskor kiégnek
ez a levegő izzás jelensége. A légkör ezen részén a gáznyomás rendkívül alacsony, ami lehetetlenné teszi a mezoszféra teljes tanulmányozását, mivel ott nem működhetnek speciális berendezések, beleértve a műholdakat vagy a szondákat.

A termoszféra a légkör olyan rétege, amely 100 km tengerszint feletti magasságban található. Ez az alsó határ, amit Karman-vonalnak neveznek. A tudósok feltételesen megállapították, hogy az űr itt kezdődik. A termoszféra közvetlen vastagsága eléri a 800 km-t. A hőmérséklet eléri az 1800 fokot, de a levegő enyhe koncentrációja lehetővé teszi az űrhajók és rakéták bőrének érintetlenségét. A föld légkörének ebben a rétegében egy különleges
jelenség - az északi fény - egy speciális típusú izzás, amely megfigyelhető a bolygó egyes régióiban. Több tényező kölcsönhatásának eredményeként jelennek meg - a levegő ionizációja és a kozmikus sugárzás és sugárzás hatása.

A légkör melyik rétege van a legtávolabb a Földtől - az exoszféra. Itt van egy levegő diszperziós zóna, mivel a gázok koncentrációja kicsi, ennek eredményeként fokozatosan kijutnak a légkörön túlra. Ez a réteg a Föld felszíne felett 700 km-es magasságban található. A fő alkotóelem
Ez a réteg hidrogén. Atomi állapotban olyan anyagokat találhatunk, mint az oxigén vagy a nitrogén, amelyeket a napsugárzás erősen ionizál.
A Föld exoszférájának méretei elérik a 100 ezer km-t a bolygótól.

Az atmoszféra rétegeinek a Föld felszínétől történő sorrendben történő tanulmányozásával az emberek sok értékes információhoz jutottak, amely segíti a technológiai képességek fejlesztését és javítását. Néhány tény meglepő, de jelenlétük tette lehetővé az élő szervezetek sikeres fejlődését.

Ismeretes, hogy a légkör súlya több mint 5 kvadrillió tonna. A rétegek a bolygó felszínétől akár 100 km-re is képesek hangokat továbbítani, ez a tulajdonság eltűnik, ahogy a gázok összetétele megváltozik.
A légköri mozgások azért léteznek, mert a Föld fűtése változó. A pólusok felszíne hideg, a trópusokhoz közelebb eső hőmérséklet-mutatókat ciklonális örvények, évszakok és napszakok befolyásolják. A légköri nyomás erőssége egy barométer segítségével határozható meg. A megfigyelések eredményeként a tudósok megállapították, hogy a védőrétegek jelenléte lehetővé teszi, hogy megakadályozzák, hogy a 100 tonna össztömegű meteoritok naponta érintkezzenek a bolygó felszínével.

Érdekes tény, hogy a levegő összetétele (a gázok keveréke a rétegekben) hosszú ideig változatlan maradt - több száz millió év ismeretes. Jelentős változások mentek végbe az elmúlt évszázadokban – amióta az emberiség termelése jelentősen megnövekedett.

A légkör által kifejtett nyomás befolyásolja az emberek közérzetét. A 760 Hgmm-es mutatók 90%-ban normálisnak tekinthetők, ennek az értéknek 0 fokon kell megjelennie. Figyelembe kell venni, hogy ez az érték a föld azon területeire érvényes, ahol a tengerszint ugyanabban a sávban halad (esések nélkül). Minél nagyobb a magasság, annál kisebb lesz a nyomás. Ez a ciklonok áthaladása során is változik, mivel a változások nemcsak függőlegesen, hanem vízszintesen is előfordulnak.

A föld légkörének fiziológiai zónája 5 km-re van, miután áthaladt ezen a jelen, az ember egy különleges állapotot tapasztal - az oxigénéhezést. E folyamat során az emberek 95%-a érezhető teljesítménycsökkenést tapasztal, és még a felkészült, képzett ember közérzete is jelentősen romlik.

Ezért olyan fontos a légkör a földi élet számára – az emberek és a legtöbb élő szervezet nem létezhet e gázkeverék nélkül. Jelenlétüknek köszönhetően lehetővé vált a modern társadalom számára ismerős földi élet kialakítása. Fel kell mérni az ipari tevékenységek által okozott károkat, levegőtisztítási intézkedéseket kell végrehajtani bizonyos típusú gázok koncentrációjának csökkentése érdekében, és be kell vezetni azokat, amelyek nem elegendőek a normál összetételhez. Fontos, hogy a következő generációk számára optimális feltételek megőrzése érdekében a légkör rétegeinek megőrzésére és helyreállítására irányuló további intézkedésekre gondoljunk.