Атмосфера Землі

Атмосфе́ра Землі́ (від грец. άτμός — пара і σφαῖρα — куля) — атмосфера планети Земля, одна з геосфер, суміш газів, що оточують Землю, та утримуються завдяки силі тяжіння. Атмосфера в основному складається з азоту (N2, 78,08 % об.) і кисню (O2, 20,95 % об.). Решта — це аргон (0,93 % об.) та вуглекислий газ (CO2,0,03 % об.)[1] із неоном, гелієм, метаном, криптоном, воднем та невеликими домішками інших газів (разом до 0,01 %). Крім того, атмосфера містить близько 1,3—1,5·1016 кг води, основну масу якої зосереджено у тропосфері[2].

Значення атмосфери

Попри те, що маса атмосфери становить лише одну мільйонну частку маси Землі, вона відіграє вирішальну роль у різних природних циклах (кругообігу води, вуглецевому циклі і азотному циклі).

Атмосфера забезпечує:

Будова атмосфери

Відповідно до зміни температури з висотою в атмосфері виділяють такі шари:

  • тропосфера — до 8—10 км у полярних областях та до 18 км — над екватором. У тропосфері зосереджено майже 80 % атмосферного повітря, майже всю водяну пару, тут утворюються хмари і випадають опади. Теплообмін у тропосфері здійснюється здебільшого конвективно. Процеси, що відбуваються в тропосфері, безпосередньо впливають на життя та діяльність людей. Температура у тропосфері з висотою знижується в середньому на 6 °C на 1 км, а тиск — на 11 мм рт. ст. на кожні 100 м. Умовною межею тропосфери вважають тропопаузу, у якій зниження температури з висотою припиняється.
  • стратосфера — від тропопаузи до стратопаузи, яка розташована на висоті близько 20—55 км. Характеризується незначним збільшенням температури з висотою, яка сягає локального максимуму на верхній межі. На висоті 20—25 км у стратосфері розташовано шар озону, який захищає живі організми від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання.
  • мезосфера — розташована на висотах 55—85 км. Температура поступово падає (від 0 °C у стратопаузі до −70 — −90 °C у мезопаузі).
  • термосфера — пролягає на висотах від 85 до 400—800 км. Температура зростає з висотою (від 200 K до 500—2000 K у термопаузі).

За ступенем іонізації атмосфери в ній виділяють нейтральний шар (нейтросферу) — до висоти 90 км, та іонізований шар — іоносферу — вище 90 км.

За однорідністю атмосферу поділяють на гомосферу (однорідну атмосферу постійного хімічного складу) та гетеросферу (склад атмосфери змінюється з висотою). Умовною межею між ними є гомопауза на висоті близько 100 км.

Умовною межею атмосфери й космічного простору іноді вважають лінію Кармана, що пролягає на висоті 100 км. Вважається, що вище цієї межі неможливі аеродинамічні польоти (внаслідок надто низької густини атмосфери), тому для польотів можна застосовувати лише ракети. Однак навіть на висоті більше 100 км опір атмосфери для космічних кораблів досить відчутний.

Верхня частина атмосфери, де концентрація молекул знижується настільки, що вони рухаються переважно балістичними траєкторіями, майже без зіткнень між собою, має назву екзосфера. Вона починається на висоті близько 550 км, складається переважно з гелію та водню й поступово переходить у міжпланетний простір.

Еталонна атмосфера

В атмосферній хімії — штучно виготовлений газовий зразок чистого повітря, який може містити чітко визначені кількості певних контамінантів, що звичайно використовується як стандарт для калібрування аналітичних приладів.

Еволюція атмосфери
(англ.) Коливання температури атмосфери Землі з часів мезозою до сьогодення

Первинна атмосфера

Атмосфера Землі, як і гідросфера, утворилися внаслідок дегазації мантії[3]. Основними компонентами газів, що виділялися з надр Землі, як і в інших планет — Марса і Венери, — були вуглекислий газ і водяна пара, інші компоненти були присутні лише у вигляді слідів. Склад первинної атмосфери Землі, що утворилася за рахунок виділення газів і води під час розплавлення планетної речовини, був аналогічний складу летких компонентів у сучасних вулканічних виверженнях. Гази, що виділяються з сучасних вулканів, містять переважно водяну пару. У складі газів базальтових лав гавайських вулканів з температурами до 1200 °С водяна пара становить 70—80 % за об'ємом. У фумарольних газах Курильських островів із температурами близько 100 °С міститься 79,7 % водяної пари. Другим за значенням складовим компонентом атмосфери, є вуглекислий газ. У газах із лав його вміст становить від 6 до 15 %. Крім водяної пари з лав відганяються й інші компоненти[4]:

  • за температур 800—1000 °С це переважно «кислі дими» — HCl і HF
  • за температур 500 °С — сірка та її сполуки — H2S, SO2 та ін.
  • за нижчих температур — борна кислота і солі амонію.

Киснева атмосфера

Подальша еволюція атмосфери пов'язана головним чином із появою й розвитком органічного світу, перш за все рослинності.

Вплив людини на атмосферу Землі
Явища теплоперенесення в земній атмосфері

Атмосфера Землі зазнає значного впливу життєдіяльності людини. Близько 300 млн автомобілів щорічно викидають в атмосферу 400 млн т оксидів вуглецю, понад 100 млн т вуглеводів, сотні тисяч тонн свинцю[джерело?]. Найпотужніші виробники викидів в атмосферу: ТЕС, металургійна, хімічна, нафтохімічна, целюлозна та інші галузі промисловості, автотранспорт

Систематичне вдихання забрудненого повітря помітно погіршує здоров'я людей та призводить до хвороб. Газоподібні і пилові домішки можуть надавати повітрю неприємного запаху, подразнювати слизові оболонки очей, верхніх дихальних шляхів і таким чином знижувати їхні захисні функції, бути причиною хронічних бронхітів та захворювань легенів. Численні дослідження показали[джерело?], що на фоні патологічних відхилень в організмі (захворювання легенів, серця, печінки, нирок та інших органів) шкідлива дія атмосферного забруднення проявляється сильніше.
Важливою екологічною проблемою стали кислотні дощі. Щорічно внаслідок спалювання викопного палива в атмосферу надходить до 15 млн т двоокису сірки[джерело?], який, сполучаючись із водою, утворює слабкий розчин сірчаної кислоти, що разом із дощем випадає на землю. Кислотні дощі негативно впливають на людей, рослинність, споруди та ін.

Забруднення атмосферного повітря може також опосередковано впливати на здоров'я і санітарні умови життя людей.

Накопичення в атмосфері вуглекислого газу може викликати потепління клімату в результаті парникового ефекту[джерело?]. Суть його полягає в тому, що шар двоокису вуглекислого газу, який вільно пропускає сонячну радіацію до Землі, буде затримувати повернення у верхні шари атмосфери теплового випромінювання. У зв'язку з цим у нижніх шарах атмосфери підвищуватиметься температура, що, у свою чергу, призведе до танення льодовиків, снігів, підйому рівня океанів і морів, затоплення значної частини суші.

Інші екологічні проблеми

Див. також

Джерела
  1. Рівень вуглекислого газу в атмосфері рекордно зріс 2016 року. У 2016 році середня концентрація вуглекислого газу досягла 403,3 ppm (мільйонних часток).
  2. Земля // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 168. — ISBN 966-613-263-X.
  3. О.Г. Сорохтин (2002). Глава 10. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЗЕМЛЕ. Модель образования планет В.С.Сафронова и глобальная эволюция Земли. M:: Изд-во МГУ.(рос.)
  4. Монин А.С. ГЛАВА 5: ИСТОРИЯ АТМОСФЕРЫ И ГИДРОСФЕРЫ // История Земли. — Ленинград : Наука, 1977. — 228 с.(рос.)

Література
  • (рос.) Дмитриев М. Т., Павлов В. Н. Атмосфера и человек. — М. : Знание, 1983. — 64 с.

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.