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Beschreibung Erdatmosphäre für Kinder jeden Alters: Woraus Luft besteht, das Vorhandensein von Gasen, Fotoschichten, Klima und Wetter des dritten Planeten im Sonnensystem.

Für die Kleinen Es ist bereits bekannt, dass die Erde der einzige Planet in unserem System ist, der eine lebensfähige Atmosphäre hat. Die Gashülle ist nicht nur reich an Luft, sondern schützt uns auch vor übermäßiger Hitze und Sonneneinstrahlung. Wichtig Kindern erklären dass das System unglaublich gut konzipiert ist, weil es der Oberfläche ermöglicht, sich tagsüber aufzuwärmen und nachts abzukühlen, während es ein akzeptables Gleichgewicht beibehält.

Beginnen Erklärung für Kinder Dies ist möglich, da sich der Globus der Erdatmosphäre über 480 km erstreckt, der größte Teil jedoch 16 km von der Oberfläche entfernt liegt. Je höher die Höhe, desto geringer der Druck. Wenn wir den Meeresspiegel nehmen, dann ist dort der Druck 1 kg pro Quadratzentimeter. Aber in einer Höhe von 3 km ändert es sich - 0,7 kg pro Quadratzentimeter. Natürlich ist es unter solchen Bedingungen schwieriger zu atmen ( Kinder könnte es spüren, wenn Sie jemals in den Bergen wandern gegangen sind).

Die Zusammensetzung der Luft auf der Erde - eine Erklärung für Kinder

Zu den Gasen gehören:

• Stickstoff - 78%.
• Sauerstoff - 21%.
• Argon - 0,93 %.
• Kohlendioxid - 0,038%.
• In geringen Mengen gibt es auch Wasserdampf und andere Gasverunreinigungen.

Atmosphärische Schichten der Erde - eine Erklärung für Kinder

Eltern oder Lehrer in der Schule Es sei daran erinnert, dass die Erdatmosphäre in 5 Ebenen unterteilt ist: Exosphäre, Thermosphäre, Mesosphäre, Stratosphäre und Troposphäre. Mit jeder Schicht löst sich die Atmosphäre mehr und mehr auf, bis sich die Gase schließlich im All verteilen.

Die Troposphäre ist der Oberfläche am nächsten. Mit einer Dicke von 7-20 km macht es die Hälfte der Erdatmosphäre aus. Je näher an der Erde, desto mehr erwärmt sich die Luft. Hier wird fast der gesamte Wasserdampf und Staub gesammelt. Kinder werden vielleicht nicht überrascht sein, dass auf dieser Höhe Wolken schweben.

Die Stratosphäre geht von der Troposphäre aus und erhebt sich 50 km über die Oberfläche. Hier gibt es viel Ozon, das die Atmosphäre erwärmt und vor schädlicher Sonnenstrahlung schützt. Die Luft ist 1000-mal dünner als über dem Meeresspiegel und ungewöhnlich trocken. Deshalb fühlen sich Flugzeuge hier wohl.

Mesosphäre: 50 km bis 85 km über der Oberfläche. Die Spitze wird Mesopause genannt und ist der kühlste Ort in der Erdatmosphäre (-90°C). Es ist sehr schwierig zu erkunden, da Düsenflugzeuge nicht dorthin gelangen können und die Umlaufbahn der Satelliten zu hoch ist. Wissenschaftler wissen nur, dass hier Meteore brennen.

Thermosphäre: 90 km und zwischen 500-1000 km. Die Temperatur erreicht 1500°C. Es wird als Teil der Erdatmosphäre betrachtet, aber es ist wichtig Kindern erklären dass die Luftdichte hier so gering ist, dass das meiste schon als Weltraum wahrgenommen wird. Tatsächlich befinden sich hier die Raumfähren und die Internationale Raumstation. Außerdem bilden sich hier Polarlichter. Geladene kosmische Teilchen kommen mit Atomen und Molekülen der Thermosphäre in Kontakt und übertragen sie auf ein höheres Energieniveau. Aus diesem Grund sehen wir diese Lichtphotonen in Form von Polarlichtern.

Die Exosphäre ist die höchste Schicht. Unglaublich dünne Linie der Verschmelzung der Atmosphäre mit dem Weltraum. Besteht aus weit verteilten Wasserstoff- und Heliumpartikeln.

Klima und Wetter der Erde - eine Erklärung für Kinder

Für die Kleinen brauchen erklären dass die Erde aufgrund des regionalen Klimas, das durch extreme Kälte an den Polen und tropische Hitze am Äquator repräsentiert wird, viele lebende Arten ernähren kann. Kinder sollten wissen, dass das regionale Klima das Wetter ist, das in einem bestimmten Gebiet 30 Jahre lang unverändert bleibt. Natürlich kann es sich manchmal für mehrere Stunden ändern, aber meistens bleibt es stabil.

Darüber hinaus wird auch das globale Erdklima unterschieden - der Durchschnitt des regionalen. Es hat sich im Laufe der Menschheitsgeschichte verändert. Heute gibt es eine schnelle Erwärmung. Wissenschaftler schlagen Alarm, da vom Menschen verursachte Treibhausgase Wärme in der Atmosphäre einschließen und riskieren, unseren Planeten in Venus zu verwandeln.

ATMOSPHÄRE DER ERDE(Griechischer Atmos-Dampf + Sphaira-Ball) - gasförmige Hülle, die die Erde umgibt. Die Masse der Atmosphäre beträgt etwa 5,15·10 15 Die biologische Bedeutung der Atmosphäre ist enorm. In der Atmosphäre findet ein Masse-Energie-Austausch zwischen belebter und unbelebter Natur, zwischen Flora und Fauna statt. Luftstickstoff wird von Mikroorganismen aufgenommen; pflanzen synthetisieren durch die energie der sonnenenergie aus kohlendioxid und wasser organische substanzen und setzen sauerstoff frei. Das Vorhandensein der Atmosphäre sichert den Erhalt des Wassers auf der Erde, was auch eine wichtige Voraussetzung für die Existenz lebender Organismen ist.

Studien, die mit Hilfe von geophysikalischen Höhenraketen, künstlichen Erdsatelliten und interplanetaren automatischen Stationen durchgeführt wurden, haben ergeben, dass sich die Erdatmosphäre über Tausende von Kilometern erstreckt. Die Grenzen der Atmosphäre sind instabil, sie werden durch das Gravitationsfeld des Mondes und den Druck des Sonnenlichtflusses beeinflusst. Oberhalb des Äquators im Bereich des Erdschattens erreicht die Atmosphäre Höhen von etwa 10.000 km, über den Polen sind ihre Grenzen 3.000 km von der Erdoberfläche entfernt. Die Hauptmasse der Atmosphäre (80-90%) befindet sich in Höhen bis zu 12-16 km, was durch die exponentielle (nichtlineare) Natur der Abnahme der Dichte (Verdünnung) ihres gasförmigen Mediums als Höhe erklärt wird über dem Meeresspiegel steigt.

Die Existenz der meisten lebenden Organismen unter natürlichen Bedingungen ist in noch engeren Grenzen der Atmosphäre möglich, bis zu 7-8 km, wo eine Kombination von atmosphärischen Faktoren wie Gaszusammensetzung, Temperatur, Druck und Feuchtigkeit für den aktiven Verlauf erforderlich ist biologische Prozesse ablaufen. Auch die Bewegung und Ionisierung der Luft, atmosphärische Niederschläge und der elektrische Zustand der Atmosphäre sind von hygienischer Bedeutung.

Gaszusammensetzung

Die Atmosphäre ist ein physikalisches Gasgemisch (Tabelle 1), hauptsächlich Stickstoff und Sauerstoff (78,08 und 20,95 Vol.-%). Der Anteil atmosphärischer Gase ist bis zu Höhen von 80-100 km nahezu gleich. Die Konstanz des Hauptteils der Gaszusammensetzung der Atmosphäre beruht auf dem relativen Ausgleich der Gasaustauschprozesse zwischen belebter und unbelebter Natur und der kontinuierlichen Vermischung von Luftmassen in horizontaler und vertikaler Richtung.

Tabelle 1. CHARAKTERISTIK DER CHEMISCHEN ZUSAMMENSETZUNG VON TROCKENER ATMOSPHÄRISCHER LUFT IN DER NÄHE DER ERDOBERFLÄCHE

Gaszusammensetzung	Volumenkonzentration, %
Sauerstoff
Kohlendioxid
Lachgas
Schwefeldioxid	0 bis 0,0001
	0 bis 0,000007 im Sommer, 0 bis 0,000002 im Winter
Stickstoffdioxid	0 bis 0,000002
Kohlenmonoxid

In Höhen über 100 km ändert sich der Anteil einzelner Gase aufgrund ihrer diffusen Schichtung unter dem Einfluss von Schwerkraft und Temperatur. Darüber hinaus dissoziieren Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlendioxidmoleküle unter Einwirkung des kurzwelligen Teils von Ultraviolett- und Röntgenstrahlen in einer Höhe von 100 km oder mehr in Atome. In großen Höhen liegen diese Gase in Form hochionisierter Atome vor.

Der Gehalt an Kohlendioxid in der Atmosphäre verschiedener Regionen der Erde ist weniger konstant, was teilweise auf die ungleichmäßige Verteilung großer Industrieunternehmen zurückzuführen ist, die die Luft verschmutzen, sowie auf die ungleichmäßige Verteilung von Vegetation und Wasserbecken, die Kohlendioxid aufnehmen auf der Erde. Ebenfalls variabel in der Atmosphäre ist der Gehalt an Aerosolen (siehe) - in der Luft schwebende Partikel mit einer Größe von mehreren Millimikrometern bis zu mehreren zehn Mikrometern -, die durch Vulkanausbrüche, starke künstliche Explosionen und Verschmutzung durch Industrieunternehmen entstehen. Die Konzentration von Aerosolen nimmt mit der Höhe schnell ab.

Der instabilste und wichtigste der variablen Bestandteile der Atmosphäre ist Wasserdampf, dessen Konzentration an der Erdoberfläche zwischen 3 % (in den Tropen) und 2 × 10 -10 % (in der Antarktis) variieren kann. Je höher die Lufttemperatur, desto mehr Feuchtigkeit kann ceteris paribus in der Atmosphäre sein und umgekehrt. Der Großteil des Wasserdampfes konzentriert sich in der Atmosphäre bis zu einer Höhe von 8-10 km. Der Gehalt an Wasserdampf in der Atmosphäre hängt vom kombinierten Einfluss der Prozesse der Verdunstung, Kondensation und des horizontalen Transports ab. In großen Höhen ist die Luft aufgrund des Temperaturabfalls und der Kondensation von Dämpfen praktisch trocken.

Die Erdatmosphäre enthält neben molekularem und atomarem Sauerstoff eine geringe Menge Ozon (siehe), dessen Konzentration sehr unterschiedlich ist und je nach Höhe und Jahreszeit variiert. Das meiste Ozon ist in der Region der Pole bis zum Ende der Polarnacht in einer Höhe von 15-30 km mit einer starken Abnahme nach oben und unten enthalten. Ozon entsteht durch die photochemische Einwirkung von ultravioletter Sonnenstrahlung auf Sauerstoff, hauptsächlich in Höhen von 20-50 km. Dabei zerfallen zweiatomige Sauerstoffmoleküle teilweise in Atome und bilden zusammen mit unzersetzten Molekülen dreiatomige Ozonmoleküle (polymere, allotrope Form des Sauerstoffs).

Das Vorhandensein einer Gruppe sogenannter Inertgase (Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon) in der Atmosphäre ist mit dem kontinuierlichen Fluss natürlicher radioaktiver Zerfallsprozesse verbunden.

Die biologische Bedeutung von Gasen Die Atmosphäre ist sehr groß. Für die meisten vielzelligen Organismen ist ein bestimmter Gehalt an molekularem Sauerstoff in einem gasförmigen oder wässrigen Medium ein unverzichtbarer Faktor in ihrer Existenz, der während der Atmung die Freisetzung von Energie aus organischen Substanzen bestimmt, die ursprünglich während der Photosynthese entstanden sind. Es ist kein Zufall, dass die oberen Grenzen der Biosphäre (der Teil der Erdoberfläche und der untere Teil der Atmosphäre, in dem Leben existiert) durch das Vorhandensein einer ausreichenden Menge Sauerstoff bestimmt werden. Organismen haben sich im Laufe der Evolution an einen bestimmten Sauerstoffgehalt der Atmosphäre angepasst; eine Änderung des Sauerstoffgehalts in Richtung abnehmender oder zunehmender Sauerstoffgehalt wirkt sich nachteilig aus (siehe Höhenkrankheit, Hyperoxie, Hypoxie).

Auch die ozonallotrope Form des Sauerstoffs hat eine ausgeprägte biologische Wirkung. Bei Konzentrationen von nicht mehr als 0,0001 mg / l, die für Feriengebiete und Meeresküsten typisch sind, wirkt Ozon heilend - es regt die Atmung und die Herz-Kreislauf-Aktivität an, verbessert den Schlaf. Mit zunehmender Ozonkonzentration zeigt sich seine toxische Wirkung: Augenreizung, nekrotische Entzündung der Schleimhäute der Atemwege, Verschlimmerung von Lungenerkrankungen, autonome Neurosen. In Kombination mit Hämoglobin bildet Ozon Methämoglobin, was zu einer Verletzung der Atmungsfunktion des Blutes führt; Die Übertragung von Sauerstoff aus der Lunge in das Gewebe wird schwierig, es entwickeln sich Erstickungserscheinungen. Atomarer Sauerstoff hat eine ähnliche nachteilige Wirkung auf den Körper. Ozon spielt aufgrund der extrem starken Absorption von Sonnenstrahlung und terrestrischer Strahlung eine bedeutende Rolle bei der Schaffung der thermischen Regime verschiedener Schichten der Atmosphäre. Ozon absorbiert ultraviolette und infrarote Strahlen am intensivsten. Sonnenstrahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 300 nm werden fast vollständig vom atmosphärischen Ozon absorbiert. Somit ist die Erde von einer Art „Ozonschutzschirm" umgeben, der viele Organismen vor den schädlichen Auswirkungen der UV-Strahlung der Sonne schützt. Stickstoff in der atmosphärischen Luft ist von großer biologischer Bedeutung, vor allem als Quelle für sog. fester Stickstoff - eine Ressource pflanzlicher (und letztendlich tierischer) Nahrung. Die physiologische Bedeutung von Stickstoff wird durch seine Beteiligung an der Schaffung des für Lebensprozesse erforderlichen Atmosphärendrucks bestimmt. Unter bestimmten Bedingungen von Druckänderungen spielt Stickstoff eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer Reihe von Erkrankungen im Körper (siehe Dekompressionskrankheit). Vermutungen, dass Stickstoff die toxische Wirkung von Sauerstoff auf den Körper abschwächt und nicht nur von Mikroorganismen, sondern auch von höheren Tieren aus der Atmosphäre aufgenommen wird, sind umstritten.

Die Edelgase der Atmosphäre (Xenon, Krypton, Argon, Neon, Helium) können bei dem von ihnen unter Normalbedingungen erzeugten Partialdruck als biologisch indifferente Gase eingestuft werden. Bei starker Partialdruckerhöhung wirken diese Gase narkotisch.

Das Vorhandensein von Kohlendioxid in der Atmosphäre sorgt für die Akkumulation von Sonnenenergie in der Biosphäre durch die Photosynthese komplexer Kohlenstoffverbindungen, die im Laufe des Lebens kontinuierlich entstehen, sich verändern und zersetzen. Dieses dynamische System wird durch die Aktivität von Algen und Landpflanzen aufrechterhalten, die die Energie des Sonnenlichts einfangen und damit Kohlendioxid (siehe) und Wasser unter Freisetzung von Sauerstoff in eine Vielzahl organischer Verbindungen umwandeln. Die Ausdehnung der Biosphäre nach oben wird teilweise dadurch begrenzt, dass in Höhen von mehr als 6-7 km chlorophyllhaltige Pflanzen aufgrund des geringen Kohlendioxidpartialdrucks nicht leben können. Kohlendioxid ist auch physiologisch sehr aktiv, da es eine wichtige Rolle bei der Regulation von Stoffwechselprozessen, der Aktivität des zentralen Nervensystems, der Atmung, des Blutkreislaufs und des Sauerstoffhaushalts des Körpers spielt. Diese Regulierung wird jedoch durch den Einfluss von Kohlendioxid vermittelt, das vom Körper selbst produziert wird, und nicht aus der Atmosphäre. In den Geweben und im Blut von Tieren und Menschen ist der Partialdruck von Kohlendioxid etwa 200-mal höher als der Druck in der Atmosphäre. Und nur bei einem signifikanten Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre (mehr als 0,6-1%) kommt es zu Verletzungen im Körper, die mit dem Begriff Hyperkapnie bezeichnet werden (siehe). Die vollständige Eliminierung von Kohlendioxid aus der Atemluft kann sich nicht unmittelbar nachteilig auf den menschlichen und tierischen Organismus auswirken.

Kohlendioxid spielt eine Rolle bei der Absorption langwelliger Strahlung und der Aufrechterhaltung des "Treibhauseffekts", der die Temperatur nahe der Erdoberfläche erhöht. Das Problem des Einflusses von Kohlendioxid, das als Abfallprodukt der Industrie in großen Mengen in die Luft gelangt, auf thermische und andere Regime der Atmosphäre wird ebenfalls untersucht.

Auch der atmosphärische Wasserdampf (Luftfeuchtigkeit) beeinflusst den menschlichen Körper, insbesondere den Wärmeaustausch mit der Umgebung.

Durch die Kondensation von Wasserdampf in der Atmosphäre bilden sich Wolken und Niederschlag (Regen, Hagel, Schnee) fällt. Wasserdampf, streuende Sonnenstrahlung, beteiligt sich an der Schaffung des thermischen Regimes der Erde und der unteren Schichten der Atmosphäre, an der Bildung meteorologischer Bedingungen.

Atmosphärendruck

Luftdruck (barometrisch) ist der Druck, den die Atmosphäre unter dem Einfluss der Schwerkraft auf die Erdoberfläche ausübt. Der Wert dieses Druckes an jedem Punkt der Atmosphäre ist gleich dem Gewicht der darüber liegenden Luftsäule mit Einheitsbasis, die sich über den Messort bis zu den Grenzen der Atmosphäre erstreckt. Der Luftdruck wird mit einem Barometer (siehe) gemessen und in Millibar, in Newton pro Quadratmeter oder der Höhe der Quecksilbersäule im Barometer in Millimetern ausgedrückt, reduziert auf 0° und den Normalwert der Erdbeschleunigung. Im Tisch. 2 zeigt die am häufigsten verwendeten Einheiten des atmosphärischen Drucks.

Die Druckänderung tritt aufgrund einer ungleichmäßigen Erwärmung von Luftmassen auf, die sich über Land und Wasser in verschiedenen geografischen Breiten befinden. Mit steigender Temperatur nehmen die Dichte der Luft und der von ihr erzeugte Druck ab. Eine riesige Ansammlung sich schnell bewegender Luft mit reduziertem Druck (mit Druckabfall von der Peripherie zum Zentrum des Wirbels) wird als Zyklon mit erhöhtem Druck (mit Druckanstieg zum Zentrum des Wirbels) bezeichnet - an Antizyklon. Für die Wettervorhersage sind nichtperiodische Luftdruckänderungen wichtig, die in bewegten Massen auftreten und mit der Entstehung, Entwicklung und Zerstörung von Hochdruckgebieten und Wirbelstürmen verbunden sind. Besonders große Änderungen des atmosphärischen Drucks sind mit der schnellen Bewegung tropischer Wirbelstürme verbunden. Gleichzeitig kann der atmosphärische Druck um 30-40 mbar pro Tag schwanken.

Der Abfall des atmosphärischen Drucks in Millibar über eine Entfernung von 100 km wird als horizontaler barometrischer Gradient bezeichnet. Typischerweise beträgt der horizontale barometrische Gradient 1–3 mbar, aber in tropischen Wirbelstürmen steigt er manchmal auf mehrere zehn Millibar pro 100 km.

Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck logarithmisch ab: zunächst sehr stark, dann immer weniger merklich (Abb. 1). Daher ist die barometrische Druckkurve exponentiell.

Die Druckabnahme pro vertikaler Abstandseinheit wird als vertikaler barometrischer Gradient bezeichnet. Oft verwenden sie den Kehrwert davon - den barometrischen Schritt.

Da der barometrische Druck die Summe der Partialdrücke der Gase ist, die die Luft bilden, ist es offensichtlich, dass mit dem Anstieg auf eine Höhe zusammen mit einer Abnahme des Gesamtdrucks der Atmosphäre der Partialdruck der Gase entsteht Die Luft nach oben nimmt ebenfalls ab. Der Wert des Partialdrucks eines beliebigen Gases in der Atmosphäre wird nach der Formel berechnet

wobei P x der Partialdruck des Gases ist, P z der atmosphärische Druck in der Höhe Z ist, X % der Prozentsatz des Gases ist, dessen Partialdruck bestimmt werden soll.

Reis. 1. Änderung des barometrischen Drucks in Abhängigkeit von der Höhe über dem Meeresspiegel.

Reis. 2. Änderung des Sauerstoffpartialdrucks in der Alveolarluft und Sättigung des arteriellen Blutes mit Sauerstoff in Abhängigkeit von der Höhenänderung beim Einatmen von Luft und Sauerstoff. Die Sauerstoffatmung beginnt ab einer Höhe von 8,5 km (Experiment in einer Druckkammer).

Reis. 3. Vergleichskurven der Durchschnittswerte des aktiven Bewusstseins bei einer Person in Minuten in verschiedenen Höhen nach einem schnellen Anstieg beim Atmen von Luft (I) und Sauerstoff (II). In Höhen über 15 km wird das aktive Bewusstsein beim Atmen von Sauerstoff und Luft gleichermaßen gestört. In Höhen bis zu 15 km verlängert die Sauerstoffatmung die Zeit des aktiven Bewusstseins erheblich (Experiment in einer Druckkammer).

Da die prozentuale Zusammensetzung atmosphärischer Gase relativ konstant ist, ist es zur Bestimmung des Partialdrucks eines beliebigen Gases nur erforderlich, den gesamten barometrischen Druck in einer bestimmten Höhe zu kennen (Abb. 1 und Tabelle 3).

Tabelle 3. TABELLE DER STANDARDATMOSPHÄRE (GOST 4401-64) 1

Geometrische Höhe (m)	Temperatur		Luftdruck			Sauerstoffpartialdruck (mmHg)
				mmHg Kunst.

1 Abgekürzt angegeben und ergänzt um die Spalte „Sauerstoffpartialdruck“.

Bei der Bestimmung des Partialdrucks eines Gases in feuchter Luft muss der Druck (Elastizität) gesättigter Dämpfe vom barometrischen Druck abgezogen werden.

Die Formel zur Bestimmung des Partialdrucks eines Gases in feuchter Luft unterscheidet sich geringfügig von der für trockene Luft:

wobei pH 2 O die Elastizität von Wasserdampf ist. Bei t° 37° beträgt die Elastizität von gesättigtem Wasserdampf 47 mm Hg. Kunst. Dieser Wert wird zur Berechnung der Partialdrücke von Gasen in der Alveolarluft unter Boden- und Höhenbedingungen verwendet.

Auswirkungen von hohem und niedrigem Blutdruck auf den Körper. Luftdruckänderungen nach oben oder unten haben vielfältige Auswirkungen auf den Organismus von Tieren und Menschen. Der Einfluss des erhöhten Drucks ist mit der mechanischen und durchdringenden physikalischen und chemischen Einwirkung des gasförmigen Mediums (den sogenannten Kompressions- und Durchdringungseffekten) verbunden.

Der Kompressionseffekt manifestiert sich durch: allgemeine volumetrische Kompression aufgrund einer gleichmäßigen Erhöhung der mechanischen Druckkräfte auf Organe und Gewebe; Mechanonarkose aufgrund gleichmäßiger volumetrischer Kompression bei sehr hohem Luftdruck; lokaler ungleichmäßiger Druck auf Gewebe, das gashaltige Hohlräume begrenzt, wenn die Verbindung zwischen der Außenluft und der Luft in den Hohlräumen unterbrochen ist, z. B. im Mittelohr, in den Nebenhöhlen der Nase (siehe Barotrauma); eine Erhöhung der Gasdichte im äußeren Atmungssystem, die zu einer Erhöhung des Widerstands gegen Atembewegungen führt, insbesondere bei forcierter Atmung (Übung, Hyperkapnie).

Die durchdringende Wirkung kann zu einer toxischen Wirkung von Sauerstoff und indifferenten Gasen führen, deren Gehalt in Blut und Gewebe zu einer narkotischen Reaktion führt, wobei die ersten Anzeichen einer Schnittverletzung bei der Verwendung eines Stickstoff-Sauerstoff-Gemisches beim Menschen auftreten Druck von 4-8 atm. Eine Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks reduziert zunächst das Funktionsniveau des Herz-Kreislauf- und Atmungssystems aufgrund der Abschaltung der regulatorischen Wirkung der physiologischen Hypoxämie. Bei einem Anstieg des Sauerstoffpartialdrucks in der Lunge um mehr als 0,8-1 ata zeigt sich seine toxische Wirkung (Schädigung des Lungengewebes, Krämpfe, Kollaps).

Die durchdringende und komprimierende Wirkung des erhöhten Drucks des gasförmigen Mediums wird in der klinischen Medizin zur Behandlung verschiedener Erkrankungen mit allgemeiner und lokaler Beeinträchtigung der Sauerstoffversorgung genutzt (siehe Barotherapie, Sauerstofftherapie).

Die Reduzierung des Drucks wirkt sich noch stärker auf den Körper aus. Unter Bedingungen einer extrem verdünnten Atmosphäre ist der wichtigste pathogenetische Faktor, der in wenigen Sekunden zu Bewusstlosigkeit und in 4-5 Minuten zum Tod führt, eine Abnahme des Sauerstoffpartialdrucks in der eingeatmeten Luft und dann in den Alveolen Luft, Blut und Gewebe (Abb. 2 und 3). Moderate Hypoxie verursacht die Entwicklung von Anpassungsreaktionen des Atmungssystems und der Hämodynamik, die darauf abzielen, die Sauerstoffversorgung hauptsächlich lebenswichtiger Organe (Gehirn, Herz) aufrechtzuerhalten. Bei ausgeprägtem Sauerstoffmangel werden oxidative Prozesse (durch Atmungsenzyme) gehemmt und aerobe Prozesse der Energiegewinnung in Mitochondrien gestört. Dies führt zuerst zu einem Funktionsausfall lebenswichtiger Organe und dann zu irreversiblen strukturellen Schäden und zum Tod des Körpers. Die Entwicklung adaptiver und pathologischer Reaktionen, eine Änderung des Funktionszustands des Körpers und der menschlichen Leistungsfähigkeit bei einer Abnahme des Luftdrucks wird durch den Grad und die Geschwindigkeit der Abnahme des Sauerstoffpartialdrucks in der eingeatmeten Luft und die Aufenthaltsdauer bestimmt in der Höhe, die Intensität der geleisteten Arbeit, der Ausgangszustand des Körpers (siehe Höhenkrankheit).

Ein Druckabfall in der Höhe (auch unter Ausschluss von Sauerstoffmangel) verursacht schwerwiegende Störungen im Körper, die unter dem Begriff "Dekompressionsstörungen" zusammengefasst sind, darunter: Höhenblähungen, Barotitis und Barosinusitis, Höhendekompressionskrankheit und Höhengewebsemphysem.

Höhenblähungen entstehen durch die Ausdehnung von Gasen im Magen-Darm-Trakt mit einer Abnahme des barometrischen Drucks auf die Bauchdecke beim Aufstieg in Höhen von 7-12 km oder mehr. Von besonderer Bedeutung ist die Freisetzung von im Darminhalt gelösten Gasen.

Die Ausdehnung von Gasen führt zur Dehnung des Magens und des Darms, zum Anheben des Zwerchfells, zur Veränderung der Position des Herzens, zur Reizung des Rezeptorapparats dieser Organe und zu pathologischen Reflexen, die die Atmung und den Blutkreislauf stören. Oft gibt es starke Schmerzen im Unterleib. Ähnliche Phänomene treten manchmal bei Tauchern auf, wenn sie aus der Tiefe an die Oberfläche aufsteigen.

Der Mechanismus der Entwicklung von Barotitis und Barosinusitis, die sich durch ein Stauungs- bzw. Schmerzgefühl im Mittelohr oder in den Nebenhöhlen der Nase manifestieren, ähnelt der Entwicklung von Blähungen in großer Höhe.

Die Druckabnahme bewirkt neben der Ausdehnung der in den Körperhöhlen enthaltenen Gase auch die Freisetzung von Gasen aus Flüssigkeiten und Geweben, in denen sie unter Druck auf Meereshöhe oder in der Tiefe gelöst wurden, und die Bildung von Gasblasen im Körper .

Dieser Prozess des Austritts der gelösten Gase (vor allem des Stickstoffs) ruft die Entwicklung der Dekompressionskrankheit (siehe) herbei.

Reis. 4. Abhängigkeit des Siedepunktes von Wasser von Höhe und Luftdruck. Die Druckzahlen befinden sich unterhalb der entsprechenden Höhenzahlen.

Mit abnehmendem Atmosphärendruck sinkt der Siedepunkt von Flüssigkeiten (Abb. 4). In einer Höhe von mehr als 19 km, in der der Luftdruck gleich (oder geringer) als die Elastizität gesättigter Dämpfe bei Körpertemperatur (37 °) ist, kann es zu einem „Kochen“ der interstitiellen und interzellulären Flüssigkeit des Körpers kommen, was dazu führt große Venen, in der Höhle der Pleura, des Magens, des Perikards , in lockerem Fettgewebe, dh in Bereichen mit niedrigem hydrostatischem und interstitiellem Druck, bilden sich Wasserdampfblasen, es entwickelt sich ein Emphysem des Höhengewebs. Das „Kochen“ der Höhe beeinflusst die Zellstrukturen nicht, da es nur in der interzellulären Flüssigkeit und im Blut lokalisiert ist.

Massive Dampfblasen können die Arbeit des Herzens und des Blutkreislaufs blockieren und die Funktion lebenswichtiger Systeme und Organe stören. Dies ist eine schwerwiegende Komplikation des akuten Sauerstoffmangels, der sich in großen Höhen entwickelt. Die Vorbeugung eines Höhengewebsemphysems kann erreicht werden, indem mit Höhengeräten ein äußerer Gegendruck auf den Körper erzeugt wird.

Schon der Prozess des Absenkens des Luftdrucks (Dekompression) kann unter bestimmten Parametern zu einem schädlichen Faktor werden. Je nach Geschwindigkeit wird die Dekompression in glatt (langsam) und explosiv unterteilt. Letzteres dauert weniger als 1 Sekunde und wird von einem starken Knall (wie bei einem Schuss) und Nebelbildung (Kondensation von Wasserdampf durch Abkühlung expandierender Luft) begleitet. Typischerweise tritt eine explosive Dekompression in Höhen auf, wenn die Verglasung eines unter Druck stehenden Cockpits oder Druckanzugs bricht.

Bei der explosiven Dekompression leidet zuerst die Lunge. Ein schneller Anstieg des intrapulmonalen Überdrucks (mehr als 80 mm Hg) führt zu einer erheblichen Dehnung des Lungengewebes, was zu einer Ruptur der Lunge führen kann (mit ihrer Ausdehnung um das 2,3-fache). Explosive Dekompression kann auch den Magen-Darm-Trakt schädigen. Die Höhe des Überdrucks, der in den Lungen auftritt, hängt weitgehend von der Luftaustrittsrate während der Dekompression und dem Luftvolumen in der Lunge ab. Besonders gefährlich ist es, wenn sich die oberen Atemwege zum Zeitpunkt der Dekompression als verschlossen herausstellen (beim Schlucken, Anhalten des Atems) oder die Dekompression mit der Phase der tiefen Inspiration zusammenfällt, wenn die Lunge mit viel Luft gefüllt ist.

Atmosphärische Temperatur

Die Temperatur der Atmosphäre nimmt zunächst mit zunehmender Höhe ab (im Mittel von 15° in Bodennähe auf -56,5° in 11-18 km Höhe). Der vertikale Temperaturgradient in dieser Zone der Atmosphäre beträgt etwa 0,6° pro 100 m; sie ändert sich im Laufe des Tages und des Jahres (Tabelle 4).

Tabelle 4. ÄNDERUNGEN DES VERTIKALEN TEMPERATURGRADIENTEN ÜBER DEM MITTELSTREIFEN DES GEBIETS DER UdSSR

Reis. 5. Änderung der Temperatur der Atmosphäre in verschiedenen Höhen. Die Grenzen der Kugeln sind durch eine gepunktete Linie angedeutet.

In Höhen von 11 - 25 km wird die Temperatur konstant und beträgt -56,5 °; dann beginnt die Temperatur zu steigen und erreicht in 40 km Höhe 30–40° und in 50–60 km Höhe 70° (Abb. 5), was mit einer intensiven Absorption der Sonnenstrahlung durch Ozon verbunden ist. Ab einer Höhe von 60-80 km nimmt die Lufttemperatur wieder leicht ab (bis 60°C), steigt dann allmählich an und erreicht in 120 km Höhe 270°C, in 220 km Höhe 800°C, 1500 °C in 300 km Höhe und

an der Grenze zum Weltraum - mehr als 3000 °. Es ist zu beachten, dass aufgrund der hohen Verdünnung und geringen Dichte von Gasen in diesen Höhen ihre Wärmekapazität und Fähigkeit, kältere Körper zu erwärmen, sehr gering ist. Unter diesen Bedingungen erfolgt die Wärmeübertragung von einem Körper zum anderen nur durch Strahlung. Alle betrachteten Temperaturänderungen in der Atmosphäre sind mit der Absorption der Wärmeenergie der Sonne durch Luftmassen verbunden - direkt und reflektiert.

Im unteren Teil der Atmosphäre nahe der Erdoberfläche hängt die Temperaturverteilung vom Einfall der Sonnenstrahlung ab und hat daher hauptsächlich Breitencharakter, dh Linien gleicher Temperatur - Isothermen - verlaufen parallel zu Breitengraden. Da die Atmosphäre in den unteren Schichten von der Erdoberfläche aus erwärmt wird, wird die horizontale Temperaturänderung stark von der Verteilung der Kontinente und Ozeane beeinflusst, deren thermische Eigenschaften unterschiedlich sind. Üblicherweise geben Nachschlagewerke die bei meteorologischen Netzbeobachtungen gemessene Temperatur mit einem Thermometer an, das in einer Höhe von 2 m über der Bodenoberfläche installiert ist. Die höchsten Temperaturen (bis zu 58°C) werden in den Wüsten des Iran und in der UdSSR beobachtet - im Süden Turkmenistans (bis zu 50°), die niedrigsten (bis zu -87°) in der Antarktis und in der UdSSR - in den Regionen Werchojansk und Oimjakon (bis -68°). Im Winter kann der vertikale Temperaturgradient in einigen Fällen anstelle von 0,6 ° 1 ° pro 100 m überschreiten oder sogar einen negativen Wert annehmen. Tagsüber in der warmen Jahreszeit kann es viele zehn Grad pro 100 m betragen.Es gibt auch einen horizontalen Temperaturgradienten, der normalerweise als eine Entfernung von 100 km entlang der Normalen zur Isotherme bezeichnet wird. Die Größe des horizontalen Temperaturgradienten beträgt Zehntel Grad pro 100 km und kann in Frontzonen 10 ° pro 100 m überschreiten.

Der menschliche Körper ist in der Lage, die thermische Homöostase (siehe) in einem ziemlich engen Bereich von Außentemperaturschwankungen aufrechtzuerhalten - von 15 bis 45 °. Erhebliche Temperaturunterschiede in der erdnahen Atmosphäre und in der Höhe erfordern den Einsatz besonderer schutztechnischer Mittel, um bei Höhen- und Weltraumflügen den thermischen Ausgleich zwischen dem menschlichen Körper und der Umwelt zu gewährleisten.

Charakteristische Änderungen der Parameter der Atmosphäre (Temperatur, Druck, chemische Zusammensetzung, elektrischer Zustand) ermöglichen es, die Atmosphäre bedingt in Zonen oder Schichten zu unterteilen. Troposphäre- die erdnächste Schicht, deren obere Grenze sich am Äquator bis zu 17-18 km erstreckt, an den Polen bis zu 7-8 km, in mittleren Breiten bis zu 12-16 km. Die Troposphäre ist durch einen exponentiellen Druckabfall, das Vorhandensein eines konstanten vertikalen Temperaturgradienten, horizontale und vertikale Bewegungen von Luftmassen und erhebliche Änderungen der Luftfeuchtigkeit gekennzeichnet. Die Troposphäre enthält den Großteil der Atmosphäre sowie einen erheblichen Teil der Biosphäre; hier entstehen alle Hauptwolkenarten, bilden sich Luftmassen und Fronten, entwickeln sich Wirbelstürme und Hochdrucklagen. In der Troposphäre findet aufgrund der Reflexion der Sonnenstrahlen durch die Schneedecke der Erde und der Abkühlung der oberflächlichen Luftschichten die sogenannte Inversion statt, dh eine Temperaturerhöhung in der Atmosphäre von unten nach oben statt wie üblich nach unten.

In der warmen Jahreszeit findet in der Troposphäre eine ständige turbulente (zufällige, chaotische) Vermischung von Luftmassen und Wärmeübertragung durch Luftströmungen (Konvektion) statt. Konvektion zerstört Nebel und reduziert den Staubgehalt der unteren Atmosphäre.

Die zweite Schicht der Atmosphäre ist Stratosphäre.

Sie beginnt in der Troposphäre als schmale Zone (1-3 km) mit konstanter Temperatur (Tropopause) und erstreckt sich bis in Höhen von etwa 80 km. Ein Merkmal der Stratosphäre ist die fortschreitende Verdünnung der Luft, die außergewöhnlich hohe Intensität der ultravioletten Strahlung, das Fehlen von Wasserdampf, das Vorhandensein einer großen Menge Ozon und der allmähliche Temperaturanstieg. Der hohe Ozongehalt verursacht eine Reihe von optischen Phänomenen (Trugbildern), bewirkt die Reflexion von Schall und hat einen erheblichen Einfluss auf die Intensität und spektrale Zusammensetzung der elektromagnetischen Strahlung. In der Stratosphäre gibt es eine ständige Luftvermischung, daher ähnelt ihre Zusammensetzung der Luft der Troposphäre, obwohl ihre Dichte an den oberen Grenzen der Stratosphäre extrem gering ist. Die vorherrschenden Winde in der Stratosphäre sind Westwinde, und in der oberen Zone gibt es einen Übergang zu Ostwinden.

Die dritte Schicht der Atmosphäre ist Ionosphäre, die von der Stratosphäre ausgeht und sich bis in Höhen von 600-800 km erstreckt.

Charakteristische Merkmale der Ionosphäre sind die extreme Verdünnung des gasförmigen Mediums, eine hohe Konzentration an molekularen und atomaren Ionen und freien Elektronen sowie eine hohe Temperatur. Die Ionosphäre beeinflusst die Ausbreitung von Funkwellen und verursacht deren Brechung, Reflexion und Absorption.

Die Hauptquelle der Ionisation in den hohen Schichten der Atmosphäre ist die ultraviolette Strahlung der Sonne. In diesem Fall werden Elektronen aus den Gasatomen herausgeschlagen, die Atome werden zu positiven Ionen und die herausgeschlagenen Elektronen bleiben frei oder werden von neutralen Molekülen unter Bildung negativer Ionen eingefangen. Die Ionisation der Ionosphäre wird beeinflusst durch Meteore, Korpuskular-, Röntgen- und Gammastrahlung der Sonne, sowie die seismischen Prozesse der Erde (Erdbeben, Vulkanausbrüche, gewaltige Explosionen), die Schallwellen in der Ionosphäre erzeugen, die erhöhen die Amplitude und Geschwindigkeit der Schwingungen atmosphärischer Partikel und tragen zur Ionisation von Gasmolekülen und Atomen bei (siehe Aeroionisation).

Die elektrische Leitfähigkeit in der Ionosphäre, verbunden mit einer hohen Konzentration an Ionen und Elektronen, ist sehr hoch. Die erhöhte elektrische Leitfähigkeit der Ionosphäre spielt eine wichtige Rolle bei der Reflexion von Radiowellen und dem Auftreten von Polarlichtern.

Die Ionosphäre ist das Fluggebiet künstlicher Erdsatelliten und Interkontinentalraketen. Derzeit untersucht die Weltraummedizin die möglichen Auswirkungen der Flugbedingungen in diesem Teil der Atmosphäre auf den menschlichen Körper.

Vierte, äußere Schicht der Atmosphäre - Exosphäre. Von hier aus werden atmosphärische Gase durch Dissipation (Überwindung der Schwerkraft durch Moleküle) in den Weltall gestreut. Dann gibt es einen allmählichen Übergang von der Atmosphäre in den interplanetaren Weltraum. Die Exosphäre unterscheidet sich von letzterer durch das Vorhandensein einer großen Anzahl freier Elektronen, die den 2. und 3. Strahlungsgürtel der Erde bilden.

Die Einteilung der Atmosphäre in 4 Schichten ist sehr willkürlich. Gemäß den elektrischen Parametern ist die gesamte Dicke der Atmosphäre also in zwei Schichten unterteilt: die Neutrosphäre, in der neutrale Teilchen vorherrschen, und die Ionosphäre. Die Temperatur unterscheidet Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre und Thermosphäre, jeweils getrennt durch Tropo-, Strato- und Mesopausen. Die Schicht der Atmosphäre, die zwischen 15 und 70 km liegt und durch einen hohen Ozongehalt gekennzeichnet ist, wird als Ozonosphäre bezeichnet.

Für praktische Zwecke ist es zweckmäßig, die Internationale Standardatmosphäre (MCA) zu verwenden, für die die folgenden Bedingungen akzeptiert werden: Der Druck auf Meereshöhe bei t ° 15 ° beträgt 1013 mbar (1,013 × 10 5 nm 2 oder 760 mm Hg ); die Temperatur sinkt um 6,5° pro 1 km auf ein Niveau von 11 km (bedingte Stratosphäre) und bleibt dann konstant. In der UdSSR wurde die Standardatmosphäre GOST 4401 - 64 übernommen (Tabelle 3).

Niederschlag. Da der Großteil des atmosphärischen Wasserdampfs in der Troposphäre konzentriert ist, laufen die Prozesse der Phasenübergänge von Wasser, die Niederschläge verursachen, hauptsächlich in der Troposphäre ab. Troposphärische Wolken bedecken normalerweise etwa 50% der gesamten Erdoberfläche, während Wolken in der Stratosphäre (in Höhen von 20-30 km) und in der Nähe der Mesopause, sogenannte Perlmutt- bzw. nachtleuchtende Wolken, relativ selten beobachtet werden. Durch die Kondensation von Wasserdampf in der Troposphäre bilden sich Wolken und es kommt zu Niederschlägen.

Je nach Art des Niederschlags wird der Niederschlag in 3 Arten unterteilt: kontinuierlich, sintflutartig, Nieselregen. Die Niederschlagsmenge wird durch die Dicke der gefallenen Wasserschicht in Millimetern bestimmt; Der Niederschlag wird mit Regenmessern und Niederschlagsmessern gemessen. Die Niederschlagsintensität wird in Millimeter pro Minute angegeben.

Die Verteilung der Niederschläge zu bestimmten Jahreszeiten und Tagen sowie über das Territorium ist aufgrund der Zirkulation der Atmosphäre und des Einflusses der Erdoberfläche äußerst ungleichmäßig. So fallen auf den Hawaii-Inseln durchschnittlich 12.000 mm pro Jahr, und in den trockensten Regionen Perus und der Sahara überschreiten die Niederschläge 250 mm nicht und fallen manchmal mehrere Jahre lang nicht. In der jährlichen Niederschlagsdynamik werden folgende Typen unterschieden: äquatorial - mit maximalem Niederschlag nach den Frühlings- und Herbstäquinoktien; tropisch - mit maximalem Niederschlag im Sommer; Monsun - mit einem sehr ausgeprägten Höhepunkt im Sommer und trockenen Winter; subtropisch - mit maximalen Niederschlägen im Winter und trockenen Sommern; kontinentale gemäßigte Breiten - mit maximalem Niederschlag im Sommer; marine gemäßigte Breiten - mit einem Maximum an Niederschlägen im Winter.

Der gesamte atmosphärisch-physikalische Komplex aus klimatischen und meteorologischen Faktoren, die das Wetter ausmachen, wird vielfach zur Gesundheitsförderung, Abhärtung und für medizinische Zwecke genutzt (siehe Klimatherapie). Gleichzeitig wurde festgestellt, dass starke Schwankungen dieser atmosphärischen Faktoren die physiologischen Prozesse im Körper beeinträchtigen können, was zur Entwicklung verschiedener pathologischer Zustände und zur Verschlimmerung von Krankheiten führen kann, die als meteorotrope Reaktionen bezeichnet werden (siehe Klimapathologie). Von besonderer Bedeutung sind dabei häufige, langfristige Störungen der Atmosphäre und abrupte Schwankungen meteorologischer Faktoren.

Meteotrope Reaktionen werden häufiger bei Menschen beobachtet, die an Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems, Polyarthritis, Asthma bronchiale, Magengeschwüren und Hauterkrankungen leiden.

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I. H. Chernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.

Die Atmosphäre ist die gasförmige Hülle unseres Planeten, die sich mit der Erde dreht. Das Gas in der Atmosphäre heißt Luft. Die Atmosphäre steht in Kontakt mit der Hydrosphäre und bedeckt teilweise die Lithosphäre. Aber es ist schwierig, die oberen Grenzen zu bestimmen. Herkömmlicherweise wird angenommen, dass sich die Atmosphäre etwa dreitausend Kilometer nach oben erstreckt. Dort fließt es fließend in den luftleeren Raum.

Die chemische Zusammensetzung der Erdatmosphäre

Die Entstehung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre begann vor etwa vier Milliarden Jahren. Anfangs bestand die Atmosphäre nur aus leichten Gasen - Helium und Wasserstoff. Laut Wissenschaftlern waren die ersten Voraussetzungen für die Entstehung einer Gashülle um die Erde Vulkanausbrüche, die zusammen mit Lava eine riesige Menge an Gasen freisetzten. Anschließend begann der Gasaustausch mit Wasserräumen, mit lebenden Organismen, mit den Produkten ihrer Aktivität. Die Zusammensetzung der Luft änderte sich allmählich und wurde in ihrer heutigen Form vor mehreren Millionen Jahren festgelegt.

Die Hauptbestandteile der Atmosphäre sind Stickstoff (ca. 79 %) und Sauerstoff (20 %). Der restliche Anteil (1 %) entfällt auf folgende Gase: Argon, Neon, Helium, Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff, Krypton, Xenon, Ozon, Ammoniak, Schwefeldioxid und Stickstoff, Lachgas und Kohlenmonoxid in diesem enthalten Prozent.

Außerdem enthält die Luft Wasserdampf und Feinstaub (Pflanzenpollen, Staub, Salzkristalle, Aerosolverunreinigungen).

Kürzlich haben Wissenschaftler bei einigen Luftinhaltsstoffen keine qualitative, sondern eine quantitative Veränderung festgestellt. Und der Grund dafür ist die Person und ihre Tätigkeit. Allein in den letzten 100 Jahren hat der Gehalt an Kohlendioxid deutlich zugenommen! Dies ist mit vielen Problemen behaftet, von denen das globalste der Klimawandel ist.

Entstehung von Wetter und Klima

Die Atmosphäre spielt eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung des Klimas und des Wetters auf der Erde. Vieles hängt von der Menge des Sonnenlichts, der Beschaffenheit der darunter liegenden Oberfläche und der atmosphärischen Zirkulation ab.

Schauen wir uns die Faktoren der Reihe nach an.

1. Die Atmosphäre überträgt die Wärme der Sonnenstrahlen und absorbiert schädliche Strahlung. Die alten Griechen wussten, dass die Sonnenstrahlen in unterschiedlichen Winkeln auf verschiedene Teile der Erde fallen. Das Wort "Klima" in der Übersetzung aus dem Altgriechischen bedeutet "Hang". Am Äquator fallen die Sonnenstrahlen also fast senkrecht, weil es hier sehr heiß ist. Je näher an den Polen, desto größer der Neigungswinkel. Und die Temperatur sinkt.

2. Aufgrund der ungleichmäßigen Erwärmung der Erde bilden sich in der Atmosphäre Luftströmungen. Sie werden nach ihrer Größe klassifiziert. Die kleinsten (zig und hundert Meter) sind lokale Winde. Darauf folgen Monsune und Passatwinde, Zyklone und Antizyklone, planetarische Frontzonen.

All diese Luftmassen sind ständig in Bewegung. Einige von ihnen sind ziemlich statisch. Zum Beispiel die Passatwinde, die aus den Subtropen Richtung Äquator wehen. Die Bewegung anderer ist weitgehend vom atmosphärischen Druck abhängig.

3. Der atmosphärische Druck ist ein weiterer Faktor, der die Klimabildung beeinflusst. Das ist der Luftdruck auf der Erdoberfläche. Wie Sie wissen, bewegen sich Luftmassen von einem Gebiet mit hohem atmosphärischem Druck zu einem Gebiet, in dem dieser Druck niedriger ist.

Insgesamt gibt es 7 Zonen. Der Äquator ist ein Tiefdruckgebiet. Weiter auf beiden Seiten des Äquators bis zu den dreißigsten Breitengraden - ein Hochdruckgebiet. Von 30° auf 60° - wieder Unterdruck. Und von 60° bis zu den Polen - eine Hochdruckzone. Zwischen diesen Zonen zirkulieren Luftmassen. Diejenigen, die vom Meer an Land gehen, bringen Regen und schlechtes Wetter, und diejenigen, die von den Kontinenten wehen, bringen klares und trockenes Wetter. An Orten, an denen Luftströmungen aufeinanderprallen, bilden sich atmosphärische Frontzonen, die durch Niederschläge und raues, windiges Wetter gekennzeichnet sind.

Wissenschaftler haben bewiesen, dass sogar das Wohlbefinden eines Menschen vom atmosphärischen Druck abhängt. Nach internationalen Standards beträgt der normale atmosphärische Druck 760 mm Hg. Säule bei 0°C. Diese Zahl wird für die Landflächen berechnet, die fast bündig mit dem Meeresspiegel sind. Der Druck nimmt mit der Höhe ab. Daher zum Beispiel für St. Petersburg 760 mm Hg. - ist die Norm. Für das höher gelegene Moskau beträgt der Normaldruck jedoch 748 mm Hg.

Der Druck ändert sich nicht nur vertikal, sondern auch horizontal. Dies macht sich besonders beim Durchzug von Wirbelstürmen bemerkbar.

Die Struktur der Atmosphäre

Die Atmosphäre ist wie eine Torte. Und jede Schicht hat ihre eigenen Eigenschaften.

. Troposphäre ist die erdnächste Schicht. Die "Dicke" dieser Schicht ändert sich, wenn Sie sich vom Äquator entfernen. Oberhalb des Äquators erstreckt sich die Schicht 16-18 km nach oben, in gemäßigten Zonen - 10-12 km, an den Polen - 8-10 km.

Hier sind 80 % der Gesamtluftmasse und 90 % Wasserdampf enthalten. Hier bilden sich Wolken, Wirbelstürme und Hochdruckgebiete entstehen. Die Lufttemperatur hängt von der Höhe des Gebiets ab. Im Durchschnitt sinkt sie um 0,65 °C pro 100 Meter.

. Tropopause- Übergangsschicht der Atmosphäre. Seine Höhe beträgt mehrere hundert Meter bis 1-2 km. Die Lufttemperatur im Sommer ist höher als im Winter. So zum Beispiel über den Polen im Winter -65 ° C. Und über dem Äquator zu jeder Jahreszeit -70 ° C.

. Stratosphäre- Dies ist eine Schicht, deren obere Grenze in einer Höhe von 50-55 Kilometern verläuft. Die Turbulenz ist hier gering, der Wasserdampfgehalt in der Luft ist vernachlässigbar. Aber viel Ozon. Seine maximale Konzentration liegt in einer Höhe von 20-25 km. In der Stratosphäre beginnt die Lufttemperatur zu steigen und erreicht +0,8 ° C. Dies liegt daran, dass die Ozonschicht mit ultravioletter Strahlung interagiert.

. Stratopause- eine niedrige Zwischenschicht zwischen der Stratosphäre und der ihr folgenden Mesosphäre.

. Mesosphäre- Die obere Grenze dieser Schicht beträgt 80-85 Kilometer. Hier finden komplexe photochemische Prozesse unter Beteiligung freier Radikale statt. Sie sorgen für das sanfte blaue Leuchten unseres Planeten, das man vom Weltraum aus sieht.

Die meisten Kometen und Meteoriten verglühen in der Mesosphäre.

. Mesopause- die nächste Zwischenschicht, deren Lufttemperatur mindestens -90° beträgt.

. Thermosphäre- Die untere Grenze beginnt in einer Höhe von 80 - 90 km und die obere Grenze der Schicht verläuft ungefähr bei der Marke von 800 km. Die Lufttemperatur steigt. Sie kann von +500° C bis +1000° C schwanken. Tagsüber betragen die Temperaturschwankungen Hunderte von Grad! Aber die Luft ist hier so verdünnt, dass das Verständnis des Begriffs „Temperatur“, wie wir es uns vorstellen, hier nicht angebracht ist.

. Ionosphäre- vereint Mesosphäre, Mesopause und Thermosphäre. Die Luft besteht hier hauptsächlich aus Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen sowie quasi neutralem Plasma. Die Sonnenstrahlen, die in die Ionosphäre fallen, ionisieren Luftmoleküle stark. In der unteren Schicht (bis 90 km) ist der Ionisierungsgrad gering. Je höher, desto mehr Ionisierung. In einer Höhe von 100-110 km werden also Elektronen konzentriert. Dies trägt zur Reflexion von kurzen und mittleren Funkwellen bei.

Die wichtigste Schicht der Ionosphäre ist die obere, die sich in einer Höhe von 150-400 km befindet. Seine Besonderheit besteht darin, dass es Funkwellen reflektiert, was zur Übertragung von Funksignalen über beträchtliche Entfernungen beiträgt.

In der Ionosphäre tritt ein solches Phänomen wie Aurora auf.

. Exosphäre- besteht aus Sauerstoff-, Helium- und Wasserstoffatomen. Das Gas in dieser Schicht ist sehr verdünnt, und oft entweichen Wasserstoffatome in den Weltraum. Daher wird diese Schicht als "Streuzone" bezeichnet.

Der erste Wissenschaftler, der darauf hinwies, dass unsere Atmosphäre Gewicht hat, war der Italiener E. Torricelli. Ostap Bender zum Beispiel beklagte im Roman „Das goldene Kalb“, dass jeder Mensch von einer 14 kg schweren Luftsäule gepresst werde! Aber der große Stratege hat sich ein wenig geirrt. Eine erwachsene Person erfährt einen Druck von 13-15 Tonnen! Aber wir spüren diese Schwere nicht, weil der atmosphärische Druck durch den inneren Druck einer Person ausgeglichen wird. Das Gewicht unserer Atmosphäre beträgt 5.300.000.000.000.000 Tonnen. Die Zahl ist kolossal, obwohl sie nur ein Millionstel des Gewichts unseres Planeten ausmacht.

Erdatmosphäre

Atmosphäre(aus. andere Griechenἀτμός - Dampf und σφαῖρα - Kugel) - Gas Hülse ( Geosphäre) umgibt den Planeten Erde. Seine Innenfläche ist bedeckt Hydrosphäre und teilweise bellen, der äußere grenzt an den erdnahen Teil des Weltraums.

Die Gesamtheit der Bereiche der Physik und Chemie, die sich mit der Atmosphäre befassen, wird allgemein als bezeichnet Atmosphärenphysik. Die Atmosphäre bestimmt Wetter auf der Erdoberfläche beschäftigt sich mit der Erforschung des Wetters Meteorologie, und langfristige Schwankungen Klima - Klimatologie.

Die Struktur der Atmosphäre

Die Struktur der Atmosphäre

Troposphäre

Seine obere Grenze liegt bei einer Höhe von 8-10 km in polaren, 10-12 km in gemäßigten und 16-18 km in tropischen Breiten; im Winter niedriger als im Sommer. Die untere Hauptschicht der Atmosphäre. Es enthält mehr als 80 % der Gesamtmasse der atmosphärischen Luft und etwa 90 % des gesamten in der Atmosphäre vorhandenen Wasserdampfs. in der Troposphäre hoch entwickelt Turbulenz und Konvektion, entstehen Wolken, sich entwickeln Zyklone und Antizyklone. Die Temperatur nimmt mit zunehmender Höhe bei einer mittleren Vertikalen ab Gradient 0,65°/100m

Als "Normalbedingungen" an der Erdoberfläche gelten: Dichte 1,2 kg/m3, barometrischer Druck 101,35 kPa, Temperatur plus 20 °C und relative Luftfeuchtigkeit 50 %. Diese bedingten Indikatoren haben einen rein technischen Wert.

Stratosphäre

Die Schicht der Atmosphäre befindet sich in einer Höhe von 11 bis 50 km. Charakteristisch ist eine leichte Temperaturänderung in der 11-25 km Schicht (der unteren Schicht der Stratosphäre) und deren Anstieg in der 25-40 km Schicht von –56,5 auf 0,8 °. AUS(obere Stratosphäre oder Region Umkehrungen). Nachdem die Temperatur in etwa 40 km Höhe einen Wert von etwa 273 K (fast 0 °C) erreicht hat, bleibt sie bis zu einer Höhe von etwa 55 km konstant. Dieser Bereich konstanter Temperatur wird genannt Stratopause und ist die Grenze zwischen der Stratosphäre und Mesosphäre.

Stratopause

Die Grenzschicht der Atmosphäre zwischen der Stratosphäre und der Mesosphäre. Es gibt ein Maximum in der vertikalen Temperaturverteilung (ca. 0 °C).

Mesosphäre

Erdatmosphäre

Mesosphäre beginnt in einer Höhe von 50 km und erstreckt sich bis zu 80-90 km. Die Temperatur nimmt mit der Höhe ab mit einem durchschnittlichen vertikalen Gradienten von (0,25-0,3)°/100 m. Der Hauptenergieprozess ist die Strahlungswärmeübertragung. Komplexe photochemische Prozesse, die beteiligt sind freie Radikale, schwingungserregte Moleküle usw. bestimmen das Leuchten der Atmosphäre.

Mesopause

Übergangsschicht zwischen Mesosphäre und Thermosphäre. Es gibt ein Minimum in der vertikalen Temperaturverteilung (ca. -90 °C).

Karman-Linie

Höhe über dem Meeresspiegel, die herkömmlicherweise als Grenze zwischen der Erdatmosphäre und dem Weltraum akzeptiert wird.

Thermosphäre

Hauptartikel: Thermosphäre

Die Obergrenze liegt bei etwa 800 km. Die Temperatur steigt bis in Höhen von 200-300 km an, wo sie Werte in der Größenordnung von 1500 K erreicht, wonach sie bis in große Höhen nahezu konstant bleibt. Unter dem Einfluss von Ultraviolett- und Röntgenstrahlung, Sonnenstrahlung und kosmischer Strahlung tritt eine Luftionisation auf (" Polarlichter") - Hauptgebiete Ionosphäre liegen innerhalb der Thermosphäre. In Höhen über 300 km überwiegt atomarer Sauerstoff.

Atmosphärenschichten bis zu einer Höhe von 120 km

Exosphäre (streuende Kugel)

Exosphäre- Streuzone, der äußere Teil der Thermosphäre, der sich über 700 km befindet. Das Gas in der Exosphäre ist sehr verdünnt, und daher entweichen seine Partikel in den interplanetaren Raum ( Ableitung).

Bis zu einer Höhe von 100 km ist die Atmosphäre ein homogenes, gut durchmischtes Gasgemisch. In höheren Schichten hängt die Höhenverteilung von Gasen von ihrer Molekülmasse ab, die Konzentration schwererer Gase nimmt mit zunehmender Entfernung von der Erdoberfläche schneller ab. Durch die Abnahme der Gasdichte sinkt die Temperatur von 0 °C in der Stratosphäre auf −110 °C in der Mesosphäre. Die kinetische Energie einzelner Teilchen in Höhen von 200–250 km entspricht jedoch einer Temperatur von ~1500 °C. Oberhalb von 200 km werden erhebliche zeitliche und räumliche Schwankungen der Temperatur und der Gasdichte beobachtet.

In einer Höhe von etwa 2000-3000 km geht die Exosphäre allmählich in die sogenannte über in der Nähe des Weltraumvakuums, der mit stark verdünnten Partikeln interplanetaren Gases, hauptsächlich Wasserstoffatomen, gefüllt ist. Aber dieses Gas ist nur ein Teil der interplanetaren Materie. Der andere Teil besteht aus staubähnlichen Partikeln kometarischen und meteorischen Ursprungs. Neben extrem verdünnten staubähnlichen Partikeln dringt elektromagnetische und korpuskulare Strahlung solaren und galaktischen Ursprungs in diesen Raum ein.

Die Troposphäre macht etwa 80 % der Masse der Atmosphäre aus, die Stratosphäre etwa 20 %; Die Masse der Mesosphäre beträgt nicht mehr als 0,3%, die Thermosphäre weniger als 0,05% der Gesamtmasse der Atmosphäre. Aufgrund der elektrischen Eigenschaften in der Atmosphäre werden Neutrosphäre und Ionosphäre unterschieden. Es wird derzeit angenommen, dass sich die Atmosphäre bis zu einer Höhe von 2000-3000 km erstreckt.

Je nach Zusammensetzung des Gases in der Atmosphäre emittieren sie Homosphäre und Heterosphäre. Heterosphäre - Dies ist ein Bereich, in dem die Schwerkraft die Trennung von Gasen beeinflusst, da ihre Vermischung in einer solchen Höhe vernachlässigbar ist. Daraus folgt die variable Zusammensetzung der Heterosphäre. Darunter liegt ein gut durchmischter, homogener Teil der Atmosphäre, genannt Homosphäre. Die Grenze zwischen diesen Schichten wird genannt Turbopause, es liegt auf einer Höhe von etwa 120 km.

Physikalische Eigenschaften

Die Dicke der Atmosphäre beträgt ungefähr 2000 - 3000 km von der Erdoberfläche. Gesamtgewicht Luft- (5,1-5,3) × 10 18 kg. Molmasse saubere trockene Luft ist 28,966. Druck bei 0 °C auf Meereshöhe 101.325 kPa; kritische Temperatur-140,7 °C; kritischer Druck 3,7 MPa; C p 1,0048 × 10 3 J/(kg·K)(bei 0°C), C v 0,7159 × 10 3 J/(kg·K) (bei 0 °C). Löslichkeit von Luft in Wasser bei 0 °C - 0,036 %, bei 25 °C - 0,22 %.

Physiologische und andere Eigenschaften der Atmosphäre

Bereits in einer Höhe von 5 km über dem Meeresspiegel entwickelt sich ein untrainierter Mensch Sauerstoffmangel und ohne Anpassung wird die menschliche Leistungsfähigkeit erheblich reduziert. Hier endet die physiologische Zone der Atmosphäre. In einer Höhe von 15 km wird das menschliche Atmen unmöglich, obwohl die Atmosphäre bis etwa 115 km Sauerstoff enthält.

Die Atmosphäre versorgt uns mit dem Sauerstoff, den wir zum Atmen brauchen. Aufgrund der Abnahme des Gesamtdrucks der Atmosphäre nimmt jedoch mit zunehmender Höhe auch der Sauerstoffpartialdruck entsprechend ab.

Die menschliche Lunge enthält ständig etwa 3 Liter Alveolarluft. Partialdruck Sauerstoff in der Alveolarluft bei normalem atmosphärischem Druck beträgt 110 mm Hg. Art., Kohlendioxiddruck - 40 mm Hg. Art. und Wasserdampf - 47 mm Hg. Kunst. Mit zunehmender Höhe sinkt der Sauerstoffdruck und der Gesamtdruck von Wasserdampf und Kohlendioxid in der Lunge bleibt nahezu konstant - etwa 87 mm Hg. Kunst. Der Sauerstofffluss in die Lunge wird vollständig gestoppt, wenn der Druck der Umgebungsluft diesem Wert entspricht.

In einer Höhe von etwa 19-20 km fällt der atmosphärische Druck auf 47 mm Hg ab. Kunst. Daher beginnen in dieser Höhe Wasser und interstitielle Flüssigkeit im menschlichen Körper zu kochen. Außerhalb der Druckkabine in diesen Höhen tritt der Tod fast augenblicklich ein. Aus Sicht der menschlichen Physiologie beginnt "Weltraum" also bereits in einer Höhe von 15-19 km.

Dichte Luftschichten – Troposphäre und Stratosphäre – schützen uns vor den schädlichen Auswirkungen der Strahlung. Bei ausreichender Luftverdünnung wird in Höhen von mehr als 36 km eine intensive Wirkung auf den Körper durch Ionisierung ausgeübt Strahlung- primäre kosmische Strahlung; In Höhen von mehr als 40 km wirkt der für den Menschen gefährliche ultraviolette Teil des Sonnenspektrums.

Wenn wir uns in immer größere Höhen über die Erdoberfläche erheben, allmählich schwächer werden und dann vollständig verschwinden, werden solche Phänomene, die uns in den unteren Schichten der Atmosphäre bekannt sind, wie die Ausbreitung von Schall, die Entstehung von Aerodynamik, beobachtet Hubkraft und Widerstand, Wärmeübertragung Konvektion usw.

In verdünnten Luftschichten Ausbreitung Klang erweist sich als unmöglich. Bis zu Höhen von 60-90 km ist es noch möglich, Luftwiderstand und Auftrieb für einen kontrollierten aerodynamischen Flug zu nutzen. Aber ab Höhen von 100-130 km, Konzepte, die jedem Piloten geläufig sind Zahlen m und Schallmauer verlieren ihre Bedeutung, es vergeht der Konditional Karman-Linie darüber hinaus beginnt die Sphäre des rein ballistischen Fluges, der nur durch den Einsatz von Reaktionskräften beherrschbar ist.

In Höhen über 100 km wird der Atmosphäre außerdem eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft entzogen – die Fähigkeit, thermische Energie durch Konvektion (d. h. durch Luftvermischung) aufzunehmen, zu leiten und zu übertragen. Dies bedeutet, dass verschiedene Ausrüstungselemente der orbitalen Raumstation nicht wie in einem Flugzeug üblich - mit Hilfe von Luftdüsen und Luftradiatoren - von außen gekühlt werden können. In einer solchen Höhe, wie im Weltraum allgemein, ist die einzige Möglichkeit, Wärme zu übertragen Wärmestrahlung.

Zusammensetzung der Atmosphäre

Zusammensetzung trockener Luft

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Gasen und verschiedenen Verunreinigungen (Staub, Wassertropfen, Eiskristalle, Meersalze, Verbrennungsprodukte).

Die Konzentration von Gasen, aus denen die Atmosphäre besteht, ist nahezu konstant, mit Ausnahme von Wasser (H 2 O) und Kohlendioxid (CO 2).

Zusammensetzung trockener Luft
Stickstoff
Sauerstoff
Argon
Wasser
Kohlendioxid
Neon
Helium
Methan
Krypton
Wasserstoff
Xenon
Lachgas

Neben den in der Tabelle angegebenen Gasen enthält die Atmosphäre SO 2, NH 3, CO, Ozon, Kohlenwasserstoffe, HCl, HF, Paare hg, I 2 , und NEIN und viele andere Gase in geringen Mengen. Die Troposphäre enthält ständig eine große Anzahl von festen und flüssigen Schwebeteilchen ( Sprühdose).

Entstehungsgeschichte der Atmosphäre

Nach der gängigsten Theorie hatte die Erdatmosphäre im Laufe der Zeit vier verschiedene Zusammensetzungen. Anfangs bestand es aus leichten Gasen ( Wasserstoff und Helium) aus dem interplanetaren Raum aufgenommen. Diese sog primäre Atmosphäre(vor etwa vier Milliarden Jahren). Im nächsten Stadium führte aktive vulkanische Aktivität zur Sättigung der Atmosphäre mit anderen Gasen als Wasserstoff (Kohlendioxid, Ammoniak, Dampf). Das ist wie sekundäre Atmosphäre(etwa drei Milliarden Jahre vor unserer Zeit). Diese Atmosphäre war erholsam. Darüber hinaus wurde der Entstehungsprozess der Atmosphäre durch folgende Faktoren bestimmt:

Austreten von leichten Gasen (Wasserstoff und Helium) in interplanetaren Raum;

chemische Reaktionen, die in der Atmosphäre unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung, Blitzentladungen und einigen anderen Faktoren auftreten.

Allmählich führten diese Faktoren zur Gründung tertiäre Atmosphäre, gekennzeichnet durch einen viel geringeren Wasserstoffgehalt und einen viel höheren Gehalt an Stickstoff und Kohlendioxid (entstanden durch chemische Reaktionen aus Ammoniak und Kohlenwasserstoffen).

Stickstoff

Die Bildung einer großen Menge N 2 ist auf die Oxidation der Ammoniak-Wasserstoff-Atmosphäre durch molekulares O 2 zurückzuführen, das vor 3 Milliarden Jahren als Ergebnis der Photosynthese von der Oberfläche des Planeten zu kommen begann. N 2 wird auch durch die Denitrifikation von Nitraten und anderen stickstoffhaltigen Verbindungen in die Atmosphäre freigesetzt. Stickstoff wird in der oberen Atmosphäre durch Ozon zu NO oxidiert.

Stickstoff N 2 geht nur unter bestimmten Bedingungen (z. B. während einer Blitzentladung) Reaktionen ein. Die Oxidation von molekularem Stickstoff durch Ozon während elektrischer Entladungen wird bei der industriellen Herstellung von Stickstoffdüngemitteln verwendet. Es kann mit geringem Energieaufwand oxidiert und in eine biologisch aktive Form überführt werden Cyanobakterien (Blaualgen) und Knötchenbakterien, die das Rhizobien bilden Symbiose Mit Hülsenfrüchte Pflanzen, sog. Gründüngung.

Sauerstoff

Die Zusammensetzung der Atmosphäre begann sich mit dem Aufkommen radikal zu ändern lebende Organismen, ergebend Photosynthese begleitet von der Freisetzung von Sauerstoff und der Aufnahme von Kohlendioxid. Anfänglich wurde Sauerstoff für die Oxidation reduzierter Verbindungen aufgewendet - Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, Oxidform Drüse in den Ozeanen usw. enthalten. Am Ende dieser Phase begann der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre zu steigen. Allmählich bildete sich eine moderne Atmosphäre mit oxidierenden Eigenschaften. Da dies zu schwerwiegenden und abrupten Änderungen in vielen Prozessen führte, die in Atmosphäre, Lithosphäre und Biosphäre, wird dieses Ereignis aufgerufen Sauerstoffkatastrophe.

Während Phanerozoikum Die Zusammensetzung der Atmosphäre und der Sauerstoffgehalt veränderten sich. Sie korrelierten vor allem mit der Ablagerungsrate organischer Sedimentgesteine. Während der Zeiten der Kohleanhäufung hat der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre anscheinend das moderne Niveau merklich überschritten.

Kohlendioxid

Der Gehalt an CO 2 in der Atmosphäre hängt von der vulkanischen Aktivität und den chemischen Prozessen in den Erdschalen ab, vor allem aber von der Intensität der Biosynthese und Zersetzung organischer Stoffe in Biosphäre Erde. Nahezu die gesamte derzeitige Biomasse des Planeten (etwa 2,4 × 10 12 Tonnen ) entsteht durch Kohlendioxid, Stickstoff und Wasserdampf, die in der atmosphärischen Luft enthalten sind. Vergraben in Ozean, in Sümpfe und in Wälder organische Materie wird Kohle, Öl und Erdgas. (cm. Geochemischer Kohlenstoffkreislauf)

Edelgase

Quelle von Inertgasen - Argon, Helium und Krypton- Vulkanausbrüche und Zerfall radioaktiver Elemente. Die Erde als Ganzes und die Atmosphäre im Besonderen sind im Vergleich zum Weltraum an Inertgasen verarmt. Es wird angenommen, dass der Grund dafür im kontinuierlichen Austreten von Gasen in den interplanetaren Raum liegt.

Luftverschmutzung

Vor kurzem begann die Entwicklung der Atmosphäre beeinflusst zu werden Mensch. Das Ergebnis seiner Aktivitäten war eine ständige signifikante Erhöhung des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen, die sich in früheren Erdepochen angesammelt haben. Riesige Mengen an CO 2 werden bei der Photosynthese verbraucht und von den Weltmeeren aufgenommen. Dieses Gas gelangt durch die Zersetzung von Karbonatgestein und organischen Substanzen pflanzlichen und tierischen Ursprungs sowie durch Vulkanismus und menschliche Produktionsaktivitäten in die Atmosphäre. In den letzten 100 Jahren hat der CO 2 -Gehalt in der Atmosphäre um 10 % zugenommen, wobei der größte Teil (360 Milliarden Tonnen) aus der Verbrennung von Brennstoffen stammt. Wenn die Wachstumsrate der Kraftstoffverbrennung anhält, wird sich in den nächsten 50 - 60 Jahren die CO 2 -Menge in der Atmosphäre verdoppeln und möglicherweise dazu führen Globaler Klimawandel.

Die Kraftstoffverbrennung ist die Hauptquelle beider Schadgase ( ALSO, NEIN, ALSO 2 ). Schwefeldioxid wird durch Luftsauerstoff zu oxidiert ALSO 3 in der oberen Atmosphäre, die wiederum mit Wasserdampf und Ammoniak wechselwirkt, und die daraus resultierenden Schwefelsäure (H 2 ALSO 4 ) und Ammoniumsulfat ((NH 4 ) 2 ALSO 4 ) Rückkehr an die Erdoberfläche in Form eines sogenannten. saurer Regen. Verwendungszweck Verbrennungsmotoren führt zu einer erheblichen Luftverschmutzung mit Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und Bleiverbindungen ( Tetraethylblei Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Die Aerosolbelastung der Atmosphäre wird sowohl durch natürliche Ursachen (Vulkanausbruch, Staubstürme, Mitnahme von Meerwassertröpfchen und Pflanzenpollen usw.) als auch durch menschliche wirtschaftliche Aktivitäten (Erz- und Baustoffabbau, Brennstoffverbrennung, Zementherstellung usw.) verursacht .). Die intensive großflächige Entfernung von Feststoffpartikeln in die Atmosphäre ist eine der möglichen Ursachen für den Klimawandel auf dem Planeten.

Die Lufthülle, die unseren Planeten umgibt und sich mit ihm dreht, wird Atmosphäre genannt. Die Hälfte der Gesamtmasse der Atmosphäre konzentriert sich auf die unteren 5 km und drei Viertel der Masse auf die unteren 10 km. Oben ist die Luft stark verdünnt, obwohl ihre Partikel in einer Höhe von 2000 bis 3000 km über der Erdoberfläche gefunden werden.

Die Luft, die wir atmen, ist ein Gasgemisch. Vor allem enthält es Stickstoff - 78% und Sauerstoff - 21%. Argon ist weniger als 1 % und 0,03 % Kohlendioxid. Zahlreiche andere Gase wie Krypton, Xenon, Neon, Helium, Wasserstoff, Ozon und andere machen Tausendstel und Millionstel Prozent aus. Die Luft enthält auch Wasserdampf, Partikel verschiedener Substanzen, Bakterien, Pollen und kosmischen Staub.

Die Atmosphäre besteht aus mehreren Schichten. Die untere Schicht bis zu einer Höhe von 10-15 km über der Erdoberfläche wird als Troposphäre bezeichnet. Es erwärmt sich von der Erde, sodass die Lufttemperatur hier mit der Höhe um 6 ° C pro 1 Kilometer Aufstieg sinkt. Fast der gesamte Wasserdampf befindet sich in der Troposphäre und fast alle Wolken bilden sich - beachten Sie ... Die Höhe der Troposphäre über verschiedene Breiten des Planeten ist nicht gleich. Er erhebt sich bis zu 9 km über den Polen, bis zu 10-12 km über gemäßigten Breiten und bis zu 15 km über dem Äquator. Die in der Troposphäre ablaufenden Prozesse – die Entstehung und Bewegung von Luftmassen, die Bildung von Wirbelstürmen und Hochdruckgebieten, das Auftreten von Wolken und Niederschlägen – bestimmen das Wetter und Klima nahe der Erdoberfläche.

Oberhalb der Troposphäre befindet sich die Stratosphäre, die sich bis zu 50-55 km erstreckt. Troposphäre und Stratosphäre sind durch eine 1–2 km dicke Übergangsschicht getrennt, die Tropopause genannt wird. In der Stratosphäre in einer Höhe von etwa 25 km beginnt die Lufttemperatur allmählich zu steigen und erreicht bei 50 km + 10 +30 ° C. Ein solcher Temperaturanstieg ist darauf zurückzuführen, dass sich in der Stratosphäre in Höhen von 25 bis 30 km eine Ozonschicht befindet. An der Erdoberfläche ist sein Gehalt in der Luft vernachlässigbar, und in großen Höhen absorbieren zweiatomige Sauerstoffmoleküle ultraviolette Sonnenstrahlung und bilden dreiatomige Ozonmoleküle.

Befände sich Ozon in den unteren Schichten der Atmosphäre, in einer Höhe mit Normaldruck, wäre seine Schichtdicke nur 3 mm. Aber auch in so geringer Menge spielt es eine sehr wichtige Rolle: Es absorbiert einen Teil der für lebende Organismen schädlichen Sonnenstrahlung.

Oberhalb der Stratosphäre, bis etwa 80 km, erstreckt sich die Mesosphäre, in der die Lufttemperatur mit der Höhe auf mehrere zehn Grad unter Null absinkt.

Der obere Teil der Atmosphäre ist durch sehr hohe Temperaturen gekennzeichnet und wird als Thermosphäre bezeichnet - Anm. .. Sie ist in zwei Teile unterteilt - die Ionosphäre - bis zu einer Höhe von etwa 1000 km, wo die Luft stark ionisiert ist, und die Exosphäre - über 1000km. In der Ionosphäre absorbieren atmosphärische Gasmoleküle ultraviolette Strahlung von der Sonne, und geladene Atome und freie Elektronen werden gebildet. Polarlichter werden in der Ionosphäre beobachtet.

Die Atmosphäre spielt eine sehr wichtige Rolle im Leben unseres Planeten. Sie schützt die Erde tagsüber vor starker Erwärmung durch Sonnenstrahlen und nachts vor Unterkühlung. Die meisten Meteoriten verglühen in den atmosphärischen Schichten, bevor sie die Oberfläche des Planeten erreichen. Die Atmosphäre enthält Sauerstoff, der für alle Organismen notwendig ist, ein Ozonschild, das das Leben auf der Erde vor dem zerstörerischen Teil der ultravioletten Strahlung der Sonne schützt.

ATMOSPHÄREN DER PLANETEN DES SONNENSYSTEMS

Die Merkuratmosphäre ist so verdünnt, dass man sagen könnte, sie existiert praktisch nicht. Die Lufthülle der Venus besteht aus Kohlendioxid (96%) und Stickstoff (ca. 4%), sie ist sehr dicht - der atmosphärische Druck nahe der Oberfläche des Planeten ist fast 100-mal höher als auf der Erde. Die Marsatmosphäre besteht ebenfalls hauptsächlich aus Kohlendioxid (95 %) und Stickstoff (2,7 %), aber ihre Dichte ist etwa 300-mal geringer als die der Erde, und ihr Druck ist fast 100-mal geringer. Die sichtbare Oberfläche von Jupiter ist eigentlich die oberste Schicht einer Wasserstoff-Helium-Atmosphäre. Die Lufthüllen von Saturn und Uranus haben die gleiche Zusammensetzung. Die schöne blaue Farbe von Uranus ist auf die hohe Methankonzentration im oberen Teil seiner Atmosphäre zurückzuführen - ca. .. Neptun, eingehüllt in Kohlenwasserstoffdunst, hat zwei Hauptwolkenschichten: eine besteht aus gefrorenen Methankristallen und die zweite, befindet sich darunter, enthält Ammoniak und Schwefelwasserstoff.