Сучасний склад атмосфери ґрунту. Склад та будова атмосфери. Уривок, що характеризує Атмосфера Землі

АТМОСФЕРА Землі(грецька atmos пар + sphaira куля) - газова оболонка, що оточує Землю. Маса атмосфери становить близько 5,15·10 15 Біологічне значення атмосфери величезне. В атмосфері здійснюється масо-енергообмін між живою та неживою природою, між рослинним та тваринним світом. Азот атмосфери засвоюють мікроорганізми; з Вуглекислий газта води за рахунок енергії Сонця рослини синтезують органічні речовини та виділяють кисень. Наявність атмосфери забезпечує збереження на Землі води, що також є важливою умовоюіснування живих організмів.

Дослідження, проведені за допомогою висотних геофізичних ракет, штучних супутників Землі та міжпланетних автоматичних станцій, встановили, що земна атмосфера тягнеться на тисячі кілометрів. Кордони атмосфери непостійні, на них впливають гравітаційне поле Місяця та тиск потоку сонячних променів. Над екватором в області земної тіні атмосфера досягає висот близько 10 000 км, а над полюсами кордону її віддалено від землі на 3000 км. Основна маса атмосфери (80-90%) знаходиться в межах висот до 12-16 км, що пояснюється експоненційним (нелінійним) характером зменшення густини (розрідженням) її газового середовища зі збільшенням висоти над рівнем моря.

Існування більшості живих організмів у природних умовах можливе ще вужчих межах атмосфери, до 7-8 км, де має місце необхідне активного перебігу біологічних процесів поєднання таких атмосферних чинників, як газовий склад, температура, тиск, вологість. Гігієнічне значення мають також рух та іонізація повітря, атмосферні опади, електричний стан атмосфери.

Газовий склад

Атмосфера являє собою фізичну суміш газів (табл. 1), переважно азоту та кисню (78,08 та 20,95 об. %). Співвідношення газів атмосфери майже однаково до висот 80-100 км. Постійність основної частини газового складуатмосери обумовлюється відносним врівноважуванням процесів газообміну між живою та неживою природою та безперервним перемішуванням мас повітря у горизонтальному та вертикальному напрямках.

Таблиця 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХІМІЧНОГО СКЛАДУ СУХОГО АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ У ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ

Склад газовий	Об'ємна концентрація, %
Кисень
Вуглекислий газ
Оксид азоту
Двоокис сірки	Від 0 до 0,0001
	Від 0 до 0,000007 влітку, від 0 до 0,000002 взимку
Двоокис азоту	Від 0 до 0,000002
Окис вуглецю

На висотах понад 100 км. відбувається зміна відсоткового вмісту окремих газів, пов'язана з їх дифузним розшаруванням під впливом гравітації та температури. Крім того, під дією короткохвильової частини ультрафіолетових та рентгенівських променів на висоті 100 км і більше відбувається дисоціація молекул кисню, азоту та вуглекислого газу на атоми. На висотах ці гази перебувають у вигляді сильно іонізованих атомів.

Зміст вуглекислого газу атмосфері різних районів Землі менш постійно, що пов'язано частково з нерівномірним розосередженням великих промислових підприємств, забруднюючих повітря, і навіть нерівномірністю розподілу Землі рослинності, водних басейнів, що поглинають вуглекислий газ. Також мінливо в атмосфері та вміст аерозолів (див.) - зважених у повітрі частинок розміром від кількох мілімікрон до кількох десятків мікрон, - що утворюються внаслідок вулканічних вивержень, потужних штучних вибухів, забруднень індустріальними підприємствами. Концентрація аерозолів швидко зменшується з висотою.

Найпостійніша і важливіша зі змінних компонентів атмосфери - водяна пара, концентрація якої біля земної поверхні може коливатися від 3% (у тропіках) до 2×10 -10 % (в Антарктиді). Чим вище температура повітря, тим більше вологи за інших рівних умов може бути в атмосфері і навпаки. Переважна більшість парів води зосереджена у атмосфері до висот 8-10 км. Зміст водяної пари в атмосфері залежить від поєднаного впливу процесів випаровування, конденсації та горизонтального перенесення. На висотах у зв'язку з зниженням температури і конденсації пар повітря практично сухий.

Атмосфера Землі, крім молекулярного та атомарного кисню, містить у незначній кількості та озон (див.), концентрація якого дуже непостійна і змінюється в залежності від висоти та пори року. Найбільше озону міститься в області полюсів до кінця полярної ночі на висоті 15-30 км з різким зменшенням вгору і вниз. Озон виникає внаслідок фотохімічного впливу на кисень ультрафіолетової сонячної радіації переважно на висотах 20-50 км. Двохатомні молекули кисню частково розпадаються при цьому на атоми і, приєднуючись до нерозкладених молекул, утворюють триатомні молекули озону (полімерна, алотропна форма кисню).

Наявність у атмосфері групи про інертних газів (гелію, неону, аргону, криптону, ксенону) пов'язані з безперервним перебігом процесів природного радіоактивного розпаду.

Біологічне значення газіватмосфера дуже велика. Для більшості багатоклітинних організмівпевний вміст молекулярного кисню в газовому чи водному середовищі є неодмінним чинником їхнього існування, що зумовлює при диханні вивільнення енергії з органічних речовин, створених спочатку під час фотосинтезу. Не випадково верхні межі біосфери (частина поверхні земної куліта нижня частина атмосфери, де існує життя) визначаються наявністю достатньої кількості кисню. У процесі еволюції організми пристосувалися до рівня кисню у атмосфері; зміна вмісту кисню у бік зменшення або збільшення має несприятливий ефект (див. Висотна хвороба, Гіпероксія, Гіпоксія).

Вираженою біологічною дією має і озон-алотропна форма кисню. При концентраціях, що не перевищують 0,0001 мг/л, що характерно для курортних місцевостей та морських узбереж, озон має цілющу дію – стимулює дихання та серцево-судинну діяльність, покращує сон. Зі збільшенням концентрації озону проявляється його токсична дія: подразнення очей, некротичне запалення слизових оболонок дихальних шляхів, загострення легеневих захворювань, вегетативні неврози. Вступаючи в поєднання з гемоглобіном, озон утворює метгемоглобін, що призводить до порушення дихальної функції крові; утруднюється перенесення кисню з легких до тканин, розвиваються явища ядухи. Подібний несприятливий вплив на організм має і атомарний кисень. Озон відіграє значну роль у створенні термічних режимів різних верств атмосфери внаслідок надзвичайно сильного поглинання сонячної радіації та земного випромінювання. Найбільш інтенсивно озон поглинає ультрафіолетові та інфрачервоні промені. Сонячне проміння з довжиною хвилі менше 300 нм майже повністю поглинається атмосферним озоном. Таким чином, Земля оточена своєрідним «озоновим екраном», що захищає багато організмів від згубної дії ультрафіолетового випромінювання Сонця, Азот атмосферного повітря має важливе біологічне значення насамперед як джерело так зв. фіксованого азоту - ресурсу рослинної (а зрештою і тваринної) їжі. Фізіологічна значимість азоту визначається його участю у створенні необхідного для життєвих процесів рівня атмосферного тиску. За певних умов зміни тиску азот грає основну роль розвитку низки порушень в організмі (див. Декомпресійна хвороба). Припущення про те, що азот послаблює токсичну дію на організм кисню і засвоюється з атмосфери як мікроорганізмами, а й вищими тваринами, є спірними.

Інертні гази атмосфери (ксенон, криптон, аргон, неон, гелій) при створюваному ними в нормальних умовах парціальному тиску можуть бути віднесені до біологічно індиферентних газів. При значному підвищенні парціального тиску ці гази мають наркотичну дію.

Наявність вуглекислого газу в атмосфері забезпечує накопичення сонячної енергії в біосфері за рахунок фотосинтезу складних сполук вуглецю, які у процесі життя безперервно виникають, змінюються та розкладаються. Ця динамічна система підтримується в результаті діяльності водоростей і наземних рослин, що вловлюють енергію сонячного світла і використовують її для перетворення вуглекислого газу (див.) та води на різноманітні органічні сполукиіз виділенням кисню. Протяжність біосфери вгору обмежена частково і тим, що на висотах понад 6-7 км рослини, що містять хлорофіл, не можуть жити через низький парціальний тиск вуглекислого газу. Вуглекислий газ є дуже активним і у фізіологічному відношенні, тому що відіграє важливу роль у регуляції обмінних процесів, діяльності центральної нервової системи, дихання, кровообігу, кисневого режиму організму Однак це регулювання опосередковано впливом вуглекислого газу, утвореного самим організмом, а чи не надходить з атмосфери. У тканинах і крові тварин і людини парціальний тиск вуглекислого газу приблизно 200 разів перевищує величину його тиску в атмосфері. І лише при значному збільшенні вмісту вуглекислого газу в атмосфері (понад 0,6-1%) спостерігаються порушення в організмі, що позначаються терміном гіперкапнію (див.). Повне усунення вуглекислого газу з повітря, що вдихається, не може безпосередньо надати несприятливого впливу на організм людини і тварин.

Вуглекислий газ відіграє певну роль у поглинанні довгохвильового випромінювання та підтримці «оранжерейного ефекту», що підвищує температуру біля Землі. Вивчається також проблема впливу на термічні та інші режими атмосфери вуглекислого газу, що надходить у величезних кількостях повітря як відхід промисловості.

Водяні пари атмосфери (вологість повітря) також впливають на організм людини, зокрема на теплообмін із довкіллям.

Внаслідок конденсації водяної пари в атмосфері утворюються хмари та випадають атмосферні опади (дощ, град, сніг). Водяні пари, розсіюючи сонячне випромінювання, беруть участь у створенні теплового режиму Землі та нижніх шарів атмосфери, у формуванні метеорологічних умов.

Атмосферний тиск

Атмосферний тиск (барометричний) - тиск, що чиниться атмосферою під впливом гравітації на поверхню Землі. Величина цього тиску в кожній точці атмосфери дорівнює вазі вищого стовпа повітря з одиничною основою, що простягається над місцем вимірювання до меж атмосфери. Вимірюють атмосферний тиск барометром (див.) і виражають у мілібарах, ньютонах на квадратний метр або висотою стовпа ртуті в барометрі міліметрах, наведеної до 0° і нормальній величині прискорення сили тяжіння. У табл. 2 наведено найбільш уживані одиниці виміру атмосферного тиску.

Зміна тиску відбувається внаслідок нерівномірного нагрівання мас повітря, розташованих над сушею та водою в різних географічних широтах. При підвищенні температури щільність повітря та створюваний ним тиск зменшуються. Величезне скупчення повітря з пониженим тиском (зі зменшенням тиску від периферії до центру вихру) називають циклоном, з підвищеним тиском (з підвищенням тиску до центру вихру) - антициклоном. Для прогнозу погоди важливі неперіодичні зміни атмосферного тиску, що відбуваються в великих масах і пов'язані з виникненням, розвитком і руйнуванням антициклонів і циклонів. Особливо великі зміни атмосферного тиску пов'язані зі швидким переміщенням тропічних циклонів. При цьому атмосферний тиск може змінюватися на 30-40 мбар/добу.

Падіння атмосферного тиску в мілібарах на відстані 100 км називається горизонтальним барометричним градієнтом. Зазвичай величини горизонтального барометричного градієнта становлять 1-3 мбар, але у тропічних циклонах іноді зростають до десятків мілібарів на 100 км.

З підйомом на висоту атмосферний тиск знижується в логарифмічній залежності: спочатку дуже різко, а потім менш помітно (рис. 1). Тому крива змін барометричного тискумає експоненційний характер.

Зменшення тиску на одиницю відстані по вертикалі називається вертикальним барометричним градієнтом. Часто користуються оберненою йому величиною – барометричним ступенем.

Оскільки барометричний тиск є сума парціальних тисків газів, що утворюють повітря, очевидно, що з підйомом на висоту поряд із зменшенням загального тиску атмосфери знижується і парціальний тиск газів, що становлять повітря. Величина парціального тиску будь-якого газу в атмосфері обчислюється за формулою

де Р х - парціальний тиск газу, Z - атмосферний тиск на висоті Ζ, Х% - процентний вміст газу, парціальний тиск якого слід визначити.

Мал. 1. Зміна барометричного тиску залежно від висоти над рівнем моря.

Мал. 2. Зміна парціального тиску кисню в альвеолярному повітрі та насичення артеріальної крові киснем залежно від зміни висоти при диханні повітрям та киснем. Дихання киснем починається з висоти 8,5 км (експеримент у барокамері).

Мал. 3. Порівняльні криві середніх величин активної свідомості у людини в хвилинах на різних висотах після швидкого підйому при диханні повітрям (I) я киснем (II). На висотах понад 15 км активна свідомість порушується однаково при диханні киснем та повітрям. На висотах до 15 км дихання киснем значно подовжує період активної свідомості (експеримент у барокамері).

Оскільки процентний складгазів атмосфери щодо постійний, то визначення парціального тиску будь-якого газу потрібно лише знати загальний барометричний тиск у цій висоті (рис. 1 і табл. 3).

Таблиця 3. ТАБЛИЦЯ СТАНДАРТНОЇ АТМОСФЕРИ (ГОСТ 4401-64) 1

Геометрична висота (м)	Температура		Барометричний тиск			Парціальний тиск кисню (мм рт. ст.)
				мм рт. ст.

1 Дано у скороченому вигляді та доповнено графою «Парціальний тиск кисню».

При визначенні парціального тиску газу у вологому повітрі потрібно відняти від величини барометричного тиску тиск (пружність) насиченої пари.

Формула для визначення парціального тиску газу у вологому повітрі буде дещо іншою, ніж для сухого повітря:

де рH 2 O - пружність водяної пари. При t° 37° пружність насиченої водяної пари дорівнює 47 мм рт. ст. Ця величина використовується при обчисленні парціальних тисків газів альвеолярного повітря у наземних та висотних умовах.

Вплив на організм підвищеного та зниженого тиску. Зміни барометричного тиску у бік підвищення чи зниження надають різноманітну дію організм тварин і людини. Вплив підвищеного тискупов'язано з механічною та проникаючою фізико-хімічною дією газового середовища (так наз. компресійний і проникаючий ефекти).

Компресійний ефект проявляється: загальним об'ємним стиском, обумовленим рівномірним підвищенням сил механічного тиску на органи та тканини; механонаркозом, обумовленим рівномірною об'ємною компресією при дуже високому барометричному тиску; місцевим нерівномірним тиском на тканини, які обмежують газомісткі порожнини при порушеному зв'язку зовнішнього повітря з повітрям, що знаходиться в порожнині, наприклад, середнього вуха, придаткових порожнин носа (див. Баротравма); збільшенням густини газу в системі зовнішнього дихання, що викликає зростання опору дихальним рухам, особливо при форсованому диханні (фізичне навантаження, гіперкапнія).

Проникаючий ефект може призвести до токсичної дії кисню та індиферентних газів, підвищення вмісту яких у крові та тканинах викликає наркотичну реакцію, перші ознаки якої при використанні азото-кисневої суміші у людини виникають при тиску 4-8 ата. Збільшення парціального тиску кисню спочатку знижує рівень функціонування серцево-судинної та дихальної систем внаслідок виключення регулюючого впливу фізіологічної гіпоксемії. При збільшенні парціального тиску кисню в легенях більше 0,8-1 ата проявляється його токсична дія (ураження легеневої тканини, судоми, колапс).

Проникаючий та компресійний ефекти підвищеного тиску газового середовища використовуються в клінічній медицині при лікуванні різних хвороб із загальним та місцевим порушенням кисневого забезпечення (див. Баротерапія, Киснева терапія).

Зниження тиску має на організм ще більш виражену дію. В умовах вкрай розрідженої атмосфери основним патогенетичним фактором, що призводить за кілька секунд до втрати свідомості, а за 4-5 хв. - Загибель, є зменшення парціального тиску кисню у повітрі, що вдихається, а потім в альвеолярному повітрі, крові і тканинах (мал. 2 та 3). Помірна гіпоксія викликає розвиток пристосувальних реакцій системи дихання та гемодинаміки, спрямованих на підтримку кисневого постачання насамперед життєво важливих органів (мозку, серця). При вираженому нестачі кисню пригнічуються окислювальні процеси (за рахунок дихальних ферментів), порушуються аеробні процеси вироблення енергії в мітохондріях. Це призводить спочатку до розладу функцій життєво важливих органів, а потім до незворотних структурних ушкоджень та загибелі організму. Розвиток пристосувальних і патологічних реакцій, зміна функціонального стану організму та працездатності людини при зниженні атмосферного тиску визначається ступенем і швидкістю зменшення парціального тиску кисню у повітрі, що вдихається, тривалістю перебування на висоті, інтенсивністю виконуваної роботи, вихідним станом організму (див. Висотна хвороба).

Зниження тиску на висотах (навіть за винятком нестачі кисню) викликає в організмі серйозні порушення, що об'єднуються поняттям «декомпресійні розлади», до яких відносяться: висотний метеоризм, баротит і баросинусит, висотна декомпресійна хвороба та висотна тканинна емфізема.

Висотний метеоризм розвивається внаслідок розширення газів у шлунково-кишковому тракті при зменшенні барометричного тиску на черевну стінку під час підйому на висоти від 7-12 км і більше. Певне значення має й вихід газів, розчинених у кишковому вмісті.

Розширення газів призводить до розтягування шлунка та кишечника, підняття діафрагми, зміни положення серця, подразнення рецепторного апарату цих органів та виникнення патологічних рефлексів, що порушують дихання та кровообіг. Нерідко виникають різкі болі в животі. Подібні явища іноді виникають і у водолазів під час підйому з глибини на поверхню.

Механізм розвитку баротиту і баросинуситу, що виявляються почуттям закладеності та болю відповідно в середньому вусі або придаткових порожнинах носа, подібний до розвитку висотного метеоризму.

Зниження тиску, крім розширення газів, що містяться в порожнинах тіла, зумовлює також і вихід газів з рідин і тканин, в яких вони були розчинені в умовах тиску на рівні моря або на глибині, і утворення бульбашок газу в організмі.

Цей процес виходу розчинених газів (насамперед азоту) викликає розвиток декомпресійної хвороби (див.).

Мал. 4. Залежність температури кипіння води від висоти над рівнем моря та барометричного тиску. Цифри тиску розташовані під відповідними цифрами висоти.

При зменшенні атмосферного тиску знижується температура кипіння рідини (рис. 4). На висоті більше 19 км, де барометричний тиск дорівнює (або менше) пружності насичених пар при температурі тіла (37°), може відбутися «закипання» міжтканинної та міжклітинної рідини організму, внаслідок чого у великих венах, у порожнині плеври, шлунка, перикарда , у пухкій жировій клітковині, тобто в ділянках з низьким гідростатичним та внутрішньотканинним тиском, утворюються бульбашки водяної пари, розвивається висотна тканинна емфізема. Висотне «кипіння» не торкається клітинних структур, локалізуючись тільки в міжклітинній рідині та крові.

Масивні бульбашки пари можуть блокувати роботу серця та циркуляцію крові та порушувати роботу життєво важливих систем та органів. Це серйозне ускладнення гострого кисневого голодування, що розвивається великих висотах. Профілактика висотної тканинної емфіземи може бути забезпечена створенням зовнішнього протитиску на тіло висотним спорядженням.

Сам процес зниження барометричного тиску (декомпресія) при певних параметрах може стати фактором, що ушкоджує. Залежно від швидкості декомпресію поділяють на плавну (повільну) та вибухову. Остання протікає за час менше 1 секунди і супроводжується сильною бавовною (як при пострілі), утворенням туману (конденсація парів води через охолодження повітря, що розширюється). Зазвичай вибухова декомпресія відбувається на висотах при руйнуванні скління герметичної кабіни або скафандра з надлишковим тиском.

При вибуховій декомпресії насамперед страждають легені. Швидке наростання внутрішньолегеневого надлишкового тиску (більш ніж на 80 мм рт. ст.) призводить до значного розтягування легеневої тканини, що може викликати розрив легень (при їх розширенні в 2,3 рази). Вибухова декомпресія може спричинити пошкодження шлунково-кишкового тракту. Величина надлишкового тиску в легенях, що виникає, багато в чому залежатиме від швидкості закінчення з них повітря в процесі декомпресії та об'єму повітря в легенях. Особливо небезпечно, якщо верхні дихальні шляхи в момент декомпресії виявляться закритими (при ковтанні, затримці дихання) або декомпресія збігається з фазою глибокого вдиху, коли легені наповнюються великою кількістюповітря.

Температура атмосфери

Температура атмосфери зі збільшенням висоти спочатку знижується (в середньому від 15 ° біля землі до -56,5 ° на висоті 11-18 км). Вертикальний температурний градієнт у цій зоні атмосфери становить близько 0,6 на кожні 100 м; він змінюється протягом доби та року (табл. 4).

Таблиця 4. ЗМІНИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАДІЄНТА НАД СЕРЕДНІЙ СМІЦКОЮ ТЕРИТОРІЇ СРСР

Мал. 5. Зміна температури атмосфери різних висотах. Кордони сфер позначені пунктиром.

На висотах 11-25 км температура стає постійною і становить -56,5°; потім температура починає підвищуватися, досягаючи на висоті 40 км 30-40 °, на висоті 50-60 км 70 ° (рис. 5), що пов'язане з інтенсивним поглинанням озоном сонячної радіації. З висоти 60-80 км температура повітря знову дещо знижується (до 60 °), а потім прогресивно підвищується і становить на висоті 120 км 270 °, на 220 км 800 °, на висоті 300 км 1500 °, а

на кордоні з космічним простором – понад 3000°. Слід зауважити, що внаслідок великої розрідженості та малої щільності газів на цих висотах їх теплоємність та здатність до нагрівання холодніших тіл дуже незначна. У цих умовах передача тепла від одного тіла до іншого відбувається лише за допомогою променевипускання. Усі зміни температури в атмосфері пов'язані з поглинанням повітряними масами теплової енергії Сонця - прямою і відображеною.

У нижній частині атмосфери біля Землі розподіл температури залежить від припливу сонячної радіації і тому має переважно широтний характер, тобто лінії рівної температури - ізотерми - паралельні широтам. Оскільки атмосфера в нижніх шарах нагрівається від земної поверхні, то горизонтальне зміна температури сильно впливає розподіл материків і океанів, термічні властивості яких різні. Зазвичай у довідниках вказується температура, виміряна при мережевих метеорологічних спостереженнях термометром, встановленим на висоті 2 м над поверхнею ґрунту. Найбільш високі температури (до 58 е) спостерігаються в пустелях Ірану, а в СРСР - на півдні Туркменістану (до 50 °), найнижчі (до -87 °) в Антарктиді, а в СРСР - в районах Верхоянська та Оймякона (до -68 °) ). Взимку вертикальний температурний градієнт в окремих випадках замість 0,6 ° може перевищувати 1 ° на 100 м або навіть набувати негативного значення. Вдень у теплу пору року він може дорівнювати багатьом десяткам градусів на 100 м. Розрізняють також горизонтальний градієнт температури, який зазвичай відносять до відстані 100 км за нормаллю до ізотерми. Розмір горизонтального градієнта температури - десяті частки градуса на 100 км, а фронтальних зонах може перевищувати 10° на 100 м.

Організм людини здатний підтримувати тепловий гомеостаз у досить вузьких межах коливань температури зовнішнього повітря - від 15 до 45 °. Суттєві відмінності температури атмосфери у Землі та на висотах вимагають застосування спеціальних захисних технічних засобів для забезпечення теплового балансу між організмом людини та зовнішнім середовищем у висотних та космічних польотах.

Характерні зміни параметрів атмосфери (температури, тиску, хімічного складу, електричного стану) дозволяють умовно розділити атмосферу на зони або шари. Тропосфера- Найближчий шар до Землі, верхня межа якого простягається на екваторі до 17-18 км, на полюсах - до 7-8 км, у середніх широтах - до 12-16 км. Для тропосфери характерне експоненційне падіння тиску, наявність постійного вертикального температурного градієнта, горизонтальні та вертикальні переміщення повітряних мас, значні зміни вологості повітря. У тропосфері перебуває переважна більшість атмосфери, і навіть значна частина біосфери; тут виникають усі основні види хмар, формуються повітряні маси та фронти, розвиваються циклони та антициклони. У тропосфері через віддзеркалення сніговим покривом Землі сонячних променів та охолодження приземних шарів повітря має місце так звана інверсія, тобто зростання температури в атмосфері знизу вгору замість звичайного спадання.

У теплу пору року у тропосфері відбувається постійне турбулентне (безладне, хаотичне) перемішування повітряних мас та перенесення тепла потоками повітря (конвекція). Конвекція знищує тумани та зменшує запиленість нижнього шару атмосфери.

Другим шаром атмосфери є стратосфера.

Вона починається від тропосфери вузькою зоною (1-3 км) із постійною температурою (тропопауза) і простягається до висот близько 80 км. Особливістю стратосфери є прогресуюча розрідженість повітря, виключно висока інтенсивність ультрафіолетового випромінювання, відсутність водяної пари, наявність великої кількості озону та поступове підвищення температури. Високий вміст озону обумовлює низку оптичних явищ(Міражі), викликає відображення звуків і істотно впливає на інтенсивність і спектральний склад електромагнітних випромінювань. У стратосфері відбувається постійне перемішування повітря, тому його склад аналогічний повітрі тропосфери, хоча щільність його у верхніх кордонів стратосфери вкрай мала. Переважаючі вітри в стратосфері - західні, а верхній зоні спостерігається перехід до східних вітрів.

Третім шаром атмосфери є іоносфера, Що починається від стратосфери і простягається до висот 600-800 км.

Відмітні ознаки іоносфери - крайня розрідженість газового середовища, висока концентрація молекулярних та атомарних іонів та вільних електронів, а також висока температура. Іоносфера впливає поширення радіохвиль, обумовлюючи їх заломлення, відбиток і поглинання.

Основним джерелом іонізації високих верств атмосфери є ультрафіолетове випромінювання Сонця. При цьому з атомів газів вибиваються електрони, атоми перетворюються на позитивні іони, а вибиті електрони залишаються вільними або захоплюються нейтральними молекулами з утворенням негативних іонів. На іонізацію іоносфери впливають метеори, корпускулярне, рентгенівське та гамма-випромінювання Сонця, а також сейсмічні процеси Землі (землетруси, вулканічні виверження, потужні вибухи), які генерують акустичні хвилі в іоносфері, що підсилюють амплітуду та швидкість коливань частинок атмосфери та сприяють іонізації газових молекул та атомів (див. Аероіонізація).

Електрична провідність в іоносфері, пов'язана з високою концентрацією іонів та електронів, дуже велика. Підвищена електропровідність іоносфери відіграє важливу роль у відображенні радіохвиль та виникненні полярних сяйв.

Іоносфера - це область польотів штучних супутників Землі та міжконтинентальних балістичних ракет. В даний час космічна медицина вивчає можливі впливи на організм людини умов польоту в цій частині атмосфери.

Четвертий, зовнішній шар атмосфери екзосфера. Звідси атмосферні гази розсіюються у світовий простір з допомогою диссипації (подолання молекулами сил земного тяжіння). Потім відбувається поступовий перехід від атмосфери до міжпланетного космічного простору. Від останнього екзосфера відрізняється наявністю великої кількості вільних електронів, що утворюють 2-й та 3-й радіаційні пояси Землі.

Поділ атмосфери на 4 шари дуже умовний. Так, за електричними параметрами всю товщу атмосфери ділять на 2 шари: нейтросферу, в якій переважають нейтральні частки, та іоносферу. За температурою розрізняють тропосферу, стратосферу, мезосферу та термосферу, розділені відповідно тропо-, страто- та мезопаузами. Шар атмосфери, розташований між 15 і 70 км, що характеризується високим вмістом озону, називають озоносферою.

Для практичних цілей зручно користуватися Міжнародною стандартною атмосферою (MCA), для якої приймають такі умови: тиск на рівні моря при t° 15° дорівнює 1013 мбар (1,013 X 10 5 нм 2 , або 760 мм рт. ст.); температура зменшується на 6,5 ° на 1 км до рівня 11 км (умовна стратосфера), а потім залишається постійною. У СРСР прийнято стандартну атмосферу ГОСТ 4401 - 64 (табл. 3).

Опади. Оскільки основна маса водяної пари атмосфери зосереджена у тропосфері, то й процеси фазових переходівводи, що зумовлюють опади, протікають переважно у тропосфері. Тропосферні хмари зазвичай закривають близько 50% усієї земної поверхні, тоді як хмари в стратосфері (на висотах 20-30 км) та поблизу мезопаузи, що отримали назву відповідно перламутрових та сріблястих, спостерігаються порівняно рідко. В результаті конденсації водяної пари в тропосфері утворюються хмари та випадають опади.

За характером випадання опади поділяються на 3 типи: облоги, зливи, мряка. Кількість опадів визначається товщиною шару води, що випала в міліметрах; вимірювання опадів проводять дощомірами та осадкомірами. Інтенсивність опадів виявляється у міліметрах за 1 хвилину.

Розподіл опадів в окремі сезони та дні, а також по території вкрай нерівномірний, що обумовлено циркуляцією атмосфери та впливом поверхні Землі. Так, на Гавайських островах у середньому за рік випадає 12 000мм, а в найбільш сухих областях Перу та Сахари опади не перевищують 250 мм, а іноді не випадають кілька років. У річній динаміці випадання опадів розрізняють такі типи: екваторіальний - з максимумом випадання після весняного та осіннього рівнодення; тропічний – з максимумом опадів влітку; мусонний - з дуже різко вираженим піком влітку та сухою зимою; субтропічний - з максимумом опадів взимку та сухим літом; континентальний помірних широт – з максимумом випадання опадів влітку; морський помірних широт - з максимумом опадів взимку.

Весь атмосферно-фізичний комплекс кліматометеорологічних факторів, що становить погоду, широко використовується для зміцнення здоров'я, загартовування та лікувальних цілей (див. Кліматотерапія). Поряд із цим встановлено, що різкі коливання цих атмосферних факторів можуть негативно впливати на фізіологічні процеси в організмі, викликаючи розвиток різних патологічних станів та загострення хвороб, що одержали назву метеотропних реакцій (див. Кліматопатологія). Особливе значення у цьому відношенні мають часті тривалі обурення атмосфери та різкі стрибкоподібні коливання метеофакторів.

Метеотропні реакції спостерігаються частіше у людей, які страждають на захворювання серцево-судинної системи, поліартрити, бронхіальну астму, виразкову хворобу, захворювання шкіри.

Бібліографія:Бєлінський Ст А. і Побіяхо Ст А. Аерологія, Л., 1962, бібліогр.; Біосфера та її ресурси, під ред. Ст А. Ковди, М., 1971; Данилов А. Д. Хімія іоносфери, Л., 1967; Колобков Н. Ст Атмосфера та її життя, М., 1968; Калітін H.H. Основи фізики атмосфери у застосуванні до медицини, Л., 1935; Матвєєв Л. Т. Основи загальної метеорології, Фізика атмосфери, Л., 1965, бібліогр.; Мінх А. А. Іонізація повітря та її гігієнічне значення, М., 1963, бібліогр.; він же, Методи гігієнічних досліджень, М., 1971, бібліогр.; Тверський П. Н. Курс метеорології, Л., 1962; Уманський С. П. Людина в космосі, М., 1970; Хвостиков І. А. Високі верстви атмосфери, Л., 1964; X р г і а н A. X. Фізика атмосфери, Л., 1969, бібліогр.; Хромов С. П. Метеорологія та кліматологія для географічних факультетів, Л., 1968.

Вплив на організм підвищеного та зниженого тиску– Армстронг Г. Авіаційна медицина, пров. з англ., М., 1954, бібліогр.; Зальцман Г.Л. Фізіологічні основи перебування людини в умовах підвищеного тиску газів середовища Л., 1961, бібліогр.; Іванов Д. І. та Хромушкін А. І. Системи життєзабезпечення людини при висотних та космічних польотах, М., 1968, бібліогр.; Ісаков П. До. та ін. Теорія та практика авіаційної медицини, М., 1971, бібліогр.; Коваленко Є. А. та Черняков І. Н. Кисень тканин при екстремальних факторах польоту, М., 1972, бібліогр.; Майлс С. Підводна медицина, пров. з англ., М., 1971, бібліогр.; Busby D. Е. Space clinical medicine, Dordrecht, 1968.

І. Н. Черняков, М. Т. Дмитрієв, З. І. Непомнящий.

Склад Землі. Повітря

Повітря - це механічна суміш із різних газів, що становлять атмосферу Землі. Повітря необхідне дихання живих організмів, знаходить широке застосування у промисловості.

Те, що повітря являє собою суміш, а не однорідну субстанцію, було доведено в ході експериментів шотландського вченого Джозефа Блека. У ході одного з них вчений виявив, що при нагріванні білої магнезії (вуглекислий магній) виділяється «пов'язане повітря», тобто вуглекислий газ, і утворюється палена магнезія (окис магнію). При випалюванні вапняку, навпаки, відбувається видалення «пов'язаного повітря». На основі цих експериментів вчений зробив висновок, що відмінність між вуглекислими та їдкими лугами полягає в тому, що до складу перших входить вуглекислий газ, що є однією з складових частинповітря. Сьогодні ж ми знаємо, що окрім вуглекислого, до складу земного повітрявходять:

Зазначене в таблиці співвідношення газів у земній атмосфері притаманно її нижніх шарів, до висоти 120 км. У цих областях лежить добре перемішана, однорідна за складом область, яка називається гомосферою. Вище гомосфери лежить гетеросфера, на яку характерне розкладання молекул газів на атоми та іони. Області відокремлені одна від одної турбопаузою.

Хімічна реакція, коли під впливом сонячного і космічного випромінювання відбувається розкладання молекул на атоми, називається фотодисоціацією. При розпаді молекулярного кисню утворюється атомарний кисень, що є основним газом атмосфери на висотах понад 200 км. На висотах від 1200 км починають переважати водень і гелій, що є найлегшими з газів.

Оскільки основна маса повітря зосереджена в 3 нижніх атмосферних шарах, зміни складу повітря на висотах більше 100 км не помітно впливають на загальний склад атмосфери.

Азот - найпоширеніший газ, частку якого припадає понад три чверті обсягу земного повітря. Сучасний азот утворився при окисленні ранньої аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем, що утворюється у процесі фотосинтезу. В даний час невелика кількість азоту в атмосферу надходить у результаті денітрифікації - процесу відновлення нітратів до нітритів, з подальшим утворенням газоподібних оксидів та молекулярного азоту, що виробляється анаеробними прокаріотами. Частина азоту в атмосферу надходить при вулканічних виверженнях.

У верхніх шарах атмосфери за впливом електричних розрядів за участю озону молекулярний азот окислюється до монооксиду азоту:

N 2 + O 2 → 2NO

У звичайних умовах монооксид відразу ж вступає в реакцію з киснем з утворенням закису азоту:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Азот є найважливішим хімічним елементом земної атмосфери. Азот входить до складу білків, що забезпечує мінеральне харчування рослин. Він визначає швидкість біо хімічних реакційграє роль розріджувача кисню.

Другим за поширеністю газом атмосфери Землі є кисень. Утворення цього газу пов'язують із фотосинтезуючою діяльністю рослин та бактерій. І чим різноманітнішими та численнішими ставали фотосинтезуючі організми, тим значнішим ставав процес утримання кисню в атмосфері. Невелика кількість важкого кисню виділяється під час дегазації мантії.

У верхніх шарах тропосфери та стратосфери під впливом ультрафіолетового сонячного випромінювання (позначимо його як hν) утворюється озон:

O 2 + hν → 2O

Внаслідок дії того ж ультрафіолетового випромінювання відбувається і розпад озону:

О 3 + hν → О 2 + О

О 3 + O → 2О 2

В результаті першої реакції утворюється атомарний кисень, в результаті другої молекулярний кисень. Всі 4 реакції звуться «механізм Чепмена», на ім'я британського вченого Сідні Чепмена, який відкрив їх у 1930 році.

Кисень служить дихання живих організмів. З його допомогою відбуваються процеси окислення та горіння.

Озон служить захисту живих організмів від ультрафіолетового випромінювання, що викликає незворотні мутації. Найбільша концентрація озону спостерігається у нижній стратосфері не більше т.зв. озонового шару або озонового екрану, що лежить на висотах 22-25 км. Вміст озону невеликий: при нормальному тиску весь озон земної атмосфери займав би шар завтовшки всього 2,91 мм.

Утворення третього за поширеністю в атмосфері газу аргону, а також неону, гелію, криптону та ксенону пов'язують із вулканічними виверженнями та розпадом радіоактивних елементів.

Зокрема гелій є продуктом радіоактивного розпаду урану, торію і радію: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (у цих реакція α-частка є ядром гелію, яка в У процесі втрати енергії захоплює електрони і стає 4 He).

Аргон утворюється в процесі розпаду радіоактивного ізотопу калію: 40 K → 40 Ar + γ.

Неон випаровується з вивержених порід.

Криптон утворюється як кінцевий продукт розпаду урану (235 U та 238 U) та торію Th.

Основна маса атмосферного криптону утворилася ще на ранніх стадіях еволюції Землі як результат розпаду трансуранових елементів з феноменально малим періодом напіврозпаду або надійшла з космосу, вміст криптону в якому в десять мільйонів разів вищий ніж на Землі.

Ксенон є результатом поділу урану, але переважна більшість цього газу залишилася з ранніх стадій утворення Землі, від первинної атмосфери.

Вуглекислий газ надходить в атмосферу в результаті вулканічних вивержень та в процесі розкладання органічної речовини. Його вміст в атмосфері середніх широт Землі сильно різниться залежно від пори року: взимку кількість CO 2 зростає, а влітку - знижується. Пов'язане це коливання з діяльністю рослин, які використовують вуглекислий газ у процесі фотосинтезу.

Водень утворюється внаслідок розкладання води сонячним випромінюванням. Але, будучи найлегшим із газів, що входять до складу атмосфери, постійно випаровується в космічний простір, і тому вміст його в атмосфері дуже невеликий.

Водяна пара є результатом випаровування води з поверхні озер, річок, морів та суші.

Концентрація основних газів у нижніх шарах атмосфери, за винятком водяної пари та вуглекислого газу, постійна. У невеликих кількостях в атмосфері містяться оксид сірки SO 2 , аміак NH 3 , монооксид вуглецю, озон O 3 , хлороводень HCl, фтороводород HF, монооксид азоту NO, вуглеводні, пари ртуті Hg, йоду I 2 і багато інших. У нижньому атмосферному шарі тропосфері постійно знаходиться велика кількість завислих твердих і рідких частинок.

Джерелами твердих частинок в атмосфері Землі є вулканічні виверження, пилок рослин, мікроорганізми, а останнім часом і діяльність людини, наприклад спалювання викопного палива в процесі виробництва. Найдрібніші частинки пилу, які є ядрами конденсації, є причинами утворення туманів і хмар. Без твердих частинок, які постійно присутні в атмосфері, на Землю не випадали б опади.

Всі, хто літав літаком, звикли до такого повідомлення: «наш політ проходить на висоті 10 000 м, температура за бортом - 50 °С». Здається нічого особливого. Що далі від нагрітої Сонцем поверхні Землі, то холодніше. Багато хто думає, що зниження температури з висотою йде безперервно і поступово температура падає, наближаючись до температури космосу. До речі, так думали вчені аж до кінця 19 століття.

Розберемося докладніше із розподілом температури повітря над Землею. Атмосферу поділяють кілька шарів, які й відбивають насамперед характер зміни температури.

Нижній шар атмосфери називається тропосферою, що означає „сфера повороту". Всі зміни погоди та клімату є результатом фізичних процесів, що відбуваються саме в цьому шарі. Верхня межа цього шару розташовується там, де зменшення температури з висотою змінюється її зростанням, приблизно на висоті 15-16 км над екватором. і 7-8 км над полюсами. Як і сама Земля, атмосфера під впливом обертання нашої планети теж дещо сплющена над полюсами і розбухає над екватором. верхній межі тропосфери температура повітря знижується. мінімальна температураповітря становить близько -62 ° С, а над полюсами близько -45 ° С. У помірних широтахпонад 75% маси атмосфери перебуває у тропосфері. У тропіках у межах тропосфери перебуває близько 90% маси атмосфери.

У 1899 р. у вертикальному профілі температури на певній висоті було виявлено її мінімум, а потім температура трохи підвищувалася. Початок цього підвищення означає перехід до наступного шару атмосфери стратосфері, що означає „сфера шару". Термін стратосфера означає і відображає колишнє уявлення про єдиність шару, що лежить вище тропосфери. Стратосфера простягається до висоти близько 50 км над земною поверхнею. Особливістю її є, зокрема, різке підвищення температури повітря. Це підвищення температури пояснюють реакцією утворення озону — однією з основних хімічних реакцій, які у атмосфері.

Основна маса озону зосереджена на висотах приблизно 25 км, але в цілому шар озону є сильно розтягнутою по висоті оболонкою, що охоплює майже всю стратосферу. Взаємодія кисню з ультрафіолетовими променями — один із сприятливих процесів у земній атмосфері, які сприяють підтримці життя на Землі. Поглинання озоном цієї енергії запобігає надмірному надходженню її на земну поверхню, де створюється саме такий рівень енергії, який придатний для існування земних форм життя. Озоносфера поглинає частину променистої енергії через атмосферу. В результаті цього в озоносфері встановлюється вертикальний градієнт температури повітря приблизно 0,62°С на 100 м, тобто температура підвищується з висотою до верхньої межі стратосфери — стратопаузи (50 км), досягаючи, за деякими даними, 0 °С.

На висотах від 50 до 80 км. розташовується шар атмосфери, званий мезосферою. Слово „мезосфера” означає „проміжна сфера”, тут температура повітря продовжує знижуватися з висотою. Вище мезосфери, у шарі, що називається термосфероютемпература знову зростає з висотою приблизно до 1000°С, а потім дуже швидко падає до -96°С. Однак падає не безмежно, потім температура знову збільшується.

Термосферає першим шаром іоносфери. На відміну від згаданих раніше шарів, іоносфера виділена не за температурною ознакою. Іоносфера є областю, що має електричну природу, завдяки якій стають можливими багато видів радіозв'язку. Іоносферу ділять на кілька шарів, позначаючи їх літерами D, Е, F1 та F2 Ці шари мають особливі назви. Поділ на шари викликано декількома причинами, серед яких найважливіша - неоднаковий вплив шарів на проходження радіохвиль. Найнижчий шар, D, в основному поглинає радіохвилі і тим самим перешкоджає подальшому їхньому поширенню. Найкраще вивчений шар Е розташований на висоті приблизно 100 км. над земною поверхнею. Його називають також шаром Кеннеллі - Хевісайда за іменами американського та англійського вчених, які одночасно і незалежно один від одного виявили його. Шар Е, подібно до гігантського дзеркала, відображає радіохвилі. Завдяки цьому шару довгі радіохвилі проходять більш далекі відстані, ніж слід очікувати, якби вони поширювалися лише прямолінійно, не відбиваючись від шару Е. Аналогічні властивості має і шар F. Його називають також шаром Епплтона. Разом із шаром Кеннеллі-Хевісайда він відображає радіохвилі до наземних радіостанцій. Таке відображення може відбуватися під різними кутами. Шар Епплтона розташований на висоті близько 240 км.

Сама зовнішня областьатмосфери, другий шар іоносфери, часто називається екзосферою. Цей термін свідчить про існування околиці космосу поблизу Землі. Визначити, де саме закінчується атмосфера і починається космос, важко, оскільки з висотою щільність атмосферних газів поступово зменшується і сама атмосфера плавно перетворюється майже на вакуум, в якому зустрічаються лише окремі молекули. Вже на висоті приблизно 320 км щільність атмосфери настільки мала, що молекули, не стикаючись один з одним, можуть проходити більше 1 км. Сама зовнішня частина атмосфери служить її верхньою межею, яка розташовується на висотах від 480 до 960 км.

Докладніше про процеси про атмосферу можна дізнатися на сайті «Земний клімат»

Атмосферне повітря складається з азоту (77,99%), кисню (21%), інертних газів (1%) та вуглекислого газу (0,01%). Частка вуглекислого газу з часом зростає через те, що в атмосферу виділяються продукти горіння палива, а крім того, зменшується площа лісів, які поглинають вуглекислий газ та виділяють кисень.

В атмосфері також є незначна кількість озону, який сконцентрований на висоті близько 25-30 км і утворює так званий озоновий шар. Цей шар створює бар'єр для сонячного ультрафіолетового випромінювання, небезпечного живих організмів Землі.

Крім цього в атмосфері знаходиться водяна пара і різні домішки - частинки пилу, сажа та інше. Концентрація домішок вище біля землі та у певних районах: над великими містами, .

Наступний шар атмосфери стратосфера. Повітря в ній значно більш розріджене, в ній значно менше водяної пари. Температура в нижній частині стратосфери -60 -80 ° С і падає зі збільшенням висоти. Саме у стратосфері знаходиться озоновий шар. Для стратосфери характерні великі швидкості вітру (до 80-100 м/с).

Мезосфера- Середній шар атмосфери, що лежить над стратосферою на висотах від 50 до S0-S5 км. Мезосфера характеризується зниженням середньої температуриз висотою від 0 ° С на нижній межі до -90 ° С біля верхньої межі. Поблизу верхньої межі мезосфери спостерігаються сріблясті хмари, що освітлюються сонцем у нічний час. на верхній межі мезосфери у 200 разів менше, ніж у земної поверхні.

Термосфера- Розташована вище мезосфери, на висотах від SO до 400-500 км, в ній температура спочатку повільно, а потім швидко знову починає зростати. Причиною є поглинання ультрафіолетового на висотах 150-300 км. У термосфері температура безперервно зростає до висоти близько 400 км, де вона досягає 700 - 1500 ° С (залежно від сонячної активності). Під дією ультрафіолетової та рентгенівської та космічного випромінювання відбувається також іонізація повітря (««). Основні області іоносфери лежать усередині термосфери.

Екзосфера- Зовнішній, найбільш розріджений шар атмосфери, вона починається на висотах 450-000 км, а її верхня межа знаходиться на відстані декількох тисяч км від земної поверхні, де концентрація частинок стає такою ж, як у міжпланетному просторі. Екзосфера складається із іонізованого газу (плазми); нижня та середня частини екзосфери в основному складаються з кисню та азоту; зі збільшенням висоти швидко зростає відносна концентрація легких газів, особливо іонізованого водню. Температура в екзосфері 1300-3000 ° С; вона слабо росте із висотою. В екзосфері переважно розташовані радіаційні пояси Землі.

Атмосфера є зовнішню оболонкунебесних тіл. На різних планетах вона відрізняється за складом, хімічними та фізичними властивостями. Які основні властивості атмосфери Землі? Із чого вона складається? Як і коли виникло? Дізнаємося про це далі.

Освіта атмосфери

Атмосфера - це суміш газів, які огортають планету зовні та утримуються за рахунок її гравітаційних сил. На момент утворення наша планета ще не мала газової оболонки. Вона сформувалася трохи пізніше і встигла неодноразово змінитись. Невідомо, які основні властивості атмосфери були тоді.

Вчені припускають, що перша атмосфера була підхоплена з сонячної туманності і складалася з гелію і водню. Високі температури планети та вплив сонячного вітру швидко зруйнували цю оболонку.

Наступна атмосфера утворилася завдяки вулканам, які вивільнили гази з води. Вона була тонкою і складалася з парникових газів (метану, вуглекислого газу, аміаку), водяної пари та кислот.

Два мільярди років тому стан атмосфери почав трансформуватися в теперішній. Участь у цьому брали зовнішні процеси (вивітрювання, активність Сонця) на планеті та перші бактерії та водорості, за рахунок виділення ними кисню.

Склад та властивості атмосфери

Газова оболонка нашої планети немає чіткого краю. Її зовнішній контур розмитий і поступово перетворюється на космічний простір, зливаючись із нею однорідну масу. Внутрішній край оболонки стикається із земною корою та гідросферою Землі.

Те, якими є основні властивості атмосфери, багато в чому визначається її складом. Здебільшого він представлений газами. Основна частка посідає азот (75,5 %) і кисень (23,1 %). Крім них атмосферне повітряскладається з аргону, вуглекислого газу, водню, метану, гелію, ксенону тощо.

Концентрація речовин мало змінюється. Непостійні значення характерні для води та визначається кількістю рослинності. Вода міститься у вигляді водяної пари. Її кількість варіюється в залежності від географічних широт і становить 2,5%. В атмосфері також є продукти горіння, морська сіль, домішки пилу, лід у вигляді дрібних кристалів.

Фізичні властивості атмосфери

Основні характеристики атмосфери - тиск, вологість, температура і щільність. У кожному із шарів атмосфери їх значення відрізняються. Повітря оболонки Землі – це безліч молекул різних речовин. Сили тяжіння утримують їх у межах планети, стягуючи ближче до її поверхні.

Внизу молекул найбільше, тому щільність і тиск там більша. З висотою вони зменшуються, а в космічному просторістають практично непомітними. У нижніх шарах атмосфери тиск зменшується на 1 мм рт. ст. за кожні 10 метрів.

На відміну від поверхні планети, атмосфера не нагрівається Сонцем. Тому що ближче до Землі, то температура більша. На кожні сто метрів вона знижується приблизно на 0,6 градуси. У верхній частині тропосфери вона сягає -56 градусів.

На параметри повітря сильно впливає вміст води, тобто вологість. Загальна маса повітря планети становить (5,1-5,3) 10 18 кг, де частка водяної пари - 1,27 10 16 кг. Так як властивості атмосфери на різних ділянках відрізняються, виведені стандартні значення, які прийняті за нормальні умови на поверхні Землі:

Будова газової оболонки Землі

Характер газової оболонки змінюється із висотою. Залежно від цього, які основні властивості атмосфери, її поділяють кілька шарів:

• тропосфера;
• стратосфера;
• мезосфера;
• термосфера;
• екзосфера.

Головним параметром розмежування є температура. Між шарами виділяють прикордонні області, названі паузами, де фіксується постійний показник температури.

Тропосфера – найнижчий шар. Його межа проходить на висоті від 8 до 18 км, залежно від широти. Найвище вона на лінії екватора. Приблизно 80% маси повітря атмосфери посідає саме тропосферу.

Зовнішній прошарок атмосфери представлений екзосферою. Її нижня межа та товщина залежать від активності Сонця. На Землі екзосфера починається на висоті від 500 до 1000 кілометрів і сягає ста тисяч кілометрів. Внизу вона насичена киснем та азотом, угорі - воднем та іншими легкими газами.

Роль атмосфери

Атмосфера – це повітря, яким ми дихаємо. Без нього людина не проживе й п'яти хвилин. Він насичує всі клітини рослин та тварин, сприяючи обміну енергіями між організмом та зовнішнім середовищем.

Атмосфера є фільтром планети. Проходячи через неї, сонячна радіація розсіюється. Це зменшує її інтенсивність та шкоду, яку вона може завдати в концентрованому вигляді. Оболонка грає роль щита Землі, у верхніх шарах якого згоряють багато метеорити та комети, не долітаючи до поверхні планети.

Температура, щільність, вологість та тиск атмосфери формують клімат та погодні умови. Атмосфера бере участь у розподілі тепла планети. Без неї температура коливалася б у межах двохсот градусів.

Оболонка Землі бере участь у кругообігу речовин, є середовищем проживання частини живих істот, сприяє передачі звуків. Її відсутність унеможливило б існування життя на планеті.