(Atmos grecesc - abur și sphaira - minge) - învelișul de aer al Pământului. Atmosfera nu are o limită superioară ascuțită. Aproximativ 99,5% din masa sa totală este concentrată în cei 80 km inferiori.
Atmosfera a apărut ca urmare a degajării de gaze la . Formarea sa a fost influențată ulterior de apariția oceanelor și.
Structura atmosferei
Există mai multe straturi principale, care diferă prin caracteristici, densitate etc. Stratul inferior este troposfera. Este încălzit de Pământ, care la rândul său este încălzit de Soare. Cele mai calde straturi ale troposferei sunt adiacente Pământului. Încălzirea scade odată cu altitudinea, iar aceasta scade de la +14°C la nivelul mării la -55°C la limita superioară a troposferei. Oamenii de știință au calculat că aici temperatura scade cu o medie de 0,6° la fiecare 100 m Această valoare se numește gradient de temperatură vertical. Grosimea troposferei este diferită: este de 17 km, iar deasupra latitudinilor polare este de 8-9 km. Numai în troposferă apar fenomene precum formarea norilor, precipitațiile și altele. Deasupra troposferei se află stratosfera (până la 50-55 km), care este separată de cea inferioară printr-un strat de tranziție - tropopauza. În stratosferă, aerul este într-o stare rarefiată aici nu se formează, deoarece practic nu există un ecran de apă. Scăderea temperaturii odată cu altitudinea continuă, dar peste 25 km începe să crească cu 1-2°C pe kilometru. Acest lucru este cauzat aparent de faptul că stratul de ozon absoarbe și împrăștie radiația solară, împiedicând-o să ajungă la suprafața Pământului. Deasupra stratosferei există și o zonă de tranziție - stratopauza, după care urmează următorul strat al atmosferei - mezosfera (până la 80-85 km). Aerul de aici este și mai subțire, iar temperatura continuă să crească. Chiar mai sus este un strat numit termosferă. Reacțiile chimice complexe din aceste straturi ale atmosferei (peste 50 km) o fac conductivă electric. Deoarece reacțiile eliberează ioni, partea superioară a atmosferei, care include mezosfera și termosfera, se numește ionosferă. În aceste straturi se întâmplă ceea ce se întâmplă. Peste 800 km se află exosfera („exo” - extern), aici particulele de gaz sunt foarte rare, iar temperatura ajunge la +2000 ° C. Compoziția gazului a atmosferei a fost studiată de mult timp. În 1774, omul de știință francez Antoine Lavoisier a studiat principalele părți ale aerului și a stabilit prezența oxigenului și azotului acolo. Ulterior, s-a descoperit că, pe lângă aceste gaze, mai există și alte gaze în aer. Astfel, aerul este un amestec de gaze format din următoarele componente la suprafața pământului:
- Azot - 78%
- Oxigen - 21%
- Gaze inerte - 0,94%
- Dioxid de carbon - 0,03%
- Vapori de apă și impurități - 0,03%.
Importanța atmosferei în natură și viața umană
- datorită învelișului gazos, suprafața Pământului nu se încălzește ziua și nu se răcește noaptea la fel de mult ca, de exemplu, o suprafață lipsită de atmosferă;
- atmosfera protejează Pământul de care majoritatea arde și nu ajunge la suprafața planetei;
- ecranul cu ozon () protejează umanitatea de excesul de radiații ultraviolete, din care o doză mare este dăunătoare organismului;
- oxigenul continut in atmosfera este necesar pentru ca toate organismele vii sa respire.
Studiul atmosferei
Omenirea este interesată de oceanul de aer de multă vreme, dar cu doar 300-400 de ani în urmă au fost inventate primele instrumente pentru studierea atmosferei: un termometru, o giruetă. În prezent, studiul gazelor se realizează sub conducerea Organizației Meteorologice Mondiale (OMM), care, pe lângă Rusia, include și multe altele. A fost dezvoltat un program pentru colectarea și prelucrarea materialelor folosind cele mai recente mijloace tehnice. Pentru a monitoriza starea atmosferei, a fost creată o rețea de stații meteorologice la sol dotate cu diverse instrumente.
Temperatura se măsoară cu ajutorul termometrelor; se obișnuiește să se măsoare în grade Celsius. Acest sistem se bazează pe proprietățile fizice ale apei: la zero grade se transformă în stare solidă- îngheață, la 100° - în formă gazoasă. Cantitatea de precipitații este măsurată cu un indicator de precipitații - un recipient cu marcaje speciale pe pereți. Viteza de mișcare a curenților de aer se măsoară cu un contor de vânt (anemometru). De obicei, lângă ea este instalată o giruetă, indicând direcția vântului. La aerodromurile și în apropierea podurilor unde poate exista pericol, sunt instalate indicatoare de direcție a vântului - pungi mari în formă de con, din material cu dungi, deschise pe ambele părți. măsurată cu un barometru.
La statiile meteorologice se fac citiri de cel putin 4 ori pe zi. Stațiile radio meteorologice automate funcționează în zone greu accesibile. Și în oceane, astfel de stații sunt instalate pe platforme plutitoare. Atmosfera liberă este studiată folosind radiosonde - instrumente care sunt atașate la baloane de cauciuc care zboară liber, umplute cu hidrogen. Ei colectează date despre starea atmosferei la altitudini de până la 30-40 km. Rachetele meteorologice se ridică și mai sus, până la 120 km. La o anumită altitudine, o parte a rachetei cu instrumente este separată și parașutată la suprafața pământului. Pentru a clarifica compoziția aerului și a studia straturile situate la altitudini mari, se folosesc rachete care sondează atmosfera până la 500 km. Informații foarte importante despre starea atmosferei și procesele meteorologice care au loc deasupra suprafeței Pământului sunt furnizate de sateliții Pământeni artificiali. Observațiile fenomenelor atmosferice efectuate de astronauți din stațiile orbitale din spațiu sunt de mare valoare.
Sursa video: AirPano.ru
poluarea mediului atmosferic
Aerul atmosferic este o resursă naturală necesară. Oxigenul din atmosferă este folosit de organismele vii în procesul de respirație. Este folosit la arderea oricărui combustibil în diverse fabrici de producție și motoare. Atmosfera este o cale importantă de comunicare folosită de aviație.
Principalii consumatori de aer în natură sunt flora și fauna Pământului. Se estimează că întregul ocean de aer trece prin organisme terestre în aproximativ zece ani.
Atmosfera este pătrunsă cu radiații solare puternice, care reglează regimul termic al Pământului, contribuie la redistribuirea căldurii în întreaga lume. spre glob. Energia radiantă de la Soare este practic singura sursă de căldură pentru suprafața Pământului. Această energie este parțial absorbită de atmosferă. Energia care ajunge pe Pământ este parțial absorbită de sol și apă și parțial reflectată de la suprafața lor în atmosferă. Nu este greu de imaginat cum ar fi regim de temperatură Pământul, dacă nu ar exista atmosferă: noaptea și iarna s-ar răci foarte mult din cauza radiației solare, iar vara și ziua s-ar supraîncălzi din cauza radiației solare, așa cum se întâmplă pe Lună, unde nu există. atmosferă.
Datorită atmosferei de pe Pământ, nu există tranziții bruște de la îngheț la căldură și înapoi. .
Dacă Pământul nu ar fi înconjurat de atmosferă, atunci în decurs de o zi amplitudinea fluctuațiilor de temperatură ar ajunge la 200 C: ziua aproximativ +100 C, noaptea aproximativ 100 C. Ar fi o diferență și mai mare între temperaturile de iarnă și cele de vară. . Dar datorită atmosferei, temperatura medie a Pământului este de aproximativ +15 "C.
Atmosfera este un scut de încredere care salvează toate organismele care trăiesc pe Pământ de ultraviolete distructive, razele X și razele cosmice, care sunt parțial împrăștiate și parțial absorbite în straturile sale superioare.
Atmosfera realizează schimbul de substanțe între Pământ și spațiu. În același timp, Pământul pierde cele mai ușoare gaze - hidrogen și heliu și primește praf cosmic și meteoriți. Atmosfera ne protejează de fragmentele de stele. În cele mai multe cazuri, meteoriții nu sunt mai mari decât un bob de mazăre; Sub influența gravitației, se prăbușesc în atmosferă cu o viteză extraordinară de 11-64 km/s, din cauza frecării cu aerul se încălzesc și ard în mare parte la o altitudine de 60-70 km de suprafața Pământului. Energia radiantă de la Soare este practic singura sursă de căldură pentru suprafața Pământului. Această energie este parțial absorbită de atmosferă. Energia care ajunge pe Pământ este parțial absorbită de sol și apă și parțial reflectată de la suprafața lor în atmosferă. Nu este greu de imaginat cum ar fi regimul de temperatură al Pământului dacă nu ar exista atmosferă: noaptea și iarna s-ar răci foarte mult din cauza radiației solare, iar vara și ziua s-ar supraîncălzi din cauza radiația solară, așa cum se întâmplă pe Lună, unde nu există atmosferă.
Datorită atmosferei de pe Pământ, nu există tranziții bruște de la îngheț la căldură și înapoi. Dacă Pământul nu ar fi înconjurat de atmosferă, atunci în decurs de o zi amplitudinea fluctuațiilor de temperatură ar ajunge la 200 C: ziua aproximativ +100 C, noaptea aproximativ 100 C. Ar fi o diferență și mai mare între temperaturile de iarnă și cele de vară. . Dar datorită atmosferei, temperatura medie a Pământului este de aproximativ +15 "C.
Cel mai important valoare protectoare are un ecran cu ozon. Este situat în stratosferă, la o altitudine de 20-50 km de suprafața Pământului. Cantitatea totala ozonul din atmosferă este estimat la 3,3 miliarde de tone Grosimea acestui strat este relativ mică: de la 2 mm la ecuator la 4 mm la poli în condiții normale. Principala importanță a ecranului cu ozon este protejarea organismelor vii de radiațiile ultraviolete.
Atmosfera este un scut de încredere care salvează toate organismele care trăiesc pe Pământ de ultraviolete distructive, razele X și razele cosmice, care sunt parțial împrăștiate și parțial absorbite în straturile sale superioare. Atmosfera realizează schimbul de substanțe între Pământ și spațiu. În același timp, Pământul pierde cele mai ușoare gaze - hidrogen și heliu și primește praf cosmic și meteoriți. .
Atmosfera ne protejează de fragmentele de stele. În cele mai multe cazuri, meteoriții nu sunt mai mari decât un bob de mazăre; Sub influența gravitației, se prăbușesc în atmosferă cu o viteză extraordinară de 11-64 km/s, din cauza frecării cu aerul se încălzesc și ard în mare parte la o altitudine de 60-70 km de suprafața Pământului. Atmosfera se joacă mare valoareîn distribuția luminii. Aerul se rupe razele solareîn milioane de raze mici, le împrăștie și creează iluminarea uniformă cu care suntem obișnuiți.
Prezența unei învelișuri de aer dă cerului nostru o culoare albastră, deoarece moleculele elementelor de bază ale aerului și diferitele impurități conținute în acesta împrăștie în principal raze cu o lungime de undă scurtă, adică albastru, indigo, violet. Uneori, din cauza prezenței impurităților în atmosferă, culoarea cerului nu este pură. Pe măsură ce urcăm, densitatea și poluarea aerului scade, adică. numărul de particule care se împrăștie, culoarea cerului devine mai închisă, se transformă în albastru profund, iar în stratosferă - în negru-violet. Atmosfera este mediul în care sunetele circulă. Fără aer, pe Pământ ar fi liniște. Nu ne-am auzi, nici zgomotul mării, vântului, pădurii etc. .
Ionosfera facilitează transmiterea semnalelor radio și propagarea undelor radio.
Multă vreme s-a crezut că aerul nu are masă. Abia în secolul al XVII-lea s-a dovedit că masa de 1 m 3 de aer uscat, dacă este cântărită la nivelul mării la o temperatură de 0 ° C, este egală cu 1293 g, iar pentru fiecare centimetru pătrat al suprafeței pământului sunt 1033 g de aer.
Palma unei persoane experimentează presiunea aerului cu o forță de aproximativ 1471 N, iar aerul apasă asupra întregului corp uman cu o forță de 1471 * 103 N. Nu observăm această gravitație doar pentru că toate țesuturile corpului nostru sunt, de asemenea, saturat cu aer, care echilibrează presiunea exterioară. Când acest echilibru este perturbat, bunăstarea noastră se înrăutățește: pulsul se accelerează, apare letargia, indiferența etc. O persoană experimentează aceleași senzații atunci când urcă un munte sau se scufundă la adâncimi mari, precum și atunci când decolează și aterizează un avion. În partea de sus, presiunea aerului și masa acesteia scad: la o altitudine de 20 km, masa de 1 m 3 de aer este de 43 g, iar la o altitudine de 40 km - 4 g Energia radiantă a Soarelui este practic singura sursă de căldură pentru suprafața Pământului. Această energie este parțial absorbită de atmosferă. Energia care ajunge pe Pământ este parțial absorbită de sol și apă și parțial reflectată de la suprafața lor în atmosferă. Nu este greu de imaginat cum ar fi regimul de temperatură al Pământului dacă nu ar exista atmosferă: noaptea și iarna s-ar răci foarte mult din cauza radiației solare, iar vara și ziua s-ar supraîncălzi din cauza radiația solară, așa cum se întâmplă pe Lună, unde nu există atmosferă.
Toate procesele care se desfășoară în atmosferă sunt efectuate folosind energia Soarelui. Datorită acesteia, miliarde de tone de apă se evaporă de pe suprafața Pământului în fiecare an. Atmosfera acționează ca o redistribuire a umidității pe glob.
Proprietățile fizice și starea atmosferei se modifică: 1) în timp - în timpul zilei, anotimpurilor, anilor; 2) în spațiu - în funcție de înălțimea deasupra nivelului mării, latitudinea zonei și distanța față de ocean.
Atmosfera conține întotdeauna o anumită cantitate de impurități. Sursele de poluare pot fi naturale sau artificiale. Sursele naturale includ: praful (de origine vegetală, vulcanică și cosmică), furtunile de praf, particulele de sare de mare, produsele meteorologice, ceața, fumul și gazele provenite de la incendiile de pădure și stepă, diverse produse de origine vegetală, animală și microbiologică etc. a atmosferelor de poluare reprezintă un fenomen natural atât de formidabil precum erupțiile vulcanice. De obicei este catastrofal. Când vulcanii erup, o cantitate imensă de gaze, vapori de apă, particule solide, cenușă și praf sunt eliberate în atmosferă și are loc poluarea termică a atmosferei, deoarece substanțele puternic încălzite sunt eliberate în aer. .
Temperatura lor este de așa natură încât ard totul în cale. După încetarea activității vulcanice soldul total gazele din atmosferă se refac treptat.
Incendiile mari de pădure și stepă poluează semnificativ atmosfera. Cel mai adesea apar în anii secetoși. Fumul de la incendii se răspândește pe suprafețe vaste. Furtunile de praf apar din cauza transferului de particule minuscule de sol ridicate de la suprafața pământului de vânturile puternice. Vânturi puternice- tornade, uragane - ridică, de asemenea, fragmente mari de rocă în aer, dar nu stau mult timp în aer. În timpul furtunilor puternice, până la 50 de milioane de tone de praf se ridică în aer. Cauzele furtunilor de praf sunt seceta, vânturile fierbinți care apar din cauza arăturii intensive, pășunatului și distrugerii pădurilor. Furtunile de praf sunt cele mai frecvente în zonele de stepă, semi-desert și deșert. Evenimentele catastrofale asociate cu erupțiile vulcanice, incendiile și furtunile de praf duc la apariția unui scut de lumină în jurul Pământului, care modifică oarecum echilibrul termic al planetei. Dar, în mare parte, aceste fenomene sunt de natură locală. Poluarea aerului atmosferic asociată cu intemperii și descompunerea materiei organice este de natură locală foarte minoră. .
Sursele naturale de poluare pot fi fie distribuite, cum ar fi praful cosmic, fie spontane pe termen scurt, de exemplu, incendiile de pădure și de stepă, erupțiile vulcanice etc. Nivelul poluării atmosferice din surse naturale este de fundal și se modifică puțin în timp. Poluarea artificială este cea mai periculoasă pentru atmosferă. Cele mai stabile zone cu concentrații mari de poluanți apar în locurile de activitate umană activă. Poluarea antropică se caracterizează printr-o varietate de tipuri și numeroase surse. Sursele naturale de poluare a aerului sunt fenomene naturale atât de formidabile precum erupțiile vulcanice. De obicei este catastrofal. Când vulcanii erup, o cantitate imensă de gaze, vapori de apă, particule solide, cenușă și praf sunt eliberate în atmosferă și are loc poluarea termică a atmosferei, deoarece substanțele puternic încălzite sunt eliberate în aer. Temperatura lor este de așa natură încât ard totul în cale. După scăderea activității vulcanice, echilibrul general al gazelor din atmosferă este restabilit treptat. .
Problema poluării aerului nu este nouă. În urmă cu peste două secole, poluarea aerului din marile centre industriale din multe țări europene a devenit o preocupare serioasă. Cu toate acestea, multă vreme aceste poluări au fost de natură locală. Fumul și funinginea sunt relativ poluate zone mici atmosferă și au fost ușor diluate cu o masă de aer curat într-un moment în care erau puține fabrici și fabrici și utilizarea elemente chimice era limitat. Dacă la începutul secolului al XX-lea. 19 elemente chimice au fost folosite în industrie la mijlocul secolului, în prezent erau folosite aproximativ 50 de elemente, aproape toate elementele tabelului periodic; Acest lucru a afectat semnificativ compoziția emisiilor industriale și a condus la poluare atmosferică calitativ nouă cu aerosoli de metale grele și rare, compuși sintetici, substanțe radioactive, cancerigene, bacteriologice și alte substanțe inexistente și nenaturale.
Creșterea rapidă a industriei și a transporturilor a făcut ca astfel de cantități de emisii să nu mai poată fi disipate. Concentrația lor crește, ceea ce atrage după sine consecințe periculoase și chiar fatale pentru biosferă. Această problemă a devenit deosebit de acută în a doua jumătate a secolului al XX-lea, adică în perioada revoluției științifice și tehnologice, caracterizată prin rate de creștere extrem de ridicate. producție industrială, generarea și consumul de energie electrică, eliberarea și utilizarea în cantitati mari vehicule.
Principala poluare a aerului este creată de o serie de industrii, transportul auto și generarea de căldură și energie. Mai mult, participarea lor la poluarea aerului este distribuită astfel: metalurgie feroasă și neferoasă, producție de petrol, petrochimie, producție de materiale de construcție, industria chimică - 30%; ingineria energiei termice - 30, transport cu motor - 40%.
Cele mai frecvente substanțe toxice care poluează atmosfera sunt: monoxidul de carbon CO, dioxidul de sulf SO 2, dioxidul de carbon CO 2, oxizii de azot NO x, hidrocarburile C p N m și praful. Compoziția relativă aproximativă substanțe nociveîn atmosfera marilor orașe industriale este: CO - 45%, SO - 18%, CH - 15%, praful - 12%. .
Pe lângă aceste substanțe, aerul atmosferic poluat mai conține și altele substante toxice, dar în cantități mai mici. De exemplu, emisiile de ventilație de la fabricile din industria electronică conțin vapori de acizi fluorhidric, sulfuric, cromic și alți acizi minerali, solvenți organici etc. În prezent, există peste 500 de substanțe nocive care poluează atmosfera, iar numărul acestora este în creștere. Poluarea artificială este cea mai periculoasă pentru atmosferă. Cele mai stabile zone cu concentrații mari de poluanți apar în locurile de activitate umană activă. Poluarea antropică se caracterizează printr-o varietate de tipuri și numeroase surse. Sursele naturale de poluare a aerului sunt fenomene naturale atât de formidabile precum erupțiile vulcanice. De obicei este catastrofal. Când vulcanii erup, o cantitate imensă de gaze, vapori de apă, particule solide, cenușă și praf sunt eliberate în atmosferă, are loc o poluare termică a atmosferei, deoarece substanțele foarte încălzite sunt eliberate în aer. Temperatura lor este de așa natură încât ard totul în cale. După scăderea activității vulcanice, echilibrul general al gazelor din atmosferă este restabilit treptat.
Atmosfera Pământului (din greacă atmos - abur și sphaira - bilă) este o înveliș de gaz care înconjoară Pământul. Atmosfera este considerată acea regiune din jurul Pământului în care mediul gazos se rotește împreună cu Pământul ca un întreg. Masa atmosferei este de aproximativ 5,15–10 15 tone Atmosfera oferă posibilitatea vieții pe Pământ și are o mare influență asupra diferitelor aspecte ale vieții umane.
Originea și rolul atmosfereiAtmosfera pământului modern este aparent de origine secundară și s-a format din gazele eliberate de învelișul solid al Pământului (litosferă) după formarea planetei. Pe parcursul istoriei geologice a Pământului, atmosfera a suferit o evoluție semnificativă sub influența unui număr de factori: disiparea (volatilizarea) gazelor atmosferice în spațiul cosmic; eliberarea de gaze din litosferă ca urmare a activității vulcanice; disocierea (diviziunea) moleculelor sub influența radiației ultraviolete solare; reactii chimiceîntre componentele atmosferei și rocile care alcătuiesc scoarța terestră; acumularea (captarea) a mediului interplanetar (de exemplu, materie meteorică). Dezvoltarea atmosferei a fost strâns legată de procesele geologice și geochimice, precum și de activitățile organismelor vii. Gazele atmosferice, la rândul lor, au avut o mare influență asupra evoluției litosferei. De exemplu, o cantitate imensă de dioxid de carbon care a intrat în atmosferă din litosferă a fost apoi acumulată în roci carbonatice. Oxigenul atmosferic și apa provenind din atmosferă au fost cei mai importanți factori care au afectat rocile. De-a lungul istoriei Pământului, atmosfera a jucat un rol important în procesul de intemperii. Acest proces a implicat precipitații atmosferice, care au format râuri care au schimbat suprafața pământului. Nu mai puțin importantă a fost activitatea vântului, care transporta mici fracțiuni de roci pe distanțe lungi. Fluctuațiile de temperatură și alți factori atmosferici au influențat semnificativ distrugerea rocilor. Alături de aceasta, atmosfera protejează suprafața Pământului de efectele distructive ale căderii meteoriților, dintre care majoritatea ard la intrarea în straturile dense ale atmosferei.
Activitatea organismelor vii, care a avut o influență puternică asupra dezvoltării atmosferei, depinde ea însăși în foarte mare măsură de condițiile atmosferice. Atmosfera captează cea mai mare parte a radiațiilor ultraviolete ale soarelui, ceea ce are un efect dăunător asupra multor organisme. Oxigenul atmosferic este utilizat în procesul de respirație de către animale și plante, dioxidul de carbon atmosferic este folosit în procesul de nutriție a plantelor. Factorii climatici, în special regimurile termice și de umidificare, afectează sănătatea și activitatea umană. Depinde mai ales de conditiile climatice agricultură. La rândul său, activitatea umană are un impact din ce în ce mai mare asupra compoziției atmosferei și asupra regimului climatic.
De cea mai mare importanță pentru viață, precum și pentru procesele care au loc pe Pământ, este stratul inferior al atmosferei - troposfera, în care se află 4/5 din masa totală a aerului. În troposferă se formează nori, ploaie, zăpadă, grindină și vânt. Prin urmare, troposfera este numită „fabrica de vreme”. Procesele care au loc în el devin adesea cauza unor dezastre naturale teribile - secete, inundații, uragane și alte fenomene, în urma cărora mor oameni, animale și plante.
Aerul atmosferic este unul dintre cele mai importante resurse naturale, fără de care viața pe Pământ ar fi complet imposibilă. O persoană poate trăi fără apă timp de o săptămână, fără mâncare cinci săptămâni, fără aer timp de 5-6 minute.
Fotosinteza, schimbul de energie și informații - principalele procese ale biosferei - au loc prin atmosferă. Sub influența atmosferei se produc procese exogene complexe (intemperii, activitatea apelor naturale, permafrost etc.). În sferele superioare ale atmosferei, înainte de a ajunge la suprafața pământului, majoritatea meteoriților ard. Atmosfera protejează ființele vii de efectele distructive ale radiațiilor cosmice și reglează condițiile termice sezoniere și zilnice. Fără atmosferă, fluctuațiile zilnice ale temperaturii pe pământ ar fi de +-200 de grade. Pentru unele organisme (bacterii, insecte zburătoare, păsări) atmosfera este principalul mediu de viață. Atmosfera este mediul prin care se deplasează sunetele. Stratul de ozon atmosfera, situata la o altitudine de 16-26 km absoarbe 13% din radiatia solara si cea mai mare parte a radiatiei ultraviolete dure, protejand lumea organica de efectele lor distructive.
Rolul atmosferei în reținerea căldurii pe planetă
Datorită înclinării axei de rotație a Pământului cu 23,5° față de planul ecliptic, cantitatea de radiație solară care ajunge la limita superioara atmosfera este o funcție de latitudinea geografică a zonei și perioada anului.
La trecerea prin atmosfera terestră, intensitatea radiației solare scade considerabil. Atenuarea depinde de proprietățile învelișului de nori, de conținutul de praf din atmosferă, precum și de schimbări sezoniere diverse cantități fizice.
În medie, 25-30% din radiația solară primită pe an este reflectată de nori înapoi în spațiul cosmic. Alte 25% din radiație este absorbită și apoi reemisă de nori, praf, gaze, adică sub formă de radiație difuză în jos. Aproximativ aceeași cantitate ajunge la suprafața Pământului sub formă de radiație solară directă.
Raportul dintre lumina directă și cea difuză se modifică în mod natural în funcție de latitudinea geografică. În regiunile polare predomină radiația difuză, constituind până la 70% din fluxul radiant total, iar în regiunile ecuatoriale nu depășește 30%. Acest lucru se datorează cea mai bună prezentare razele de radiație directă prin atmosferă vertical în jos, mai degrabă decât într-un unghi mic față de orizont.
O parte din radiația care ajunge la suprafață este returnată în atmosferă. Cantitatea sa depinde de albedo (reflectivitatea) suprafeței: zăpada reflectă aproximativ 80-95%, suprafețele ierboase - 20%, iar solurile întunecate - doar 8-10% din fluxul de radiații de intrare. Albedo-ul mediu al Pământului este de 35-45%.
Cea mai mare parte este absorbită de corpurile de apă și de sol energie solară este cheltuită pentru evaporarea apei.
Este atmosfera regenerabilă?
Poluarea atmosferică este introducerea în atmosferă sau formarea în ea a agenților și substanțelor fizico-chimice, cauzate atât de factori naturali, cât și de factori antropici. Cauzele naturale includ erupții vulcanice, furtuni de praf, incendii de pădure, intemperii, sare de mare, bacterii, spori de mucegai, produși de descompunere ai plantelor și animalelor etc.
Aerul atmosferic poate fi considerat doar condiționat o resursă naturală inepuizabilă. La impact antropic persoană, compozitia chimica iar proprietățile fizice ale aerului se deteriorează constant. Practic nu mai sunt zone pe pământ în care aerul să-și păstreze puritatea și calitatea naturală, iar în majoritatea zonelor industriale starea atmosferei prezintă un pericol grav pentru sănătate. O persoană consumă până la 25 kg de aer pe zi. Dar funcționarea normală a oamenilor și a tuturor organismelor vii necesită nu numai prezența aerului, ci și o anumită puritate a acestuia. De calitatea aerului depind nu numai sănătatea umană, starea și calitatea resurselor biologice, ci și siguranța materiilor prime pentru producția de bunuri de larg consum. Poluarea din aer pătrunde în apă, sol și prin lanțurile trofice în corpul uman. Multe substanțe pot avea un efect dăunător asupra oamenilor și animalelor chiar și în concentrații mici - zece miimi de mg la 1 m 3 de aer.
Rolul atmosferei Pământului
Atmosfera este cea mai ușoară geosferă a Pământului, cu toate acestea, influența sa asupra multor procese pământești este foarte mare.
Să începem cu faptul că datorită atmosferei au devenit posibile originea și existența vieții pe planeta noastră. Animalele moderne nu se pot descurca fără oxigen, iar majoritatea plantelor, algelor și cianobacteriilor nu se pot descurca fără dioxid de carbon. Oxigenul este folosit de animale pentru respirație, dioxidul de carbon este folosit de plante în timpul fotosintezei, care creează necesare plantelor pentru activitatea vieții substanțe organice complexe, cum ar fi diverși compuși de carbon, carbohidrați, aminoacizi, acizi grași.
Pe măsură ce vă ridicați în altitudine, presiunea parțială a oxigenului începe să scadă. Ce înseamnă? Aceasta înseamnă că există din ce în ce mai puțini atomi de oxigen în fiecare unitate de volum. La presiunea atmosferică normală, presiunea parțială a oxigenului în plămânii umani (așa-numitul aer alveolar) este de 110 mm. Hg Art., presiunea dioxidului de carbon - 40 mm Hg. Art., si vapori de apa - 47 mm Hg. Art.. Când te ridici în altitudine, presiunea oxigenului din plămâni începe să scadă, dar dioxidul de carbon și apa rămân la același nivel.
Pornind de la o altitudine de 3 kilometri deasupra nivelului mării, majoritatea oamenilor încep să sufere de foamete de oxigen sau hipoxie. O persoană are dificultăți de respirație, ritm cardiac crescut, amețeli, tinitus, dureri de cap, greață, slăbiciune musculară, transpirație, acuitate vizuală afectată și somnolență. Performanța scade brusc. La altitudini de peste 9 kilometri, respirația umană devine imposibilă și, prin urmare, este strict interzis să rămâneți fără aparat de respirat special.
Important pentru funcționarea normală a organismelor de pe Pământ este rolul atmosferei ca protector al planetei noastre de radiațiile ultraviolete și de raze X de la Soare, razele cosmice și meteoriți. Majoritatea covârșitoare a radiațiilor este reținută de straturile superioare ale atmosferei - stratosferă și mezosferă, în urma cărora apar fenomene electrice uimitoare precum aurorele. Restul, o parte mai mică a radiației, este împrăștiată. Aici, în straturile superioare ale atmosferei, ard și meteorii, pe care îi putem observa sub formă de mici „stele căzătoare”.
Atmosfera servește ca un regulator al fluctuațiilor sezoniere de temperatură și netezește temperaturile zilnice, prevenind supraîncălzirea Pământului în timpul zilei și răcirea nopții. Atmosfera, datorită prezenței vaporilor de apă, dioxidului de carbon, metanului și ozonului în compoziția sa, transmite cu ușurință razele solare, încălzindu-și straturile inferioare și suprafața subiacentă, dar întârzie întoarcerea. radiatii termice de la suprafața pământului sub formă de radiație cu undă lungă. Această caracteristică a atmosferei se numește efect de seră. Fără ea, fluctuațiile zilnice de temperatură în straturile inferioare ale atmosferei ar atinge valori colosale: până la 200 ° C și ar face în mod natural imposibilă existența vieții în forma în care o cunoaștem.
Diferite zone de pe Pământ se încălzesc neuniform. Latitudini joase ale planetei noastre, de ex. zonele cu un climat subtropical și tropical primesc mult mai multă căldură de la Soare decât zonele medii și înalte cu un tip de climă temperat și arctic (Antarctic). Continentele și oceanele se încălzesc diferit. Dacă prima se încălzește și se răcește mult mai repede, cea din urmă absoarbe căldura pentru o lungă perioadă de timp, dar în același timp o cedează la fel de mult. După cum știți, aerul cald este mai ușor decât aerul rece și, prin urmare, se ridică. Locul său la suprafață este ocupat de aerul rece și mai greu. Așa se formează vântul și se formează vremea. Și vântul, la rândul său, duce la procese de intemperii fizice și chimice, acestea din urmă formând forme de relief exogene.
Pe măsură ce vă ridicați în altitudine, diferențele climatice dintre diferitele regiuni ale globului încep să dispară. Și începând de la o altitudine de 100 km. aerul atmosferic este lipsit de capacitatea de a absorbi, de a conduce și de a transmite energie termică prin convecție. Singura modalitate de a transfera căldura este radiația termică, adică. încălzirea aerului prin razele cosmice și solare.
În plus, doar dacă există o atmosferă pe planetă este posibilă ciclul apei în natură, precipitațiile și formarea norilor.
Ciclul apei este procesul de mișcare ciclică a apei în biosfera pământului, constând din procesele de evaporare, condensare și precipitare. Există 3 niveluri ale ciclului apei:
Ciclul Mare sau Global - vaporii de apă formați deasupra suprafeței oceanelor sunt transportați de vânturi către continente, cade acolo sub formă de precipitații și revin în ocean sub formă de scurgere. În acest proces, calitatea apei se schimbă: odată cu evaporarea, apa de mare sărată se transformă în apă dulce, iar apa poluată este purificată.
Ciclu mic sau oceanic - vaporii de apă formați deasupra suprafeței oceanului se condensează și cad sub formă de precipitații înapoi în ocean.
Ciclul intracontinental - apa care s-a evaporat peste suprafata uscata cade din nou pe uscat sub forma de precipitatii.
De asemenea, este de remarcat faptul că precipitațiile devin posibile numai dacă există așa-numitele în aer. nuclee de condensare - particule solide minuscule. Dacă în atmosfera pământului Dacă nu ar exista astfel de particule, atunci nu ar fi căzut precipitații.
Și ultimul lucru pe care am vrut să-l spun despre rolul atmosferei Pământului este că numai datorită acestuia este posibilă propagarea sunetelor pe planeta noastră și apariția ridicării aerodinamice. Pe planetele fără sau cu atmosfere de putere redusă, domnește liniștea moartă. O persoană de pe astfel de corpuri cerești rămâne literalmente fără cuvinte. În absența unei atmosfere, zborul aerodinamic controlat devine imposibil, care este înlocuit de zbor balistic.
Rolul atmosferei în viața Pământului
Atmosfera este o înveliș gazos care înconjoară planeta Pământ. Suprafața sa interioară acoperă hidrosfera și parțial scoarța terestră, în timp ce suprafața sa exterioară se învecinează cu partea apropiată a Pământului a spațiului cosmic.
Setul de ramuri ale fizicii și chimiei care studiază atmosfera se numește de obicei fizica atmosferică. Atmosfera determină vremea de pe suprafața Pământului, meteorologia studiază vremea, iar climatologia se ocupă de variațiile climatice pe termen lung.
Deja la o altitudine de 5 km deasupra nivelului mării, o persoană neantrenată începe să se confrunte cu înfometarea de oxigen și, fără adaptare, performanța unei persoane este redusă semnificativ. Zona fiziologică a atmosferei se termină aici. Respirația omului devine imposibilă la o altitudine de 9 km, deși până la aproximativ 115 km atmosfera conține oxigen.
Atmosfera ne furnizează oxigenul necesar pentru a respira. Cu toate acestea, din cauza scăderii presiunii totale a atmosferei, pe măsură ce vă ridicați la altitudine, presiunea parțială a oxigenului scade în mod corespunzător.
Plămânii umani conțin în mod constant aproximativ 3 litri de aer alveolar. Presiunea parțială a oxigenului în aerul alveolar la presiunea atmosferică normală este de 110 mmHg. Art., presiunea dioxidului de carbon - 40 mm Hg. Art., si vapori de apa - 47 mm Hg. Artă. Odată cu creșterea altitudinii, presiunea oxigenului scade, iar presiunea totală a vaporilor de apă și dioxid de carbon din plămâni rămâne aproape constantă - aproximativ 87 mm Hg. Artă. Furnizarea de oxigen a plămânilor se va opri complet atunci când presiunea aerului ambiant devine egală cu această valoare.
La o altitudine de aproximativ 19-20 km, presiunea atmosferică scade la 47 mm Hg. Artă. Prin urmare, la această altitudine, apa și lichidul interstițial încep să fiarbă în corpul uman. În afara cabinei presurizate la aceste altitudini, moartea are loc aproape instantaneu. Astfel, din punct de vedere al fiziologiei umane, „spațiul” începe deja la o altitudine de 15-19 km.
Straturile dense de aer - troposfera și stratosfera - ne protejează de efectele dăunătoare ale radiațiilor. Cu suficientă rarefiere a aerului, la altitudini mai mari de 36 km, radiațiile ionizante - razele cosmice primare - au un efect intens asupra organismului; La altitudini de peste 40 km, partea ultravioletă a spectrului solar este periculoasă pentru oameni. atmosferă oxigen stratosferă radiații
Pe măsură ce ne ridicăm la o înălțime din ce în ce mai mare deasupra suprafeței Pământului, fenomene cunoscute observate în straturile inferioare ale atmosferei, cum ar fi propagarea sunetului, apariția ridicării și rezistenței aerodinamice, transferul de căldură prin convecție etc., slăbesc treptat și apoi dispar complet.
În straturile rarefiate de aer, propagarea sunetului este imposibilă. Până la altitudini de 60-90 km, este încă posibilă utilizarea rezistenței aerului și a portanței pentru zborul aerodinamic controlat.
Însă pornind de la altitudini de 100-130 km, conceptele de număr M și bariera sonoră, familiare fiecărui pilot, își pierd sensul: acolo se află linia convențională Karman, dincolo de care începe regiunea zborului pur balistic, care nu poate decât controlată cu ajutorul forțelor reactive.
La altitudini de peste 100 km, atmosfera este lipsită de o altă proprietate remarcabilă - capacitatea de a absorbi, conduce și transmite energie termică prin convecție (adică prin amestecarea aerului). Aceasta înseamnă că diverse elemente echipamentele și echipamentele stației spațiale orbitale nu vor putea fi răcite din exterior în același mod în care se face de obicei pe un avion - cu ajutorul jeturilor de aer și radiatoarelor de aer. La această altitudine, ca și în spațiu în general, singura modalitate de a transfera căldură este radiația termică.