Ilmakehän pääkaasujen rooli ja merkitys

Ilmakehän koostumus ja rakenne.

Ilmakehä on maapallon kaasumainen vaippa. Ilmakehän pystysuora laajuus on yli kolme maanpäällistä sädettä (keskimääräinen säde on 6371 km) ja massa on 5,157x10 15 tonnia, mikä on noin miljoonasosa Maan massasta.

Ilmakehän jakautuminen kerroksiin pystysuunnassa perustuu seuraavaan:

ilmakehän ilman koostumus,

Fysikaaliset ja kemialliset prosessit;

Korkeuslämpötilan jakautuminen;

Ilmakehän vuorovaikutus alla olevan pinnan kanssa.

Planeettamme ilmakehä on mekaaninen seos eri kaasuja, mukaan lukien vesihöyry, sekä tietty määrä aerosoleja. Kuivan ilman koostumus alemmalla 100 km:llä pysyy lähes vakiona. Puhdas ja kuiva ilma, jossa ei ole vesihöyryä, pölyä ja muita epäpuhtauksia, on kaasujen, pääasiassa typen (78 % ilmatilavuudesta) ja hapen (21 %) seos. Hieman alle yksi prosentti on argonia, ja hyvin pieninä määrinä on monia muita kaasuja - ksenonia, kryptonia, hiilidioksidia, vetyä, heliumia jne. (Taulukko 1.1).

Typpi, happi ja muut ilmakehän ilman komponentit ovat ilmakehässä aina kaasumaisessa tilassa, koska kriittiset lämpötilat, eli lämpötilat, joissa ne voivat olla nestemäisessä tilassa, ovat paljon alhaisempia kuin maan pinnalla havaitut lämpötilat. . Poikkeuksena on hiilidioksidi. Nestemäiseen tilaan siirtymiseksi lämpötilan lisäksi on kuitenkin saavutettava kyllästystila. Hiilidioksidia on ilmakehässä vähän (0,03 %) ja se on erillisinä molekyyleinä, jotka ovat jakautuneet tasaisesti muiden ilmakehän kaasujen molekyyleihin. Viimeisten 60-70 vuoden aikana sen pitoisuus on lisääntynyt 10-12%, ihmisen toiminnan vaikutuksesta.

Muutoksia enemmän vesihöyryn pitoisuus voi muuttua, jonka pitoisuus Maan pinnalla voi korkeissa lämpötiloissa nousta 4 %:iin. Korkeuden noustessa ja lämpötilan laskussa vesihöyryn pitoisuus laskee jyrkästi (1,5-2,0 km:n korkeudella - puoleen ja 10-15 kertaa päiväntasaajalta napaan).

Viimeisten 70 vuoden aikana kiinteiden epäpuhtauksien massa pohjoisen pallonpuoliskon ilmakehässä on kasvanut noin 1,5-kertaiseksi.

Ilman kaasukoostumuksen pysyvyys varmistetaan alemman ilmakerroksen intensiivisellä sekoituksella.

Kuivan ilman alempien kerrosten kaasukoostumus (ilman vesihöyryä)

Ilmakehän pääkaasujen rooli ja merkitys

HAPPI (O) elintärkeä lähes kaikille planeetan asukkaille. Se on aktiivinen kaasu. Se osallistuu kemiallisiin reaktioihin muiden ilmakehän kaasujen kanssa. Happi absorboi aktiivisesti säteilyenergiaa, erityisesti erittäin lyhyitä aallonpituuksia alle 2,4 μm. Auringon ultraviolettisäteilyn vaikutuksen alaisena (X< 03 µm), happimolekyyli hajoaa atomeiksi. Atomihappi, yhdistyessään happimolekyyliin, muodostaa uuden aineen - kolmiatomisen hapen tai otsoni(Oz). Otsonia löytyy enimmäkseen korkeista korkeuksista. siellä hänen rooli planeetalle on poikkeuksellisen hyödyllinen. Maan pinnalle otsonia muodostuu salamapurkausten aikana.

Toisin kuin kaikilla muilla ilmakehän kaasuilla, joilla ei ole makua eikä hajua, otsonilla on ominainen haju. Kreikasta käännetty sana "otsoni" tarkoittaa "terävä haju". Ukkosmyrskyn jälkeen tämä tuoksu on miellyttävä, se nähdään tuoreuden tuoksuna. Suurina määrinä otsoni on myrkyllinen aine. Kaupungeissa, joissa on paljon autoja ja siten suuria autokaasupäästöjä, otsonia muodostuu auringonvalon vaikutuksesta pilvettömässä tai hieman pilvisessä säässä. Kaupunki on verhottu kelta-siniseen pilveen, näkyvyys heikkenee. Tämä on fotokemiallista savusumua.

TYppi (N2) on neutraali kaasu, se ei reagoi muiden ilmakehän kaasujen kanssa, ei osallistu säteilyenergian absorptioon.

500 kilometrin korkeuteen asti ilmakehä koostuu pääasiassa hapesta ja typestä. Samanaikaisesti, jos typpi vallitsee ilmakehän alemmassa kerroksessa, niin suurilla korkeuksilla on enemmän happea kuin typpeä.

ARGON (Ag) - neutraali kaasu, ei pääse reaktioon, ei osallistu säteilyenergian imeytymiseen ja emissioon. Samoin - ksenon, krypton ja monet muut kaasut. Argon on raskas aine, sitä on erittäin vähän ilmakehän korkeissa kerroksissa.

HIILIDIOKSIDIA (CO2) ilmakehässä on keskimäärin 0,03 %. Tämä kaasu on erittäin tarpeellinen kasveille ja imeytyy ne aktiivisesti. Todellinen määrä ilmassa voi vaihdella jonkin verran. Teollisuusalueilla sen määrä voi nousta jopa 0,05 prosenttiin. Maaseudulla, metsien yläpuolella, peltoja on vähemmän. Etelämantereen yläpuolella noin 0,02 % hiilidioksidista, eli lähes Ouse vähemmän kuin ilmakehässä keskimäärin. Sama määrä ja vielä vähemmän meren päällä - 0,01 - 0,02%, koska hiilidioksidi imeytyy intensiivisesti veteen.

Välittömästi maanpinnan vieressä olevassa ilmakerroksessa hiilidioksidin määrä kokee myös päivittäisiä vaihteluja.

Yöllä enemmän, päivällä vähemmän. Tämä selittyy sillä, että päiväsaikaan kasvit imevät hiilidioksidia, mutta eivät yöllä. Planeetan kasvit ottavat vuoden aikana noin 550 miljardia tonnia happea ilmakehästä ja palauttavat siihen noin 400 miljardia tonnia happea.

Hiilidioksidi on täysin läpinäkyvää lyhytaaltoisille auringonsäteille, mutta absorboi voimakkaasti Maan lämpöinfrapunasäteilyä. Tähän liittyy kasvihuoneilmiön ongelma, josta ajoittain herää keskustelua tieteellisen lehdistön sivuilla ja pääasiassa joukkoviestimissä.

HELIUM (He) on erittäin kevyt kaasu. Se pääsee ilmakehään maankuoresta toriumin ja uraanin radioaktiivisen hajoamisen seurauksena. Helium karkaa avaruuteen. Heliumin vähenemisnopeus vastaa sen tunkeutumisnopeutta maan suolistosta. 600 kilometrin korkeudesta 16 000 kilometriin ilmakehämme koostuu pääasiassa heliumista. Tämä on "Maan heliumkorona" Vernadskin sanoin. Helium ei reagoi muiden ilmakehän kaasujen kanssa eikä osallistu säteilylämmönsiirtoon.

VETY (Hg) on ​​vielä kevyempi kaasu. Sitä on hyvin vähän lähellä maan pintaa. Se nousee yläilmakehään. Termosfäärissä ja eksosfäärissä atomisesta vedystä tulee hallitseva komponentti. Vety on planeettamme ylin ja kaukaisin kuori. Yli 16 000 km ilmakehän ylärajalle eli 30-40 tuhannen km korkeudelle asti vety on vallitseva. Siten ilmakehämme kemiallinen koostumus korkeudella lähestyy maailmankaikkeuden kemiallista koostumusta, jossa vety ja helium ovat runsaimmat alkuaineet. Yläilmakehän syrjäisimmässä, erittäin harvinaisessa osassa vetyä ja heliumia karkaa ilmakehästä. Niiden yksittäisillä atomeilla on riittävän korkeat nopeudet tätä varten.

Sininen planeetta...

Tämän aiheen piti ilmestyä sivustolla ensimmäisten joukossa. Loppujen lopuksi helikopterit ovat ilmakehän lentokoneita. Maan ilmakehä- heidän niin sanotusti elinympäristönsä :-). MUTTA ilman fysikaaliset ominaisuudet vain määrittää tämän elinympäristön laatu :-). Se on siis yksi perusasioista. Ja peruste kirjoitetaan aina ensin. Mutta tajusin tämän vasta nyt. Kuitenkin on parempi, kuten tiedätte, myöhään kuin ei milloinkaan... Kosketaanpa tätä asiaa, mutta joutumatta erämaahan ja turhiin vaikeuksiin :-).

Niin… Maan ilmakehä. Tämä on sinisen planeettamme kaasumainen kuori. Kaikki tietävät tämän nimen. Miksi sininen? Yksinkertaisesti siksi, että auringonvalon "sininen" (sekä sininen ja violetti) komponentti (spektri) on parhaiten hajallaan ilmakehässä, mikä värjää sen sinertävän sinertäväksi, joskus vivahteella violetilla (aurinkoisena päivänä tietysti :-)) .

Maan ilmakehän koostumus.

Ilmakehän koostumus on melko laaja. En luettele tekstissä kaikkia komponentteja, tästä on hyvä havainnollistaminen.Kaikkien näiden kaasujen koostumus on lähes vakio, lukuun ottamatta hiilidioksidia (CO 2 ). Lisäksi ilmakehä sisältää välttämättä vettä höyryjen, suspendoituneiden pisaroiden tai jääkiteiden muodossa. Veden määrä ei ole vakio ja riippuu lämpötilasta ja vähäisemmässä määrin ilmanpaineesta. Lisäksi maan ilmakehässä (etenkin nykyisessä) on myös jonkin verran, sanoisin "kaikenlaista saastaa" :-). Näitä ovat SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, lisäksi on elohopeahöyryjä Hg. Totta, kaikkea tätä on siellä pieniä määriä, luojan kiitos :-).

Maan ilmakehä On tapana jakaa useisiin vyöhykkeisiin, jotka seuraavat toisiaan korkeudessa pinnan yläpuolella.

Ensimmäinen, lähinnä maapalloa, on troposfääri. Tämä on alhaisin ja niin sanotusti tärkein kerros eri tyyppisten elämän kannalta. Se sisältää 80 % koko ilmakehän ilman massasta (vaikka tilavuuden mukaan se muodostaa vain noin 1 % koko ilmakehästä) ja noin 90 % kaikesta ilmakehän vedestä. Suurin osa kaikista tuulista, pilvistä, sateista ja lumista 🙂 tulee sieltä. Troposfääri ulottuu noin 18 kilometrin korkeuteen trooppisilla leveysasteilla ja jopa 10 kilometrin korkeudelle polaarisilla leveysasteilla. Ilman lämpötila siinä laskee noin 0,65 astetta 100 metrin välein.

ilmakehän vyöhykkeitä.

Toinen vyöhyke on stratosfääri. Minun on sanottava, että troposfäärin ja stratosfäärin välillä erotetaan toinen kapea vyöhyke - tropopaussi. Se pysäyttää lämpötilan laskun korkeuden myötä. Tropopaussin keskimääräinen paksuus on 1,5-2 km, mutta sen rajat ovat epäselviä ja troposfääri on usein päällekkäin stratosfäärin kanssa.

Stratosfäärin keskikorkeus on siis 12 km - 50 km. Lämpötila siinä 25 km asti pysyy muuttumattomana (noin -57 ºС), sitten jossain 40 km: ssä se nousee noin 0 ºС ja edelleen 50 km: iin asti se pysyy muuttumattomana. Stratosfääri on suhteellisen hiljainen osa maan ilmakehää. Siinä ei käytännössä ole haitallisia sääolosuhteita. Kuuluisa otsonikerros sijaitsee stratosfäärissä 15-20 km:n ja 55-60 km:n korkeudella.

Tätä seuraa pieni rajakerroksen stratopaussi, jossa lämpötila pysyy noin 0ºС, ja sitten seuraava vyöhyke on mesosfääri. Se ulottuu 80-90 km korkeuteen, ja siinä lämpötila laskee noin 80 ºС. Mesosfäärissä näkyy yleensä pieniä meteoreita, jotka alkavat hehkua siinä ja palaa siellä.

Seuraava kapea aukko on mesopaussi ja sen jälkeen termosfäärivyöhyke. Sen korkeus on jopa 700-800 km. Täällä lämpötila alkaa taas nousta ja noin 300 km:n korkeudessa se voi saavuttaa luokkaa 1200 ºС. Sen jälkeen se pysyy vakiona. Ionosfääri sijaitsee termosfäärin sisällä noin 400 kilometrin korkeuteen asti. Täällä ilma on voimakkaasti ionisoitunut auringonsäteilylle altistumisen vuoksi ja sillä on korkea sähkönjohtavuus.

Seuraava ja yleensä viimeinen vyöhyke on eksosfääri. Tämä on niin kutsuttu hajontavyöhyke. Täällä esiintyy pääasiassa hyvin harvinaista vetyä ja heliumia (jossa vallitsee vety). Noin 3000 km:n korkeudessa eksosfääri siirtyy lähiavaruuden tyhjiöön.

Jossain näin on. Miksi noin? Koska nämä kerrokset ovat melko ehdollisia. Erilaiset muutokset korkeudessa, kaasujen koostumuksessa, vedessä, lämpötilassa, ionisaatiossa ja niin edelleen ovat mahdollisia. Lisäksi on monia muita termejä, jotka määrittelevät maan ilmakehän rakenteen ja tilan.

Esimerkiksi homosfääri ja heterosfääri. Ensimmäisessä ilmakehän kaasut ovat hyvin sekoittuneet ja niiden koostumus on melko homogeeninen. Toinen sijaitsee ensimmäisen yläpuolella ja siellä ei käytännössä ole tällaista sekoittumista. Kaasut erotetaan toisistaan ​​painovoiman vaikutuksesta. Näiden kerrosten välinen raja sijaitsee 120 km:n korkeudessa, ja sitä kutsutaan turbopaussiksi.

Ehkä lopetamme termeillä, mutta lisään ehdottomasti, että perinteisesti oletetaan, että ilmakehän raja sijaitsee 100 km:n korkeudessa merenpinnan yläpuolella. Tätä rajaa kutsutaan Karman-linjaksi.

Lisään vielä kaksi kuvaa havainnollistamaan tunnelman rakennetta. Ensimmäinen on kuitenkin saksaksi, mutta se on täydellinen ja tarpeeksi helppo ymmärtää :-). Sitä voidaan suurentaa ja harkita hyvin. Toinen näyttää ilmakehän lämpötilan muutoksen korkeuden mukaan.

Maan ilmakehän rakenne.

Ilman lämpötilan muutos korkeuden mukaan.

Nykyaikaiset miehitetyt kiertorata-avaruusalukset lentävät noin 300-400 km korkeudessa. Tämä ei kuitenkaan ole enää ilmailua, vaikka alue tietysti liittyy tietyssä mielessä läheisesti toisiinsa, ja varmasti puhumme siitä vielä :-).

Ilmailuvyöhyke on troposfääri. Nykyaikaiset ilmakehän lentokoneet voivat lentää myös stratosfäärin alemmissa kerroksissa. Esimerkiksi MIG-25RB:n käytännöllinen katto on 23000 m.

Lento stratosfäärissä.

Ja täsmälleen ilman fysikaaliset ominaisuudet troposfäärit määräävät, kuinka lento tulee olemaan, kuinka tehokas lentokoneen ohjausjärjestelmä on, miten ilmakehän turbulenssi vaikuttaa siihen, miten moottorit toimivat.

Ensimmäinen pääominaisuus on ilman lämpötila. Kaasudynamiikassa se voidaan määrittää Celsius-asteikolla tai Kelvin-asteikolla.

Lämpötila t1 tietyllä korkeudella H Celsius-asteikolla määritetään:

t 1 \u003d t - 6,5N, missä t on ilman lämpötila maassa.

Lämpötilaa Kelvin-asteikolla kutsutaan absoluuttinen lämpötila Nolla tällä asteikolla on absoluuttinen nolla. Absoluuttisessa nollapisteessä molekyylien lämpöliike pysähtyy. Absoluuttinen nolla Kelvin-asteikolla vastaa -273º Celsius-asteikolla.

Vastaavasti lämpötila T korkealla H Kelvin-asteikolla määritetään:

T \u003d 273 K + t - 6,5 H

Ilmanpaine. Ilmanpaine mitataan pascaleina (N / m 2), vanhassa mittausjärjestelmässä ilmakehissä (atm.). On myös sellainen asia kuin ilmanpaine. Tämä on elohopeamillimetreinä mitattu paine elohopeabarometrillä. Barometrinen paine (paine merenpinnan tasolla) on 760 mm Hg. Taide. kutsutaan standardiksi. Fysiikassa 1 atm. vain 760 mm Hg.

Ilman tiheys. Aerodynamiikassa yleisimmin käytetty käsite on ilman massatiheys. Tämä on ilman massa 1 tilavuusm3:ssä. Ilman tiheys muuttuu korkeuden mukana, ilmasta tulee harvinaisempaa.

Ilman kosteus. Näyttää ilmassa olevan veden määrän. On käsite" suhteellinen kosteus". Tämä on vesihöyryn massan suhde enimmäismäärään, joka on mahdollista tietyssä lämpötilassa. Käsite 0%, eli kun ilma on täysin kuiva, voi olla olemassa yleensä vain laboratoriossa. Toisaalta 100 % kosteus on aivan todellista. Tämä tarkoittaa, että ilma on imenyt kaiken veden, jonka se voi imeä. Jotain aivan "täysi sieni" kaltaista. Korkea suhteellinen kosteus vähentää ilman tiheyttä, kun taas alhainen suhteellinen kosteus lisää sitä vastaavasti.

Koska lentokoneiden lennot tapahtuvat erilaisissa ilmakehän olosuhteissa, niiden lento- ja aerodynaamiset parametrit yhdessä lentotilassa voivat olla erilaisia. Siksi otimme käyttöön näiden parametrien oikean arvioinnin Kansainvälinen standardiilmapiiri (ISA). Se näyttää ilman tilan muutoksen korkeuden noustessa.

Ilman tilan pääparametrit nollakosteudessa ovat seuraavat:

paine P = 760 mm Hg. Taide. (101,3 kPa);

lämpötila t = +15°C (288 K);

massatiheys ρ \u003d 1,225 kg / m 3;

ISA:ssa oletetaan (kuten edellä mainittiin :-)), että lämpötila troposfäärissä laskee 0,65º jokaista 100 metrin korkeutta kohti.

Normaali ilmapiiri (esimerkiksi 10 000 m asti).

ISA-taulukoita käytetään instrumenttien kalibrointiin sekä navigointi- ja suunnittelulaskelmiin.

Ilman fysikaaliset ominaisuudet sisältävät myös sellaiset käsitteet kuin inertisyys, viskositeetti ja puristuvuus.

Inertia on ilman ominaisuus, joka kuvaa sen kykyä vastustaa lepotilan muutosta tai tasaista suoraviivaista liikettä. . Inertian mitta on ilman massatiheys. Mitä korkeampi se on, sitä suurempi väliaineen hitaus- ja vastusvoima on lentokoneen liikkuessa siinä.

Viskositeetti. Määrittää kitkavastuksen ilmaa vastaan ​​lentokoneen liikkuessa.

Kokoonpuristuvuus mittaa ilman tiheyden muutosta paineen muuttuessa. Lentokoneen alhaisilla nopeuksilla (jopa 450 km/h) paineessa ei tapahdu ilmavirran kulkua sen ympärillä, mutta suurilla nopeuksilla puristuvuuden vaikutus alkaa näkyä. Sen vaikutus yliääneen on erityisen selvä. Tämä on erillinen aerodynamiikan osa-alue ja aihe erilliselle artikkelille :-).

No, tässä taitaa olla nyt kaikki... On aika päättää tämä hieman tylsä ​​listaus, josta ei kuitenkaan voi luopua :-). Maan ilmakehä, sen parametrit, ilman fysikaaliset ominaisuudet ovat lentokoneelle yhtä tärkeitä kuin itse laitteen parametrit, eikä niistä voinut olla mainitsematta.

Toistaiseksi seuraaviin tapaamisiin ja mielenkiintoisiin aiheisiin 🙂…

P.S. Jälkiruoaksi suosittelen katsomaan videon, joka on kuvattu MIG-25PU-kaksosen ohjaamosta sen lennon aikana stratosfääriin. Kuvannut ilmeisesti turisti, jolla on rahaa sellaisiin lentoihin :-). Kuvattu pääosin tuulilasin läpi. Huomaa taivaan väri...

Ilmakehä on sekoitus erilaisia ​​kaasuja. Se ulottuu Maan pinnasta jopa 900 km:n korkeuteen, suojaa planeettaa haitallisilta auringonsäteilyn kirjoilta ja sisältää kaasuja, jotka ovat välttämättömiä kaikelle planeetan elämälle. Ilmakehä vangitsee auringon lämmön, lämpenee lähellä maan pintaa ja luo suotuisan ilmaston.

Ilmakehän koostumus

Maapallon ilmakehä koostuu pääasiassa kahdesta kaasusta - typestä (78 %) ja hapesta (21 %). Lisäksi se sisältää hiilidioksidin ja muiden kaasujen epäpuhtauksia. ilmakehässä esiintyy höyryn, pilvissä olevien kosteuspisaroiden ja jääkiteiden muodossa.

Tunnelman kerroksia

Ilmakehä koostuu monista kerroksista, joiden välillä ei ole selkeitä rajoja. Eri kerrosten lämpötilat eroavat huomattavasti toisistaan.

ilmaton magnetosfääri. Suurin osa maapallon satelliiteista lentää täällä Maan ilmakehän ulkopuolella. Eksosfääri (450-500 km pinnasta). Lähes ei sisällä kaasuja. Jotkut sääsatelliitit lentävät eksosfäärissä. Termosfäärille (80-450 km) on ominaista korkeat lämpötilat, jotka saavuttavat 1700 °C yläkerroksen. Mesosfääri (50-80 km). Tällä alueella lämpötila laskee korkeuden kasvaessa. Täällä suurin osa ilmakehään joutuvista meteoriiteista (avaruuskiven palasista) palaa. Stratosfääri (15-50 km). Sisältää otsonikerroksen, eli otsonikerroksen, joka absorboi auringon ultraviolettisäteilyä. Tämä johtaa lämpötilan nousuun lähellä maan pintaa. Suihkukoneet lentävät yleensä täällä, kuten Näkyvyys tässä kerroksessa on erittäin hyvä eikä sääolosuhteiden aiheuttamia häiriöitä juuri ole. Troposfääri. Korkeus vaihtelee 8-15 km maanpinnasta. Täällä planeetan sää muodostuu vuodesta lähtien tämä kerros sisältää eniten vesihöyryä, pölyä ja tuulia. Lämpötila laskee etäisyyden mukaan maanpinnasta.

Ilmakehän paine

Vaikka emme tunne sitä, ilmakehän kerrokset kohdistavat painetta maan pintaan. Korkein on lähellä pintaa, ja kun siirryt pois siitä, se pienenee vähitellen. Se riippuu maan ja valtameren välisestä lämpötilaerosta, ja siksi samalla korkeudella merenpinnan yläpuolella sijaitsevilla alueilla paine on usein erilainen. Matala paine tuo kostean sään, kun taas korkea paine laskee yleensä selkeää säätä.

Ilmamassojen liike ilmakehässä

Ja paineet saavat alemman ilmakehän sekoittumaan. Tämä luo tuulia, jotka puhaltavat korkeapaineisilta alueilta matalapaineisille alueille. Monilla alueilla esiintyy myös paikallisia tuulia, jotka johtuvat maan ja meren lämpötilojen eroista. Vuorilla on myös merkittävä vaikutus tuulien suuntaan.

kasvihuoneilmiö

Hiilidioksidi ja muut maapallon ilmakehän kaasut vangitsevat auringon lämmön. Tätä prosessia kutsutaan yleisesti kasvihuoneilmiöksi, koska se on monella tapaa samanlainen kuin lämmön kierto kasvihuoneissa. Kasvihuoneilmiö aiheuttaa ilmaston lämpenemistä planeetalla. Korkeapainealueilla - antisykloneissa - muodostuu selkeä aurinko. Matalan paineen alueilla - sykloneissa - sää on yleensä epävakaa. Lämpöä ja valoa ilmakehään. Kaasut vangitsevat maan pinnalta heijastuneen lämmön ja aiheuttavat siten lämpötilan nousun maapallolla.

Stratosfäärissä on erityinen otsonikerros. Otsoni estää suurimman osan Auringon ultraviolettisäteilystä ja suojaa maata ja kaikkea sen elämää siltä. Tiedemiehet ovat havainneet, että otsonikerroksen tuhoutumisen syynä ovat joidenkin aerosolien ja jäähdytyslaitteiden sisältämät erityiset kloorifluorihiilidioksidikaasut. Arktisen ja Etelämantereen yläpuolella otsonikerroksesta on löydetty valtavia reikiä, mikä on osaltaan lisännyt maan pintaan vaikuttavan ultraviolettisäteilyn määrää.

Otsonia muodostuu alemmassa ilmakehässä auringon säteilyn ja erilaisten pakokaasujen ja kaasujen välissä. Yleensä se leviää ilmakehän läpi, mutta jos lämpimän ilmakerroksen alle muodostuu suljettu kerros kylmää ilmaa, otsoni tiivistyy ja syntyy savusumua. Valitettavasti tämä ei voi korvata otsonin menetystä otsonirei'issä.

Satelliittikuvassa näkyy selvästi reikä otsonikerroksessa Etelämantereen yläpuolella. Reiän koko muuttuu, mutta tutkijat uskovat sen kasvavan jatkuvasti. Pakokaasujen määrää ilmakehässä yritetään vähentää. Vähennä ilmansaasteita ja käytä savuttomia polttoaineita kaupungeissa. Sumu aiheuttaa silmien ärsytystä ja tukehtumista monilla ihmisillä.

Maan ilmakehän syntyminen ja kehitys

Maan nykyaikainen ilmakehä on pitkän evoluutiokehityksen tulos. Se syntyi geologisten tekijöiden yhteistoiminnan ja organismien elintärkeän toiminnan seurauksena. Koko geologisen historian aikana maapallon ilmakehä on käynyt läpi useita perusteellisia uudelleenjärjestelyjä. Geologisen tiedon ja teoreettisten (edellytysten) perusteella noin 4 miljardia vuotta sitten olemassa ollut nuoren Maan alkuilmakehä saattoi koostua inerttien ja jalokaasujen seoksesta, johon oli lisätty vähän passiivista typpeä (N. A. Yasamanov, 1985). A. S. Monin, 1987, O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. Tällä hetkellä näkemys varhaisen ilmakehän koostumuksesta ja rakenteesta on hieman muuttunut Primäärinen ilmakehä (protoatmosfääri) on varhaisimmassa protoplaneettavaiheessa 4,2 miljardia vuotta , voisi koostua metaanin, ammoniakin ja hiilidioksidin seoksesta.Vaipan kaasunpoiston ja maan pinnalla tapahtuvien aktiivisten sääprosessien seurauksena vesihöyryä, hiiliyhdisteitä CO 2 ja CO muodossa, rikki ja sen ilmakehään alkoi tunkeutua yhdisteitä, samoin kuin vahvoja halogeenihappoja - HCl, HF, HI ja boorihappo, joita täydennettiin metaanilla, ammoniakilla, vedyllä, argonilla ja joillakin muilla ilmakehän jalokaasuilla. Tämä ensisijainen ilmakehä oli läpi erittäin ohut. Siksi lämpötila lähellä maan pintaa oli lähellä säteilytasapainon lämpötilaa (AS Monin, 1977).

Ajan myötä primääriilmakehän kaasukoostumus alkoi muuttua maan pinnalle ulkonevien kivien sään, sinilevien ja sinilevien elintärkeän toiminnan, vulkaanisten prosessien ja auringonvalon vaikutuksesta. Tämä johti metaanin hajoamiseen ja hiilidioksidin, ammoniakin - typeksi ja vedyksi; hiilidioksidia alkoi kertyä sekundääriseen ilmakehään, joka laskeutui hitaasti maan pinnalle, ja typpeä. Sinilevien elintärkeän toiminnan ansiosta fotosynteesin prosessissa alkoi muodostua happea, joka kuitenkin aluksi kului pääasiassa "ilmakehän kaasujen ja sitten kivien hapettamiseen. Samaan aikaan molekyylitypeksi hapetettu ammoniakki alkoi intensiivisesti kerääntyä ilmakehään. Oletetaan, että merkittävä osa nykyajan ilmakehän typestä on jäännösjäännös. Metaani ja hiilimonoksidi hapetettiin hiilidioksidiksi. Rikki ja rikkivety hapettuivat SO 2:ksi ja SO 3:ksi, jotka suuren liikkuvuutensa ja keveytensä vuoksi poistuivat nopeasti ilmakehästä. Siten pelkistävästä ilmakehästä, kuten se oli arkeanisessa ja varhaisessa proterotsoisessa, muuttui vähitellen hapettavaksi.

Hiilidioksidia pääsi ilmakehään sekä metaanin hapettumisen että vaipan kaasunpoiston ja kivien sään seurauksena. Mikäli kaikki maapallon historian aikana vapautunut hiilidioksidi jäisi ilmakehään, sen osapaine voisi nyt olla sama kuin Venuksella (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Mutta maan päällä prosessi oli päinvastainen. Merkittävä osa ilmakehän hiilidioksidista liukeni hydrosfääriin, jossa vesieliöt käyttivät sitä kuoriensa rakentamiseen ja muuttuivat biogeenisesti karbonaateiksi. Myöhemmin niistä muodostui tehokkaimmat kemogeenisten ja organogeenisten karbonaattien kerrokset.

Ilmakehään toimitettiin happea kolmesta lähteestä. Pitkän aikaa, Maan muodostumishetkestä lähtien, se vapautui vaipan kaasunpoistossa ja kului pääasiassa oksidatiivisiin prosesseihin Toinen hapen lähde oli vesihöyryn fotodissosiaatio kovan ultraviolettiauringon säteilyn vaikutuksesta. esiintymiset; vapaa happi ilmakehässä johti useimpien pelkistävissä olosuhteissa eläneiden prokaryoottien kuolemaan. Prokaryoottiset organismit ovat vaihtaneet elinympäristöään. He jättivät Maan pinnan sen syvyyksiin ja alueille, joilla heikentävät olosuhteet olivat vielä säilyneet. Ne korvattiin eukaryootilla, jotka alkoivat prosessoida voimakkaasti hiilidioksidia hapeksi.

Arkean aikana ja merkittävä osa proterotsoiikista lähes kaikki abiogeenisesti ja biogeenisesti syntyvä happi käytettiin pääasiassa raudan ja rikin hapetukseen. Proterotsoiikan loppuun mennessä kaikki maan pinnalla oleva metallinen kaksiarvoinen rauta joko hapettui tai siirtyi maan ytimeen. Tämä johti siihen, että hapen osapaine varhaisessa proterotsoisessa ilmakehässä muuttui.

Proterotsoiikan puolivälissä ilmakehän happipitoisuus saavutti Ureyn pisteen ja oli 0,01 % nykyisestä tasosta. Siitä lähtien happea alkoi kertyä ilmakehään ja luultavasti jo Ripheanin lopussa sen pitoisuus saavutti Pasteur-pisteen (0,1% nykyisestä tasosta). On mahdollista, että otsonikerros syntyi vendin aikana, eikä se koskaan kadonnut.

Vapaan hapen ilmaantuminen maan ilmakehään stimuloi elämän evoluutiota ja johti uusien muotojen syntymiseen, joilla on täydellisempi aineenvaihdunta. Jos aikaisemmat eukaryoottiset yksisoluiset levät ja syanidit, jotka ilmestyivät proterotsoisen kauden alussa, vaativat vedessä vain 10 -3 happipitoisuutta nykyisestä pitoisuudestaan, niin ei-luurankoisten metazoa-levien ilmaantuessa varhaisen vendin lopussa, eli noin 650 miljoonaa vuotta sitten ilmakehän happipitoisuuden olisi pitänyt olla paljon korkeampi. Loppujen lopuksi Metazoa käytti happihengitystä ja tämä vaati, että hapen osapaine saavuttaa kriittisen tason - Pasteur-pisteen. Tässä tapauksessa anaerobinen käymisprosessi korvattiin energeettisesti lupaavammalla ja etenevällä happiaineenvaihdunnalla.

Sen jälkeen hapen lisäkertymä maan ilmakehään tapahtui melko nopeasti. Sinilevien määrän asteittainen lisääntyminen vaikutti siihen, että ilmakehässä saavutettiin eläinmaailman elämän ylläpitämiseksi tarvittava happitaso. Tietty ilmakehän happipitoisuuden stabiloituminen on tapahtunut siitä hetkestä lähtien, kun kasvit tulivat maahan - noin 450 miljoonaa vuotta sitten. Kasvien ilmaantuminen maahan, joka tapahtui Silurian aikana, johti ilmakehän happitason lopulliseen vakiintumiseen. Siitä lähtien sen pitoisuus alkoi vaihdella melko kapeiden rajojen sisällä, koskaan ylittämättä elämän olemassaoloa. Ilmakehän happipitoisuus on täysin vakiintunut kukkivien kasvien ilmaantumisen jälkeen. Tämä tapahtuma tapahtui liitukauden puolivälissä, ts. noin 100 miljoonaa vuotta sitten.

Suurin osa typestä muodostui maapallon kehityksen alkuvaiheessa pääasiassa ammoniakin hajoamisen seurauksena. Organismien ilmaantumisen myötä alkoi prosessi, jossa ilmakehän typpeä sitoi orgaaniseksi aineeksi ja hautaa se meren sedimentteihin. Organismien vapautumisen jälkeen maalle typpi alkoi haudata mannersedimentteihin. Vapaan typen käsittelyprosessit tehostuivat erityisesti maakasvien myötä.

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus laski kryptotsoiikan ja fanerotsoisen vaihteessa eli noin 650 miljoonaa vuotta sitten prosentin kymmenesosaan, ja se saavutti vasta melko hiljattain lähellä nykyistä tasoa, noin 10-20 miljoonaa. vuotta sitten.

Siten ilmakehän kaasukoostumus ei tarjonnut vain elintilaa organismeille, vaan myös määritti niiden elintärkeän toiminnan ominaisuudet, edisti asettumista ja evoluutiota. Siitä johtuvat häiriöt organismeille suotuisan ilmakehän kaasukoostumuksen jakautumisessa, sekä kosmisista että planeettaisista syistä, johtivat orgaanisen maailman massasukupuuttoon, mikä tapahtui toistuvasti kryptotsooisen aikana ja tietyillä fanerotsooisen historian virstanpylväillä.

Ilmakehän etnosfääriset toiminnot

Maan ilmakehä tarjoaa tarvittavan aineen, energian ja määrää aineenvaihduntaprosessien suunnan ja nopeuden. Nykyaikaisen ilmakehän kaasukoostumus on optimaalinen elämän olemassaololle ja kehitykselle. Ilmakehän on sään ja ilmaston muodostumisen alueena luotava mukavat olosuhteet ihmisten, eläinten ja kasvillisuuden elämälle. Ilmakehän ilman laadussa tai sääolosuhteissa tapahtuvat poikkeamat suuntaan tai toiseen luovat äärimmäisiä olosuhteita eläin- ja kasvimaailman, myös ihmisen, elämälle.

Maan ilmakehä ei ainoastaan ​​tarjoa edellytyksiä ihmiskunnan olemassaololle, sillä se on päätekijä etnosfäärin kehityksessä. Samalla se osoittautuu energia- ja raaka-aineresurssiksi tuotannossa. Yleisesti ottaen ilmakehä on ihmisten terveyttä suojeleva tekijä, ja jotkin alueet toimivat fyysisten ja maantieteellisten olosuhteiden ja ilmanlaadun vuoksi virkistysalueina ja ovat ihmisten parantolahoitoon ja virkistykseen tarkoitettuja alueita. Siten ilmapiiri on esteettinen ja emotionaalinen vaikutus.

Hiljattain määritellyt ilmakehän etnosfääriset ja teknosfääriset toiminnot (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001) vaativat riippumattoman ja syvällisen tutkimuksen. Ilmakehän energiatoimintojen tutkiminen on siten erittäin relevanttia sekä ympäristöä vahingoittavien prosessien esiintymisen ja toiminnan että ihmisten terveyteen ja hyvinvointiin kohdistuvien vaikutusten kannalta. Tässä tapauksessa puhumme syklonien ja antisyklonien energiasta, ilmakehän pyörteistä, ilmanpaineesta ja muista äärimmäisistä ilmakehän ilmiöistä, joiden tehokas käyttö auttaa ratkaisemaan ongelman, joka liittyy vaihtoehtoisten energialähteiden saamiseen, jotka eivät saastuta energiaa. ympäristöön. Loppujen lopuksi ilmaympäristö, varsinkin se osa, joka sijaitsee maailman valtameren yläpuolella, on alue, jossa vapautuu valtava määrä vapaata energiaa.

Esimerkiksi on todettu, että keskivoimaiset trooppiset syklonit vapauttavat energiaa, joka vastaa 500 000 Hiroshimaan ja Nagasakiin pudotetun atomipommin energiaa vain päivässä. 10 päivän aikana tällaisen syklonin olemassaolosta vapautuu tarpeeksi energiaa kattamaan kaikki Yhdysvaltojen kaltaisen maan energiatarpeet 600 vuoden ajan.

Viime vuosina on julkaistu suuri määrä luonnontieteilijöiden teoksia tavalla tai toisella, jotka koskevat toiminnan eri näkökohtia ja ilmakehän vaikutusta maapallon prosesseihin, mikä viittaa tieteidenvälisten vuorovaikutusten voimistumiseen nykyaikaisessa luonnontieteessä. Samalla ilmenee tiettyjen sen suuntien integroiva rooli, joista on tarpeen huomioida geoekologian toiminnallis-ekologinen suunta.

Tämä suunta stimuloi eri geosfäärien ekologisten toimintojen ja planetaarisen roolin analysointia ja teoreettista yleistämistä, mikä puolestaan ​​on tärkeä edellytys metodologian ja tieteellisten perusteiden kehittämiselle planeettamme kokonaisvaltaiselle tutkimukselle, rationaaliseen käyttöön ja luonnonvarojensa suojelua.

Maan ilmakehä koostuu useista kerroksista: troposfääri, stratosfääri, mesosfääri, termosfääri, ionosfääri ja eksosfääri. Troposfäärin yläosassa ja stratosfäärin alaosassa on otsonilla rikastettu kerros, jota kutsutaan otsonikerrokseksi. Otsonin jakautumisessa on havaittu tiettyjä (päivittäisiä, kausittaisia, vuosittaisia ​​jne.) säännönmukaisuuksia. Ilmakehä on alusta lähtien vaikuttanut planeettojen prosessien kulkuun. Ilmakehän primäärikoostumus oli täysin erilainen kuin nykyään, mutta ajan myötä molekyylitypen osuus ja rooli kasvoivat tasaisesti, noin 650 miljoonaa vuotta sitten ilmaantui vapaata happea, jonka määrä kasvoi jatkuvasti, mutta hiilidioksidin pitoisuus vastaavasti pieneni. . Ilmakehän suuri liikkuvuus, kaasukoostumus ja aerosolien esiintyminen määräävät sen erinomaisen roolin ja aktiivisen osallistumisen erilaisiin geologisiin ja biosfäärin prosesseihin. Ilmakehän rooli aurinkoenergian uudelleenjakamisessa ja katastrofaalisten luonnonilmiöiden ja katastrofien kehittymisessä on suuri. Ilmakehän pyörteet - tornadot (tornadot), hurrikaanit, taifuunit, syklonit ja muut ilmiöt vaikuttavat kielteisesti orgaaniseen maailmaan ja luonnonjärjestelmiin. Pääasialliset saastumisen lähteet luonnontekijöiden ohella ovat ihmisen taloudellisen toiminnan eri muodot. Ihmisten aiheuttamat vaikutukset ilmakehään eivät ilmene pelkästään erilaisten aerosolien ja kasvihuonekaasujen ilmaantumisena, vaan myös vesihöyryn määrän lisääntymisenä, ja ne ilmenevät savusumun ja happosateen muodossa. Kasvihuonekaasut muuttavat maan pinnan lämpötilaa, tiettyjen kaasujen päästöt vähentävät otsoniverkon tilavuutta ja edistävät otsoniaukojen muodostumista. Maan ilmakehän rooli etnosfäärissä on suuri.

Ilmakehän rooli luonnollisissa prosesseissa

Pintailmakehä välitilassaan litosfäärin ja ulkoavaruuden välissä ja sen kaasukoostumus luo olosuhteet organismien elämälle. Samaan aikaan kivien sään ja tuhoutumisen voimakkuus, jätemateriaalin siirtyminen ja kertyminen riippuvat sateen määrästä, luonteesta ja tiheydestä, tuulien tiheydestä ja voimakkuudesta sekä erityisesti ilman lämpötilasta. Ilmakehä on ilmastojärjestelmän keskeinen osa. Ilman lämpötila ja kosteus, pilvisyys ja sademäärä, tuuli - kaikki tämä luonnehtii säätä, eli ilmakehän jatkuvasti muuttuvaa tilaa. Samalla nämä samat komponentit luonnehtivat myös ilmastoa, eli keskimääräistä pitkän aikavälin säätilaa.

Kaasujen koostumus, pilvien ja erilaisten epäpuhtauksien läsnäolo, joita kutsutaan aerosolihiukkasiksi (tuhka, pöly, vesihöyryhiukkaset), määrittävät auringon säteilyn ilmakehän läpi kulkeutumisen ominaisuudet ja estävät maapallon lämpösäteilyn karkaamisen. ulkoavaruuteen.

Maan ilmakehä on hyvin liikkuva. Siinä syntyvät prosessit ja muutokset kaasun koostumuksessa, paksuudessa, sameudessa, läpinäkyvyydessä ja erilaisten aerosolihiukkasten läsnäolo siinä vaikuttavat sekä säähän että ilmastoon.

Auringon säteily määrää luonnollisten prosessien toiminnan ja suunnan sekä elämän ja toiminnan maapallolla. Se tuottaa 99,98 % maan pinnalle tulevasta lämmöstä. Vuosittain se tekee 134*1019 kcal. Tämä määrä lämpöä saadaan polttamalla 200 miljardia tonnia hiiltä. Vetyvarannot, jotka synnyttävät tämän lämpöydinenergiavirran Auringon massassa, riittävät vielä ainakin 10 miljardiksi vuodeksi, eli kaksi kertaa niin pitkäksi ajaksi kuin planeettamme itse on olemassa.

Noin 1/3 ilmakehän ylärajalle tulevasta aurinkoenergian kokonaismäärästä heijastuu takaisin maailmanavaruuteen, 13 % imeytyy otsonikerrokseen (mukaan lukien lähes kaikki ultraviolettisäteily). 7% - muu ilmakehä ja vain 44% saavuttaa maan pinnan. Maahan vuorokaudessa saavuttava auringon kokonaissäteily on yhtä suuri kuin energia, jonka ihmiskunta on saanut polttamalla kaikenlaisia ​​polttoaineita viimeisen vuosituhannen aikana.

Auringon säteilyn määrä ja jakautuminen maan pinnalle ovat tiiviisti riippuvaisia ​​ilmakehän pilvisyydestä ja läpinäkyvyydestä. Sironneen säteilyn määrään vaikuttavat Auringon korkeus horisontin yläpuolella, ilmakehän läpinäkyvyys, vesihöyryn, pölyn pitoisuus, hiilidioksidin kokonaismäärä jne.

Suurin määrä sirottua säteilyä putoaa napa-alueille. Mitä alempana aurinko on horisontin yläpuolella, sitä vähemmän lämpöä pääsee tietylle alueelle.

Ilmakehän läpinäkyvyys ja pilvisyys ovat erittäin tärkeitä. Pilvisenä kesäpäivänä on yleensä kylmempää kuin kirkkaana, sillä päiväsaikaan pilvet estävät maapallon lämpenemisen.

Ilmakehän pölypitoisuudella on tärkeä rooli lämmön jakautumisessa. Siinä olevat hienojakoiset kiinteät pöly- ja tuhkahiukkaset, jotka vaikuttavat sen läpinäkyvyyteen, vaikuttavat haitallisesti auringonsäteilyn jakautumiseen, josta suurin osa heijastuu. Pienet hiukkaset pääsevät ilmakehään kahdella tavalla: ne ovat joko tulivuorenpurkauksissa vapautuvaa tuhkaa tai kuivilta trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla tuulen kuljettamaa aavikkopölyä. Etenkin paljon tällaista pölyä muodostuu kuivuuden aikana, kun se kulkeutuu lämpimän ilmavirran mukana ilmakehän yläkerroksiin ja voi pysyä siellä pitkään. Krakatoa-tulivuoren purkauksen jälkeen vuonna 1883 kymmenien kilometrien päähän ilmakehään heitetty pöly pysyi stratosfäärissä noin 3 vuotta. El Chichon -tulivuoren (Meksiko) purkauksen seurauksena vuonna 1985 pölyä pääsi Eurooppaan, ja siksi pintalämpötilat laskivat hieman.

Maan ilmakehä sisältää vaihtelevan määrän vesihöyryä. Absoluuttisesti mitattuna painon tai tilavuuden mukaan sen määrä vaihtelee välillä 2-5%.

Vesihöyry, kuten hiilidioksidi, lisää kasvihuoneilmiötä. Ilmakehään syntyvissä pilvissä ja sumuissa tapahtuu omituisia fysikaalis-kemiallisia prosesseja.

Ilmakehän pääasiallinen vesihöyryn lähde on valtamerten pinta. Siitä haihtuu vuosittain 95-110 cm paksu vesikerros, jonka kosteudesta osa palaa tiivistymisen jälkeen valtamereen ja osa ilmavirtojen ohjaamaan mantereille. Vaihtelevan kostean ilmaston alueilla sade kostuttaa maaperää ja kosteilla alueilla pohjavesivarastoja. Siten ilmakehä on kosteuden kerääjä ja sateen säiliö. ja ilmakehään muodostuvat sumut kosteuttavat maapeitettä ja ovat siten ratkaisevassa roolissa eläin- ja kasvimaailman kehityksessä.

Ilmakehän kosteus jakautuu maan pinnalle ilmakehän liikkuvuuden vuoksi. Sillä on erittäin monimutkainen tuuli- ja paineen jakautumisjärjestelmä. Koska ilmakehä on jatkuvassa liikkeessä, tuulen virtausten ja paineen jakautumisen luonne ja laajuus muuttuvat jatkuvasti. Liikkeen mittakaavat vaihtelevat mikrometeorologisista, joiden koko on vain muutaman sadan metrin, globaaliin, jonka koko on useita kymmeniä tuhansia kilometrejä. Valtavat ilmakehän pyörteet osallistuvat laajamittaisten ilmavirtojen järjestelmien luomiseen ja määräävät ilmakehän yleisen kierron. Lisäksi ne ovat katastrofaalisten ilmakehän ilmiöiden lähteitä.

Sää- ja ilmasto-olojen jakautuminen ja elävän aineen toiminta riippuvat ilmanpaineesta. Mikäli ilmanpaine vaihtelee pienissä rajoissa, sillä ei ole ratkaisevaa merkitystä ihmisten hyvinvoinnille ja eläinten käyttäytymiselle eikä se vaikuta kasvien fysiologisiin toimintoihin. Pääsääntöisesti frontaaliset ilmiöt ja säämuutokset liittyvät paineen muutoksiin.

Ilmakehän paineella on perustavanlaatuinen merkitys tuulen muodostumiselle, joka helpotusta muodostavana tekijänä vaikuttaa voimakkaimmin kasvistoon ja eläimistöön.

Tuuli pystyy hillitsemään kasvien kasvua ja samalla edistämään siementen siirtymistä. Tuulen rooli sää- ja ilmasto-olosuhteiden muodostumisessa on suuri. Hän toimii myös merivirtojen säätelijänä. Tuuli yhtenä eksogeenisista tekijöistä edistää kuluneen materiaalin kulumista ja deflaatiota pitkien etäisyyksien aikana.

Ilmakehän prosessien ekologinen ja geologinen rooli

Aerosolihiukkasten ja kiinteän pölyn ilmaantumisen aiheuttama ilmakehän läpinäkyvyyden väheneminen vaikuttaa auringon säteilyn jakautumiseen lisäämällä albedoa tai heijastavuutta. Erilaiset kemialliset reaktiot johtavat samaan tulokseen, aiheuttaen otsonin hajoamista ja vesihöyrystä koostuvien "helmipilvien" muodostumista. Globaali heijastavuuden muutos sekä muutokset ilmakehän kaasukoostumuksessa, pääasiassa kasvihuonekaasuissa, ovat syynä ilmastonmuutokseen.

Epätasainen kuumeneminen, joka aiheuttaa ilmanpaine-eroja maan pinnan eri osissa, johtaa ilmakehän kiertoon, joka on troposfäärin tunnusmerkki. Kun paineessa on eroa, ilma ryntää korkeapaineisilta alueilta matalapaineisille alueille. Nämä ilmamassojen liikkeet yhdessä kosteuden ja lämpötilan kanssa määräävät ilmakehän prosessien tärkeimmät ekologiset ja geologiset piirteet.

Tuuli tuottaa nopeudesta riippuen erilaisia ​​geologisia töitä maan pinnalle. Nopeudella 10 m/s se ravistaa paksuja puiden oksia, poimii ja kuljettaa pölyä ja hienoa hiekkaa; murtaa puiden oksia nopeudella 20 m/s, kuljettaa hiekkaa ja soraa; nopeudella 30 m/s (myrsky) repii irti talojen katot, kaataa puita, murtaa pylväitä, siirtää kiviä ja kantaa pientä soraa ja hurrikaani nopeudella 40 m/s tuhoaa taloja, murtaa ja purkaa pylväitä voimalinjoja, kaataa juuriltaan suuria puita.

Myrskymyrskyillä ja tornadoilla (tornadot) on suuri negatiivinen ympäristövaikutus, jolla on katastrofaalisia seurauksia - ilmakehän pyörteitä, joita esiintyy lämpimänä vuodenaikana voimakkailla ilmakehän rintamilla jopa 100 m/s nopeudella. Myrskytuulet ovat vaakasuuntaisia ​​pyörteitä, joiden tuulennopeus on hurrikaaninen (jopa 60-80 m/s). Niihin liittyy usein voimakkaita sadekuuroja ja ukkosmyrskyjä, jotka kestävät muutamasta minuutista puoleen tuntiin. Myrskyt kattavat jopa 50 km leveitä alueita ja kulkevat 200-250 km matkan. Moskovassa ja Moskovan alueella vuonna 1998 myrsky vaurioitti monien talojen kattoja ja kaatoi puita.

Tornadot, joita kutsutaan Pohjois-Amerikassa tornadoiksi, ovat voimakkaita suppilomaisia ​​ilmakehän pyörteitä, jotka liittyvät usein ukkospilviin. Nämä ovat keskeltä kapenevia ilmapylväitä, joiden halkaisija on useita kymmeniä - satoja metrejä. Tornado näyttää suppilolta, joka on hyvin samanlainen kuin norsun runko, joka laskeutuu pilvistä tai nousee maan pinnalta. Voimakkaan harventumisen ja suuren pyörimisnopeuden ansiosta tornado kulkee jopa useita satoja kilometrejä vetäen sisäänsä pölyä, vettä säiliöistä ja erilaisista esineistä. Voimakkaisiin tornadoihin liittyy ukkosmyrskyjä, sateita ja niillä on suuri tuhovoima.

Tornadoja esiintyy harvoin subpolaarisilla tai päiväntasaajan alueilla, joilla on jatkuvasti kylmää tai kuumaa. Muutama tornado avomerellä. Tornadot esiintyvät Euroopassa, Japanissa, Australiassa, USA:ssa ja Venäjällä ne ovat erityisen yleisiä Keski-Mustamaan alueella, Moskovan, Jaroslavlin, Nižni Novgorodin ja Ivanovon alueilla.

Tornadot nostavat ja siirtävät autoja, taloja, vaunuja, siltoja. Erityisen tuhoisia tornadoja (tornadoja) havaitaan Yhdysvalloissa. Vuosittain rekisteröidään 450–1500 tornadoa ja keskimäärin noin 100 uhria. Tornadot ovat nopeasti vaikuttavia katastrofaalisia ilmakehän prosesseja. Ne muodostuvat vain 20-30 minuutissa, ja niiden olemassaoloaika on 30 minuuttia. Siksi on lähes mahdotonta ennustaa tornadojen esiintymisaikaa ja -paikkaa.

Muita tuhoisia, mutta pitkäaikaisia ​​ilmakehän pyörteitä ovat syklonit. Ne muodostuvat painehäviön vuoksi, mikä tietyissä olosuhteissa edistää ilmavirtojen ympyränmuotoista liikettä. Ilmakehän pyörteet syntyvät kostean lämpimän ilman voimakkaiden nousevien virtojen ympäriltä ja pyörivät suurella nopeudella myötäpäivään eteläisellä pallonpuoliskolla ja vastapäivään pohjoisella pallonpuoliskolla. Syklonit, toisin kuin tornadot, syntyvät valtamerien yltä ja aiheuttavat tuhoisia toimiaan mantereiden yli. Tärkeimmät tuhoa aiheuttavat tekijät ovat voimakkaat tuulet, voimakkaat sateet lumisateen muodossa, kaatosateet, rakeet ja tulvat. Tuulet, joiden nopeus on 19 - 30 m / s, muodostavat myrskyn, 30 - 35 m / s - myrskyn ja yli 35 m / s - hurrikaanin.

Trooppisten syklonien - hurrikaanien ja taifuunien - keskimääräinen leveys on useita satoja kilometrejä. Tuulen nopeus syklonin sisällä saavuttaa hurrikaanin voimakkuuden. Trooppiset syklonit kestävät useista päivistä useisiin viikkoihin ja liikkuvat nopeudella 50-200 km/h. Keskipitkän leveysasteen sykloneilla on suurempi halkaisija. Niiden poikittaismitat vaihtelevat tuhannesta useaan tuhanteen kilometriin, tuulen nopeus on myrskyinen. Ne liikkuvat pohjoisella pallonpuoliskolla lännestä, ja niihin liittyy rakeita ja lumisateita, jotka ovat katastrofaalisia. Syklonit ja niihin liittyvät hurrikaanit ja taifuunit ovat tulvien jälkeen suurimmat luonnonkatastrofit uhrien ja vahinkojen määrällä mitattuna. Aasian tiheästi asutuilla alueilla hurrikaanien uhrien määrä mitataan tuhansissa. Vuonna 1991 Bangladeshissa hurrikaanin aikana, joka aiheutti 6 m korkeiden meren aaltojen muodostumisen, kuoli 125 tuhatta ihmistä. Taifuunit aiheuttavat suuria vahinkoja Yhdysvalloille. Seurauksena on, että kymmeniä ja satoja ihmisiä kuolee. Länsi-Euroopassa hurrikaanit aiheuttavat vähemmän vahinkoja.

Ukkosmyrskyjä pidetään katastrofaalisena ilmakehän ilmiönä. Ne syntyvät, kun lämmin, kostea ilma nousee hyvin nopeasti. Trooppisten ja subtrooppisten vyöhykkeiden rajalla ukkosmyrskyjä esiintyy 90-100 päivää vuodessa, lauhkealla vyöhykkeellä 10-30 päivää. Maassamme eniten ukkosmyrskyjä esiintyy Pohjois-Kaukasiassa.

Ukkosmyrskyt kestävät yleensä alle tunnin. Voimakkaat sateet, rakeet, salamaniskut, tuulenpuuskat ja pystysuuntaiset ilmavirrat muodostavat erityisen vaaran. Raevaara määräytyy rakeiden koon mukaan. Pohjois-Kaukasiassa rakeiden massa oli kerran 0,5 kg ja Intiassa 7 kg painavia rakeita. Maamme vaarallisimmat alueet sijaitsevat Pohjois-Kaukasiassa. Heinäkuussa 1992 rakeet vaurioittivat 18 lentokonetta Mineralnye Vodyn lentokentällä.

Salama on vaarallinen sääilmiö. Ne tappavat ihmisiä, karjaa, aiheuttavat tulipaloja, vahingoittavat sähköverkkoa. Noin 10 000 ihmistä kuolee vuosittain ukkosmyrskyihin ja niiden seurauksiin maailmanlaajuisesti. Lisäksi joissain osissa Afrikkaa, Ranskassa ja Yhdysvalloissa salaman uhrien määrä on suurempi kuin muiden luonnonilmiöiden aiheuttamien uhrien määrä. Ukkosmyrskyjen vuosittaiset taloudelliset vahingot Yhdysvalloissa ovat vähintään 700 miljoonaa dollaria.

Kuivuus on tyypillistä autiomaa-, aro- ja metsä-aroalueille. Sateen puute aiheuttaa maaperän kuivumista, alentaa pohjaveden ja altaiden tasoa, kunnes ne ovat täysin kuivia. Kosteuden puute johtaa kasvillisuuden ja sadon kuolemaan. Kuivuus on erityisen ankara Afrikassa, Lähi- ja Lähi-idässä, Keski-Aasiassa ja eteläisessä Pohjois-Amerikassa.

Kuivuus muuttaa ihmisten elämän olosuhteita, vaikuttaa haitallisesti luonnonympäristöön muun muassa maaperän suolaantumisen, kuivien tuulien, pölymyrskyjen, maaperän eroosion ja metsäpalojen kautta. Tulipalot ovat erityisen voimakkaita kuivuuden aikana taigan alueilla, trooppisissa ja subtrooppisissa metsissä ja savanneilla.

Kuivuus ovat lyhytaikaisia ​​prosesseja, jotka kestävät yhden kauden. Kun kuivuus kestää yli kaksi vuodenaikaa, on olemassa nälkään ja massakuolleisuuden uhka. Tyypillisesti kuivuuden vaikutukset ulottuvat yhden tai useamman maan alueelle. Erityisen usein pitkittynyttä kuivuutta, jolla on traagiset seuraukset, esiintyy Afrikan Sahelin alueella.

Ilmakehän ilmiöt, kuten lumisateet, ajoittaiset rankkasateet ja pitkittyneet pitkittyneet sateet, aiheuttavat suuria vahinkoja. Lumisateet aiheuttavat valtavia lumivyöryjä vuoristossa, ja sateisen lumen nopea sulaminen ja pitkittyneet rankkasateet johtavat tulviin. Valtava vesimassa, joka putoaa maan pinnalle, etenkin puuttomilla alueilla, aiheuttaa maaperän voimakasta eroosiota. Rokkopalkkijärjestelmät lisääntyvät voimakkaasti. Tulvat syntyvät suurten tulvien seurauksena rankkasateen aikana tai tulvista äkillisen lämpenemisen tai kevään lumen sulamisen jälkeen ja ovat siksi alkuperältään ilmakehän ilmiöitä (niitä käsitellään hydrosfäärin ekologista roolia käsittelevässä luvussa).

Ihmisten aiheuttamat muutokset ilmakehässä

Tällä hetkellä on olemassa monia erilaisia ​​antropogeenisen luonnon lähteitä, jotka saastuttavat ilmaa ja johtavat vakaviin ekologisen tasapainon rikkomuksiin. Mittakaavaltaan kahdella lähteellä on suurin vaikutus ilmakehään: liikenne ja teollisuus. Keskimäärin liikenteen osuus ilmansaasteiden kokonaismäärästä on noin 60 %, teollisuuden - 15%, lämpöenergian - 15%, kotitalous- ja teollisuusjätteiden hävittämistekniikan - 10%.

Kuljetus vapauttaa ilmakehään käytetystä polttoaineesta ja hapettimien tyypeistä riippuen typen oksideja, rikkiä, hiilen oksideja ja dioksidia, lyijyä ja sen yhdisteitä, nokea, bentsopyreeniä (polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen ryhmään kuuluvaa ainetta, joka on voimakas syöpää aiheuttava aine, joka aiheuttaa ihosyöpää).

Teollisuus päästää ilmakehään rikkidioksidia, hiilioksideja ja -dioksidia, hiilivetyjä, ammoniakkia, rikkivetyä, rikkihappoa, fenolia, klooria, fluoria ja muita yhdisteitä ja kemikaaleja. Mutta päästöjen joukossa hallitseva asema (jopa 85 %) on pölyllä.

Saastumisen seurauksena ilmakehän läpinäkyvyys muuttuu, siihen ilmaantuu aerosoleja, savusumua ja happosateita.

Aerosolit ovat dispergoituja järjestelmiä, jotka koostuvat kiinteistä hiukkasista tai nestepisaroista, jotka on suspendoitu kaasumaiseen väliaineeseen. Dispergoituneen faasin hiukkaskoko on yleensä 10 -3 -10 -7 cm Dispergoituneen faasin koostumuksesta riippuen aerosolit jaetaan kahteen ryhmään. Yksi sisältää aerosolit, jotka koostuvat kaasumaiseen väliaineeseen dispergoituneista kiinteistä hiukkasista, toinen - aerosolit, jotka ovat kaasu- ja nestefaasien seos. Ensimmäistä kutsutaan savuksi ja toista sumuksi. Kondensaatiokeskuksilla on tärkeä rooli niiden muodostumisprosessissa. Kondensaatioytimina toimivat vulkaaninen tuhka, kosminen pöly, teollisuuden päästöjen tuotteet, erilaiset bakteerit jne. Mahdollisten keskittymisytimien lähteiden määrä kasvaa jatkuvasti. Joten esimerkiksi kun kuiva ruoho tuhoutuu tulipalossa 4000 m 2:n alueella, muodostuu keskimäärin 11 * 10 22 aerosoliytimiä.

Aerosolit alkoivat muodostua planeettamme syntyhetkestä lähtien ja vaikuttivat luonnonolosuhteisiin. Niiden määrä ja toiminta tasapainossa luonnon yleisen ainekierron kanssa eivät kuitenkaan aiheuttaneet syviä ekologisia muutoksia. Niiden muodostumisen antropogeeniset tekijät siirsivät tämän tasapainon kohti merkittäviä biosfäärin ylikuormituksia. Tämä ominaisuus on ollut erityisen selvä siitä lähtien, kun ihmiskunta alkoi käyttää erityisesti luotuja aerosoleja sekä myrkyllisten aineiden muodossa että kasvinsuojelussa.

Kasvillisuuden peitteelle vaarallisimpia ovat rikkidioksidin, fluorivedyn ja typen aerosolit. Joutuessaan kosketuksiin märän lehtipinnan kanssa ne muodostavat happoja, joilla on haitallinen vaikutus eläviin olentoihin. Happosumut pääsevät yhdessä sisäänhengitetyn ilman kanssa eläinten ja ihmisten hengityselimiin ja vaikuttavat aggressiivisesti limakalvoihin. Jotkut niistä hajottavat elävää kudosta, ja radioaktiiviset aerosolit aiheuttavat syöpää. Radioaktiivisista isotoopeista SG 90 on erityisen vaarallinen paitsi sen karsinogeenisuuden vuoksi, myös kalsiumin analogina, joka korvaa sen organismien luissa ja aiheuttaa niiden hajoamisen.

Ydinräjähdyksen aikana ilmakehään muodostuu radioaktiivisia aerosolipilviä. Pienet hiukkaset, joiden säde on 1 - 10 mikronia, putoavat paitsi troposfäärin ylempiin kerroksiin, myös stratosfääriin, jossa ne pystyvät pysymään pitkään. Aerosolipilviä muodostuu myös ydinpolttoainetta tuottavien teollisuuslaitosten reaktorien käytön aikana sekä ydinvoimalaitosten onnettomuuksien seurauksena.

Sumu on seos aerosoleja, joissa on nestemäisiä ja kiinteitä dispergoituneita faaseja, jotka muodostavat sumuisen verhon teollisuusalueiden ja suurten kaupunkien ylle.

Sumua on kolmenlaisia: jää, märkä ja kuiva. Jääsumua kutsutaan nimellä Alaskan. Tämä on yhdistelmä kaasumaisia ​​epäpuhtauksia, joihin on lisätty pölyhiukkasia ja jääkiteitä, joita syntyy, kun sumupisarat ja lämmitysjärjestelmien höyryt jäätyvät.

Märkää savusumua tai Lontoon tyyppistä savusumua kutsutaan joskus talvisumuksi. Se on seos kaasumaisia ​​epäpuhtauksia (pääasiassa rikkidioksidia), pölyhiukkasia ja sumupisaroita. Talvisumun ilmaantumisen meteorologinen edellytys on tyyni sää, jolloin kylmän ilman pintakerroksen yläpuolella (alle 700 m) on lämmintä ilmaa. Samanaikaisesti ei vain vaakasuuntaista, vaan myös pystysuoraa vaihtoa ei ole. Epäpuhtaudet, jotka yleensä leviävät korkeisiin kerroksiin, kerääntyvät tällöin pintakerrokseen.

Kuivaa savusumua esiintyy kesällä, ja sitä kutsutaan usein LA-tyypin savusumuksi. Se on otsonin, hiilimonoksidin, typen oksidien ja happohöyryjen seos. Tällainen savusumu muodostuu auringon säteilyn, erityisesti sen ultraviolettiosan, aiheuttaman saasteiden hajoamisen seurauksena. Meteorologinen edellytys on ilmakehän inversio, joka ilmaistaan ​​kylmän ilmakerroksen ilmaantumisena lämpimän yläpuolelle. Yleensä lämpimien ilmavirtojen nostamat kaasut ja kiinteät hiukkaset hajoavat sitten ylempiin kylmiin kerroksiin, mutta tässä tapauksessa ne kerääntyvät inversiokerrokseen. Fotolyysiprosessissa autojen moottoreissa polttoaineen palamisen aikana muodostuneet typpidioksidit hajoavat:

NO 2 → NO + O

Sitten tapahtuu otsonin synteesi:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

Fotodissosiaatioprosesseihin liittyy kelta-vihreä hehku.

Lisäksi reaktioita tapahtuu tyypin mukaan: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, eli muodostuu vahvaa rikkihappoa.

Sääolosuhteiden muuttuessa (tuulen ilmaantuminen tai kosteuden muutos) kylmä ilma haihtuu ja savusumu katoaa.

Karsinogeenien esiintyminen savusumussa johtaa hengitysvajaukseen, limakalvojen ärsytykseen, verenkiertohäiriöihin, astmaattiseen tukehtumiseen ja usein kuolemaan. Sumu on erityisen vaarallista pienille lapsille.

Happosade on ilmakehän sadetta, joka on happamoitunut teollisuuden rikin oksidien, typen oksidien ja niihin liuenneen perkloorihapon ja kloorin höyryjen vaikutuksesta. Hiilen ja kaasun polttoprosessissa suurin osa siinä olevasta rikistä, sekä oksidina että raudan kanssa yhdistetyissä yhdisteissä, erityisesti rikkikiisussa, pyrrotiitissa, kalkopyriitissä jne., muuttuu rikkioksidiksi, joka yhdessä hiilen kanssa dioksidia, vapautuu ilmakehään. Kun ilmakehän typpeä ja teollisuuden päästöjä yhdistetään hapen kanssa, muodostuu erilaisia ​​typen oksideja, ja muodostuvien typen oksidien määrä riippuu palamislämpötilasta. Suurin osa typen oksideista syntyy ajoneuvojen ja dieselvetureiden käytön aikana ja pienempi osa energia-alalla ja teollisuusyrityksissä. Rikki ja typen oksidit ovat tärkeimmät hapon muodostajat. Reagoiessaan ilmakehän hapen ja siinä olevan vesihöyryn kanssa muodostuu rikki- ja typpihappoa.

Tiedetään, että väliaineen alkali-happotasapaino määräytyy pH-arvon perusteella. Neutraalin ympäristön pH-arvo on 7, happaman ympäristön pH-arvo 0 ja emäksisen ympäristön pH-arvo 14. Nykyaikana sadeveden pH-arvo on 5,6, vaikka lähimenneisyydessä se on oli neutraali. pH-arvon aleneminen yhdellä vastaa happamuuden kymmenkertaista nousua ja siksi tällä hetkellä happamuutta lisääviä sateita sataa lähes kaikkialle. Länsi-Euroopan sateiden suurin happamuus oli 4-3,5 pH. On otettava huomioon, että pH-arvo 4-4,5 on tappava useimmille kaloille.

Happamat sateet vaikuttavat aggressiivisesti maapallon kasvillisuuteen, teollisuus- ja asuinrakennuksiin ja kiihdyttävät merkittävästi paljaiden kivien sään kulumista. Happamuuden lisääntyminen estää ravinteiden liuenneen maaperän neutraloinnin itsesäätelyn. Tämä puolestaan ​​johtaa satojen voimakkaaseen laskuun ja aiheuttaa kasvillisuuden huononemista. Maaperän happamuus edistää sitoutuneessa tilassa olevien raskaiden vapautumista, jotka imeytyvät vähitellen kasveihin aiheuttaen niissä vakavia kudosvaurioita ja tunkeutuen ihmisen ravintoketjuun.

Merivesien alkalihappopotentiaalin muutos, erityisesti matalissa vesissä, johtaa monien selkärangattomien lisääntymisen pysähtymiseen, aiheuttaa kalojen kuoleman ja häiritsee valtamerten ekologista tasapainoa.

Happamien sateiden seurauksena Länsi-Euroopan, Baltian maiden, Karjalan, Uralin, Siperian ja Kanadan metsät ovat kuoleman uhan alla.

Troposfääri

Sen yläraja on 8-10 km:n korkeudessa napa-alueilla, 10-12 km:n korkeudella lauhkealla ja 16-18 km:n korkeudella trooppisilla leveysasteilla; talvella alhaisempi kuin kesällä. Ilmakehän alempi pääkerros sisältää yli 80 % ilmakehän ilman kokonaismassasta ja noin 90 % kaikesta ilmakehässä olevasta vesihöyrystä. Troposfäärissä turbulenssi ja konvektio ovat erittäin kehittyneitä, pilvet ilmestyvät, syklonit ja antisyklonit kehittyvät. Lämpötila laskee korkeuden myötä keskimääräisen pystysuoran gradientin ollessa 0,65°/100 m

tropopaussi

Siirtymäkerros troposfääristä stratosfääriin, ilmakehän kerros, jossa lämpötilan lasku korkeuden myötä pysähtyy.

Stratosfääri

Ilmakehän kerros sijaitsee 11-50 km korkeudessa. Pieni lämpötilan muutos 11-25 km:n kerroksessa (stratosfäärin alakerros) ja sen nousu 25-40 km:n kerroksessa -56,5:stä 0,8 °C:seen (ylempi stratosfäärikerros tai inversioalue) ovat tyypillisiä. Saavutettuaan noin 273 K (lähes 0 °C) arvon noin 40 km:n korkeudessa lämpötila pysyy vakiona noin 55 km:n korkeuteen asti. Tätä tasaisen lämpötilan aluetta kutsutaan stratopausiksi ja se on stratosfäärin ja mesosfäärin välinen raja.

Stratopaussi

Ilmakehän rajakerros stratosfäärin ja mesosfäärin välillä. Pystysuuntaisessa lämpötilajakaumassa on maksimi (noin 0 °C).

Mesosfääri

Mesosfääri alkaa 50 km:n korkeudesta ja ulottuu 80-90 km:n korkeuteen. Lämpötila laskee korkeuden myötä keskimääräisellä pystygradientilla (0,25-0,3)°/100 m. Pääenergiaprosessi on säteilylämmönsiirto. Monimutkaiset fotokemialliset prosessit, joihin liittyy vapaita radikaaleja, värähtelyvirittyneitä molekyylejä jne., aiheuttavat ilmakehän luminesenssia.

mesopaussi

Siirtymäkerros mesosfäärin ja termosfäärin välillä. Pystysuorassa lämpötilajakaumassa on minimi (noin -90 °C).

Karman linja

Korkeus merenpinnan yläpuolella, joka on perinteisesti hyväksytty maan ilmakehän ja avaruuden väliseksi rajaksi. Karmana-linja sijaitsee 100 km merenpinnan yläpuolella.

Maan ilmakehän raja

Termosfääri

Yläraja on noin 800 km. Lämpötila nousee 200-300 km korkeuteen, jossa se saavuttaa luokkaa 1500 K, minkä jälkeen se pysyy lähes vakiona korkeille korkeuksille. Auringon ultravioletti- ja röntgensäteilyn ja kosmisen säteilyn vaikutuksesta ilma ionisoituu ("napavalot") - ionosfäärin pääalueet sijaitsevat termosfäärin sisällä. Yli 300 km korkeudessa atomihappi hallitsee. Termosfäärin yläraja määräytyy suurelta osin Auringon nykyisen aktiivisuuden mukaan. Alhaisen aktiivisuuden aikana tämän kerroksen koko pienenee huomattavasti.

Termopaussi

Ilmakehän alue termosfäärin yläpuolella. Tällä alueella auringon säteilyn absorptio on merkityksetöntä eikä lämpötila itse asiassa muutu korkeuden mukana.

Eksosfääri (sirontapallo)

Ilmakehän kerrokset 120 km korkeuteen asti

Eksosfääri - sirontavyöhyke, termosfäärin ulompi osa, joka sijaitsee yli 700 km. Eksosfäärissä oleva kaasu on erittäin harvinaista, ja siksi sen hiukkaset vuotavat planeettojen väliseen tilaan (häviö).

Ilmakehä on 100 km:n korkeuteen asti homogeeninen, hyvin sekoittunut kaasuseos. Korkeammissa kerroksissa kaasujen jakautuminen korkeudessa riippuu niiden molekyylimassoista, raskaampien kaasujen pitoisuus pienenee nopeammin etäisyyden maanpinnasta. Kaasun tiheyden pienenemisen vuoksi lämpötila laskee stratosfäärin 0 °C:sta mesosfäärin -110 °C:seen. Yksittäisten hiukkasten kineettinen energia 200–250 km korkeudessa vastaa kuitenkin ~150 °C:n lämpötilaa. Yli 200 km:n korkeudessa havaitaan merkittäviä lämpötilan ja kaasun tiheyden vaihteluita ajassa ja tilassa.

Noin 2000-3500 km korkeudessa eksosfääri siirtyy vähitellen niin sanottuun lähiavaruustyhjiöön, joka on täynnä erittäin harvinaisia ​​planeettojen välisen kaasun hiukkasia, pääasiassa vetyatomeja. Mutta tämä kaasu on vain osa planeettojen välistä ainetta. Toinen osa koostuu pölymäisistä komeetta- ja meteoriperäisistä hiukkasista. Äärimmäisen harvinaisten pölymäisten hiukkasten lisäksi tähän tilaan tunkeutuu auringon ja galaktista alkuperää olevaa sähkömagneettista ja korpuskulaarista säteilyä.

Troposfäärin osuus ilmakehän massasta on noin 80 %, stratosfäärin osuus noin 20 %; mesosfäärin massa on enintään 0,3%, termosfääri on alle 0,05% ilmakehän kokonaismassasta. Ilmakehän sähköisten ominaisuuksien perusteella erotetaan neutrosfääri ja ionosfääri. Tällä hetkellä uskotaan ilmakehän ulottuvan 2000-3000 kilometrin korkeuteen.

Ilmakehän kaasun koostumuksesta riippuen erotetaan homosfääri ja heterosfääri. Heterosfääri on alue, jossa painovoima vaikuttaa kaasujen erottumiseen, koska niiden sekoittuminen sellaisella korkeudella on mitätöntä. Tästä seuraa heterosfäärin muuttuva koostumus. Sen alapuolella on hyvin sekoittunut, homogeeninen osa ilmakehää, jota kutsutaan homosfääriksi. Näiden kerrosten välistä rajaa kutsutaan turbopaussiksi ja se sijaitsee noin 120 km:n korkeudessa.

Ympäröivä maailma koostuu kolmesta hyvin erilaisesta osasta: maasta, vedestä ja ilmasta. Jokainen niistä on ainutlaatuinen ja mielenkiintoinen omalla tavallaan. Nyt puhumme vain niistä viimeisestä. Mikä on ilmapiiri? Miten se syntyi? Mistä se on tehty ja mihin osiin se on jaettu? Kaikki nämä kysymykset ovat erittäin mielenkiintoisia.

Nimi "ilmapiiri" on muodostettu kahdesta kreikkalaista alkuperää olevasta sanasta, venäjäksi käännettynä ne tarkoittavat "höyryä" ja "palloa". Ja jos katsot tarkkaa määritelmää, voit lukea seuraavan: "Ilmakehä on maapallon ilmakuori, joka ryntää sen mukana ulkoavaruudessa." Se kehittyi rinnakkain planeetalla tapahtuneiden geologisten ja geokemiallisten prosessien kanssa. Ja nykyään kaikki elävissä organismeissa tapahtuvat prosessit riippuvat siitä. Ilman ilmakehää planeetalta tulisi eloton aavikko kuin kuu.

Mistä se koostuu?

Kysymys siitä, mikä on ilmapiiri ja mitä elementtejä siinä on, on kiinnostanut ihmisiä pitkään. Tämän kuoren pääkomponentit tunnettiin jo vuonna 1774. Ne asensi Antoine Lavoisier. Hän havaitsi, että ilmakehän koostumus muodostuu enimmäkseen typestä ja hapesta. Ajan myötä sen komponentteja on jalostettu. Ja nyt tiedämme, että se sisältää paljon enemmän kaasuja sekä vettä ja pölyä.

Tarkastellaanpa tarkemmin, mistä Maan ilmakehä lähellä sen pintaa koostuu. Yleisin kaasu on typpi. Se sisältää hieman yli 78 prosenttia. Mutta niin suuresta määrästä huolimatta ilmassa oleva typpi ei ole käytännössä aktiivista.

Seuraavaksi suurin ja tärkein alkuaine on happi. Tämä kaasu sisältää lähes 21%, ja se vain osoittaa erittäin korkeaa aktiivisuutta. Sen erityinen tehtävä on hapettaa kuollutta orgaanista ainetta, joka hajoaa tämän reaktion seurauksena.

Vähäiset mutta tärkeät kaasut

Kolmas kaasu, joka on osa ilmakehää, on argon. Se on hieman alle yksi prosentti. Sitä seuraavat hiilidioksidi neonin kanssa, helium metaanin kanssa, krypton vedyn kanssa, ksenon, otsoni ja jopa ammoniakki. Mutta niitä on niin vähän, että tällaisten komponenttien prosenttiosuus on yhtä suuri kuin sadasosat, tuhannesosat ja miljoonasosat. Näistä vain hiilidioksidilla on merkittävä rooli, koska se on rakennusmateriaali, jota kasvit tarvitsevat fotosynteesiin. Sen toinen tärkeä tehtävä on pitää säteily poissa ja imeä osa auringon lämmöstä.

Toinen harvinainen mutta tärkeä kaasu, otsoni, on olemassa auringosta tulevan ultraviolettisäteilyn vangitsemiseksi. Tämän ominaisuuden ansiosta kaikki planeetan elämä on luotettavasti suojattu. Toisaalta otsoni vaikuttaa stratosfäärin lämpötilaan. Koska se absorboi tätä säteilyä, ilma kuumenee.

Ilmakehän kvantitatiivisen koostumuksen pysyvyys ylläpidetään jatkuvalla sekoituksella. Sen kerrokset liikkuvat sekä vaaka- että pystysuunnassa. Siksi kaikkialla maailmassa on tarpeeksi happea eikä hiilidioksidia ole liikaa.

Mitä muuta on ilmassa?

On huomioitava, että ilmatilassa voidaan havaita höyryä ja pölyä. Jälkimmäinen koostuu siitepölystä ja maapartikkeleista, kaupungissa niihin liittyy pakokaasujen hiukkaspäästöjen epäpuhtaudet.

Mutta ilmakehässä on paljon vettä. Tietyissä olosuhteissa se tiivistyy ja muodostuu pilviä ja sumua. Itse asiassa tämä on sama asia, vain ensimmäiset näkyvät korkealla Maan pinnan yläpuolella, ja viimeinen leviää sitä pitkin. Pilvet saavat erilaisia ​​muotoja. Tämä prosessi riippuu korkeudesta Maan yläpuolella.

Jos ne muodostuivat 2 km maan yläpuolelle, niitä kutsutaan kerroksiksi. Niistä sataa maahan tai sataa lunta. Niiden yläpuolelle muodostuu kumpupilviä 8 kilometrin korkeuteen asti. Ne ovat aina kauneimpia ja viehättävimpiä. Juuri heitä tutkitaan ja mietitään, miltä he näyttävät. Jos tällaisia ​​muodostumia ilmaantuu seuraavan 10 kilometrin aikana, ne ovat erittäin kevyitä ja ilmavia. Heidän nimensä on cirrus.

Mitkä ovat ilmakehän kerrokset?

Vaikka niillä on hyvin erilaiset lämpötilat toisistaan, on erittäin vaikea sanoa, millä korkeudella yksi kerros alkaa ja toinen päättyy. Tämä jako on hyvin ehdollinen ja likimääräinen. Ilmakehän kerrokset ovat kuitenkin edelleen olemassa ja suorittavat tehtävänsä.

Ilmakuoren alinta osaa kutsutaan troposfääriksi. Sen paksuus kasvaa siirtyessään napoilta päiväntasaajalle 8 kilometristä 18 kilometriin. Tämä on ilmakehän lämpimin osa, koska siinä oleva ilma lämpenee maan pinnalta. Suurin osa vesihöyrystä on keskittynyt troposfääriin, joten siihen muodostuu pilviä, sataa, ukkostaa ja puhaltaa tuulia.

Seuraava kerros on noin 40 km paksu ja sitä kutsutaan stratosfääriksi. Jos tarkkailija siirtyy tähän osaan ilmaa, hän huomaa, että taivas on muuttunut violetiksi. Tämä johtuu aineen alhaisesta tiheydestä, joka ei käytännössä hajota auringonsäteitä. Tässä kerroksessa suihkukoneet lentävät. Heille kaikki avoimet tilat ovat siellä avoimia, koska pilviä ei käytännössä ole. Stratosfäärin sisällä on kerros, joka koostuu suuresta määrästä otsonia.

Sitä seuraavat stratopause ja mesosfääri. Jälkimmäisen paksuus on noin 30 km. Sille on ominaista ilman tiheyden ja lämpötilan jyrkkä lasku. Taivas näyttää katsojalle mustalta. Täällä voit jopa katsella tähtiä päivän aikana.

Kerrokset, joissa on vähän tai ei ollenkaan ilmaa

Ilmakehän rakenne jatkuu kerroksella, jota kutsutaan termosfääriksi - pisin kaikista muista, sen paksuus on 400 km. Tälle kerrokselle on ominaista valtava lämpötila, joka voi nousta 1700 ° C: een.

Kaksi viimeistä palloa yhdistetään usein yhdeksi ja kutsutaan sitä ionosfääriksi. Tämä johtuu siitä, että niissä tapahtuu reaktioita ionien vapautuessa. Juuri näiden kerrosten avulla voit tarkkailla sellaista luonnonilmiötä kuin revontulia.

Seuraavat 50 km maasta on varattu eksosfäärille. Tämä on ilmakehän ulkokuori. Siinä ilmahiukkaset ovat hajallaan avaruuteen. Sääsatelliitit liikkuvat yleensä tässä kerroksessa.

Maan ilmakehä päättyy magnetosfääriin. Hän oli se, joka suojasi suurimman osan planeetan keinotekoisista satelliiteista.

Kaiken sanotun jälkeen ei pitäisi olla epäilystäkään siitä, mikä ilmapiiri on. Jos sen tarpeellisuudesta on epäilyksiä, ne on helppo hälventää.

Tunnelman arvo

Ilmakehän päätehtävä on suojata planeetan pintaa ylikuumenemiselta päivällä ja liialliselta jäähtymiseltä yöllä. Tämän kuoren seuraava merkitys, jota kukaan ei kiistä, on toimittaa happea kaikille eläville olennoille. Ilman sitä he tukehtuisivat.

Useimmat meteoriitit palavat ylemmissä kerroksissa, eivätkä koskaan saavuta maan pintaa. Ja ihmiset voivat ihailla lentäviä valoja ja sekoittaa niitä tähdeksi. Ilman ilmakehää koko maapallo olisi täynnä kraattereita. Ja auringon säteilyltä suojaamisesta on jo mainittu edellä.

Miten ihminen vaikuttaa ilmapiiriin?

Erittäin negatiivinen. Tämä johtuu ihmisten kasvavasta aktiivisuudesta. Suurin osa kaikista negatiivisista puolista kuuluu teollisuudelle ja liikenteelle. Muuten, autot tuottavat lähes 60% kaikista ilmakehään tunkeutuvista saasteista. Loput neljäkymmentä on jaettu energian ja teollisuuden sekä jätteiden hävittämiseen tarkoitetun teollisuuden kesken.

Luettelo haitallisista aineista, jotka täydentävät ilman koostumusta päivittäin, on hyvin pitkä. Ilmakehässä kulkeutumisesta johtuen ovat: typpi ja rikki, hiili, sininen ja noki sekä vahva ihosyöpää aiheuttava karsinogeeni - bentsopyreeni.

Teollisuuden osuus on seuraavat kemialliset alkuaineet: rikkidioksidi, hiilivedyt ja rikkivety, ammoniakki ja fenoli, kloori ja fluori. Jos prosessi jatkuu, niin pian vastauksia kysymyksiin: ”Mikä on ilmapiiri? Mistä se koostuu? tulee olemaan täysin erilainen.