Atmosfera je mješavina raznih plinova. Proteže se od površine Zemlje do visine od 900 km, štiteći planet od štetnog spektra sunčevog zračenja, a sadrži plinove neophodne za sav život na planetu. Atmosfera zadržava toplinu od sunca, zagrijava zemljinu površinu i stvara povoljnu klimu.
Atmosferski sastav
Zemljina atmosfera sastoji se uglavnom od dva plina - dušika (78%) i kisika (21%). Osim toga, sadrži nečistoće ugljičnog dioksida i drugih plinova. u atmosferi postoji u obliku pare, kapljica vlage u oblacima i kristala leda.
Slojevi atmosfere
Atmosfera se sastoji od mnogo slojeva, između kojih nema jasnih granica. Temperature različitih slojeva značajno se razlikuju jedna od druge.
- Bezzračna magnetosfera. Ovo je mjesto gdje većina Zemljinih satelita leti izvan Zemljine atmosfere.
- Egzosfera (450-500 km od površine). Skoro da nema plinova. Neki vremenski sateliti lete u egzosferi. Termosferu (80-450 km) karakteriziraju visoke temperature koje u gornjem sloju dosežu 1700°C.
- Mezosfera (50-80 km). U ovom području temperatura pada kako se nadmorska visina povećava. Tu izgara većina meteorita (fragmenata svemirskog kamenja) koji uđu u atmosferu.
- Stratosfera (15-50 km). Sadrži ozonski omotač, tj. sloj ozona koji apsorbira ultraljubičasto zračenje Sunca. To uzrokuje porast temperatura u blizini površine Zemlje. Ovdje obično lete mlazni avioni jer Vidljivost u ovom sloju je vrlo dobra i gotovo da nema smetnji uzrokovanih vremenskim uvjetima.
- Troposfera. Visina varira od 8 do 15 km od površine zemlje. Ovdje se formira vrijeme na planeti, od godine Ovaj sloj sadrži najviše vodene pare, prašine i vjetrova. Temperatura opada s udaljavanjem od površine zemlje.
Atmosferski tlak
Iako to ne osjećamo, slojevi atmosfere vrše pritisak na Zemljinu površinu. Najviša je pri površini, a kako se udaljavate od nje postupno se smanjuje. Ovisi o temperaturnoj razlici između kopna i oceana, pa stoga u područjima koja se nalaze na istoj visini iznad razine mora često postoje različiti pritisci. Niski tlak donosi vlažno vrijeme, dok visoki tlak obično donosi vedro vrijeme.
Kretanje zračnih masa u atmosferi
A pritisci tjeraju niže slojeve atmosfere na miješanje. Tako nastaju vjetrovi koji pušu iz područja visokog tlaka u područja niskog tlaka. U mnogim regijama lokalni vjetrovi nastaju i zbog razlika u temperaturi između kopna i mora. Znatan utjecaj na smjer vjetrova imaju i planine.
Efekt staklenika
Ugljični dioksid i drugi plinovi koji čine zemljinu atmosferu zadržavaju sunčevu toplinu. Taj se proces obično naziva efekt staklenika, budući da umnogome podsjeća na kruženje topline u staklenicima. Efekt staklenika uzrokuje globalno zagrijavanje planeta. U područjima visokog tlaka – anticikloni – stiže vedro sunčano vrijeme. Područja niskog tlaka - ciklone - obično imaju nestabilno vrijeme. Toplina i svjetlost ulaze u atmosferu. Plinovi zadržavaju toplinu reflektiranu od Zemljine površine, uzrokujući tako povećanje temperature na Zemlji.
U stratosferi postoji poseban ozonski omotač. Ozon blokira većinu sunčevog ultraljubičastog zračenja, štiteći Zemlju i sav život na njoj od njega. Znanstvenici su otkrili da su uzrok uništavanja ozonskog omotača posebni plinovi klorofluorougljikov dioksid sadržani u nekim aerosolima i rashladnoj opremi. Iznad Arktika i Antarktika otkrivene su goleme rupe u ozonskom omotaču koje pridonose povećanju količine ultraljubičastog zračenja koje utječe na Zemljinu površinu.
Ozon nastaje u nižim slojevima atmosfere kao rezultat između sunčevog zračenja i raznih ispušnih plinova i plinova. Obično se rasprši po atmosferi, ali ako se ispod sloja toplog zraka formira zatvoreni sloj hladnog zraka, ozon se koncentrira i dolazi do smoga. Nažalost, to ne može nadomjestiti ozon izgubljen u ozonskim rupama.
Na ovoj satelitskoj fotografiji jasno se vidi rupa u ozonskom omotaču iznad Antarktika. Veličina rupe varira, ali znanstvenici vjeruju da stalno raste. Nastoji se smanjiti razina ispušnih plinova u atmosferi. Trebalo bi smanjiti onečišćenje zraka i koristiti bezdimna goriva u gradovima. Smog uzrokuje iritaciju očiju i gušenje kod mnogih ljudi.
Nastanak i razvoj Zemljine atmosfere
Moderna atmosfera Zemlje rezultat je dugog evolucijskog razvoja. Nastao je kao rezultat kombiniranog djelovanja geoloških čimbenika i vitalne aktivnosti organizama. Kroz geološku povijest, Zemljina je atmosfera prošla kroz nekoliko dubokih promjena. Na temelju geoloških podataka i teoretskih premisa, primordijalna atmosfera mlade Zemlje, koja je postojala prije oko 4 milijarde godina, mogla bi se sastojati od mješavine inertnih i plemenitih plinova s malim dodatkom pasivnog dušika (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). Trenutno se pogled na sastav i strukturu rane atmosfere donekle promijenio. Primarna atmosfera (proto-atmosfera) u najranijoj protoplanetarnoj fazi., tj. starijoj od 4,2 mlrd. godina, mogao se sastojati od mješavine metana, amonijaka i ugljičnog dioksida. Kao rezultat otplinjavanja plašta i aktivnih procesa trošenja koji se odvijaju na zemljinoj površini, vodena para, ugljikovi spojevi u obliku CO 2 i CO, sumpor i njegov spojevi su počeli ulaziti u atmosferu, kao i jake halogene kiseline - HCI, HF, HI i borna kiselina, koje su dopunjene metanom, amonijakom, vodikom, argonom i nekim drugim plemenitim plinovima u atmosferi.Ta primarna atmosfera bila je izuzetno tanka. Stoga je temperatura na zemljinoj površini bila blizu temperature radijacijske ravnoteže (A. S. Monin, 1977).
S vremenom se plinski sastav primarne atmosfere počeo transformirati pod utjecajem procesa trošenja stijena koje strše na zemljinoj površini, aktivnosti cijanobakterija i modrozelenih algi, vulkanskih procesa i djelovanja sunčeve svjetlosti. To je dovelo do razgradnje metana u ugljikov dioksid, amonijaka u dušik i vodik; Ugljični dioksid, koji je polako tonuo na površinu zemlje, i dušik počeli su se nakupljati u sekundarnoj atmosferi. Zahvaljujući vitalnoj aktivnosti modrozelenih algi, u procesu fotosinteze počeo se proizvoditi kisik, koji se, međutim, u početku uglavnom trošio na “oksidaciju atmosferskih plinova, a potom i stijena. Istodobno, amonijak, oksidiran u molekularni dušik, počeo se intenzivno nakupljati u atmosferi. Pretpostavlja se da je značajna količina dušika u modernoj atmosferi reliktna. Metan i ugljikov monoksid oksidirali su u ugljikov dioksid. Sumpor i sumporovodik su oksidirani u SO 2 i SO 3, koji su zbog velike pokretljivosti i lakoće brzo uklonjeni iz atmosfere. Tako se atmosfera iz redukcijske, kakva je bila u arheju i ranom proterozoiku, postupno pretvorila u oksidacijsku.
Ugljični dioksid je ušao u atmosferu i kao rezultat oksidacije metana i kao rezultat otplinjavanja plašta i trošenja stijena. U slučaju da se sav ugljični dioksid ispušten tijekom cijele povijesti Zemlje sačuvao u atmosferi, njezin parcijalni tlak sada bi mogao postati isti kao na Veneri (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991.). Ali na Zemlji je na djelu bio obrnuti proces. Značajan dio ugljičnog dioksida iz atmosfere otopljen je u hidrosferi, u kojoj su ga hidrobionti iskoristili za izgradnju svojih ljuštura i biogenički pretvoreni u karbonate. Naknadno su iz njih nastali debeli slojevi kemogenih i organogenih karbonata.
Kisik je u atmosferu ušao iz tri izvora. Dugo vremena, počevši od trenutka kada se Zemlja pojavila, oslobađao se tijekom otplinjavanja plašta i uglavnom se trošio na oksidativne procese.Drugi izvor kisika bila je fotodisocijacija vodene pare jakim ultraljubičastim sunčevim zračenjem. Izgledi; slobodni kisik u atmosferi doveo je do smrti većine prokariota koji su živjeli u redukcijskim uvjetima. Prokariotski organizmi promijenili su svoja staništa. Napustili su površinu Zemlje u njezine dubine i područja gdje su još uvijek postojali uvjeti za oporavak. Zamijenili su ih eukarioti koji su počeli energično pretvarati ugljikov dioksid u kisik.
Tijekom arheja i značajnog dijela proterozoika, gotovo sav kisik nastao i abiogenim i biogenim putem uglavnom je potrošen na oksidaciju željeza i sumpora. Do kraja proterozoika svo metalno dvovalentno željezo koje se nalazilo na zemljinoj površini ili je oksidiralo ili se preselilo u zemljinu jezgru. To je uzrokovalo promjenu parcijalnog tlaka kisika u atmosferi ranog proterozoika.
Sredinom proterozoika koncentracija kisika u atmosferi dosegla je točku Jury i iznosila je 0,01% moderne razine. Počevši od tog vremena, kisik se počeo nakupljati u atmosferi i, vjerojatno, već na kraju Rifeja njegov je sadržaj dosegao Pasteurovu točku (0,1% moderne razine). Moguće je da se ozonski omotač pojavio u vendskom razdoblju i da nikada nije nestao.
Pojava slobodnog kisika u zemljinoj atmosferi potaknula je evoluciju života i dovela do pojave novih oblika s naprednijim metabolizmom. Ako su ranije eukariotske jednostanične alge i cijaneje, koje su se pojavile početkom proterozoika, zahtijevale sadržaj kisika u vodi od samo 10 -3 njegove današnje koncentracije, onda je s pojavom neskeletnih Metazoa na kraju ranog venda, tj. prije oko 650 milijuna godina, koncentracija kisika u atmosferi trebala bi biti znatno viša. Uostalom, Metazoa je koristio disanje kisikom i to je zahtijevalo da parcijalni tlak kisika dosegne kritičnu razinu - Pasteurovu točku. U ovom slučaju, proces anaerobne fermentacije zamijenjen je energetski perspektivnijim i progresivnijim metabolizmom kisika.
Nakon toga je dosta brzo došlo do daljnjeg nakupljanja kisika u zemljinoj atmosferi. Progresivno povećanje volumena modrozelenih algi pridonijelo je postizanju razine kisika u atmosferi potrebnoj za održavanje života životinjskog svijeta. Određena stabilizacija sadržaja kisika u atmosferi dogodila se od trenutka kada su biljke stigle na kopno - prije otprilike 450 milijuna godina. Izlazak biljaka na kopno, koji se dogodio u silurskom razdoblju, doveo je do konačne stabilizacije razine kisika u atmosferi. Od tog vremena njegova je koncentracija počela fluktuirati u prilično uskim granicama, nikad ne prelazeći granice postojanja života. Koncentracija kisika u atmosferi potpuno se stabilizirala od pojave cvjetnica. Ovaj događaj dogodio se sredinom razdoblja krede, tj. prije otprilike 100 milijuna godina.
Glavnina dušika nastala je u ranim fazama razvoja Zemlje, uglavnom zbog razgradnje amonijaka. Pojavom organizama započeo je proces vezivanja atmosferskog dušika u organsku tvar i zatrpavanja u morske sedimente. Nakon što su organizmi stigli na kopno, dušik se počeo zakopavati u kontinentalnim sedimentima. Procesi prerade slobodnog dušika posebno su se intenzivirali pojavom kopnenih biljaka.
Na prijelazu iz kriptozoika u fanerozoik, dakle prije oko 650 milijuna godina, sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi smanjio se na desetinke postotka, a sadržaj blizak suvremenoj razini dosegao je tek nedavno, otprilike 10-20 milijuna godina. prije.
Dakle, plinski sastav atmosfere nije samo osiguravao životni prostor organizmima, nego je određivao i karakteristike njihove životne aktivnosti te pridonio naseljavanju i evoluciji. Nastali poremećaji u raspodjeli plinskog sastava atmosfere povoljnog za organizme zbog kozmičkih i planetarnih razloga doveli su do masovna izumiranja organski svijet, koji se ponavljao tijekom kriptozoika i na određenim granicama fanerozojske povijesti.
Etnosferne funkcije atmosfere
Zemljina atmosfera osigurava potrebne tvari, energiju i određuje smjer i brzinu metaboličkih procesa. Plinski sastav suvremene atmosfere optimalan je za postojanje i razvoj života. Kao područje u kojem se formiraju vrijeme i klima, atmosfera mora stvoriti ugodne uvjete za život ljudi, životinja i vegetacije. Odstupanja u jednom ili drugom smjeru u kvaliteti atmosferskog zraka i vremenskim uvjetima stvaraju ekstremne uvjete za život flore i faune, uključujući i ljude.
Zemljina atmosfera ne samo da pruža uvjete za postojanje čovječanstva, već je i glavni čimbenik u evoluciji etnosfere. Istodobno se ispostavlja da je energetski i sirovinski resurs za proizvodnju. Općenito, atmosfera je čimbenik očuvanja zdravlja ljudi, a neka područja, zbog fizičko-geografskih uvjeta i kakvoće atmosferskog zraka, služe kao rekreacijska područja i područja su namijenjena lječilišnom liječenju i rekreaciji ljudi. Dakle, atmosfera je čimbenik estetskog i emocionalnog utjecaja.
Etnosferske i tehnosferske funkcije atmosfere, definirane sasvim nedavno (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), zahtijevaju neovisno i dubinsko proučavanje. Stoga je proučavanje energetskih funkcija atmosfere vrlo relevantno, kako sa stajališta nastanka i odvijanja procesa koji oštećuju okoliš, tako i sa stajališta utjecaja na zdravlje i dobrobit ljudi. U ovom slučaju govorimo o energiji ciklona i anticiklona, atmosferskih vrtloga, atmosferskog tlaka i drugih ekstremnih atmosferskih pojava čije će učinkovito korištenje pridonijeti uspješnom rješavanju problema dobivanja nezagađivača. alternativni izvori energije. Uostalom, zračni okoliš, posebno onaj njegov dio koji se nalazi iznad Svjetskog oceana, područje je u kojem se oslobađa ogromna količina slobodne energije.
Primjerice, utvrđeno je da tropski cikloni prosječne jačine u samo jednom danu oslobađaju energiju ekvivalentnu energiji 500 tisuća atomskih bombi bačenih na Hirošimu i Nagasaki. U 10 dana postojanja takvog ciklona oslobodi se dovoljno energije da zadovolji sve energetske potrebe zemlje poput Sjedinjenih Država za 600 godina.
U posljednjih godina objavljena je veliki broj radovi znanstvenika u prirodnim znanostima koji se u jednom ili drugom stupnju odnose na različite aspekte djelovanja i utjecaja atmosfere na zemaljske procese, što ukazuje na intenziviranje interdisciplinarnih interakcija u suvremenoj prirodnoj znanosti. Pritom se očituje integrirajuća uloga pojedinih njezinih pravaca, među kojima valja istaknuti funkcionalno-ekološki smjer u geoekologiji.
Ovaj smjer potiče analizu i teoretsku generalizaciju ekoloških funkcija i planetarne uloge različitih geosfera, a to je pak važan preduvjet za razvoj metodologije i znanstvene osnove cjelovito proučavanje našeg planeta, racionalno korištenje i zaštita njegovih prirodnih resursa.
Zemljina atmosfera se sastoji od nekoliko slojeva: troposfere, stratosfere, mezosfere, termosfere, ionosfere i egzosfere. Na vrhu troposfere i dnu stratosfere nalazi se sloj obogaćen ozonom koji se naziva ozonski štit. Utvrđeni su određeni (dnevni, sezonski, godišnji itd.) obrasci u raspodjeli ozona. Atmosfera je od svog nastanka utjecala na tijek planetarnih procesa. Primarni sastav atmosfere bio je potpuno drugačiji od današnjeg, no s vremenom je udio i uloga molekularnog dušika stalno rasla, prije oko 650 milijuna godina pojavio se slobodni kisik čija je količina stalno rasla, ali koncentracija ugljičnog dioksida smanjio u skladu s tim. Visoka pokretljivost atmosfere, njezin plinski sastav i prisutnost aerosola određuju njezinu izuzetnu ulogu i aktivno sudjelovanje u nizu geoloških i biosfernih procesa. Atmosfera ima veliku ulogu u preraspodjeli sunčeve energije i razvoju katastrofalnih prirodnih pojava i katastrofa. Atmosferski vrtlozi – tornada (tornada), uragani, tajfuni, cikloni i druge pojave imaju negativan utjecaj na organski svijet i prirodne sustave. Glavni izvori onečišćenja, uz prirodne čimbenike, jesu različiti oblici ljudske gospodarske djelatnosti. Antropogeni utjecaji na atmosferu izraženi su ne samo pojavom različitih aerosola i stakleničkih plinova, već i povećanjem količine vodene pare, a manifestiraju se u obliku smoga i kiselih kiša. Staklenički plinovi mijenjaju temperaturni režim zemljine površine, emisije nekih plinova smanjuju volumen ozonskog omotača i pridonose stvaranju ozonskih rupa. Etnosferska uloga Zemljine atmosfere je velika.
Uloga atmosfere u prirodnim procesima
Površinska atmosfera u svom srednjem stanju između litosfere i svemira i svojim plinskim sastavom stvara uvjete za život organizama. Istodobno, trošenje i intenzitet razaranja stijena, prijenos i akumulacija klastičnog materijala ovise o količini, prirodi i učestalosti oborina, o učestalosti i jačini vjetrova, a posebno o temperaturi zraka. Atmosfera je središnja komponenta klimatskog sustava. Temperatura i vlažnost zraka, naoblaka i padaline, vjetar - sve to karakterizira vrijeme, odnosno stanje atmosfere koja se neprestano mijenja. Istovremeno, te iste komponente karakteriziraju klimu, odnosno prosječni višegodišnji vremenski režim.
Sastav plinova, prisutnost oblaka i raznih nečistoća, koje se nazivaju aerosolne čestice (pepeo, prašina, čestice vodene pare), određuju karakteristike prolaska sunčevog zračenja kroz atmosferu i sprječavaju izlazak Zemljinog toplinskog zračenja. u svemir.
Zemljina je atmosfera vrlo pokretljiva. Procesi koji u njemu nastaju i promjene njegovog sastava plina, debljine, zamućenosti, prozirnosti i prisutnosti određenih aerosolnih čestica utječu i na vrijeme i na klimu.
Djelovanje i smjer prirodnih procesa, kao i život i djelovanje na Zemlji, određeni su sunčevim zračenjem. Osigurava 99,98% topline dovedene na površinu zemlje. Svake godine to iznosi 134 * 10 19 kcal. Ova količina topline može se dobiti spaljivanjem 200 milijardi tona ugljena. Zalihe vodika koje stvaraju ovaj tok termonuklearne energije u masi Sunca trajat će još najmanje 10 milijardi godina, odnosno dvostruko duže od postojanja našeg planeta i njega samog.
Otprilike 1/3 ukupne količine sunčeve energije koja stiže na gornju granicu atmosfere reflektira se natrag u svemir, 13% apsorbira ozonski omotač (uključujući gotovo svo ultraljubičasto zračenje). 7% - ostatak atmosfere i samo 44% dopire do površine zemlje. Ukupna sunčeva radijacija koja dnevno dopire do Zemlje jednaka je energiji koju je čovječanstvo primilo kao rezultat izgaranja svih vrsta goriva u posljednjem tisućljeću.
Količina i priroda raspodjele sunčevog zračenja na zemljinoj površini usko su ovisni o naoblaci i prozirnosti atmosfere. Na količinu raspršenog zračenja utječu visina Sunca iznad horizonta, prozirnost atmosfere, sadržaj vodene pare, prašine, ukupna količina ugljičnog dioksida itd.
Najveća količina raspršenog zračenja dopire do polarnih područja. Što je sunce niže iznad horizonta, to manje topline ulazi u određeno područje terena.
Prozirnost atmosfere i naoblaka su od velike važnosti. Oblačnog ljetnog dana obično je hladnije nego vedrog, jer dnevna naoblaka sprječava zagrijavanje zemljine površine.
Prašnjavost atmosfere igra veliku ulogu u raspodjeli topline. Fino raspršene krute čestice prašine i pepela koje se nalaze u njemu, a koje utječu na njegovu prozirnost, negativno utječu na raspodjelu sunčevog zračenja od kojeg se većina reflektira. Fine čestice ulaze u atmosferu na dva načina: ili pepelom izbačenim tijekom vulkanskih erupcija, ili pustinjskom prašinom nošenom vjetrovima iz sušnih tropskih i suptropskih područja. Posebno puno takve prašine nastaje za vrijeme suše, kada je struje toplog zraka odnose u gornje slojeve atmosfere i tamo se mogu zadržati dugo vremena. Nakon erupcije vulkana Krakatoa 1883. prašina bačena desecima kilometara u atmosferu ostala je u stratosferi oko 3 godine. Kao rezultat erupcije vulkana El Chichon (Meksiko) 1985. prašina je stigla u Europu, pa je došlo do blagog pada površinskih temperatura.
Zemljina atmosfera sadrži različite količine vodene pare. U apsolutnom smislu mase ili volumena, njegova količina se kreće od 2 do 5%.
Vodena para, kao i ugljikov dioksid, pojačava efekt staklenika. U oblacima i maglama koje nastaju u atmosferi događaju se osebujni fizikalni i kemijski procesi.
Primarni izvor vodene pare u atmosferu je površina Svjetskog oceana. Iz njega godišnje ispari sloj vode debljine od 95 do 110 cm, dio vlage se nakon kondenzacije vraća u ocean, a drugi se zračnim strujama usmjerava prema kontinentima. U područjima promjenjive vlažne klime oborine vlaže tlo, au vlažnim klimama stvaraju rezerve podzemne vode. Dakle, atmosfera je akumulator vlage i rezervoar oborina. a magle koje nastaju u atmosferi osiguravaju vlagu pokrovu tla i time imaju odlučujuću ulogu u razvoju flore i faune.
Atmosferska vlaga raspoređena je po zemljinoj površini zahvaljujući pokretljivosti atmosfere. Karakterizira ga vrlo složen sustav raspodjele vjetrova i tlaka. Zbog činjenice da je atmosfera u stalnom kretanju, priroda i razmjer distribucije tokova vjetra i tlaka stalno se mijenjaju. Razmjeri cirkulacije variraju od mikrometeoroloških, veličine svega nekoliko stotina metara, do globalnih razmjera od nekoliko desetaka tisuća kilometara. Ogromni atmosferski vrtlozi sudjeluju u stvaranju sustava velikih zračnih strujanja i određuju opću cirkulaciju atmosfere. Osim toga, oni su izvori katastrofalnih atmosferskih pojava.
O atmosferskom tlaku ovisi raspored vremenskih i klimatskih prilika te funkcioniranje žive tvari. Ako atmosferski tlak varira u malim granicama, on nema presudnu ulogu u dobrobiti ljudi i ponašanju životinja i ne utječe na fiziološke funkcije biljaka. Promjene tlaka obično su povezane s frontalnim pojavama i vremenskim promjenama.
Atmosferski tlak je od temeljne važnosti za nastanak vjetra, koji kao reljefotvorni faktor ima snažan utjecaj na životinjski i biljni svijet.
Vjetar može potisnuti rast biljaka i istovremeno pospješiti prijenos sjemena. Uloga vjetra u oblikovanju vremenskih i klimatskih prilika je velika. Djeluje i kao regulator morske struje. Vjetar, kao jedan od egzogenih čimbenika, pridonosi eroziji i deflaciji istrošenog materijala na velike udaljenosti.
Ekološka i geološka uloga atmosferskih procesa
Smanjenje prozirnosti atmosfere zbog pojave aerosolnih čestica i krute prašine u njoj utječe na raspodjelu sunčevog zračenja, povećavajući albedo ili reflektivnost. Različite kemijske reakcije koje uzrokuju razgradnju ozona i stvaranje "bisernih" oblaka koji se sastoje od vodene pare dovode do istog rezultata. Globalne promjene refleksije, kao i promjene atmosferskih plinova, uglavnom stakleničkih plinova, odgovorne su za klimatske promjene.
Neravnomjerno zagrijavanje, koje uzrokuje razlike u atmosferskom tlaku na različitim dijelovima zemljine površine, dovodi do atmosferskog kruženja, što je obilježje troposfere. Kada se pojavi razlika u tlaku, zrak juri iz područja visokog tlaka u područja niskog tlaka. Ova kretanja zračnih masa, zajedno s vlagom i temperaturom, određuju glavne ekološke i geološke značajke atmosferskih procesa.
Ovisno o brzini, vjetar obavlja različite geološke radove na zemljinoj površini. Brzinom od 10 m/s trese debele grane, podiže i prenosi prašinu i sitni pijesak; lomi grane drveća brzinom od 20 m/s, nosi pijesak i šljunak; brzinom od 30 m/s (oluja) otkida krovove s kuća, čupa drveće, lomi stupove, pomiče kamenčiće i nosi sitni šut, a orkanski vjetar brzinom od 40 m/s ruši kuće, lomi i ruši struju. postavlja stupove, čupa velika stabla.
Oluja i tornada (tornada) - atmosferski vrtlozi koji nastaju u toploj sezoni na snažnim atmosferskim frontama, brzinama do 100 m/s, imaju veliki negativan utjecaj na okoliš s katastrofalnim posljedicama. Nevrijeme su horizontalni vrtlozi s orkanskim brzinama vjetra (do 60-80 m/s). Često ih prate jaki pljuskovi i grmljavinska nevremena u trajanju od nekoliko minuta do pola sata. Olujne oluje pokrivaju područja širine do 50 km i putuju na udaljenosti od 200-250 km. Olujno nevrijeme u Moskvi i Moskovskoj regiji 1998. oštetilo je krovove mnogih kuća i srušilo drveće.
Tornada, koja se u Sjevernoj Americi nazivaju tornada, snažni su atmosferski vrtlozi u obliku lijevka, često povezani s grmljavinskim oblacima. To su stupovi zraka koji se sužavaju u sredini promjera od nekoliko desetaka do stotina metara. Tornado ima izgled lijevka, vrlo sličnog surli slona, koji se spušta iz oblaka ili se diže s površine zemlje. Posjedujući jaku razrijeđenost i veliku brzinu rotacije, tornado putuje do nekoliko stotina kilometara, uvlačeći prašinu, vodu iz rezervoara i razne predmete. Snažna tornada praćena su grmljavinom, kišom i imaju veliku razornu moć.
Tornada se rijetko pojavljuju u subpolarnim ili ekvatorijalnim područjima, gdje je stalno hladno ili vruće. Malo je tornada na otvorenom oceanu. Tornada se javljaju u Europi, Japanu, Australiji, SAD-u, au Rusiji su posebno česta u Središnjoj Crnoj zemlji, u Moskovskoj, Jaroslavskoj, Nižnjenovgorodskoj i Ivanovskoj oblasti.
Tornada podižu i pomiču automobile, kuće, kočije i mostove. Osobito razorna tornada uočena su u Sjedinjenim Državama. Svake godine ima od 450 do 1500 tornada s prosječnim brojem smrtnih slučajeva od oko 100 ljudi. Tornada su atmosferski katastrofalni procesi koji brzo djeluju. Nastaju za samo 20-30 minuta, a životni vijek im je 30 minuta. Stoga je gotovo nemoguće predvidjeti vrijeme i mjesto pojave tornada.
Ostali razorni, ali dugotrajni atmosferski vrtlozi su cikloni. Nastaju zbog razlike u tlaku, koja pod određenim uvjetima doprinosi nastanku kružnog kretanja strujanja zraka. Atmosferski vrtlozi nastaju oko moćnih uzlaznih tokova vlažnog toplog zraka i rotiraju velikom brzinom u smjeru kazaljke na satu na južnoj hemisferi i suprotno od kazaljke na satu na sjevernoj. Cikloni, za razliku od tornada, nastaju iznad oceana i proizvode svoje razorne učinke nad kontinentima. Glavni razorni čimbenici su jaki vjetrovi, intenzivne oborine u obliku snježnih oborina, pljuskova, tuče i naletnih poplava. Vjetrovi brzine 19 - 30 m/s formiraju oluju, 30 - 35 m/s - oluju, a više od 35 m/s - orkan.
Tropski cikloni - uragani i tajfuni - imaju prosječnu širinu od nekoliko stotina kilometara. Brzina vjetra unutar ciklona doseže snagu uragana. Tropski cikloni traju od nekoliko dana do nekoliko tjedana, krećući se brzinama od 50 do 200 km/h. Cikloni srednje geografske širine imaju veći promjer. Njihove poprečne dimenzije kreću se od tisuću do nekoliko tisuća kilometara, a brzina vjetra je olujna. Kreću se na sjevernoj hemisferi sa zapada i praćeni su tučom i snježnim padalinama koje su katastrofalne naravi. Po broju žrtava i prouzročenoj šteti ciklone i pridruženi uragani i tajfuni najveće su prirodne atmosferske pojave nakon poplava. U gusto naseljenim područjima Azije broj žrtava uragana broji se u tisućama. Godine 1991. tijekom uragana u Bangladešu, koji je izazvao stvaranje morskih valova visokih 6 m, umrlo je 125 tisuća ljudi. Tajfuni uzrokuju veliku štetu Sjedinjenim Državama. Istovremeno umiru deseci i stotine ljudi. U zapadnoj Europi uragani uzrokuju manje štete.
Grmljavinska nevremena smatraju se katastrofalnim atmosferskim fenomenom. Nastaju kada se topao, vlažan zrak vrlo brzo diže. Na granici tropskog i suptropskog pojasa grmljavinske oluje se javljaju 90-100 dana godišnje, u umjerenom pojasu 10-30 dana. Kod nas se najveći broj grmljavinskih nevremena događa na sjevernom Kavkazu.
Grmljavinska nevremena obično traju manje od sat vremena. Osobito su opasni intenzivni pljuskovi, tuča, udari groma, udari vjetra i vertikalna strujanja zraka. Opasnost od tuče određena je veličinom zrna tuče. Na Sjevernom Kavkazu je masa zrna tuče jednom dosegla 0,5 kg, au Indiji su zabilježena zrna tuče teška 7 kg. Urbano najopasnija područja u našoj zemlji nalaze se na sjevernom Kavkazu. U srpnju 1992. tuča je oštetila 18 zrakoplova u zračnoj luci Mineralnye Vody.
U opasne atmosferske pojave spadaju munje. Ubijaju ljude, stoku, izazivaju požare i oštećuju električnu mrežu. Od grmljavinskih oluja i njihovih posljedica svake godine u svijetu umre oko 10.000 ljudi. Štoviše, u nekim područjima Afrike, Francuske i SAD-a broj žrtava od udara groma je veći nego od drugih prirodnih fenomena. Godišnja ekonomska šteta od grmljavinskih oluja u Sjedinjenim Državama iznosi najmanje 700 milijuna dolara.
Suše su tipične za pustinjska, stepska i šumsko-stepska područja. Nedostatak oborina uzrokuje isušivanje tla, smanjenje razine podzemnih voda i akumulacija do potpunog isušivanja. Nedostatak vlage dovodi do smrti vegetacije i usjeva. Suše su posebno jake u Africi, Bliskom i Srednjem istoku, središnjoj Aziji i južnoj Sjevernoj Americi.
Suše mijenjaju uvjete života ljudi i negativno utječu na prirodni okoliš kroz procese kao što su salinizacija tla, suhi vjetrovi, oluje s prašinom, erozija tla i šumski požari. Požari su posebno jaki tijekom suše u regijama tajge, tropskim i suptropskim šumama i savanama.
Suše su kratkotrajni procesi koji traju jednu sezonu. Kada suše traju više od dvije sezone, prijeti glad i masovna smrtnost. Obično suša pogađa područje jedne ili više zemalja. Dugotrajne suše s tragičnim posljedicama osobito se često događaju u području Sahela u Africi.
Velike štete uzrokuju atmosferske pojave kao što su snježne padaline, kratkotrajne obilne kiše i dugotrajne kiše. Snježne padaline uzrokuju masivne lavine u planinama, a brzo topljenje palog snijega i dugotrajne kiše dovode do poplava. Ogromna masa vode koja pada na površinu zemlje, posebno u područjima bez drveća, uzrokuje jaku eroziju tla. Intenzivan je rast slivničkih sustava. Poplave nastaju kao posljedica velikih poplava u razdobljima obilnih oborina ili visokih voda nakon naglog zatopljenja ili proljetnog otapanja snijega, pa su po svom podrijetlu atmosferske pojave (o njima se govori u poglavlju o ekološkoj ulozi hidrosfere).
Antropogene atmosferske promjene
Trenutno postoji mnogo različitih antropogenih izvora koji uzrokuju onečišćenje zraka i dovode do ozbiljnih poremećaja u ekološkoj ravnoteži. Što se tiče razmjera, dva izvora imaju najveći utjecaj na atmosferu: promet i industrija. U prosjeku, promet čini oko 60% ukupne količine onečišćenja atmosfere, industrija - 15, toplinska energija - 15, tehnologije za uništavanje kućnog i industrijskog otpada - 10%.
Promet, ovisno o korištenom gorivu i vrsti oksidansa, emitira u atmosferu dušikove okside, sumpor, ugljikove okside i diokside, olovo i njegove spojeve, čađu, benzopiren (tvar iz skupine policikličkih aromatskih ugljikovodika, koja je jaka karcinogen koji uzrokuje rak kože).
Industrija u atmosferu ispušta sumporni dioksid, ugljikove okside i diokside, ugljikovodike, amonijak, sumporovodik, sumpornu kiselinu, fenol, klor, fluor i druge kemijske spojeve. Ali dominantan položaj među emisijama (do 85%) zauzima prašina.
Kao posljedica onečišćenja mijenja se prozirnost atmosfere, što uzrokuje aerosole, smog i kisele kiše.
Aerosoli su raspršeni sustavi koji se sastoje od čestica čvrsta ili kapljice tekućine suspendirane u plinovitom okruženju. Veličina čestica disperzne faze obično je 10 -3 -10 -7 cm Ovisno o sastavu disperzne faze aerosoli se dijele u dvije skupine. Jedan uključuje aerosole koji se sastoje od čvrstih čestica raspršenih u plinovitom mediju, drugi uključuje aerosole koji su mješavina plinovite i tekuće faze. Prvi se nazivaju dimovi, a drugi - magle. U procesu njihova formiranja velika uloga igraju kondenzacijski centri. Kao kondenzacijske jezgre djeluju vulkanski pepeo, kozmička prašina, proizvodi industrijskih emisija, razne bakterije itd. Broj mogućih izvora koncentracijskih jezgri stalno raste. Tako, na primjer, kada se suha trava uništi vatrom na površini od 4000 m 2, u prosjeku se formira 11 * 10 22 jezgre aerosola.
Aerosoli su se počeli formirati od trenutka kada se naš planet pojavio i utjecao na prirodne uvjete. Međutim, njihova količina i djelovanje, usklađeno s općim kruženjem tvari u prirodi, nije izazvalo duboke ekološke promjene. Antropogeni čimbenici njihovog nastanka pomaknuli su ovu ravnotežu prema značajnim preopterećenjima biosfere. Ova je značajka posebno izražena otkako je čovječanstvo počelo koristiti posebno stvorene aerosole kako u obliku otrovnih tvari tako i za zaštitu bilja.
Najopasniji za vegetaciju su aerosoli sumporovog dioksida, fluorovodika i dušika. U dodiru s vlažnom površinom lišća stvaraju kiseline koje štetno djeluju na živa bića. Kisele magle ulaze s udahnutim zrakom dišni organiživotinja i ljudi, agresivno djeluju na sluznice. Neki od njih razgrađuju živo tkivo, a radioaktivni aerosoli uzrokuju rak. Među radioaktivnim izotopima, Sg 90 je posebno opasan ne samo zbog svoje kancerogenosti, već i kao analog kalcija, zamjenjujući ga u kostima organizama, uzrokujući njihovu razgradnju.
Tijekom nuklearnih eksplozija u atmosferi se stvaraju oblaci radioaktivnih aerosola. Male čestice s radijusom od 1 - 10 mikrona padaju ne samo u gornje slojeve troposfere, već iu stratosferu, gdje mogu ostati dugo vremena. Aerosolni oblaci nastaju i tijekom rada reaktora u industrijskim postrojenjima koja proizvode nuklearno gorivo, kao i kao posljedica nesreća u nuklearnim elektranama.
Smog je mješavina aerosola s tekućom i krutom dispergiranom fazom, koji stvaraju maglovitu zavjesu nad industrijskim područjima i velikim gradovima.
Postoje tri vrste smoga: ledeni, mokri i suhi. Ledeni smog naziva se aljaški smog. Ovo je kombinacija plinovitih zagađivača s dodatkom čestica prašine i kristala leda koji nastaju smrzavanjem kapljica magle i pare iz sustava grijanja.
Mokri smog ili smog londonskog tipa ponekad se naziva zimski smog. To je mješavina plinovitih zagađivača (uglavnom sumpornog dioksida), čestica prašine i kapljica magle. Meteorološki preduvjet za pojavu zimskog smoga je vrijeme bez vjetra, pri čemu se sloj toplog zraka nalazi iznad prizemnog sloja hladnog zraka (ispod 700 m). U ovom slučaju ne postoji samo horizontalna, već i vertikalna razmjena. Zagađivači, obično raspršeni u visokim slojevima, u ovom se slučaju nakupljaju u površinskom sloju.
Suhi smog javlja se tijekom ljeta i često se naziva smog tipa Los Angelesa. To je mješavina ozona, ugljičnog monoksida, dušikovih oksida i kiselih para. Takav smog nastaje kao rezultat razgradnje zagađivača sunčevim zračenjem, posebice njegovim ultraljubičastim dijelom. Meteorološki preduvjet je atmosferska inverzija, izražena u pojavi sloja hladnog zraka iznad toplog zraka. Tipično, plinovi i čvrste čestice podignute strujama toplog zraka zatim se raspršuju u gornje hladne slojeve, ali u ovom slučaju se nakupljaju u inverzijskom sloju. U procesu fotolize, dušikovi dioksidi nastali izgaranjem goriva u automobilskim motorima razgrađuju se:
NE 2 → NE + O
Tada dolazi do sinteze ozona:
O + O 2 + M → O 3 + M
NE + O → NE 2
Procesi fotodisocijacije popraćeni su žuto-zelenim sjajem.
Osim toga, dolazi do reakcija tipa: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, tj. nastaje jaka sumporna kiselina.
Promjenom meteoroloških uvjeta (pojavom vjetra ili promjenom vlažnosti) hladni zrak se rasipa i smog nestaje.
Prisutnost kancerogenih tvari u smogu dovodi do problema s disanjem, iritacije sluznice, poremećaja cirkulacije, astmatičnog gušenja, a često i smrti. Smog je posebno opasan za malu djecu.
Kisela kiša je atmosferska oborina zakiseljena industrijskim emisijama sumpornih oksida, dušika i para perklorne kiseline i klora otopljenih u njima. U procesu izgaranja ugljena i plina, većina sumpora sadržanog u njemu, kako u obliku oksida, tako iu spojevima sa željezom, osobito u piritu, pirotitu, kalkopiritu itd., pretvara se u sumporni oksid, koji zajedno s ugljičnim dioksidom, ispušta se u atmosferu. Kada se atmosferski dušik i tehničke emisije spoje s kisikom, nastaju različiti dušikovi oksidi, a volumen nastalih dušikovih oksida ovisi o temperaturi izgaranja. Najveći dio dušikovih oksida nastaje tijekom rada vozila i dizel lokomotiva, a manji dio u energetskom sektoru i industrijskim poduzećima. Sumporni i dušikovi oksidi glavni su tvorci kiseline. Prilikom reakcije s atmosferskim kisikom i vodenom parom koja se nalazi u njemu nastaju sumporna i dušična kiselina.
Poznato je da je alkalno-kisela ravnoteža okoliša određena pH vrijednošću. Neutralni okoliš ima pH vrijednost 7, kiseli okoliš ima pH vrijednost 0, a alkalni okoliš ima pH vrijednost 14. U modernom dobu pH vrijednost kišnice je 5,6, iako je u nedavnoj prošlosti bio neutralan. Smanjenje pH vrijednosti za jedan odgovara deseterostrukom povećanju kiselosti i stoga trenutno kiša s povećanom kiselošću pada gotovo posvuda. Maksimalna kiselost kiše zabilježena u zapadnoj Europi bila je 4-3,5 pH. Treba uzeti u obzir da je pH vrijednost od 4-4,5 smrtonosna za većinu riba.
Kisele kiše agresivno djeluju na Zemljinu vegetaciju, na industrijske i stambene objekte te pridonose znatnom ubrzanju trošenja izloženih stijena. Povećana kiselost sprječava samoregulaciju neutralizacije tla u kojima se otapaju hranjiva. Zauzvrat, to dovodi do oštrog smanjenja prinosa i uzrokuje degradaciju vegetacijskog pokrova. Kiselost tla potiče oslobađanje vezanog teškog tla, koje biljke postupno apsorbiraju, uzrokujući ozbiljna oštećenja tkiva i prodirući u ljudski prehrambeni lanac.
Promjena alkalno-kiselog potencijala morske vode, osobito u plitkim vodama, dovodi do prestanka razmnožavanja mnogih beskralješnjaka, uzrokuje pomor riba i narušava ekološku ravnotežu u oceanima.
Zbog kiselih kiša, šume su u opasnosti od uništenja Zapadna Europa, Baltičke države, Karelija, Ural, Sibir i Kanada.
ATMOSFERA - plinoviti omotač Zemlje koji se sastoji, isključujući vodu i prašinu (po volumenu), od dušika (78,08%), kisika (20,95%), argona (0,93%), ugljičnog dioksida (oko 0,09%) i vodika, neona , helij, kripton, ksenon i niz drugih plinova (ukupno oko 0,01%). Sastav suhog aluminija gotovo je isti u cijeloj debljini, ali se sadržaj povećava u donjem dijelu. voda, prašina, au blizini tla - ugljični dioksid. Donja granica Afrike je površina kopna i vode, a gornja granica je fiksirana na nadmorskoj visini od 1300 km postupnim prijelazom u svemir. A. je podijeljen u tri sloja: donji - troposfera, prosječno - stratosfera i vrh - ionosfera. Troposfera do visine od 7-10 km (iznad polarnih područja) i 16-18 km (iznad ekvatorskog područja) uključuje više od 79% mase Zemlje, a (od 80 km i više) samo oko 0,5 %. Težina stupca određenog presjeka na različitim geografskim širinama i na različitim temperaturama. temperatura je malo drugačija. Na geografskoj širini od 45° na 0° to je jednako težini živinog stupca 760 mm, odnosno tlaku po 1 cm 2 1,0333 kg.
U svim slojevima atmosfere javljaju se složena horizontalna (u različitim smjerovima i različitim brzinama), vertikalna i turbulentna kretanja. Dolazi do apsorpcije sunčevog i kozmičkog zračenja i samoemisije. Osobito je važan kao apsorber ultraljubičastih zraka u A. ozon sa zajedničkim sadržajem. samo 0,000001% volumena A., ali 60% koncentrirano u slojevima na nadmorskoj visini od 16-32 km - ozon, a za troposferu - vodena para, koja prenosi kratkovalno zračenje i blokira "odraženo" dugovalno zračenje. Potonje dovodi do zagrijavanja nižih slojeva Zemlje.U povijesti razvoja Zemlje sastav Zemlje nije bio stalan. U arheju je količina CO 2 vjerojatno bila mnogo veća, a O 2 - manja itd. Geokemija. i geol. uloga A. kao spremnik biosfera i agent hipergeneza vrlo velika. Osim A. kao fizička. tijela, postoji pojam A. kao tehničke veličine za izražavanje tlaka. A. tehnički je jednak tlaku od 1 kg po cm 2, 735,68 mm žive, 10 m vode (na 4 ° C). V. I. Lebedev.
Geološki rječnik: u 2 sveska. - M.: Nedra. Uredili K. N. Paffengoltz et al.. 1978 .
Atmosfera
Zemlja (od grčkog atmos - para i sphaira - * a. atmosfera; n. Atmosfera; f. atmosfera; I. atmosfera) - plinska ljuska koja okružuje Zemlju i sudjeluje u njezinoj dnevnoj rotaciji. Macca A. udaljena je cca. 5,15 * 10 15 t. A. pruža mogućnost života na Zemlji i utječe na geološke procesima.
Podrijetlo i uloga A. Moderno Čini se da je A. sekundarnog podrijetla; nastao je od plinova koje je pustio čvrsti omotač Zemlje (litosfera) nakon formiranja planeta. Tijekom geoloških povijest Zemlje A. pretrpjela je sredstva. evolucija pod utjecajem niza faktora: disipacija (raspršivanje) molekula plina u prostoru. prostor, ispuštanje plinova iz litosfere kao posljedica vulkanskih događaja. aktivnost, disocijacija (cijepanje) molekula pod utjecajem sunčevog ultraljubičastog zračenja, kem. reakcije između komponenti A. i stijena koje čine Zemljina kora, (hvatanje) meteorske tvari. Razvoj A. usko je povezan ne samo s geol. i geokemijski procesima, ali i djelovanjem živih organizama, posebice čovjeka (antropogeni faktor). Proučavanje promjena u sastavu A. u prošlosti pokazalo je da je već u ranim razdobljima fanerozoika količina kisika u zraku bila cca. 1/3 svoje moderne značenja. Sadržaj kisika u A. naglo se povećao u devonu i karbonu, kada je možda premašio onaj u moderno doba. . Nakon smanjenja u razdobljima perma i trijasa, ponovno se povećao, dosegnuvši maks. vrijednosti u juri, nakon čega je došlo do novog pada, koji ostaje u našoj. Tijekom fanerozoika značajno se mijenjala i količina ugljičnog dioksida. Od kambrija do paleogena, CO 2 je varirao između 0,1-0,4%. Svodeći ga na moderna vremena. razina (0,03%) dogodila se u oligocenu i (nakon određenog porasta u miocenu) pliocenu. Bankomat. render stvorenja. utjecaj na razvoj litosfere. Na primjer, b.ch. ugljični dioksid, koji je prvotno ušao u Afriku iz litosfere, zatim se akumulirao u karbonatnim stijenama. Bankomat. i vodena para najvažniji su čimbenici koji utječu na g.p. Kroz povijest Zemlje atm. taloženje ima veliku ulogu u procesu hipergeneze. Aktivnost vjetra nije ništa manje važna ( cm. Vremenske prilike), transport malih uništenih područja na velike udaljenosti. Fluktuacije temperature i druge atmosfere imaju značajan utjecaj na uništavanje plina. čimbenici.
A. štiti Zemljinu površinu od uništenja. efekti pada kamenja (meteorita), b.ch. koji gori pri ulasku u njegove guste površine. Flora i prikazana stvorenja. utjecaj na razvoj A., sami jako ovise o atmosferi. Uvjeti. Ozonski omotač u A. zadržava b.č. ultraljubičasto zračenje Sunca, koje bi štetno djelovalo na žive organizme. A. kisik se koristi u procesu disanja životinja i biljaka, ugljični dioksid se koristi u procesu ishrane biljaka. Bankomat. zrak je važna kemikalija. sirovine za industriju: npr. atm. je sirovina za proizvodnju amonijaka, dušika i drugih kemikalija. veze; za razgradnju se koristi kisik. industrije x-va. Razvoj energije vjetra postaje sve važniji, posebno u regijama gdje nema drugih energija.
Zgrada A. A. karakterizira jasno izražena (sl.), određena osobitostima vertikalne raspodjele temperature i gustoće njegovih sastavnih plinova.
Tijek temperature je vrlo složen, opada po eksponencijalnom zakonu (80% ukupne mase A. koncentrirano je u troposferi).
Prijelazno područje između Australije i međuplanetarnog prostora je njezin najudaljeniji dio - egzosfera, koja se sastoji od razrijeđenog vodika. Na visinama od 1-20 tisuća km gravitacijski Zemljino polje više nije u stanju zadržati plin, a molekule vodika su raspršene u svemir. prostor. Područje disipacije vodika stvara fenomen geokorone. Prvi poleti umjetnosti. sateliti su otkrili da su okruženi s nekoliko. ljuske nabijenih čestica, plinskinetičke. temp doseže nekoliko puta. tisuća stupnjeva. Ove školjke se zovu radijacija pojasevi Nabijene čestice - elektrone i protone sunčevog podrijetla - hvata Zemljino magnetsko polje i uzrokuje raspad u A. fenomeni, na primjer polarna svjetla. Radijacija pojasevi čine dio magnetosfere.
Karakteriziraju se svi parametri A. - temp-pa, tlak, gustoća. prostorno-vremenska varijabilnost (geografska širina, godišnja, sezonska, dnevna). Također je otkrivena njihova ovisnost o sunčevim bakljama.
Sastav A. Glavni Komponente A. su dušik i kisik, te ugljični dioksid i drugi plinovi (tablica). 
Najvažnija varijabilna komponenta A. je vodena para. Promjena njegove koncentracije jako varira: od 3% zemljine površine na ekvatoru do 0,2% u polarnim širinama. Glavni masa mu je koncentrirana u troposferi, sadržaj mu je određen omjerom procesa isparavanja, kondenzacije i horizontalnog prijenosa. Kao rezultat kondenzacije vodene pare nastaju oblaci i pada atm. oborine (kiša, tuča, snijeg, poka, magla). Ne. varijabilna komponenta A. je ugljikov dioksid čija je promjena u sadržaju povezana s vitalnom aktivnošću biljaka (procesi fotosinteze) i topljivošću u moru. voda (izmjena plinova između oceana i A.). Dolazi do povećanja udjela ugljičnog dioksida zbog industrijskog onečišćenja, što ima utjecaj na.
Bilanca zračenja, topline i vode A. Praktično jedinstvo. izvor energije za sve fizičke procesi koji se razvijaju u A. je sunčevo zračenje koje se prenosi "prozirnim prozorima" A. Ch. značajka zračenja način rada A. - tzv efekt staklenika - sastoji se u činjenici da gotovo ne apsorbira optičko zračenje. dometa (mnogo zračenja dolazi do zemljine površine i zagrijava je) i ne prenosi se na obrnuti smjer infracrveno (toplinsko) zračenje Zemlje, koje značajno smanjuje prijenos topline planeta i povećava njegovu temperaturu. Dio sunčevog zračenja koje pada na A. apsorbira se (uglavnom vodenom parom, ugljikovim dioksidom, ozonom i aerosolima), drugi dio se raspršuje molekulama plina (što objašnjava plavu boju neba), česticama prašine i fluktuacijama gustoće. Raspršeno zračenje zbraja se s izravnom Sunčevom svjetlošću i kada dospije na Zemljinu površinu, djelomično se odbija od nje, a djelomično apsorbira. Udio reflektiranog zračenja ovisi o reflektoru. sposobnost temeljne površine (albedo). Zračenje koje apsorbira zemljina površina prerađuje se u infracrveno zračenje usmjereno na A. S druge strane, A. je također izvor dugovalnog zračenja usmjerenog na površinu Zemlje (tzv. protuzračenje A.) iu svemir ( takozvano izlazno zračenje). Razlika između kratkovalnog zračenja koje apsorbira zemljina površina i efektivnog zračenja A. naziva se. radijacija ravnoteža.
Transformacija energije sunčevog zračenja nakon njezine apsorpcije od strane zemljine površine i A. čini toplinsku bilancu Zemlje. toplina iz A. u svemir daleko premašuje energiju koju donosi apsorbirano zračenje, ali se manjak nadoknađuje njezinim priljevom uslijed mehaničkih izmjena topline (turbulencija) i toplina kondenzacije vodene pare. Vrijednost potonjeg u A. brojčano je jednaka potrošnji topline na površini Zemlje ( cm. Bilans vode).
Kretanje zraka. Zbog velike pokretljivosti atmosferskog zraka, vjetrovi se opažaju na svim visinama u A. Smjerovi kretanja zraka ovise o mnogim. čimbenici, ali glavni je neravnomjerno zagrijavanje A. u različitim regijama. Kao rezultat toga, A. se može usporediti s ogromnim toplinskim motorom, koji pretvara energiju zračenja koja dolazi od Sunca u kinetičku energiju. energija pokretnih zračnih masa. Do cca. Učinkovitost ovog procesa procjenjuje se na 2%, što odgovara snazi od 2,26 * 10 15 W. Ta se energija troši na stvaranje vrtloga velikih razmjera (ciklone i anticiklone) i održavanje stabilnog globalnog sustava vjetrova (monsuni i pasati). Uz velika zračna strujanja u donjem. slojevi A. uočavaju se brojni. lokalno strujanje zraka (povjetarac, bura, planinsko-kotlinski vjetrovi i dr.). U svim zračnim strujama obično se opažaju pulsacije, koje odgovaraju kretanju zračnih vrtloga srednje i male veličine. Primjetne promjene u meteorološkim uvjeti se postižu melioracijskim mjerama kao što su navodnjavanje, zaštitno pošumljavanje i močvare. p-novo, stvaranje umjetnosti. mora. Te su promjene u osnovi ograničeno na površinski sloj zraka.
Osim ciljanih utjecaja na vrijeme i klimu, ljudska djelatnost utječe na sastav A. Onečišćenje A. djelovanjem energetskih, metalurških i kemijskih objekata. i rog. industriji nastaje kao posljedica ispuštanja č.. u zrak. arr. ispušni plinovi (90%), kao i prašina i aerosoli. Ukupna masa aerosola koja se godišnje emitira u zrak kao rezultat ljudske aktivnosti iznosi cca. 300 milijuna tona.S tim u vezi u mnogim slučajevima. zemlje rade na kontroli onečišćenja zraka. Brz rast energije dovodi do dodatnih zagrijavanje A., to-poe je još zamjetno samo u velikim industrijskim područjima. središta, ali u budućnosti može dovesti do klimatskih promjena na velikim područjima. Onečišćenje A. rog. poduzeća ovise o geološkim priroda ležišta koje se razvija, tehnologija proizvodnje i prerade naftnih derivata. Na primjer, oslobađanje metana iz slojeva ugljena tijekom njegove razrade iznosi cca. 90 milijuna m3 godišnje. Prilikom izvođenja radova miniranja (za miniranje g.p.) tijekom godine u A. cca. 8 milijuna m 3 plinova, od čega b.h. inertni i nemaju štetan utjecaj na okoliš. Intenzitet emisije plinova kao rezultat će oksidirati. procesa na odlagalištima je relativno velika. Prilikom prerade rude, kao iu kovačnici, dolazi do obilne emisije prašine. poduzeća koja razvijaju ležišta korištenjem eksploatacije otvorenog kopa korištenjem operacija miniranja, posebno u sušnim regijama izloženim vjetrovima. Mineralne čestice neće nastaviti zagađivati zračni prostor. vrijeme, pogl. arr. u blizini poduzeća, taložeći se na tlu, površini rezervoara i drugim objektima.
Za sprječavanje onečišćenja A. plinovima koriste se: hvatanje metana, zavjese pjena-zrak i zrak-voda, pročišćavanje ispušnih plinova i električni pogon (umjesto dizela) za ložište. i prijevoz oprema, izolacija iskopanih prostora (zatrpavanje), ubrizgavanje vode ili antipirogenih otopina u slojeve ugljena itd. U procese prerade rude uvode se nove tehnologije (uključujući zatvorene proizvodne cikluse), postrojenja za obradu plina, uklanjanje dima i plinova iz visoki slojevi A. i dr. Smanjenje emisije prašine i aerosola u A. tijekom razvoja naslaga postiže se potiskivanjem, vezivanjem i hvatanjem prašine u procesu bušenja i miniranja te utovara i transporta. radovi (navodnjavanje vodom, otopinama, pjenama, nanošenje emulzijskih ili filmskih premaza na odlagališta, rubove i ceste itd.). Prilikom transporta rude koriste se cjevovodi, kontejneri, filmski i emulzijski premazi, pri obradi - čišćenje filtrima, prekrivanje jalovine šljunkom, organskim materijalima. smole, reklamacija, odlaganje jalovine. Književnost: Matveev L. T., Kypc opće meteorologije, Atmosferska fizika, L., 1976.; Khrgian A. Kh., Atmosferska fizika, 2. izdanje, svezak 1-2, L., 1978.; Budyko M.I., Klima u prošlosti i budućnosti, Lenjingrad, 1980. M. I. Budyko.
Planinska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. Uredio E. A. Kozlovsky. 1984-1991 .
Sinonimi:Pogledajte što je "Atmosfera" u drugim rječnicima:
Atmosfera… Pravopisni rječnik-priručnik
atmosfera- y, w. atmosfera f., n. lat. atmosphaera gr. 1. fizički, meteorski. Zračni omotač zemlje, zrak. Sl. 18. U atmosferi, odnosno u zraku koji nas okružuje i koji udišemo. Karamzin 11 111. Raspršenje svjetlosti atmosferom. Astr. Lalanda 415.… … Povijesni rječnik Galicizmi ruskog jezika
ATMOSFERA- Zemlja (od grčkog atmos para i sphaira lopta), plinoviti omotač Zemlje, povezan s njom gravitacijom i sudjeluje u njezinoj dnevnoj i godišnjoj rotaciji. Atmosfera. Dijagram strukture Zemljine atmosfere (prema Rjabčikovu). Težina A. cca. 5,15 10 8 kg.… … Ekološki rječnik
- (grč. atmosphaira, od atmos para, i sphaira lopta, kugla). 1) Plinovita ljuska koja okružuje Zemlju ili neki drugi planet. 2) duševna sredina u kojoj se netko kreće. 3) jedinica koja mjeri doživljeni ili proizvedeni pritisak... ... Rječnik stranih riječi ruskog jezika
Troposfera
Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim širinama; niža zimi nego ljeti. Donji, glavni sloj atmosfere sadrži više od 80% ukupne mase atmosferskog zraka i oko 90% sve vodene pare prisutne u atmosferi. Turbulencija i konvekcija su jako razvijene u troposferi, nastaju oblaci, razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada s povećanjem nadmorske visine s prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65°/100 m
Tropopauza
Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem prestaje opadanje temperature s visinom.
Stratosfera
Sloj atmosfere koji se nalazi na visini od 11 do 50 km. Karakterizira ga blaga promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i porast temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 do 0,8 °C (gornji sloj stratosfere ili područje inverzije) . Postigavši vrijednost od oko 273 K (gotovo 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i granica je između stratosfere i mezosfere.
Stratopauza
Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. U vertikalnoj raspodjeli temperature postoji maksimum (oko 0 °C).
Mezosfera
Mezosfera počinje na visini od 50 km i proteže se do 80-90 km. Temperatura opada s visinom s prosječnim vertikalnim gradijentom od (0,25-0,3)°/100 m. Glavni energetski proces je prijenos topline zračenjem. Složeni fotokemijski procesi koji uključuju slobodne radikale, vibracijski pobuđene molekule itd. uzrokuju atmosfersku luminiscenciju.
Mezopauza
Prijelazni sloj između mezosfere i termosfere. Postoji minimum u vertikalnoj raspodjeli temperature (oko -90 °C).
Karmanova linija
Visina iznad razine mora, koja se konvencionalno prihvaća kao granica između Zemljine atmosfere i svemira. Karmanova linija nalazi se na nadmorskoj visini od 100 km.
Granica Zemljine atmosfere
Termosfera
Gornja granica je oko 800 km. Temperatura raste do visina od 200-300 km, gdje doseže vrijednosti reda veličine 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih nadmorskih visina. Pod utjecajem ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja i kozmičkog zračenja dolazi do ionizacije zraka ("aurore") - glavna područja ionosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kisik. Gornja granica termosfere uvelike je određena trenutnom aktivnošću Sunca. Tijekom razdoblja niske aktivnosti dolazi do primjetnog smanjenja veličine ovog sloja.
Termopauza
Područje atmosfere uz termosferu. U ovom području, apsorpcija sunčevog zračenja je zanemariva i temperatura se zapravo ne mijenja s visinom.
Egzosfera (sfera raspršenja)
Atmosferski slojevi do visine od 120 km
Egzosfera je disperzijska zona, vanjski dio termosfere, koji se nalazi iznad 700 km. Plin u egzosferi je vrlo razrijeđen, a odavde njegove čestice cure u međuplanetarni prostor (disipacija).
Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana smjesa plinova. U višim slojevima raspodjela plinova po visini ovisi o njihovoj molekularne težine, koncentracija težih plinova opada brže s udaljenošću od površine Zemlje. Zbog smanjenja gustoće plina temperatura pada od 0 °C u stratosferi do −110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinačnih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~150 °C. Iznad 200 km uočavaju se značajne fluktuacije temperature i gustoće plina u vremenu i prostoru.
Na visini od oko 2000-3500 km, egzosfera postupno prelazi u takozvani bliski svemirski vakuum, koji je ispunjen vrlo razrijeđenim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atoma vodika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog podrijetla. Osim iznimno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetsko i korpuskularno zračenje sunčevog i galaktičkog podrijetla.
Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na temelju električna svojstva Atmosfera se dijeli na neutronosferu i ionosferu. Trenutno se vjeruje da se atmosfera proteže do visine od 2000-3000 km.
Ovisno o sastavu plina u atmosferi, razlikuju se homosfera i heterosfera. Heterosfera je područje gdje gravitacija utječe na razdvajanje plinova, budući da je njihovo miješanje na takvoj visini zanemarivo. To podrazumijeva promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega nalazi se dobro izmiješan, homogeni dio atmosfere koji se naziva homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza i nalazi se na visini od oko 120 km.
Zemljina atmosfera je zračni omotač.
Prisutnost posebne kugle iznad zemljine površine dokazali su stari Grci, koji su atmosferu nazvali parna ili plinovita lopta.
Ovo je jedna od geosfera planeta bez koje postojanje svih živih bića ne bi bilo moguće.
Gdje je atmosfera
Atmosfera okružuje planete gustim slojem zraka, počevši od Zemljine površine. Dolazi u kontakt s hidrosferom, prekriva litosferu, protežući se daleko u svemir.
Od čega se sastoji atmosfera?
Zračni sloj Zemlje sastoji se uglavnom od zraka, čija ukupna masa doseže 5,3 * 1018 kilograma. Od njih je oboljeli dio suhi zrak, a mnogo manje vodena para.
Nad morem je gustoća atmosfere 1,2 kilograma po kubnom metru. Temperatura u atmosferi može doseći –140,7 stupnjeva, zrak se otapa u vodi na nultoj temperaturi.
Atmosfera se sastoji od nekoliko slojeva:
- Troposfera;
- Tropopauza;
- Stratosfera i stratopauza;
- Mezosfera i mezopauza;
- Posebna linija iznad razine mora nazvana Karmanova linija;
- Termosfera i termopauza;
- Zona raspršenja ili egzosfera.
Svaki sloj ima svoje karakteristike, one su međusobno povezane i osiguravaju funkcioniranje zračnog omotača planeta.
Granice atmosfere
Najniži rub atmosfere prolazi kroz hidrosferu i gornje slojeve litosfere. Gornja granica počinje u egzosferi, koja se nalazi 700 kilometara od površine planeta i doseći će 1,3 tisuće kilometara.
Prema nekim izvješćima, atmosfera doseže 10 tisuća kilometara. Znanstvenici su se složili da bi gornja granica zračnog sloja trebala biti Karmanova linija, budući da aeronautika ovdje više nije moguća.
Zahvaljujući stalnim proučavanjima ovog područja, znanstvenici su ustanovili da atmosfera dolazi u kontakt s ionosferom na visini od 118 kilometara.
Kemijski sastav
Ovaj sloj Zemlje sastoji se od plinova i plinovitih nečistoća, što uključuje ostatke izgaranja, morska sol, led, voda, prašina. Sastav i masa plinova koji se nalaze u atmosferi gotovo se ne mijenjaju, mijenja se samo koncentracija vode i ugljičnog dioksida.
Sastav vode može varirati od 0,2 posto do 2,5 posto, ovisno o geografskoj širini. Dodatni elementi su klor, dušik, sumpor, amonijak, ugljik, ozon, ugljikovodici, klorovodična kiselina, fluorovodik, bromovodik, jodovodik.
Poseban dio zauzimaju živa, jod, brom i dušikov oksid. Osim toga, u troposferi se nalaze tekuće i čvrste čestice koje se nazivaju aerosoli. Jedan od najrjeđih plinova na planeti, radon, nalazi se u atmosferi.
Što se tiče kemijskog sastava, dušik zauzima više od 78% atmosfere, kisik - gotovo 21%, ugljični dioksid - 0,03%, argon - gotovo 1%, ukupna količina tvari je manja od 0,01%. Ovaj sastav zraka nastao je kada se planet prvi put pojavio i počeo razvijati.
Pojavom čovjeka, koji je postupno prelazio na proizvodnju, kemijski sastav promijenjeno. Konkretno, količina ugljičnog dioksida stalno raste.
Funkcije atmosfere
Plinovi u zračnom sloju obavljaju različite funkcije. Prvo, apsorbiraju zrake i energiju zračenja. Drugo, utječu na formiranje temperature u atmosferi i na Zemlji. Treće, osigurava život i njegov tijek na Zemlji.
Osim toga, ovaj sloj osigurava termoregulaciju, koja određuje vrijeme i klimu, način raspodjele topline i atmosferski tlak. Troposfera pomaže regulirati protok zračnih masa, odrediti kretanje vode i procese izmjene topline.
Atmosfera je u stalnoj interakciji s litosferom i hidrosferom, osiguravajući geološke procese. Najvažnija funkcija je zaštita od prašine meteoritskog podrijetla, od utjecaja svemira i sunca.
Podaci
- Kisik se na Zemlji dobiva razgradnjom organske tvari u čvrstim stijenama, što je vrlo važno pri emisijama, razgradnji stijena i oksidaciji organizama.
- Ugljični dioksid pomaže odvijanju fotosinteze, a također doprinosi prijenosu kratkih valova sunčevog zračenja i apsorpciji dugih toplinskih valova. Ako se to ne dogodi, tada se promatra takozvani efekt staklenika.
- Jedan od glavnih problema povezanih s atmosferom je onečišćenje, koje nastaje zbog rada tvornica i emisija iz automobila. Stoga je u mnogim zemljama poseban kontrola okoliša, a na međunarodnoj razini poduzimaju se posebni mehanizmi za reguliranje emisija i efekta staklenika.
Plinoviti omotač koji okružuje naš planet Zemlju, poznat kao atmosfera, sastoji se od pet glavnih slojeva. Ovi slojevi potječu s površine planeta, od razine mora (ponekad ispod) i dižu se u svemir sljedećim slijedom:
- Troposfera;
- Stratosfera;
- mezosfera;
- termosfera;
- Egzosfera.
Dijagram glavnih slojeva Zemljine atmosfere
Između svakog od ovih glavnih pet slojeva nalaze se prijelazne zone koje se nazivaju "pauze" gdje se događaju promjene u temperaturi, sastavu i gustoći zraka. Zajedno s pauzama, Zemljina atmosfera uključuje ukupno 9 slojeva.
Troposfera: mjesto gdje se pojavljuju vremenske prilike
Od svih slojeva atmosfere, troposfera je ona koja nam je najpoznatija (svjesni toga ili ne), budući da živimo na njenom dnu - površini planeta. Ona obavija površinu Zemlje i proteže se prema gore nekoliko kilometara. Riječ troposfera znači "promjena globusa". Vrlo prikladan naziv, budući da je ovaj sloj mjesto gdje se događa naše svakodnevno vrijeme.
Počevši od površine planeta, troposfera se diže do visine od 6 do 20 km. Donja trećina sloja, nama najbliža, sadrži 50% svih atmosferskih plinova. Ovo je jedini dio cijele atmosfere koji diše. Zbog činjenice da se zrak zagrijava odozdo od strane zemlje, koja apsorbira toplinsku energiju Sunca, temperatura i tlak troposfere opadaju s povećanjem nadmorske visine.
Na vrhu se nalazi tanki sloj koji se naziva tropopauza, a koji je samo tampon između troposfere i stratosfere.
Stratosfera: dom ozona
Stratosfera je sljedeći sloj atmosfere. Prostire se od 6-20 km do 50 km iznad površine Zemlje. Ovo je sloj u kojem leti većina komercijalnih zrakoplova i putuju baloni na vrući zrak.
Ovdje zrak ne struji gore-dolje, već se kreće paralelno s površinom u vrlo brzim zračnim strujanjima. Kako se dižete, temperatura raste, zahvaljujući obilju prirodnog ozona (O3), nusproizvoda sunčevog zračenja i kisika, koji ima sposobnost apsorbiranja štetnih ultraljubičastih zraka sunca (svako povećanje temperature s visinom u meteorologiji je poznato kao "inverzija") .
Budući da stratosfera ima toplije temperature pri dnu i niže temperature pri vrhu, konvekcija (vertikalno kretanje zračnih masa) je rijetka u ovom dijelu atmosfere. Zapravo, iz stratosfere možete vidjeti oluju koja bjesni u troposferi jer sloj djeluje kao konvekcijska kapa koja sprječava prodor olujnih oblaka.
Nakon stratosfere opet postoji tamponski sloj, ovaj put nazvan stratopauza.
Mezosfera: srednja atmosfera
Mezosfera se nalazi otprilike 50-80 km od površine Zemlje. Gornja mezosfera je najhladnije prirodno mjesto na Zemlji, gdje temperature mogu pasti ispod -143°C.
Termosfera: gornja atmosfera
Nakon mezosfere i mezopauze dolazi termosfera koja se nalazi između 80 i 700 km iznad površine planeta i sadrži manje od 0,01% ukupnog zraka u atmosferskom omotaču. Temperature ovdje dosežu i do +2000° C, ali zbog ekstremne rijetkosti zraka i nedostatka molekula plina za prijenos topline, te se visoke temperature percipiraju kao vrlo niske.
Egzosfera: granica između atmosfere i svemira
Na visini od oko 700-10 000 km iznad zemljine površine nalazi se egzosfera - vanjski rub atmosfere, koji graniči sa svemirom. Ovdje meteorološki sateliti kruže oko Zemlje.
Što je s ionosferom?
Ionosfera nije zaseban sloj, već se taj izraz zapravo koristi za označavanje atmosfere između 60 i 1000 km nadmorske visine. Obuhvaća najviše gornje dijelove mezosfere, cijelu termosferu i dio egzosfere. Ionosfera je dobila ime jer je u ovom dijelu atmosfere zračenje Sunca ionizirano kada prolazi kroz Zemljina magnetska polja na i. Ovaj fenomen se promatra sa zemlje kao polarna svjetlost.
