पृथ्वीच्या वातावरणाच्या सारणीची रचना. वातावरणाची रचना. पृथ्वीचे वातावरण आणि त्याचे थर्मोस्फियर

विश्वकोशीय YouTube

1 / 5

✪ पृथ्वी स्पेसशिप (भाग 14) - वातावरण

✪ वातावरण अवकाशाच्या शून्यात का खेचले गेले नाही?

✪ "सोयुझ TMA-8" या अंतराळयानाचा पृथ्वीच्या वातावरणात प्रवेश

✪ वातावरणाची रचना, अर्थ, अभ्यास

✪ ओ.एस. उगोल्निकोव्ह "वरचे वातावरण. पृथ्वी आणि अवकाशाची बैठक"

उपशीर्षके

वातावरणाची सीमा

वातावरण हे पृथ्वीभोवतीचे क्षेत्र मानले जाते ज्यामध्ये वायू वातावरणसंपूर्ण पृथ्वीसह एकत्र फिरते. वातावरण पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून 500-1000 किमीच्या उंचीवर सुरू होऊन, बाह्यमंडलामध्ये हळूहळू आंतरग्रहीय अवकाशात जाते.

इंटरनॅशनल एव्हिएशन फेडरेशनने प्रस्तावित केलेल्या व्याख्येनुसार, वातावरण आणि अंतराळ यांच्यातील सीमा कर्माना रेषेच्या बाजूने काढली आहे, जी सुमारे 100 किमी उंचीवर आहे, ज्याच्या वर हवाई उड्डाणे पूर्णपणे अशक्य आहेत. NASA वातावरणाची सीमा म्हणून 122 किलोमीटर (400,000 फूट) चिन्हाचा वापर करते, जेथे शटल पॉवर मॅन्युव्हरिंगपासून एरोडायनामिक मॅन्युव्हरिंगमध्ये बदलतात.

भौतिक गुणधर्म

टेबलमध्ये सूचीबद्ध केलेल्या वायूंव्यतिरिक्त, वातावरणात समाविष्ट आहे Cl 2 (\displaystyle (\ce (Cl2))) , SO 2 (\displaystyle (\ce (SO2))) , NH 3 (\displaystyle (\ce (NH3))) , CO (\displaystyle ((\ce (CO)))) , O 3 (\displaystyle ((\ce (O3)))) , NO 2 (\displaystyle (\ce (NO2))), हायड्रोकार्बन्स , HCl (\displaystyle (\ce (HCl))) , HF (\displaystyle (\ce (HF))) , HBr (\displaystyle (\ce (HBr))) , HI (\displaystyle ((\ce (HI)))), जोडपे Hg (\displaystyle (\ce (Hg))) , I 2 (\displaystyle (\ce (I2))) , Br 2 (\displaystyle (\ce (Br2))), तसेच इतर अनेक वायू कमी प्रमाणात. ट्रॉपोस्फियरमध्ये सतत मोठ्या प्रमाणात निलंबित घन आणि द्रव कण (एरोसोल) असतात. पृथ्वीच्या वातावरणातील दुर्मिळ वायू आहे Rn (\displaystyle (\ce (Rn))) .

वातावरणाची रचना

वातावरणाचा सीमावर्ती स्तर

ट्रोपोस्फियरचा खालचा थर (1-2 किमी जाड), ज्यामध्ये पृथ्वीच्या पृष्ठभागाची स्थिती आणि गुणधर्म थेट वातावरणाच्या गतिशीलतेवर परिणाम करतात.

ट्रोपोस्फियर

त्याची वरची मर्यादा ध्रुवीय भागात 8-10 किमी, समशीतोष्ण 10-12 किमी आणि उष्णकटिबंधीय अक्षांशांमध्ये 16-18 किमी उंचीवर आहे; उन्हाळ्याच्या तुलनेत हिवाळ्यात कमी.
वातावरणाच्या खालच्या, मुख्य थरामध्ये वातावरणातील हवेच्या एकूण वस्तुमानाच्या 80% पेक्षा जास्त आणि वातावरणातील सर्व पाण्याच्या वाफांपैकी सुमारे 90% असते. ट्रॉपोस्फियरमध्ये अशांतता आणि संवहन जोरदारपणे विकसित होतात, ढग दिसतात, चक्रीवादळ आणि अँटीसायक्लोन विकसित होतात. 0.65°/100 मीटरच्या सरासरी उभ्या ग्रेडियंटसह उंचीसह तापमान कमी होते.

ट्रोपोपॉज

ट्रॉपोस्फियरपासून स्ट्रॅटोस्फियरपर्यंतचा संक्रमणकालीन स्तर, वातावरणाचा थर ज्यामध्ये उंचीसह तापमानात घट थांबते.

स्ट्रॅटोस्फियर

वातावरणाचा थर 11 ते 50 किमी उंचीवर आहे. 11-25 किमी (स्ट्रॅटोस्फियरचा खालचा थर) तापमानात थोडासा बदल आणि 25-40 किमी लेयरमध्ये उणे 56.5 ते अधिक 0.8 डिग्री सेल्सिअस (वरच्या स्ट्रॅटोस्फियर किंवा उलथापालथ क्षेत्र) वाढ हे वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. सुमारे 40 किमी उंचीवर सुमारे 273 K (जवळजवळ 0 °C) मूल्य गाठल्यानंतर, तापमान सुमारे 55 किमी उंचीपर्यंत स्थिर राहते. स्थिर तापमानाच्या या प्रदेशाला स्ट्रॅटोपॉज म्हणतात आणि तो स्ट्रॅटोस्फियर आणि मेसोस्फियर यांच्यातील सीमा आहे.

स्ट्रॅटोपॉज

स्ट्रॅटोस्फियर आणि मेसोस्फियरमधील वातावरणाचा सीमावर्ती स्तर. उभ्या तापमान वितरणात कमाल आहे (सुमारे 0 °C).

मेसोस्फियर

थर्मोस्फियर

वरची मर्यादा सुमारे 800 किमी आहे. तापमान 200-300 किमी उंचीवर वाढते, जेथे ते 1500 के ऑर्डरच्या मूल्यांपर्यंत पोहोचते, त्यानंतर ते उच्च उंचीपर्यंत जवळजवळ स्थिर राहते. सौर रेडिएशन आणि कॉस्मिक रेडिएशनच्या कृती अंतर्गत, हवा आयनीकृत केली जाते ("ध्रुवीय दिवे") - आयनोस्फियरचे मुख्य क्षेत्र थर्मोस्फियरच्या आत असतात. 300 किमी पेक्षा जास्त उंचीवर, अणु ऑक्सिजनचे वर्चस्व असते. थर्मोस्फियरची वरची मर्यादा मुख्यत्वे सूर्याच्या वर्तमान क्रियाकलापांद्वारे निर्धारित केली जाते. कमी क्रियाकलापांच्या काळात - उदाहरणार्थ, 2008-2009 मध्ये - या थराच्या आकारात लक्षणीय घट झाली आहे.

थर्मोपॉज

थर्मोस्फियरच्या वरच्या वातावरणाचा प्रदेश. या प्रदेशात, सौर किरणोत्सर्गाचे शोषण नगण्य आहे आणि तापमान प्रत्यक्षात उंचीनुसार बदलत नाही.

एक्सोस्फियर (विखुरणारा गोल)

100 किमी उंचीपर्यंत, वातावरण हे वायूंचे एकसंध, चांगले मिश्रित मिश्रण आहे. उच्च स्तरांमध्ये, उंचीमधील वायूंचे वितरण त्यांच्या आण्विक वस्तुमानांवर अवलंबून असते, जड वायूंचे प्रमाण पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून अंतरासह वेगाने कमी होते. वायूची घनता कमी झाल्यामुळे, स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये तापमान 0 °C वरून मेसोस्फियरमध्ये उणे 110 °C पर्यंत घसरते. तथापि, 200-250 किमी उंचीवरील वैयक्तिक कणांची गतिज ऊर्जा ~ 150 °C तापमानाशी संबंधित आहे. 200 किमीच्या वर, तापमान आणि वायूच्या घनतेमध्ये वेळ आणि जागेत लक्षणीय चढ-उतार दिसून येतात.

सुमारे 2000-3500 किमी उंचीवर, बाह्यमंडल हळूहळू तथाकथित मध्ये जातो स्पेस व्हॅक्यूम जवळ, जे आंतरग्रहीय वायूच्या दुर्मिळ कणांनी भरलेले असते, प्रामुख्याने हायड्रोजन अणू. परंतु हा वायू आंतरग्रहीय पदार्थाचाच भाग आहे. दुसरा भाग धूमकेतू आणि उल्काजन्य उत्पत्तीच्या धूलिकण कणांनी बनलेला आहे. अत्यंत दुर्मिळ धुळीच्या कणांव्यतिरिक्त, सौर आणि आकाशगंगेच्या उत्पत्तीचे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आणि कॉर्पस्क्युलर रेडिएशन या जागेत प्रवेश करतात.

पुनरावलोकन करा

वातावरणातील विद्युत गुणधर्मांवर आधारित ते उत्सर्जित करतात न्यूट्रोस्फियरआणि ionosphere .

वातावरणातील वायूच्या रचनेनुसार ते उत्सर्जित करतात homosphereआणि heterosphere. heterosphere- हे असे क्षेत्र आहे जेथे गुरुत्वाकर्षण वायूंच्या पृथक्करणावर परिणाम करते, कारण इतक्या उंचीवर त्यांचे मिश्रण नगण्य आहे. म्हणून हेटरोस्फियरच्या परिवर्तनीय रचनेचे अनुसरण करते. त्याच्या खाली वातावरणाचा एक चांगला मिश्रित, एकसंध भाग आहे, ज्याला होमोस्फीअर म्हणतात. या थरांमधील सीमेला टर्बोपॉज म्हणतात, ती सुमारे 120 किमी उंचीवर आहे.

वातावरणाचे इतर गुणधर्म आणि मानवी शरीरावर परिणाम

आधीच समुद्रसपाटीपासून 5 किमी उंचीवर, एक अप्रशिक्षित व्यक्ती ऑक्सिजन उपासमार विकसित करते आणि अनुकूलन न करता, एखाद्या व्यक्तीची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या कमी होते. इथेच वातावरणाचा फिजियोलॉजिकल झोन संपतो. 9 किमी उंचीवर मानवी श्वास घेणे अशक्य होते, जरी सुमारे 115 किमी पर्यंत वातावरणात ऑक्सिजन असते.

वातावरण आपल्याला श्वास घेण्यासाठी आवश्यक असलेला ऑक्सिजन प्रदान करतो. तथापि, आपण उंचीवर जाताना वातावरणाचा एकूण दाब कमी झाल्यामुळे, ऑक्सिजनचा आंशिक दाब देखील त्यानुसार कमी होतो.

वातावरणाच्या निर्मितीचा इतिहास

सर्वात सामान्य सिद्धांतानुसार, पृथ्वीचे वातावरण तीनमध्ये आहे विविध फॉर्म्युलेशन. सुरुवातीला, त्यात आंतरग्रहीय अवकाशातून मिळवलेले हलके वायू (हायड्रोजन आणि हेलियम) होते. हे तथाकथित प्राथमिक वातावरण. पुढच्या टप्प्यावर, सक्रिय ज्वालामुखीच्या क्रियाकलापांमुळे वातावरणातील हायड्रोजन (कार्बन डायऑक्साइड, अमोनिया, पाण्याची वाफ) व्यतिरिक्त इतर वायूंचे संपृक्तता होते. असे आहे दुय्यम वातावरण. हे वातावरण चैतन्यमय होते. पुढे, वातावरण निर्मितीची प्रक्रिया खालील घटकांद्वारे निर्धारित केली गेली:

इंटरप्लॅनेटरी स्पेसमध्ये हलक्या वायूंची (हायड्रोजन आणि हेलियम) गळती;
अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्ग, विजेचा स्त्राव आणि इतर काही घटकांच्या प्रभावाखाली वातावरणात होणारी रासायनिक प्रतिक्रिया.

हळुहळू या घटकांमुळे निर्मिती झाली तृतीयक वातावरण, हायड्रोजनची खूपच कमी सामग्री आणि नायट्रोजन आणि कार्बन डायऑक्साइडची जास्त सामग्री (याच्या परिणामी तयार होते रासायनिक प्रतिक्रियाअमोनिया आणि हायड्रोकार्बन्स पासून).

नायट्रोजन

शिक्षण मोठ्या संख्येनेनायट्रोजन आण्विक ऑक्सिजनद्वारे अमोनिया-हायड्रोजन वातावरणाच्या ऑक्सिडेशनमुळे होते O 2 (\displaystyle (\ce (O2))), जे 3 अब्ज वर्षांपूर्वीपासून प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी ग्रहाच्या पृष्ठभागावरून येऊ लागले. तसेच नायट्रोजन N 2 (\displaystyle (\ce (N2)))नायट्रेट्स आणि इतर नायट्रोजन-युक्त संयुगेच्या विनित्रीकरणाच्या परिणामी वातावरणात सोडले जाते. नायट्रोजनचे ओझोनद्वारे ऑक्सिडीकरण केले जाते NO (\displaystyle ((\ce (NO))))वातावरणाच्या वरच्या थरांमध्ये.

नायट्रोजन N 2 (\displaystyle (\ce (N2)))केवळ विशिष्ट परिस्थितीत प्रतिक्रियांमध्ये प्रवेश करते (उदाहरणार्थ, विजेच्या स्त्राव दरम्यान). कमी प्रमाणात इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज दरम्यान ओझोनद्वारे आण्विक नायट्रोजनचे ऑक्सीकरण वापरले जाते औद्योगिक उत्पादन नायट्रोजन खते. कमी ऊर्जेच्या वापरासह ते ऑक्सिडाइझ केले जाऊ शकते आणि सायनोबॅक्टेरिया (निळा-हिरवा शैवाल) आणि शेंगांसह राइझोबियल सिम्बायोसिस तयार करणारे नोड्यूल बॅक्टेरियाद्वारे जैविक दृष्ट्या सक्रिय स्वरूपात रूपांतरित केले जाऊ शकते, जे प्रभावी हिरवे खत रोपे असू शकतात जे कमी होत नाहीत, परंतु माती समृद्ध करतात. नैसर्गिक खतांसह.

ऑक्सिजन

प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी, ऑक्सिजन सोडणे आणि कार्बन डाय ऑक्साईडचे शोषण यासह पृथ्वीवरील सजीवांच्या आगमनाने वातावरणाची रचना आमूलाग्र बदलू लागली. सुरुवातीला, ऑक्सिजन कमी झालेल्या संयुगे - अमोनिया, हायड्रोकार्बन्स, महासागरांमध्ये असलेले लोहाचे फेरस स्वरूप आणि इतरांच्या ऑक्सिडेशनवर खर्च केले गेले. या टप्प्याच्या शेवटी, वातावरणातील ऑक्सिजनचे प्रमाण वाढू लागले. हळूहळू, ऑक्सिडायझिंग गुणधर्मांसह एक आधुनिक वातावरण तयार झाले. यामुळे वातावरण, लिथोस्फियर आणि बायोस्फियरमध्ये होणार्‍या अनेक प्रक्रियांमध्ये गंभीर आणि आकस्मिक बदल होत असल्याने, या घटनेला ऑक्सिजन आपत्ती असे म्हणतात.

उदात्त वायू

वायू प्रदूषण

अलीकडे, मानवाने वातावरणाच्या उत्क्रांतीवर प्रभाव टाकण्यास सुरुवात केली आहे. मानवी क्रियाकलापांचा परिणाम म्हणजे मागील भूवैज्ञानिक युगांमध्ये जमा झालेल्या हायड्रोकार्बन इंधनाच्या ज्वलनामुळे वातावरणातील कार्बन डाय ऑक्साईडच्या सामग्रीमध्ये सतत वाढ झाली आहे. प्रकाशसंश्लेषणात प्रचंड प्रमाणात वापरला जातो आणि जगातील महासागरांमध्ये शोषला जातो. कार्बोनेट खडक आणि वनस्पती आणि प्राणी उत्पत्तीच्या सेंद्रिय पदार्थांच्या विघटनामुळे तसेच ज्वालामुखी आणि मानवी उत्पादन क्रियाकलापांमुळे हा वायू वातावरणात प्रवेश करतो. गेल्या 100 वर्षातील सामग्री CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2)))वातावरणात 10% वाढ झाली, मुख्य भाग (360 अब्ज टन) इंधनाच्या ज्वलनातून येतो. जर इंधनाच्या ज्वलनाचा वाढीचा दर असाच चालू राहिला, तर पुढील 200-300 वर्षांत ही रक्कम CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2)))वातावरणात दुप्पट आणि होऊ शकते

वातावरण हे पृथ्वीचे हवेचे आवरण आहे. पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून 3000 किमी पर्यंत विस्तारित आहे. त्याचे ट्रेस 10,000 किमी पर्यंतच्या उंचीवर शोधले जाऊ शकतात. A. ची असमान घनता 50 5 आहे; त्याची वस्तुमान 5 किमी, 75% - 10 किमी पर्यंत, 90% - 16 किमी पर्यंत केंद्रित आहे.

वातावरणात हवा असते - अनेक वायूंचे यांत्रिक मिश्रण.

नायट्रोजन(78%) वातावरणातील ऑक्सिजन विरळ घटकाची भूमिका बजावते, ऑक्सिडेशनचा दर नियंत्रित करते आणि परिणामी, जैविक प्रक्रियांचा दर आणि तीव्रता. नायट्रोजन - मुख्य घटकपृथ्वीचे वातावरण, ज्याची सतत बायोस्फियरच्या सजीव वस्तूंशी देवाणघेवाण होते आणि घटक भागनंतरचे नायट्रोजन संयुगे आहेत (अमीनो ऍसिड, प्युरिन इ.). वातावरणातून नायट्रोजन काढणे अजैविक आणि जैवरासायनिक पद्धतीने होते, जरी त्यांचा एकमेकांशी जवळचा संबंध आहे. अजैविक निष्कर्षण त्याच्या संयुगे N 2 O, N 2 O 5 , NO 2 , NH 3 च्या निर्मितीशी संबंधित आहे. ते वातावरणातील पर्जन्यमानात आढळतात आणि गडगडाटी वादळ किंवा सौर किरणोत्सर्गाच्या प्रभावाखाली प्रकाशरासायनिक प्रतिक्रियांच्या कृती अंतर्गत वातावरणात तयार होतात.

सह सहजीवन मध्ये जैविक नायट्रोजन निर्धारण काही जीवाणू द्वारे चालते उच्च वनस्पतीमातीत. सागरी वातावरणातील काही प्लँक्टन सूक्ष्मजीव आणि एकपेशीय वनस्पतींद्वारे नायट्रोजन देखील निश्चित केला जातो. परिमाणात्मक दृष्टीने, नायट्रोजनचे जैविक बंधन त्याच्या अजैविक स्थिरीकरणापेक्षा जास्त आहे. वातावरणातील सर्व नायट्रोजनच्या देवाणघेवाणीसाठी अंदाजे 10 दशलक्ष वर्षे लागतात. नायट्रोजन ज्वालामुखीच्या उत्पत्तीच्या वायूंमध्ये आणि अग्निमय खडकांमध्ये आढळतो. स्फटिकासारखे खडक आणि उल्कापिंडांचे विविध नमुने गरम केल्यावर नायट्रोजन N 2 आणि NH 3 रेणूंच्या स्वरूपात सोडला जातो. तथापि, पृथ्वीवर आणि स्थलीय ग्रहांवर नायट्रोजनच्या उपस्थितीचे मुख्य स्वरूप आण्विक आहे. अमोनिया, वरच्या वातावरणात प्रवेश करून, वेगाने ऑक्सिडाइझ होते, नायट्रोजन सोडते. गाळाच्या खडकांमध्ये, ते सेंद्रिय पदार्थांसह पुरले जाते आणि बिटुमिनस ठेवींमध्ये वाढीव प्रमाणात आढळते. या खडकांच्या प्रादेशिक रूपांतराच्या प्रक्रियेत नायट्रोजन इन भिन्न फॉर्मपृथ्वीच्या वातावरणात सोडले.

भू-रासायनिक नायट्रोजन चक्र (

ऑक्सिजन(21%) श्वासोच्छ्वासासाठी सजीवांद्वारे वापरले जाते, सेंद्रिय पदार्थाचा भाग आहे (प्रथिने, चरबी, कर्बोदके). ओझोन ओ ३. सूर्यापासून जीवघेणा अतिनील किरणे अवरोधित करणे.

ऑक्सिजन हा वातावरणातील दुसऱ्या क्रमांकाचा सर्वात मुबलक वायू आहे, जो बायोस्फीअरमधील अनेक प्रक्रियांमध्ये अत्यंत महत्त्वाची भूमिका बजावतो. त्याच्या अस्तित्वाचे प्रमुख स्वरूप O 2 आहे. वातावरणाच्या वरच्या थरांमध्ये, अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्गाच्या प्रभावाखाली, ऑक्सिजनचे रेणू विलग होतात आणि सुमारे 200 किमी उंचीवर, अणू ऑक्सिजन आणि आण्विक (O: O 2) चे गुणोत्तर 10 इतके होते. जेव्हा हे स्वरूप ऑक्सिजन वातावरणात संवाद साधतो (20-30 किमी उंचीवर), ओझोन पट्टा (ओझोन शील्ड). ओझोन (O 3) सजीवांसाठी आवश्यक आहे, ज्यामुळे त्यांच्यासाठी हानिकारक असलेल्या बहुतेक सौर अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्गात विलंब होतो.

पृथ्वीच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात, वरच्या वातावरणात कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याच्या रेणूंच्या फोटोडिसोसिएशनच्या परिणामी मुक्त ऑक्सिजन फारच कमी प्रमाणात निर्माण झाला. तथापि, या लहान प्रमाणात इतर वायूंच्या ऑक्सिडेशनमध्ये त्वरीत वापरण्यात आले. महासागरात ऑटोट्रॉफिक प्रकाशसंश्लेषक जीवांच्या आगमनाने, परिस्थिती लक्षणीय बदलली आहे. वातावरणातील मुक्त ऑक्सिजनचे प्रमाण उत्तरोत्तर वाढू लागले, बायोस्फीअरच्या अनेक घटकांचे सक्रियपणे ऑक्सिडायझेशन झाले. अशाप्रकारे, मुक्त ऑक्सिजनच्या पहिल्या भागांनी प्रामुख्याने लोहाच्या फेरस स्वरूपाचे ऑक्साईडमध्ये आणि सल्फाइड्सचे सल्फेटमध्ये संक्रमण होण्यास हातभार लावला.

सरतेशेवटी, पृथ्वीच्या वातावरणातील मुक्त ऑक्सिजनचे प्रमाण एका विशिष्ट वस्तुमानापर्यंत पोहोचले आणि अशा प्रकारे संतुलित झाले की उत्पादित रक्कम शोषलेल्या रकमेइतकीच झाली. वातावरणात मुक्त ऑक्सिजनच्या सामग्रीची सापेक्ष स्थिरता स्थापित केली गेली.

जिओकेमिकल ऑक्सिजन सायकल (व्ही.ए. व्रॉन्स्की, जी.व्ही. व्होइटकेविच)

कार्बन डाय ऑक्साइड, सजीव पदार्थाच्या निर्मितीकडे जातो आणि पाण्याच्या वाफेसह तथाकथित "ग्रीनहाऊस (ग्रीनहाऊस) प्रभाव" तयार करतो.

कार्बन (कार्बन डायऑक्साइड) - वातावरणातील बहुतेक CO 2 च्या रूपात आणि CH 4 च्या रूपात खूपच कमी आहे. जैविक मंडलातील कार्बनच्या भू-रासायनिक इतिहासाचे महत्त्व अपवादात्मकपणे मोठे आहे, कारण ते सर्व सजीवांचा एक भाग आहे. सजीवांच्या आत, कार्बनचे कमी झालेले प्रकार उद्भवतात आणि मध्ये वातावरणबायोस्फियर्सचे ऑक्सिडीकरण केले जाते. अशा प्रकारे, एक रासायनिक एक्सचेंज स्थापित केले जाते जीवन चक्र: CO 2 ↔ सजीव पदार्थ.

बायोस्फियरमध्ये कार्बन डायऑक्साइडचा प्राथमिक स्त्रोत म्हणजे ज्वालामुखी क्रिया म्हणजे आच्छादन आणि पृथ्वीच्या कवचाच्या खालच्या क्षितिजाच्या सेक्युलर डिगॅसिंगशी संबंधित. या कार्बन डाय ऑक्साईडचा काही भाग विविध रूपांतरित झोनमधील प्राचीन चुनखडीच्या थर्मल विघटनामुळे उद्भवतो. बायोस्फियरमध्ये CO 2 चे स्थलांतर दोन प्रकारे होते.

पीट, कोळसा, तेल, तेल शेलच्या स्वरूपात लिथोस्फियरमध्ये अनुकूल कमी परिस्थितीमध्ये सेंद्रिय पदार्थांच्या निर्मितीसह प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेत CO 2 चे शोषण आणि त्यानंतर दफन करण्याची पहिली पद्धत व्यक्त केली जाते. दुसऱ्या पद्धतीनुसार, कार्बन स्थलांतरामुळे हायड्रोस्फियरमध्ये कार्बोनेट प्रणाली तयार होते, जिथे CO 2 H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2 मध्ये बदलते. मग, कॅल्शियम (कमी वेळा मॅग्नेशियम आणि लोह) च्या सहभागाने, कार्बोनेटचा वर्षाव बायोजेनिक आणि अबोजेनिक पद्धतीने होतो. चुनखडी आणि डोलोमाइट्सचे जाड थर दिसतात. त्यानुसार ए.बी. रोनोव्ह, जीवमंडलाच्या इतिहासात सेंद्रिय कार्बन (Corg) आणि कार्बोनेट कार्बन (Ccarb) यांचे गुणोत्तर 1:4 होते.

कार्बनच्या जागतिक चक्राबरोबरच त्याचे अनेक छोटे चक्र आहेत. म्हणून, जमिनीवर, हिरव्या वनस्पती दिवसा प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेसाठी CO 2 शोषून घेतात आणि रात्री ते वातावरणात सोडतात. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील सजीवांच्या मृत्यूसह, कार्बनिक पदार्थांचे ऑक्सिडाइझेशन (सूक्ष्मजीवांच्या सहभागासह) वातावरणात CO 2 सोडले जाते. अलिकडच्या दशकांमध्ये, जीवाश्म इंधनाचे प्रचंड ज्वलन आणि आधुनिक वातावरणात त्याची सामग्री वाढल्याने कार्बन चक्रातील एक विशेष स्थान व्यापले गेले आहे.

भौगोलिक लिफाफ्यातील कार्बन सायकल (एफ. रामद, 1981 नुसार)

आर्गॉन- तिसरा सर्वात सामान्य वायुमंडलीय वायू, जो अत्यंत दुर्मिळ सामान्य इतर निष्क्रिय वायूंपासून तीव्रपणे वेगळे करतो. तथापि, आर्गॉन त्याच्या भूगर्भीय इतिहासात या वायूंचे भविष्य सामायिक करते, जे दोन वैशिष्ट्यांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत:

वातावरणात त्यांच्या संचयनाची अपरिवर्तनीयता;
काही अस्थिर समस्थानिकांच्या किरणोत्सर्गी क्षयशी जवळचा संबंध.

अक्रिय वायू पृथ्वीच्या बायोस्फीअरमधील बहुतेक चक्रीय घटकांच्या अभिसरणाच्या बाहेर असतात.

सर्व अक्रिय वायू प्राथमिक आणि रेडिओजेनिकमध्ये विभागले जाऊ शकतात. प्राथमिक ते आहेत जे पृथ्वीच्या निर्मिती दरम्यान पकडले गेले होते. ते अत्यंत दुर्मिळ आहेत. आर्गॉनचा प्राथमिक भाग प्रामुख्याने 36 Ar आणि 38 Ar समस्थानिकेद्वारे दर्शविला जातो, तर वायुमंडलीय आर्गॉनमध्ये संपूर्णपणे 40 Ar समस्थानिक (99.6%) असते, जे निःसंशयपणे रेडिओजेनिक असते. पोटॅशियम धारण करणार्‍या खडकांमध्ये, इलेक्ट्रॉन कॅप्चरद्वारे पोटॅशियम-40 च्या क्षयमुळे रेडिओजेनिक आर्गॉन जमा होतो: 40 K + e → 40 Ar.

म्हणून, खडकांमधील आर्गॉनची सामग्री त्यांच्या वयानुसार आणि पोटॅशियमच्या प्रमाणात निर्धारित केली जाते. या मर्यादेपर्यंत, खडकांमध्ये हेलियमचे प्रमाण हे त्यांच्या वयाचे आणि थोरियम आणि युरेनियमच्या सामग्रीचे कार्य आहे. आर्गॉन आणि हेलियम ज्वालामुखीच्या उद्रेकादरम्यान पृथ्वीच्या आतील भागातून, वायू जेटच्या स्वरूपात पृथ्वीच्या कवचातील क्रॅकद्वारे आणि खडकांच्या हवामानाच्या वेळी देखील वातावरणात सोडले जातात. P. Dimon आणि J. Culp यांनी केलेल्या गणनेनुसार, हेलियम आणि आर्गॉन आधुनिक युगात पृथ्वीच्या कवचात जमा होतात आणि तुलनेने कमी प्रमाणात वातावरणात प्रवेश करतात. या रेडिओजेनिक वायूंच्या प्रवेशाचा दर इतका कमी आहे की पृथ्वीच्या भूगर्भशास्त्रीय इतिहासादरम्यान ते आधुनिक वातावरणात त्यांची निरीक्षण केलेली सामग्री प्रदान करू शकले नाहीत. म्हणूनच, असे गृहीत धरले जाते की वातावरणातील बहुतेक आर्गॉन त्याच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर पृथ्वीच्या आतड्यांमधून आले होते आणि नंतर ज्वालामुखीच्या प्रक्रियेत आणि पोटॅशियमच्या हवामानादरम्यान खूप लहान भाग जोडला गेला होता. खडक असलेले.

अशा प्रकारे, भूगर्भीय काळात, हेलियम आणि आर्गॉनमध्ये भिन्न स्थलांतर प्रक्रिया होते. वातावरणात हेलियम फारच कमी आहे (सुमारे 5 * 10 -4%), आणि पृथ्वीचा "हेलियम श्वास" हलका होता, कारण तो सर्वात हलका वायू म्हणून बाह्य अवकाशात पळून गेला. आणि "आर्गॉन ब्रीद" - जड आणि आर्गॉन आपल्या ग्रहामध्ये राहिले. बहुतेक प्राथमिक जड वायू, जसे निऑन आणि झेनॉन, पृथ्वीने त्याच्या निर्मिती दरम्यान पकडलेल्या प्राथमिक निऑनशी, तसेच आवरणाच्या डिगॅसिंग दरम्यान वातावरणात सोडण्याशी संबंधित होते. उदात्त वायूंच्या भू-रसायनशास्त्रावरील डेटाची संपूर्णता दर्शवते की पृथ्वीचे प्राथमिक वातावरण त्याच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर उद्भवले.

वातावरण समाविष्ट आहे पाण्याची वाफआणि पाणीद्रव आणि घन अवस्थेत. वातावरणातील पाणी हे एक महत्त्वाचे उष्णता संचयक आहे.

वातावरणाच्या खालच्या थरांमध्ये मोठ्या प्रमाणात खनिज आणि टेक्नोजेनिक धूळ आणि एरोसोल, ज्वलन उत्पादने, क्षार, बीजाणू आणि वनस्पती परागकण इ.

100-120 किमी उंचीपर्यंत, हवेच्या संपूर्ण मिश्रणामुळे, वातावरणाची रचना एकसंध आहे. नायट्रोजन आणि ऑक्सिजनमधील गुणोत्तर स्थिर आहे. वर, अक्रिय वायू, हायड्रोजन इ. प्राबल्य आहे. वातावरणाच्या खालच्या थरांमध्ये पाण्याची वाफ असते. पृथ्वीपासून अंतर कमी होत असताना, त्यातील सामग्री कमी होते. वरील, वायूंचे गुणोत्तर बदलते, उदाहरणार्थ, 200-800 किमी उंचीवर, ऑक्सिजन नायट्रोजनवर 10-100 पटीने वाढतो.

वातावरणाचा अचूक आकार अज्ञात आहे, कारण त्याची वरची सीमा स्पष्टपणे दिसत नाही. तथापि, वातावरणाच्या संरचनेचा पुरेसा अभ्यास केला गेला आहे जेणेकरून प्रत्येकाला आपल्या ग्रहाचे वायू कवच कसे व्यवस्थित केले आहे याची कल्पना येऊ शकेल.

वायुमंडलीय भौतिकशास्त्र शास्त्रज्ञ पृथ्वीभोवतीचे क्षेत्र म्हणून परिभाषित करतात जे ग्रहासोबत फिरतात. FAI खालील देते व्याख्या:

अवकाश आणि वातावरण यांच्यातील सीमा कर्मन रेषेने चालते. ही ओळ, त्याच संस्थेच्या व्याख्येनुसार, समुद्रसपाटीपासूनची उंची आहे, 100 किमी उंचीवर आहे.

या रेषेवरील कोणतीही गोष्ट म्हणजे बाह्य अवकाश. वातावरण हळूहळू आंतरग्रहीय अवकाशात जाते, म्हणूनच त्याच्या आकाराबद्दल वेगवेगळ्या कल्पना आहेत.

वातावरणाच्या खालच्या सीमेसह, सर्व काही अगदी सोपे आहे - ते पृथ्वीच्या कवचाच्या पृष्ठभागावरून आणि पृथ्वीच्या पाण्याच्या पृष्ठभागावरून जाते - हायड्रोस्फियर. त्याच वेळी, सीमा, एक म्हणू शकते, पृथ्वी आणि पाण्याच्या पृष्ठभागामध्ये विलीन होते, कारण हवेचे कण देखील तेथे विरघळतात.

पृथ्वीच्या आकारमानात वातावरणाच्या कोणत्या थरांचा समावेश होतो

मनोरंजक तथ्यः हिवाळ्यात ते कमी असते, उन्हाळ्यात ते जास्त असते.

या थरातच अशांतता, अँटीसायक्लोन आणि चक्रीवादळे उद्भवतात, ढग तयार होतात. हेच क्षेत्र हवामानाच्या निर्मितीसाठी जबाबदार आहे; सर्व हवेच्या वस्तुमानांपैकी अंदाजे 80% त्यात स्थित आहेत.

ट्रोपोपॉज हा एक थर आहे ज्यामध्ये तापमान उंचीसह कमी होत नाही. ट्रॉपोपॉजच्या वर, 11 पेक्षा जास्त उंचीवर आणि 50 किमी पर्यंत स्थित आहे. स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये ओझोनचा एक थर असतो, जो ग्रहाचे अल्ट्राव्हायोलेट किरणांपासून संरक्षण करण्यासाठी ओळखला जातो. या थरातील हवा सोडली जाते, हे वैशिष्ट्यांद्वारे स्पष्ट केले आहे जांभळा रंगआकाश. येथे हवेच्या प्रवाहाचा वेग 300 किमी/ताशी पोहोचू शकतो. स्ट्रॅटोस्फियर आणि मेसोस्फियर दरम्यान स्ट्रॅटोपॉज आहे - सीमावर्ती क्षेत्र, ज्यामध्ये कमाल तापमान होते.

पुढील स्तर आहे. ते 85-90 किलोमीटर उंचीपर्यंत पसरते. मेसोस्फियरमधील आकाशाचा रंग काळा आहे, त्यामुळे सकाळ आणि दुपारच्या वेळीही तारे पाहता येतात. सर्वात जटिल फोटोकेमिकल प्रक्रिया तेथे घडतात, ज्या दरम्यान वातावरणीय चमक येते.

मेसोस्फियर आणि पुढील स्तर दरम्यान मेसोपॉज आहे. हे संक्रमण स्तर म्हणून परिभाषित केले जाते ज्यामध्ये किमान तापमान पाहिले जाते. वर, समुद्रसपाटीपासून 100 किलोमीटर उंचीवर, कर्मन रेषा आहे. या रेषेच्या वर थर्मोस्फियर (उंची मर्यादा 800 किमी) आणि एक्सोस्फियर आहेत, ज्याला "डिस्पर्शन झोन" देखील म्हणतात. सुमारे 2-3 हजार किलोमीटर उंचीवर, ते जवळच्या अवकाशातील व्हॅक्यूममध्ये जाते.

वातावरणाचा वरचा थर स्पष्टपणे दिसत नसल्यामुळे त्याचा नेमका आकार मोजता येत नाही. याशिवाय, मध्ये विविध देशअशा संस्था आहेत भिन्न मतेया खात्यावर. याची नोंद घ्यावी कर्मान ओळपृथ्वीच्या वातावरणाची सीमा केवळ सशर्त मानली जाऊ शकते, पासून विविध स्रोतभिन्न सीमा मार्कर वापरा. तर, काही स्त्रोतांमध्ये आपल्याला माहिती मिळू शकते की वरची मर्यादा 2500-3000 किमी उंचीवर जाते.

NASA गणनासाठी 122 किलोमीटर चिन्ह वापरते. फार पूर्वी, प्रयोग केले गेले होते ज्याने सीमा स्पष्ट केली होती की सुमारे 118 किमी.

वातावरण (इतर ग्रीक ἀτμός - स्टीम आणि σφαῖρα - बॉलमधून) हे पृथ्वी ग्रहाभोवती वायूयुक्त कवच (भूगोल) आहे. त्याची आतील पृष्ठभाग हायड्रोस्फियर आणि अंशतः पृथ्वीच्या कवचाला व्यापते, तर त्याच्या बाह्य पृष्ठभागाची सीमा बाह्य अवकाशाच्या जवळ-पृथ्वी भागावर असते.

वातावरणाचा अभ्यास करणाऱ्या भौतिकशास्त्र आणि रसायनशास्त्राच्या एकूण विभागांना सामान्यतः वायुमंडलीय भौतिकशास्त्र म्हणतात. वातावरण पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील हवामान ठरवते, हवामानशास्त्र हा हवामानाचा अभ्यास आहे आणि हवामानशास्त्र हा दीर्घकालीन हवामानातील फरकांचा अभ्यास आहे.

भौतिक गुणधर्म

वातावरणाची जाडी पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून सुमारे 120 किमी आहे. वातावरणातील हवेचे एकूण वस्तुमान (5.1-5.3) 1018 किलो आहे. यापैकी, कोरड्या हवेचे वस्तुमान (5.1352 ± 0.0003) 1018 किलो आहे, पाण्याच्या वाफेचे एकूण वस्तुमान सरासरी 1.27 1016 किलो आहे.

स्वच्छ कोरड्या हवेचे मोलर मास 28.966 g/mol आहे, समुद्राच्या पृष्ठभागाजवळ हवेची घनता अंदाजे 1.2 kg/m3 आहे. समुद्रसपाटीवर 0 °C वर दबाव 101.325 kPa आहे; गंभीर तापमान - -140.7 ° से (~ 132.4 के); गंभीर दबाव - 3.7 एमपीए; Cp 0 °C - 1.0048 103 J/(kg K), Cv - 0.7159 103 J/(kg K) (0 °C वर). पाण्यात हवेची विद्राव्यता (वस्तुमानानुसार) 0°C - 0.0036%, 25°C - 0.0023% वर.

पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील "सामान्य परिस्थिती" साठी घेतली जाते: घनता 1.2 kg/m3, बॅरोमेट्रिक दाब 101.35 kPa, तापमान अधिक 20 °C आणि सापेक्ष आर्द्रता 50%. या सशर्त निर्देशकांचे पूर्णपणे अभियांत्रिकी मूल्य आहे.

रासायनिक रचना

ज्वालामुखीच्या उद्रेकादरम्यान वायू बाहेर पडल्यामुळे पृथ्वीचे वातावरण निर्माण झाले. महासागर आणि बायोस्फियरच्या आगमनाने, माती आणि दलदलीतील पाणी, वनस्पती, प्राणी आणि त्यांच्या विघटन उत्पादनांसह गॅस एक्सचेंजमुळे देखील ते तयार झाले.

सध्या, पृथ्वीच्या वातावरणात प्रामुख्याने वायू आणि विविध अशुद्धता (धूळ, पाण्याचे थेंब, बर्फाचे स्फटिक, समुद्री क्षार, ज्वलन उत्पादने).

पाणी (H2O) आणि कार्बन डायऑक्साइड (CO2) वगळता वातावरणातील वायूंचे प्रमाण जवळजवळ स्थिर असते.

कोरड्या हवेची रचना


नायट्रोजन
ऑक्सिजन
आर्गॉन
पाणी
कार्बन डाय ऑक्साइड
निऑन
हेलियम
मिथेन
क्रिप्टन
हायड्रोजन
झेनॉन
नायट्रस ऑक्साईड

टेबलमध्ये दर्शविलेल्या वायूंव्यतिरिक्त, वातावरणात SO2, NH3, CO, ओझोन, हायड्रोकार्बन्स, HCl, HF, Hg वाष्प, I2, तसेच NO आणि इतर अनेक वायू कमी प्रमाणात आहेत. ट्रॉपोस्फियरमध्ये सतत मोठ्या प्रमाणात निलंबित घन आणि द्रव कण (एरोसोल) असतात.

वातावरणाची रचना

ट्रोपोस्फियर

त्याची वरची मर्यादा ध्रुवीय भागात 8-10 किमी, समशीतोष्ण 10-12 किमी आणि उष्णकटिबंधीय अक्षांशांमध्ये 16-18 किमी उंचीवर आहे; उन्हाळ्याच्या तुलनेत हिवाळ्यात कमी. वातावरणाच्या खालच्या, मुख्य थरामध्ये वातावरणातील हवेच्या एकूण वस्तुमानाच्या 80% पेक्षा जास्त आणि वातावरणातील सर्व पाण्याच्या वाफांपैकी सुमारे 90% असते. ट्रॉपोस्फियरमध्ये, अशांतता आणि संवहन अत्यंत विकसित होते, ढग दिसतात, चक्रीवादळ आणि प्रतिचक्रीवादळ विकसित होतात. 0.65°/100 मीटरच्या सरासरी उभ्या ग्रेडियंटसह उंचीसह तापमान कमी होते

ट्रोपोपॉज

स्ट्रॅटोस्फियर

वातावरणाचा थर 11 ते 50 किमी उंचीवर आहे. 11-25 किमीच्या (स्ट्रॅटोस्फियरचा खालचा थर) तापमानात थोडासा बदल आणि त्याचा 25-40 किमी लेयरमध्ये −56.5 ते 0.8 °C (वरचा स्ट्रॅटोस्फियर लेयर किंवा उलथापालथ प्रदेश) वाढ होणे हे वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. सुमारे 40 किमी उंचीवर सुमारे 273 K (जवळजवळ 0 °C) मूल्य गाठल्यानंतर, तापमान सुमारे 55 किमी उंचीपर्यंत स्थिर राहते. स्थिर तापमानाच्या या प्रदेशाला स्ट्रॅटोपॉज म्हणतात आणि तो स्ट्रॅटोस्फियर आणि मेसोस्फियर यांच्यातील सीमा आहे.

स्ट्रॅटोपॉज

मेसोस्फियर

मेसोस्फियर 50 किमी उंचीपासून सुरू होते आणि 80-90 किमी पर्यंत विस्तारते. (0.25-0.3)°/100 मीटर सरासरी उभ्या ग्रेडियंटसह उंचीसह तापमान कमी होते. मुख्य ऊर्जा प्रक्रिया तेजस्वी उष्णता हस्तांतरण आहे. मुक्त रॅडिकल्स, कंपने उत्तेजित रेणू इत्यादींचा समावेश असलेल्या जटिल फोटोकेमिकल प्रक्रियांमुळे वातावरणातील ल्युमिनेसेन्स होतो.

मेसोपॉज

मेसोस्फियर आणि थर्मोस्फियर दरम्यान संक्रमणकालीन स्तर. उभ्या तापमान वितरणात किमान आहे (सुमारे -90 ° से).

कर्मन रेषा

समुद्रसपाटीपासूनची उंची, जी पारंपारिकपणे पृथ्वीचे वातावरण आणि अवकाश यांच्यातील सीमा म्हणून स्वीकारली जाते. FAI च्या व्याख्येनुसार, करमन रेषा समुद्रसपाटीपासून 100 किमी उंचीवर आहे.

पृथ्वीच्या वातावरणाची सीमा

थर्मोस्फियर

वरची मर्यादा सुमारे 800 किमी आहे. तापमान 200-300 किमी उंचीवर वाढते, जेथे ते 1500 के ऑर्डरच्या मूल्यांपर्यंत पोहोचते, त्यानंतर ते उच्च उंचीपर्यंत जवळजवळ स्थिर राहते. अल्ट्राव्हायोलेट आणि क्ष-किरण सौर किरणोत्सर्ग आणि वैश्विक किरणोत्सर्गाच्या प्रभावाखाली, हवा आयनीकृत केली जाते ("ध्रुवीय दिवे") - आयनोस्फियरचे मुख्य क्षेत्र थर्मोस्फियरच्या आत असतात. 300 किमी पेक्षा जास्त उंचीवर, अणु ऑक्सिजनचे वर्चस्व असते. थर्मोस्फियरची वरची मर्यादा मुख्यत्वे सूर्याच्या वर्तमान क्रियाकलापांद्वारे निर्धारित केली जाते. कमी क्रियाकलापांच्या काळात - उदाहरणार्थ, 2008-2009 मध्ये - या थराच्या आकारात लक्षणीय घट झाली आहे.

थर्मोपॉज

एक्सोस्फियर (विखुरणारा गोल)

एक्सोस्फियर - स्कॅटरिंग झोन, थर्मोस्फियरचा बाह्य भाग, 700 किमी वर स्थित आहे. एक्सोस्फियरमधील वायू अत्यंत दुर्मिळ आहे आणि म्हणूनच त्याचे कण आंतरग्रहीय अवकाशात (विघटन) गळतात.

100 किमी उंचीपर्यंत, वातावरण हे वायूंचे एकसंध, चांगले मिश्रित मिश्रण आहे. उच्च स्तरांमध्ये, उंचीमधील वायूंचे वितरण त्यांच्या आण्विक वस्तुमानांवर अवलंबून असते, जड वायूंचे प्रमाण पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून अंतरासह वेगाने कमी होते. वायूची घनता कमी झाल्यामुळे, स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये तापमान 0 °C वरून मेसोस्फियरमध्ये −110 °C पर्यंत घसरते. तथापि, 200-250 किमी उंचीवरील वैयक्तिक कणांची गतिज ऊर्जा ~150 °C तापमानाशी संबंधित आहे. 200 किमीच्या वर, तापमान आणि वायूच्या घनतेमध्ये वेळ आणि जागेत लक्षणीय चढ-उतार दिसून येतात.

सुमारे 2000-3500 किमी उंचीवर, एक्सोस्फियर हळूहळू तथाकथित जवळच्या स्पेस व्हॅक्यूममध्ये जाते, जे आंतरग्रहीय वायूच्या अत्यंत दुर्मिळ कणांनी भरलेले असते, प्रामुख्याने हायड्रोजन अणू. परंतु हा वायू आंतरग्रहीय पदार्थाचाच भाग आहे. दुसरा भाग धूमकेतू आणि उल्काजन्य उत्पत्तीच्या धूलिकण कणांनी बनलेला आहे. अत्यंत दुर्मिळ धुळीच्या कणांव्यतिरिक्त, सौर आणि आकाशगंगेच्या उत्पत्तीचे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आणि कॉर्पस्क्युलर रेडिएशन या जागेत प्रवेश करतात.

ट्रोपोस्फियरचा वाटा वातावरणाच्या वस्तुमानाच्या सुमारे 80% आहे, स्ट्रॅटोस्फियरचा वाटा सुमारे 20% आहे; मेसोस्फियरचे वस्तुमान 0.3% पेक्षा जास्त नाही, थर्मोस्फियर वातावरणाच्या एकूण वस्तुमानाच्या 0.05% पेक्षा कमी आहे. वातावरणातील विद्युतीय गुणधर्मांवर आधारित, न्यूट्रोस्फियर आणि आयनोस्फियर वेगळे केले जातात. सध्या असे मानले जाते की वातावरण 2000-3000 किमी उंचीपर्यंत पसरलेले आहे.

वातावरणातील वायूच्या रचनेनुसार, होमोस्फियर आणि हेटरोस्फियर वेगळे केले जातात. हेटेरोस्फियर हे एक क्षेत्र आहे जेथे वायूंच्या पृथक्करणावर गुरुत्वाकर्षणाचा प्रभाव पडतो, कारण इतक्या उंचीवर त्यांचे मिश्रण नगण्य आहे. म्हणून हेटरोस्फियरच्या परिवर्तनीय रचनेचे अनुसरण करते. त्याच्या खाली वातावरणाचा एक चांगला मिश्रित, एकसंध भाग आहे, ज्याला होमोस्फीअर म्हणतात. या थरांमधील सीमेला टर्बोपॉज म्हणतात आणि ती सुमारे 120 किमी उंचीवर आहे.

वातावरणाचे इतर गुणधर्म आणि मानवी शरीरावर परिणाम

आधीच समुद्रसपाटीपासून 5 किमी उंचीवर, एक अप्रशिक्षित व्यक्ती ऑक्सिजन उपासमार विकसित करते आणि, अनुकूलन न करता, एखाद्या व्यक्तीची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या कमी होते. इथेच वातावरणाचा फिजियोलॉजिकल झोन संपतो. 9 किमी उंचीवर मानवी श्वास घेणे अशक्य होते, जरी सुमारे 115 किमी पर्यंत वातावरणात ऑक्सिजन असते.

मानवी फुफ्फुसांमध्ये सतत सुमारे 3 लिटर वायुकोश असते. सामान्य वायुमंडलीय दाबाने वायुकोशीय हवेतील ऑक्सिजनचा आंशिक दाब 110 मिमी एचजी आहे. कला., कार्बन डायऑक्साइडचा दाब - 40 मिमी एचजी. कला., आणि पाण्याची वाफ - 47 मिमी एचजी. कला. वाढत्या उंचीसह, ऑक्सिजनचा दाब कमी होतो आणि फुफ्फुसातील पाण्याची वाफ आणि कार्बन डायऑक्साइडचा एकूण दाब जवळजवळ स्थिर राहतो - सुमारे 87 मिमी एचजी. कला. सभोवतालच्या हवेचा दाब या मूल्याइतका झाल्यावर फुफ्फुसात ऑक्सिजनचा प्रवाह पूर्णपणे थांबेल.

सुमारे 19-20 किमी उंचीवर, वातावरणाचा दाब 47 मिमी एचजी पर्यंत खाली येतो. कला. म्हणून, या उंचीवर, मानवी शरीरात पाणी आणि इंटरस्टिशियल द्रव उकळण्यास सुरवात होते. या उंचीवर दाबलेल्या केबिनच्या बाहेर, मृत्यू जवळजवळ त्वरित होतो. अशा प्रकारे, मानवी शरीरविज्ञानाच्या दृष्टिकोनातून, "स्पेस" आधीच 15-19 किमी उंचीवर सुरू होते.

हवेचे दाट थर - ट्रोपोस्फियर आणि स्ट्रॅटोस्फियर - रेडिएशनच्या हानिकारक प्रभावांपासून आपले संरक्षण करतात. हवेच्या पुरेशा दुर्मिळतेसह, 36 किमी पेक्षा जास्त उंचीवर, आयनीकरण किरणोत्सर्ग, प्राथमिक वैश्विक किरणांचा शरीरावर तीव्र प्रभाव पडतो; 40 किमी पेक्षा जास्त उंचीवर, सौर स्पेक्ट्रमचा अल्ट्राव्हायोलेट भाग, जो मानवांसाठी धोकादायक आहे, कार्य करतो.

जसजसे आपण पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून अधिक उंचीवर जातो तसतसे वातावरणाच्या खालच्या थरांमध्ये आपल्याला परिचित असलेल्या घटना जसे की ध्वनीचा प्रसार, वायुगतिकीय लिफ्ट आणि ड्रॅगची घटना, संवहनाद्वारे उष्णता हस्तांतरण इ. ., हळूहळू कमकुवत, आणि नंतर पूर्णपणे अदृश्य.

हवेच्या दुर्मिळ थरांमध्ये, आवाजाचा प्रसार अशक्य आहे. 60-90 किमीच्या उंचीपर्यंत, नियंत्रित वायुगतिकीय उड्डाणासाठी हवेचा प्रतिकार आणि लिफ्ट वापरणे अद्याप शक्य आहे. परंतु 100-130 किमीच्या उंचीपासून, एम क्रमांकाच्या संकल्पना आणि प्रत्येक पायलटला परिचित असलेल्या ध्वनी अवरोधाचा अर्थ गमावला जातो: एक सशर्त कर्मन लाइन आहे, ज्याच्या पलीकडे पूर्णपणे बॅलिस्टिक फ्लाइटचे क्षेत्र सुरू होते, जे केवळ प्रतिक्रियात्मक शक्ती वापरून नियंत्रित केले जाऊ शकते.

100 किमी पेक्षा जास्त उंचीवर, वातावरणात आणखी एक उल्लेखनीय गुणधर्म नाही - शोषून घेण्याची, आचरण करण्याची आणि प्रसारित करण्याची क्षमता. औष्णिक ऊर्जासंवहनाद्वारे (म्हणजे, हवेच्या मिश्रणाच्या मदतीने). याचा अर्थ असा की विविध घटकउपकरणे, ऑर्बिटल स्पेस स्टेशनची उपकरणे बाहेरून थंड करणे शक्य होणार नाही ज्या प्रकारे ते सहसा विमानात केले जाते - एअर जेट्स आणि एअर रेडिएटर्सच्या मदतीने. या उंचीवर, तसेच सर्वसाधारणपणे अवकाशात, उष्णता हस्तांतरित करण्याचा एकमेव मार्ग म्हणजे थर्मल रेडिएशन.

वातावरणाच्या निर्मितीचा इतिहास

सर्वात सामान्य सिद्धांतानुसार, पृथ्वीचे वातावरण कालांतराने तीन वेगवेगळ्या रचनांमध्ये आहे. सुरुवातीला, त्यात आंतरग्रहीय अवकाशातून मिळवलेले हलके वायू (हायड्रोजन आणि हेलियम) होते. हे तथाकथित प्राथमिक वातावरण आहे (सुमारे चार अब्ज वर्षांपूर्वी). पुढच्या टप्प्यावर, सक्रिय ज्वालामुखीच्या क्रियाकलापांमुळे वातावरणातील हायड्रोजन (कार्बन डायऑक्साइड, अमोनिया, पाण्याची वाफ) व्यतिरिक्त इतर वायूंचे संपृक्तता होते. अशा प्रकारे दुय्यम वातावरण तयार झाले (सुमारे तीन अब्ज वर्षे ते आजपर्यंत). हे वातावरण चैतन्यमय होते. पुढे, वातावरण निर्मितीची प्रक्रिया खालील घटकांद्वारे निर्धारित केली गेली:

इंटरप्लॅनेटरी स्पेसमध्ये हलक्या वायूंची (हायड्रोजन आणि हेलियम) गळती;
अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्ग, विजेचा स्त्राव आणि इतर काही घटकांच्या प्रभावाखाली वातावरणात होणारी रासायनिक प्रतिक्रिया.

हळूहळू, या घटकांमुळे हायड्रोजनची कमी सामग्री आणि नायट्रोजन आणि कार्बन डायऑक्साइड (अमोनिया आणि हायड्रोकार्बन्सच्या रासायनिक अभिक्रियांमुळे तयार झालेल्या) च्या उच्च सामग्रीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत तृतीयक वातावरणाची निर्मिती झाली.

नायट्रोजन

3 अब्ज वर्षांपूर्वीपासून प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी ग्रहाच्या पृष्ठभागावरून येऊ लागलेल्या आण्विक ऑक्सिजन O2 द्वारे अमोनिया-हायड्रोजन वातावरणाच्या ऑक्सिडेशनमुळे मोठ्या प्रमाणात नायट्रोजन N2 ची निर्मिती होते. नायट्रेट्स आणि इतर नायट्रोजन-युक्त संयुगे यांचे विनात्रीकरण झाल्यामुळे नायट्रोजन N2 देखील वातावरणात सोडले जाते. वरच्या वातावरणात नायट्रोजनचे ओझोन द्वारे ऑक्सीकरण केले जाते.

नायट्रोजन एन 2 केवळ विशिष्ट परिस्थितीतच प्रतिक्रियांमध्ये प्रवेश करते (उदाहरणार्थ, विजेच्या स्त्राव दरम्यान). इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज दरम्यान ओझोनद्वारे आण्विक नायट्रोजनचे ऑक्सिडेशन नायट्रोजन खतांच्या औद्योगिक उत्पादनात कमी प्रमाणात वापरले जाते. कमी ऊर्जेच्या वापरासह त्याचे ऑक्सिडीकरण केले जाऊ शकते आणि सायनोबॅक्टेरिया (निळा-हिरवा शैवाल) आणि नोड्यूल बॅक्टेरियाद्वारे जैविक दृष्ट्या सक्रिय स्वरूपात रूपांतरित केले जाऊ शकते जे राईझोबियल सिम्बायोसिस तयार करतात. शेंगायुक्त वनस्पती, तथाकथित हिरवे खत.

ऑक्सिजन

प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी, ऑक्सिजन सोडणे आणि कार्बन डाय ऑक्साईडचे शोषण यासह पृथ्वीवरील सजीवांच्या आगमनाने वातावरणाची रचना आमूलाग्र बदलू लागली. सुरुवातीला, ऑक्सिजन कमी झालेल्या संयुगे - अमोनिया, हायड्रोकार्बन्स, महासागरांमध्ये असलेले लोहाचे फेरस स्वरूप इत्यादींच्या ऑक्सिडेशनवर खर्च केले गेले. या टप्प्याच्या शेवटी, वातावरणातील ऑक्सिजनचे प्रमाण वाढू लागले. हळूहळू, ऑक्सिडायझिंग गुणधर्मांसह एक आधुनिक वातावरण तयार झाले. यामुळे वातावरण, लिथोस्फियर आणि बायोस्फियरमध्ये होणार्‍या अनेक प्रक्रियांमध्ये गंभीर आणि आकस्मिक बदल होत असल्याने, या घटनेला ऑक्सिजन आपत्ती असे म्हणतात.

फॅनेरोझोइक दरम्यान, वातावरणाची रचना आणि ऑक्सिजन सामग्री बदलली. ते प्रामुख्याने सेंद्रिय जमा होण्याच्या दराशी संबंधित आहेत गाळाचे खडक. तर, कोळसा जमा होण्याच्या काळात, वातावरणातील ऑक्सिजनचे प्रमाण, वरवर पाहता, आधुनिक पातळीपेक्षा लक्षणीयरीत्या ओलांडले.

कार्बन डाय ऑक्साइड

वातावरणातील CO2 ची सामग्री ज्वालामुखीच्या क्रियाकलापांवर अवलंबून असते आणि रासायनिक प्रक्रियापृथ्वीच्या कवचांमध्ये, परंतु सर्वात जास्त - जैवसंश्लेषणाच्या तीव्रतेवर आणि पृथ्वीच्या बायोस्फियरमध्ये सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन. ग्रहाचा जवळजवळ संपूर्ण वर्तमान बायोमास (सुमारे 2.4 1012 टन) वातावरणातील हवेमध्ये असलेल्या कार्बन डायऑक्साइड, नायट्रोजन आणि पाण्याच्या वाफांमुळे तयार होतो. समुद्रात, दलदलीत आणि जंगलात दफन केलेले, सेंद्रिय पदार्थ कोळसा, तेल आणि नैसर्गिक वायूमध्ये बदलतात.

उदात्त वायू

अक्रिय वायूंचा स्रोत - आर्गॉन, हेलियम आणि क्रिप्टॉन - ज्वालामुखीचा उद्रेक आणि किरणोत्सर्गी घटकांचा क्षय आहे. संपूर्ण पृथ्वी आणि विशेषत: वातावरण अवकाशाच्या तुलनेत अक्रिय वायूंमध्ये कमी झाले आहे. असे मानले जाते की याचे कारण आंतरग्रहीय अवकाशात वायूंच्या सतत गळतीमध्ये आहे.

वायू प्रदूषण

अलीकडे, मानवाने वातावरणाच्या उत्क्रांतीवर प्रभाव टाकण्यास सुरुवात केली आहे. त्याच्या क्रियाकलापांचा परिणाम म्हणजे मागील भूवैज्ञानिक युगांमध्ये जमा झालेल्या हायड्रोकार्बन इंधनाच्या ज्वलनामुळे वातावरणातील कार्बन डाय ऑक्साईडच्या सामग्रीमध्ये सतत वाढ झाली. प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान CO2 मोठ्या प्रमाणात वापरला जातो आणि जगातील महासागरांद्वारे शोषला जातो. कार्बोनेट खडक आणि वनस्पती आणि प्राणी उत्पत्तीच्या सेंद्रिय पदार्थांच्या विघटनामुळे तसेच ज्वालामुखी आणि मानवी उत्पादन क्रियाकलापांमुळे हा वायू वातावरणात प्रवेश करतो. गेल्या 100 वर्षांमध्ये, वातावरणातील CO2 ची सामग्री 10% वाढली आहे, ज्याचा मुख्य भाग (360 अब्ज टन) इंधनाच्या ज्वलनातून येतो. जर इंधनाच्या ज्वलनाचा वाढीचा दर असाच चालू राहिला तर पुढील 200-300 वर्षांत वातावरणातील CO2 चे प्रमाण दुप्पट होईल आणि त्यामुळे जागतिक हवामान बदल होऊ शकतात.

इंधन ज्वलन हा प्रदूषक वायूंचा मुख्य स्त्रोत आहे (CO, NO, SO2). वातावरणातील ऑक्सिजन SO3 मध्ये सल्फर डायऑक्साइड आणि नायट्रिक ऑक्साईडचे NO2 वरच्या वातावरणात ऑक्सीकरण केले जाते, जे पाण्याच्या वाफेशी संवाद साधतात आणि परिणामी सल्फ्यूरिक ऍसिड H2SO4 आणि नायट्रिक ऍसिड HNO3 पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर अशा स्वरूपात पडतात. म्हणतात. आम्ल वर्षा. अंतर्गत ज्वलन इंजिनच्या वापरामुळे नायट्रोजन ऑक्साईड, हायड्रोकार्बन्स आणि शिसे संयुगे (टेट्राएथिल लीड) Pb(CH3CH2)4 सह लक्षणीय वायू प्रदूषण होते.

वातावरणातील एरोसोल प्रदूषण दोन्ही नैसर्गिक कारणांमुळे होते (ज्वालामुखीचा उद्रेक, धुळीची वादळे, समुद्राचे पाणीआणि वनस्पती परागकण इ.), आणि आर्थिक क्रियाकलापमानवी (खनन धातू आणि बांधकाम साहित्य, इंधन ज्वलन, सिमेंट उत्पादन इ.). वातावरणातील कणांचे मोठ्या प्रमाणात तीव्रतेने काढणे हे त्यापैकी एक आहे संभाव्य कारणेग्रहांचे हवामान बदल.

(701 वेळा भेट दिली, 1 भेटी आज)

ट्रोपोस्फियर

त्याची वरची मर्यादा ध्रुवीय भागात 8-10 किमी, समशीतोष्ण 10-12 किमी आणि उष्णकटिबंधीय अक्षांशांमध्ये 16-18 किमी उंचीवर आहे; उन्हाळ्याच्या तुलनेत हिवाळ्यात कमी. वातावरणाच्या खालच्या, मुख्य थरामध्ये वातावरणातील हवेच्या एकूण वस्तुमानाच्या 80% पेक्षा जास्त आणि वातावरणातील सर्व पाण्याच्या वाफांपैकी सुमारे 90% असते. ट्रॉपोस्फियरमध्ये, अशांतता आणि संवहन अत्यंत विकसित होते, ढग दिसतात, चक्रीवादळ आणि प्रतिचक्रीवादळ विकसित होतात. 0.65°/100 मीटरच्या सरासरी उभ्या ग्रेडियंटसह उंचीसह तापमान कमी होते

ट्रोपोपॉज

स्ट्रॅटोस्फियर

स्ट्रॅटोपॉज

मेसोस्फियर

मेसोपॉज

कर्मन रेषा

समुद्रसपाटीपासूनची उंची, जी पारंपारिकपणे पृथ्वीचे वातावरण आणि अवकाश यांच्यातील सीमा म्हणून स्वीकारली जाते. कर्माना रेषा समुद्रसपाटीपासून 100 किमी उंचीवर आहे.

पृथ्वीच्या वातावरणाची सीमा

थर्मोस्फियर

वरची मर्यादा सुमारे 800 किमी आहे. तापमान 200-300 किमी उंचीवर वाढते, जेथे ते 1500 के ऑर्डरच्या मूल्यांपर्यंत पोहोचते, त्यानंतर ते उच्च उंचीपर्यंत जवळजवळ स्थिर राहते. अल्ट्राव्हायोलेट आणि क्ष-किरण सौर किरणोत्सर्ग आणि वैश्विक किरणोत्सर्गाच्या प्रभावाखाली, हवा आयनीकृत केली जाते ("ध्रुवीय दिवे") - आयनोस्फियरचे मुख्य क्षेत्र थर्मोस्फियरच्या आत असतात. 300 किमी पेक्षा जास्त उंचीवर, अणु ऑक्सिजनचे वर्चस्व असते. थर्मोस्फियरची वरची मर्यादा मुख्यत्वे सूर्याच्या वर्तमान क्रियाकलापांद्वारे निर्धारित केली जाते. कमी क्रियाकलापांच्या काळात, या थराच्या आकारात लक्षणीय घट होते.

थर्मोपॉज

एक्सोस्फियर (विखुरणारा गोल)

120 किमी उंचीपर्यंतचे वातावरणीय स्तर

एक्सोस्फियर - स्कॅटरिंग झोन, थर्मोस्फियरचा बाह्य भाग, 700 किमी वर स्थित आहे. एक्सोस्फियरमधील वायू अत्यंत दुर्मिळ आहे आणि म्हणूनच त्याचे कण आंतरग्रहीय अवकाशात (विघटन) गळती करतात.

100 किमी उंचीपर्यंत, वातावरण हे वायूंचे एकसंध, चांगले मिश्रित मिश्रण आहे. उच्च स्तरांमध्ये, उंचीमधील वायूंचे वितरण त्यांच्या आण्विक वस्तुमानांवर अवलंबून असते, जड वायूंचे प्रमाण पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून अंतरासह वेगाने कमी होते. वायूची घनता कमी झाल्यामुळे, स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये तापमान 0 °C वरून मेसोस्फियरमध्ये −110 °C पर्यंत घसरते. तथापि, 200-250 किमी उंचीवरील वैयक्तिक कणांची गतिज ऊर्जा ~150 °C तापमानाशी संबंधित आहे. 200 किमीच्या वर, तापमान आणि वायूच्या घनतेमध्ये वेळ आणि जागेत लक्षणीय चढ-उतार दिसून येतात.

सुमारे 2000-3500 किमी उंचीवर, एक्सोस्फियर हळूहळू तथाकथित जवळच्या स्पेस व्हॅक्यूममध्ये जाते, जे आंतरग्रहीय वायूच्या अत्यंत दुर्मिळ कणांनी भरलेले असते, प्रामुख्याने हायड्रोजन अणू. परंतु हा वायू आंतरग्रहीय पदार्थाचाच भाग आहे. दुसरा भाग धूमकेतू आणि उल्काजन्य उत्पत्तीच्या धूलिकण कणांनी बनलेला आहे. अत्यंत दुर्मिळ धुळीसारख्या कणांव्यतिरिक्त, सौर आणि गॅलेक्टिक उत्पत्तीचे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आणि कॉर्पस्क्युलर रेडिएशन या जागेत प्रवेश करतात.