Elämän olemassaolosta lähtien kaikkien organismien mukavuus ja turvallisuus riippuvat siitä. Seoksen kaasujen indikaattorit ovat ratkaisevia ongelma-alueiden tai ympäristöystävällisten alueiden tutkimisessa.

Yleistä tietoa

Termi "ilmakehä" viittaa kaasumaiseen kerrokseen, joka ympäröi planeettamme ja monia muita maailmankaikkeuden taivaankappaleita. Se muodostaa kuoren, joka kohoaa Maan yläpuolelle useita satoja kilometrejä. Koostumus sisältää erilaisia ​​kaasuja, joista pääasiallinen on happi.

Tunnelmalle on ominaista:

• Heterogeenisuus kanssa fyysinen piste näkemys.
• Lisääntynyt dynaamisuus.
• Riippuvainen biologiset tekijät(suuri haavoittuvuus haittatapahtumien sattuessa).

Päävaikutus sen muuttuvien elävien olentojen (mukaan lukien mikro-organismien) koostumukseen ja prosesseihin. Nämä prosessit ovat jatkuneet ilmakehän muodostumisesta lähtien - useita miljardeja vuosia. Suojakuori planeetta on kosketuksissa sellaisiin muodostumiin kuin litosfääri ja hydrosfääri, vaikka ylärajoja on vaikea määrittää suurella tarkkuudella, tiedemiehet voivat nimetä vain likimääräiset arvot. Ilmakehä siirtyy planeettojen väliseen tilaan eksosfäärissä - korkeudessa
500-1000 km päässä planeettamme pinnasta, jotkut lähteet antavat luvun 3000 km.

Ilmakehän merkitys maapallon elämälle on suuri, sillä se suojaa planeettaa törmäyksiltä avaruuskappaleita tarjoaa optimaaliset indikaattorit elämän muodostumiselle ja kehitykselle sen eri muodoissa.
Suojakuoren koostumus:

• Typpi - 78 %.
• Happi - 20,9 %.
• Kaasuseos - 1,1% (tämän osan muodostavat aineet, kuten otsoni, argon, neon, helium, metaani, krypton, vety, ksenon, hiilidioksidi, vesihöyry).

Kaasuseos toimii tärkeä toiminto- ylimäärän imeytyminen aurinkoenergia. Ilmakehän koostumus vaihtelee korkeuden mukaan - 65 km:n korkeudessa maan pinnasta se sisältää typpeä
jo 86%, happea - vain 19%.

Ilmakehän osatekijät

Maan ilmakehän monipuolinen koostumus mahdollistaa sen suorituskyvyn erilaisia ​​toimintoja ja suojella elämää planeetalla. Sen pääelementit:

• Hiilidioksidi (CO₂) on olennainen komponentti, joka osallistuu kasvien ravitsemusprosessiin (fotosynteesi). Se vapautuu ilmakehään kaikkien elävien organismien hengityksen, mätänemisen ja palamisen seurauksena. eloperäinen aine. Jos hiilidioksidi katoaa, kasvit lakkaavat olemasta sen mukana.
• Happi (O₂) - tarjoaa optimaalisen ympäristön kaikkien planeetan organismien elämälle, tarvitaan hengitykseen. Sen katoamisen myötä elämä loppuu 99 prosentille planeetan organismeista.
• Otsoni (O 3) on kaasu, joka absorboi luonnollisesti auringonsäteilyn lähettämää ultraviolettisäteilyä. Sen ylimäärä vaikuttaa negatiivisesti eläviin organismeihin. Kaasu muodostaa erityisen kerroksen ilmakehään - otsonin näyttö. Vaikutuksen alaisena ulkoiset olosuhteet ja ihmisen toiminnan, se alkaa vähitellen romahtaa, joten on tärkeää ryhtyä toimenpiteisiin planeettamme otsonikerroksen palauttamiseksi elämän pelastamiseksi.

Myös ilmakehän koostumuksessa on vesihöyryä - ne määräävät ilman kosteuden. Tämän komponentin prosenttiosuus riippuu useista tekijöistä. Vaikuttanut:

• Ilman lämpötilan indikaattorit.
• Alueen sijainti (alue).
• Kausiluonteisuus.

Se vaikuttaa vesihöyryn määrään ja lämpötilaan - jos se on alhainen, pitoisuus ei ylitä 1%, kun se on koholla, se saavuttaa 3-4%.
Mukana lisäksi maan ilmakehään on kiinteitä ja nestemäisiä epäpuhtauksia - noki, tuhka, merisuolaa, erilaisia ​​mikro-organismeja, pölyä, vesipisaroita.

Tunnelma: sen kerrokset

On välttämätöntä tuntea maan ilmakehän rakenne kerroksittain, jotta se olisi täysi näköala tämän arvosta kaasukuori. Ne erottuvat joukosta koostumuksen ja tiheyden vuoksi kaasuseos ovat erilaisia ​​eri korkeuksilla. Jokainen kerros on erilainen kemiallinen koostumus ja suoritettavat toiminnot. Järjestä maan ilmakehän kerrokset seuraavasti:

Troposfääri sijaitsee lähimpänä maan pintaa. Tämän kerroksen korkeus saavuttaa 16-18 km trooppisilla vyöhykkeillä ja keskimäärin 9 km napojen yläpuolella. Jopa 90 % kaikesta vesihöyrystä on keskittynyt tähän kerrokseen. Se on troposfäärissä, jossa pilvet muodostuvat. Täällä havaitaan myös ilman liikettä, turbulenssia ja konvektiota. Lämpötilaindikaattorit ovat erilaisia ​​ja vaihtelevat +45 - -65 astetta - tropiikissa ja napoissa, vastaavasti. 100 metrin nousun myötä lämpötila laskee 0,6 astetta. Troposfääri on vesihöyryn ja ilman kertymisen vuoksi vastuussa syklonisista prosesseista. Vastaavasti oikea vastaus kysymykseen, mikä on sen maan ilmakehän kerroksen nimi, jossa syklonit ja antisyklonit kehittyvät, on tämän ilmakehän kerroksen nimi.

Stratosfääri - tämä kerros sijaitsee 11-50 km korkeudessa planeetan pinnasta. Sen alemmalla vyöhykkeellä lämpötila-indikaattorit ovat yleensä arvoja -55. Stratosfäärissä on inversiovyöhyke - raja tämän ja seuraavan kerroksen välillä, jota kutsutaan mesosfääriksi. Lämpötilaosoittimet saavuttavat +1 asteen arvot. Lentokoneet lentävät alemmassa stratosfäärissä.

Otsonikerros on pieni alue stratosfäärin ja mesosfäärin rajalla, mutta tarkasti otsonikerros Ilmakehä suojaa kaikkea maapallon elämää ultraviolettisäteilyltä. Se myös erottaa mukavat ja suotuisat olosuhteet elävien organismien olemassaolon ja ankaran tilan vuoksi, jota ilman on mahdotonta selviytyä erityisolosuhteet jopa bakteereja. Se muodostui orgaanisten komponenttien ja hapen vuorovaikutuksen seurauksena, joka joutuu kosketuksiin ultraviolettisäteilyn kanssa ja joutuu siihen fotokemiallinen reaktio joka tuottaa otsoniksi kutsuttua kaasua. Koska otsoni absorboi ultraviolettisäteilyä, se edistää ilmakehän lämpenemistä ja ylläpitää optimaaliset olosuhteet elämälle tavanomaisessa muodossaan. Vastaavasti kysymykseen: mikä kaasukerros suojaa maata kosminen säteily ja liiallinen auringonsäteily, jonka jälkeen otsoni.

Kun otetaan huomioon ilmakehän kerrokset järjestyksessä maan pinnasta, on huomattava, että seuraava on mesosfääri. Se sijaitsee 50-90 km korkeudessa planeetan pinnasta. Lämpötilaosoittimet - 0 - -143 astetta (ala- ja ylärajat). Se suojaa maapalloa meteoriiteilta, jotka palavat läpi kulkiessaan
se on ilman hehkun ilmiö. Kaasunpaine tässä ilmakehän osassa on erittäin alhainen, mikä tekee mahdottomaksi tutkia koko mesosfääriä, koska erikoislaitteet, mukaan lukien satelliitit tai anturit, eivät voi toimia siellä.

Termosfääri on ilmakehän kerros, joka sijaitsee 100 kilometrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella. Tämä on alaraja, jota kutsutaan Karman-linjaksi. Tiedemiehet ehdollisesti päättelivät, että avaruus alkaa tästä. Termosfäärin välitön paksuus on 800 km. Lämpötilalukemat saavuttavat 1800 astetta, mutta pitävät ihon avaruusalus ja ehjät ohjukset mahdollistavat vähäisen ilman keskittymisen. Tässä maan ilmakehän kerroksessa on erityinen
ilmiö - revontulet - erikoislaatuinen hehku, joka voidaan havaita joillakin planeetan alueilla. Ne ilmenevät useiden tekijöiden vuorovaikutuksesta - ilman ionisaatiosta ja sen vaikutuksesta kosminen säteily ja säteilyä.

Mikä ilmakehän kerros on kauimpana maasta - eksosfääri. Täällä on ilman leviämisen vyöhyke, koska kaasujen pitoisuus on pieni, minkä seurauksena ne vähitellen pakenevat ilmakehästä. Tämä kerros sijaitsee 700 km:n korkeudessa maan pinnan yläpuolella. Pääelementti, joka muodostaa
tämä kerros on vetyä. Atomitilassa voit löytää aineita, kuten happea tai typpeä, jotka auringon säteily ionisoi voimakkaasti.
Maan eksosfäärin mitat ovat 100 tuhatta kilometriä planeetalta.

Tutkimalla ilmakehän kerroksia järjestyksessä maan pinnalta, ihmiset saivat paljon arvokasta tietoa, joka auttaa kehittämään ja parantamaan teknisiä valmiuksia. Jotkut tosiasiat ovat yllättäviä, mutta juuri niiden läsnäolo mahdollisti elävien organismien menestyksellisen kehittymisen.

Tiedetään, että ilmakehän paino on yli 5 kvadriljoonaa tonnia. Kerrokset pystyvät välittämään ääniä jopa 100 km:n etäisyydelle planeetan pinnasta, tämän yläpuolella tämä ominaisuus katoaa, kun kaasujen koostumus muuttuu.
Ilmakehän liikkeet ovat olemassa, koska maapallon lämpeneminen vaihtelee. Napojen pinta on kylmä, ja lähempänä tropiikoita lämpeneminen lisääntyy, lämpötilaindikaattoreihin vaikuttavat sykloniset pyörteet, vuodenajat ja vuorokaudenaika. Ilmanpaine voidaan mitata ilmanpainemittarilla. Tutkijat ovat havainneet, että läsnäolo suojaavia kerroksia Voit estää meteoriittien kosketuksen planeetan pinnalle, joiden kokonaismassa on 100 tonnia päivässä.

Mielenkiintoinen tosiasia on, että ilman koostumus (kerroskaasujen seos) pysyi muuttumattomana pitkän ajanjakson ajan - useita satoja miljoonia vuosia tunnetaan. Merkittäviä muutoksia on meneillään viime vuosisatoja- siitä hetkestä lähtien, kun ihmiskunnan tuotanto on kokenut merkittävän nousun.

Ilmakehän paine vaikuttaa ihmisten hyvinvointiin. Normaali 90 %:lla ovat 760 mmHg:n indikaattoreita, tämän arvon tulisi olla 0 asteessa. On syytä muistaa, että tämä arvo koskee niitä maanosia, joissa merenpinta kulkee sen kanssa samalla kaistalla (ilman pudotuksia). Mitä korkeampi korkeus, sitä pienempi paine on. Se muuttuu myös syklonien kulun aikana, koska muutoksia ei tapahdu vain pystysuunnassa, vaan myös vaakasuunnassa.

Maan ilmakehän fysiologinen vyöhyke on 5 km, tämän merkin ohituksen jälkeen ihminen alkaa ilmetä erityinen kunto- happinälkä. Tässä prosessissa 95 % ihmisistä kokee selvän työkyvyn heikkenemisen, ja myös heidän hyvinvointinsa huononee merkittävästi myös koulutetulla ja koulutetulla henkilöllä.

Siksi ilmakehän merkitys elämälle maapallolla on suuri - ihmiset ja useimmat elävät organismit eivät voi olla olemassa ilman tätä kaasuseosta. Heidän läsnäolonsa ansiosta oli mahdollista kehittää tottumus moderni yhteiskunta elämää maan päällä. On tarpeen arvioida teollisen toiminnan aiheuttamat vahingot, suorittaa ilmanpuhdistustoimenpiteitä pitoisuuden vähentämiseksi tietyntyyppiset kaasuja ja tuoda sisään ne, jotka eivät riitä normaaliin koostumukseen. Nyt on tärkeää miettiä lisätoimenpiteitä ilmakehän kerrosten säilyttämiseksi ja palauttamiseksi säästämisen vuoksi optimaaliset olosuhteet tuleville sukupolville.

Maaplaneettamme ympäröivä kaasuvaippa, joka tunnetaan ilmakehänä, koostuu viidestä pääkerroksesta. Nämä kerrokset ovat peräisin planeetan pinnalta merenpinnasta (joskus alhaalta) ja nousevat avaruuteen seuraavassa järjestyksessä:

• Troposfääri;
• Stratosfääri;
• Mesosfääri;
• Termosfääri;
• Eksosfääri.

Kaavio maapallon ilmakehän pääkerroksista

Näiden viiden pääkerroksen välissä on siirtymävyöhykkeitä, joita kutsutaan "taukoiksi", joissa tapahtuu muutoksia ilman lämpötilassa, koostumuksessa ja tiheydessä. Yhdessä taukojen kanssa maapallon ilmakehä sisään kaikki yhteensä sisältää 9 kerrosta.

Troposfääri: missä sää tapahtuu

Kaikista ilmakehän kerroksista troposfääri on se, jonka tunnemme parhaiten (ymmärsimmepä sen tai et), koska elämme sen pohjalla - planeetan pinnalla. Se ympäröi Maan pinnan ja ulottuu ylöspäin useita kilometrejä. Sana troposfääri tarkoittaa "pallon vaihtoa". Erittäin osuva nimi, sillä tämä kerros on paikka, jossa päivittäiset säämme tapahtuu.

Planeetan pinnasta alkaen troposfääri nousee 6-20 kilometrin korkeuteen. Meitä lähimmän kerroksen alin kolmannes sisältää 50 % kaikesta ilmakehän kaasut. Se on ainoa osa ilmakehän koostumuksesta, joka hengittää. Johtuen siitä, että ilma lämmitetään alhaalta maanpinta imevää lämpöenergia Auringon korkeuden kasvaessa troposfäärin lämpötila ja paine laskevat.

Yläosassa on ohut kerros nimeltä tropopause, joka on vain puskuri troposfäärin ja stratosfäärin välillä.

Stratosfääri: otsonin koti

Stratosfääri on ilmakehän seuraava kerros. Se ulottuu 6-20 km:stä 50 km:iin maanpinnan yläpuolella. Tämä on kerros, jolla useimmat kaupalliset lentokoneet lentävät ja ilmapallot matkustavat.

Täällä ilma ei virtaa ylös ja alas, vaan liikkuu pinnan suuntaisesti hyvin nopeissa ilmavirroissa. Kun nouset, lämpötila nousee luonnollisen otsonin (O 3 ) runsaan sivutuotteen ansiosta. auringonsäteily ja happi, jolla on kyky absorboida auringon haitallisia ultraviolettisäteitä (kaikki lämpötilan nousut korkeudessa tunnetaan meteorologiassa "inversiona").

Koska stratosfäärissä on enemmän lämpimiä lämpötiloja alhaalla ja viileämpi yläpuolella, konvektio (pystysuuntaiset liikkeet ilmamassat) on harvinainen tässä ilmakehän osassa. Itse asiassa voit katsella troposfäärissä riehuvaa myrskyä stratosfääristä, koska kerros toimii konvektion "korkkina", jonka läpi myrskypilvet eivät tunkeudu.

Stratosfääriä seuraa jälleen puskurikerros, jota tällä kertaa kutsutaan stratopausiksi.

Mesosfääri: keskiilmakehä

Mesosfääri sijaitsee noin 50-80 km:n päässä maan pinnasta. Ylempi mesosfääri on kylmin luonnollinen paikka Maapallolla, jossa lämpötila voi laskea alle -143 °C.

Termosfääri: yläilmakehä

Mesosfäärin ja mesopaussin jälkeen tulee termosfääri, joka sijaitsee 80–700 km planeetan pinnan yläpuolella ja sisältää alle 0,01 % maapallon kokonaisilmasta. ilmakehän vaippa. Lämpötilat nousevat täällä jopa + 2000 °C, mutta ilman voimakkaan harventumisen ja lämmönsiirtoon tarvittavien kaasumolekyylien puutteen vuoksi nämä korkeita lämpötiloja koetaan erittäin kylmäksi.

Eksosfääri: ilmakehän ja avaruuden raja

Noin 700-10 000 km korkeudella maan pinnasta on eksosfääri - ilmakehän ulkoreuna, joka rajaa avaruutta. Täällä meteorologiset satelliitit kiertävät maata.

Entä ionosfääri?

Ionosfääri ei ole erillinen kerros, ja itse asiassa tätä termiä käytetään viittaamaan ilmakehään 60–1000 km:n korkeudessa. Se sisältää mesosfäärin ylimmät osat, koko termosfäärin ja osan eksosfääristä. Ionosfääri on saanut nimensä, koska juuri tässä ilmakehän osassa auringon säteily ionisoituu sen kulkiessaan läpi. magneettikentät Laskeutuu ja . Tämä ilmiö havaitaan maasta revontuliena.

Tietosanakirja YouTube

1 / 5

✪ Maa avaruusalus(jakso 14) - Tunnelma

✪ Miksi ilmakehää ei vedetty avaruuden tyhjiöön?

✪ Avaruusaluksen "Sojuz TMA-8" pääsy maan ilmakehään

✪ Ilmakehän rakenne, merkitys, tutkimus

✪ O. S. Ugolnikov "Yläilmakehä. Maan ja avaruuden kohtaaminen"

Tekstitykset

Ilmakehän raja

Ilmakehäksi katsotaan se alue maapallon ympärillä, jossa kaasumainen ympäristö pyörii yhdessä koko maan kanssa. Ilmakehä siirtyy planeettojenväliseen avaruuteen vähitellen, eksosfäärissä alkaen 500-1000 kilometrin korkeudesta maan pinnasta.

Kansainvälisen ilmailuliiton ehdottaman määritelmän mukaan raja ilmakehän ja avaruuden välille vedetään noin 100 km:n korkeudessa sijaitsevaa Karmana-linjaa pitkin, jonka yläpuolella lentolennot muuttuvat täysin mahdottomaksi. NASA käyttää 122 kilometrin (400 000 jalkaa) merkkiä ilmakehän rajana, jossa sukkulat siirtyvät propulsioohjauksesta aerodynaamiseen ohjaukseen.

Fyysiset ominaisuudet

Ilmakehä sisältää taulukossa ilmoitettujen kaasujen lisäksi Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, hiilivetyjä, HCl,, HBr, höyryjä, I 2, Br 2 sekä monia muita kaasuja pieninä määrinä. Troposfäärissä on jatkuvasti suuri määrä suspendoituneita kiinteitä ja nestemäisiä hiukkasia (aerosolia). Radon (Rn) on maapallon ilmakehän harvinaisin kaasu.

Ilmakehän rakenne

ilmakehän rajakerros

Troposfäärin alempi kerros (1-2 km paksu), jossa maan pinnan tila ja ominaisuudet vaikuttavat suoraan ilmakehän dynamiikkaan.

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 % kokonaismassasta ilmakehän ilmaa ja noin 90 % kaikesta ilmakehän vesihöyrystä. Turbulenssi ja konvektio kehittyvät voimakkaasti troposfäärissä, ilmaantuu pilviä, kehittyy sykloneja ja antisykloneja. 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:n 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 stratosfääri tai inversioalue) ovat tyypillisiä. Saavutettuaan arvon noin 273 K (lähes 0 °C) 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. Pystysuorassa lämpötilajakaumassa on maksimi (noin 0 °C).

Mesosfääri

Termosfääri

Yläraja on noin 800 km. Lämpötila nousee 200-300 km korkeuteen, jossa se saavuttaa luokkaa 1500 K, minkä jälkeen se pysyy lähes vakiona korkeita korkeuksia. Auringon säteilyn 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 aikoina - esimerkiksi vuosina 2008-2009 - 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)

Ilmakehä on 100 km:n korkeuteen asti homogeeninen, hyvin sekoittunut kaasuseos. Korkeammissa kerroksissa kaasujen jakautuminen korkeussuunnassa riippuu niistä molekyylipainot, raskaampien kaasujen pitoisuus laskee nopeammin etäisyyden maanpinnasta. Kaasun tiheyden pienenemisen vuoksi lämpötila laskee stratosfäärin 0 °C:sta -110 °C:seen mesosfäärissä. kuitenkin kineettinen energia yksittäiset hiukkaset 200–250 km korkeudessa vastaa ~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 ns. lähellä avaruustyhjiötä, joka on täytetty harvinaisilla planeettojen välisen kaasun hiukkasilla, pääasiassa vetyatomeilla. Mutta tämä kaasu on vain osa planeettojen välinen aine. Toinen osa koostuu komeetta- ja meteoriperäisistä pölymäisistä hiukkasista. Äärimmäisen harvinaisten pölyhiukkasten lisäksi tähän tilaan tunkeutuu auringon ja galaktista alkuperää olevaa sähkömagneettista ja korpuskulaarista säteilyä.

Arvostelu

Troposfäärin osuus ilmakehän massasta on noin 80 %, stratosfäärin osuus noin 20 %; mesosfäärin massa - enintään 0,3%, termopallon massa - alle 0,05% kokonaispaino tunnelmaa.

Perustuu sähköiset ominaisuudet vapautuu ilmakehään neutrosfääri ja ionosfääri .

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

Muut ilmakehän ominaisuudet ja vaikutukset ihmiskehoon

Jo 5 km:n korkeudessa merenpinnan yläpuolella harjoittamattomalle ihmiselle kehittyy happinälkä, ja ilman sopeutumista ihmisen suorituskyky heikkenee merkittävästi. Tähän ilmakehän fysiologinen vyöhyke päättyy. Ihmisen hengitys muuttuu mahdottomaksi 9 kilometrin korkeudessa, vaikka noin 115 kilometriin asti ilmakehä sisältää happea.

Ilmakehä tarjoaa meille happea, jota tarvitsemme hengittämiseen. Kuitenkin ilmakehän kokonaispaineen laskun vuoksi, kun nouset korkeuteen, vastaavasti laskee ja osapaine happi.

Harvinaisissa ilmakerroksissa äänen eteneminen on mahdotonta. 60-90 km korkeuteen asti on edelleen mahdollista käyttää ilmanvastusta ja nostovoimaa ohjattuun aerodynaamiseen lentoon. Mutta alkaen 100-130 km korkeudesta, jokaiselle lentäjälle tutut käsitteet numero M ja äänivalli menettävät merkityksensä: on ehdollinen viiva Karman, jonka jälkeen puhtaasti ballistisen lennon alue alkaa. , jota voidaan ohjata vain reaktiivisilla voimilla.

Yli 100 km korkeudessa ilmakehältä puuttuu myös toinen merkittävä ominaisuus - kyky absorboida, johtaa ja siirtää lämpöenergiaa konvektiolla (eli sekoittamalla ilmaa). Se tarkoittaa sitä erilaisia ​​elementtejä laitteet, kiertoratalaitteet avaruusasema ei pysty viilentämään ulkona, kuten se yleensä tehdään lentokoneessa - avulla ilmasuihkut ja ilmanjäähdyttimet. Tällaisella korkeudella, kuten yleensä avaruudessa, ainoa tapa lämmönsiirto on lämpösäteilyä.

Ilmakehän muodostumisen historia

Yleisimmän teorian mukaan maapallon ilmakehä on ollut historiansa aikana kolmessa eri koostumuksessa. Alun perin se koostui kevyistä kaasuista (vety ja helium), jotka oli vangittu planeettojen välisestä avaruudesta. Tämä ns ensisijainen ilmapiiri . Seuraavassa vaiheessa aktiivinen vulkaaninen toiminta johti ilmakehän kyllästymiseen muilla kaasuilla kuin vedyllä (hiilidioksidi, ammoniakki, vesihöyry). Näin toissijainen ilmapiiri. Tämä tunnelma oli palauttava. Lisäksi seuraavat tekijät määrittelivät ilmakehän muodostumisprosessin:

• kevyiden kaasujen (vety ja helium) vuotaminen planeettojen väliseen tilaan;
• kemiallisia reaktioita, jotka tapahtuvat ilmakehässä vaikutuksen alaisena ultraviolettisäteily, salamapurkaus ja eräät muut tekijät.

Vähitellen nämä tekijät johtivat muodostumiseen tertiäärinen ilmapiiri jolle on ominaista paljon pienempi vetypitoisuus ja paljon korkeampi typpi- ja hiilidioksidipitoisuus (muodostuu kemialliset reaktiot ammoniakista ja hiilivedyistä).

Typpi

koulutus suuri numero typpi N 2 johtuu ammoniakki-vety-ilmakehän hapettumisesta molekyylihapella O 2:lla, joka alkoi tulla planeetan pinnalta fotosynteesin seurauksena 3 miljardia vuotta sitten. Typpeä N 2 vapautuu ilmakehään myös nitraattien ja muiden typpipitoisten yhdisteiden denitrifikaation seurauksena. Otsoni hapettaa typen yläilmakehässä NO:ksi.

Typpi N 2 pääsee reaktioihin vain tietyissä olosuhteissa (esimerkiksi salamapurkauksen aikana). Molekyylitypen hapettuminen otsonilla klo sähköpurkauksia käytetään pieninä määrinä typpilannoitteiden teollisessa tuotannossa. Hapeta se pienellä energiankulutuksella ja muunna se biologiseksi aktiivinen muoto syanobakteerit (sinilevät) ja kyhmybakteerit voivat muodostaa juurakysymbioosia palkokasvien kanssa, jotka voivat olla tehokkaita viherlantakasveja, jotka eivät köyhdy, vaan rikastavat maaperää luonnonlannoitteilla.

Happi

Ilmakehän koostumus alkoi muuttua radikaalisti elävien organismien saapuessa Maahan fotosynteesin seurauksena, johon liittyi hapen vapautuminen ja hiilidioksidin imeytyminen. Aluksi happea käytettiin pelkistettyjen yhdisteiden - ammoniakin, hiilivetyjen, valtamerien sisältämän rautapitoisen muodon jne. - hapettamiseen. tämä vaihe ilmakehän happipitoisuus alkoi nousta. Muodostunut vähitellen moderni tunnelma, joka on hapettavat ominaisuudet. Koska tämä aiheutti vakavaa rajuja muutoksia Monien ilmakehässä, litosfäärissä ja biosfäärissä tapahtuvien prosessien vuoksi tätä tapahtumaa kutsuttiin happikatastrofiksi.

jalokaasut

Ilmansaaste

AT viime aikoina ihminen alkoi vaikuttaa ilmakehän kehitykseen. tulos ihmisen toiminta ilmakehän hiilidioksidipitoisuus lisääntyi jatkuvasti aiempien geologisten aikakausien aikana kertyneiden hiilivetypolttoaineiden palamisen seurauksena. Valtavia määriä hiilidioksidia kuluu fotosynteesin aikana, ja maailman valtameret absorboivat sitä. Tämä kaasu pääsee ilmakehään karbonaatin hajoamisen vuoksi kiviä sekä kasvi- ja eläinperäiset orgaaniset aineet sekä vulkanismi ja ihmisen tuotanto. Viimeisen 100 vuoden aikana ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on kasvanut 10 %, ja suurin osa (360 miljardia tonnia) on peräisin polttoaineen palamisesta. Jos polttoaineen palamisen kasvu jatkuu, seuraavien 200-300 vuoden aikana hiilidioksidin määrä ilmakehässä kaksinkertaistuu ja voi johtaa globaaleihin ilmastonmuutoksiin.

Polttoaineen poltto on tärkein saastuttavien kaasujen (СО,, SO 2) lähde. Rikkidioksidi hapettuu ilmakehän hapen vaikutuksesta SO 3:ksi ja typpioksidin NO 2:ksi yläilmakehässä, jotka vuorostaan ​​ovat vuorovaikutuksessa vesihöyryn kanssa, ja syntyvä rikkihappo H 2 SO 4 ja typpihappo HNO 3 putoavat maan pinnalle muoto ns. hapan sade. Käyttö

Ilmakehä tekee elämän mahdolliseksi maan päällä. Saamme ensimmäiset tiedot ja faktat tunnelmasta takaisin sisään ala-aste. Lukiossa tämä käsite tunnetaan jo paremmin maantiedon tunneilla.

Maapallon ilmakehän käsite

Ilmakehä ei ole vain maan päällä, vaan myös muualla taivaankappaleet. Tämä on planeettoja ympäröivän kaasumaisen kuoren nimi. Tämän kaasukerroksen koostumus eri planeettoja on merkittävästi erilainen. Katsotaanpa perustiedot ja tosiasiat muuten kutsutusta ilmasta.

Sen tärkein komponentti on happi. Jotkut luulevat virheellisesti, että maapallon ilmakehä koostuu kokonaan hapesta, mutta ilma on itse asiassa kaasuseos. Se sisältää 78 % typpeä ja 21 % happea. Loput yksi prosentti sisältää otsonia, argonia, hiilidioksidia ja vesihöyryä. Päästää prosentteina näitä kaasuja on vähän, mutta niillä on tärkeä tehtävä - ne imevät huomattavan osan auringon säteilyenergiasta, estäen siten valaisinta muuttamasta kaikkea planeettamme elämää tuhkaksi. Ilmakehän ominaisuudet muuttuvat korkeuden mukaan. Esimerkiksi 65 km:n korkeudessa typpeä on 86 % ja happea 19 %.

Maan ilmakehän koostumus

• Hiilidioksidi välttämätön kasvien ravinnon kannalta. Ilmakehässä se näkyy elävien organismien hengitysprosessin, mätänemisen, palamisen seurauksena. Sen puuttuminen ilmakehän koostumuksesta tekisi mahdottomaksi minkään kasvin olemassaolon.
• Happi on ihmiselle tärkeä osa ilmakehää. Sen läsnäolo on edellytys kaikkien elävien organismien olemassaololle. Se muodostaa noin 20 % kokonaistilavuus ilmakehän kaasut.
• Otsoni Se on luonnollinen auringon ultraviolettisäteilyn absorboija, joka vaikuttaa haitallisesti eläviin organismeihin. Suurin osa siitä muodostaa erillisen ilmakehän kerroksen - otsoniverkon. Viime aikoina ihmisen toiminta on johtanut siihen, että se alkaa vähitellen romahtaa, mutta koska sillä on suuri merkitys, se on aktiivista työtä sen konservointia ja entisöintiä varten.
• vesihöyry määrittää ilman kosteuden. Sen sisältö voi vaihdella riippuen erilaisia ​​tekijöitä: ilman lämpötila, alueellinen sijainti, kausi. Matalissa lämpötiloissa vesihöyryä on ilmassa hyvin vähän, ehkä alle prosentin, ja korkeissa lämpötiloissa sen määrä on 4 %.
• Kaiken edellä mainitun lisäksi maapallon ilmakehän koostumuksessa on aina tietty prosentti kovaa ja nestemäisiä epäpuhtauksia . Näitä ovat noki, tuhka, merisuola, pöly, vesipisarat, mikro-organismit. Ne voivat päästä ilmaan sekä luonnostaan ​​että ihmisen toiminnasta.

Tunnelman kerroksia

lämpötila, tiheys ja laadukas koostumus ilma ei ole sama eri korkeuksilla. Tästä syystä on tapana erottaa ilmakehän eri kerrokset. Jokaisella niistä on oma ominaisuutensa. Selvitetään, mitkä ilmakehän kerrokset erotetaan:

• Troposfääri on maapallon pintaa lähinnä oleva ilmakehän kerros. Sen korkeus on 8-10 km napojen yläpuolella ja 16-18 km tropiikissa. Täällä on 90 % kaikesta ilmakehän vesihöyrystä, joten siellä on aktiivista pilvien muodostumista. Myös tässä kerroksessa on sellaisia ​​​​prosesseja kuin ilman liike (tuuli), turbulenssi, konvektio. Lämpötila vaihtelee lämpimän vuodenajan keskipäivän +45 astetta tropiikissa -65 asteeseen navoilla.
• Stratosfääri on toiseksi kauimpana ilmakehästä. Se sijaitsee 11-50 km:n korkeudessa. Stratosfäärin alemmassa kerroksessa lämpötila on noin -55, maapallon etäisyyttä kohti nousee +1˚С. Tätä aluetta kutsutaan inversioksi ja se on stratosfäärin ja mesosfäärin välinen raja.
• Mesosfääri sijaitsee 50-90 kilometrin korkeudessa. Sen alarajalla lämpötila on noin 0, yläpuolella -80...-90 ˚С. Maan ilmakehään tulevat meteoriitit palavat kokonaan mesosfäärissä, mikä aiheuttaa täällä ilmahohtoa.
• Termosfääri on noin 700 km paksu. Tässä ilmakehän kerroksessa revontulet. Ne näkyvät kosmisen säteilyn ja Auringosta tulevan säteilyn vaikutuksesta.
• Eksosfääri on ilman leviämisen vyöhyke. Täällä kaasujen pitoisuus on pieni ja niiden asteittainen pakeneminen planeettojen väliseen avaruuteen tapahtuu.

raja maapallon ilmakehän ja ulkoavaruus pidetään 100 km:n virstanpylväänä. Tätä linjaa kutsutaan Karman-linjaksi.

ilmakehän paine

Kuunnellessamme sääennustetta, kuulemme usein ilmanpainelukemia. Mutta mitä ilmakehän paine tarkoittaa ja miten se voi vaikuttaa meihin?

Huomasimme, että ilma koostuu kaasuista ja epäpuhtauksista. Jokaisella näistä komponenteista on oma painonsa, mikä tarkoittaa, että ilmapiiri ei ole painoton, kuten uskottiin 1600-luvulle asti. Ilmakehän paine on voima, jolla kaikki ilmakehän kerrokset painavat maan pintaa ja kaikkia esineitä.

Tiedemiehet ovat tehneet monimutkaisia ​​laskelmia ja osoittaneet sen yhdellä neliömetri alueella, ilmakehä puristaa 10 333 kg:n voimalla. tarkoittaa, ihmiskehon ilmanpaineen alaisena, jonka paino on 12-15 tonnia. Miksi emme tunne sitä? Se säästää sisäiseltä paineelta, joka tasapainottaa ulkoisen paineen. Tunnet ilmakehän paineen lentokoneessa tai korkealla vuoristossa, esim Ilmakehän paine paljon vähemmän korkeudessa. Tässä tapauksessa fyysinen epämukavuus, tukkoiset korvat, huimaus ovat mahdollisia.

Ympäröivästä ilmapiiristä voidaan sanoa paljon. Tiedämme hänestä paljon. mielenkiintoisia seikkoja, ja jotkut niistä saattavat tuntua yllättäviltä:

• Maan ilmakehän paino on 5 300 000 000 000 000 tonnia.
• Se edistää äänen siirtoa. Yli 100 km:n korkeudessa tämä ominaisuus katoaa ilmakehän koostumuksen muutosten vuoksi.
• Ilmakehän liikettä aiheuttaa maan pinnan epätasainen lämpeneminen.
• Lämpömittarilla mitataan ilman lämpötilaa ja barometrilla ilmanpainetta.
• Ilmakehän läsnäolo säästää planeettamme 100 tonnin meteoriitteilta päivittäin.
• Ilman koostumus oli kiinteä useiden satojen miljoonien vuosien ajan, mutta alkoi muuttua nopean teollisen toiminnan alkaessa.
• Ilmakehän uskotaan ulottuvan ylöspäin 3000 km:n korkeuteen.

Ilmakehän arvo ihmisille

Ilmakehän fysiologinen vyöhyke on 5 km. 5000 metrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella ihminen alkaa kokea hapen nälänhätää, mikä ilmenee hänen työkyvyn laskuna ja hyvinvoinnin heikkenemisenä. Tämä osoittaa, että ihminen ei voi selviytyä tilassa, jossa tätä hämmästyttävää kaasuseosta ei ole olemassa.

Kaikki ilmakehää koskevat tiedot ja tosiasiat vain vahvistavat sen tärkeyden ihmisille. Sen läsnäolon ansiosta ilmaantui mahdollisuus elämän kehittymiseen maan päällä. Jo tänään arvioituamme sen haitan laajuutta, jota ihmiskunta pystyy toiminnallaan aiheuttamaan elämää antavalle ilmalle, meidän pitäisi miettiä lisätoimenpiteitä ilmakehän säilyttämiseksi ja palauttamiseksi.

Ilmakehän tarkkaa kokoa ei tunneta, koska sen yläraja ei ole selvästi näkyvissä. Ilmakehän rakennetta on kuitenkin tutkittu tarpeeksi, jotta jokainen voi saada käsityksen siitä, kuinka planeettamme kaasumainen kuori on järjestetty.

Ilmakehän fysiikan tutkijat määrittelevät sen maata ympäröiväksi alueeksi, joka pyörii planeetan mukana. FAI antaa seuraavan määritelmä:

• Avaruuden ja ilmakehän välinen raja kulkee Karmanin linjaa pitkin. Tämä viiva on saman organisaation määritelmän mukaan korkeus merenpinnan yläpuolella, joka sijaitsee 100 km:n korkeudessa.

Kaikki tämän linjan yläpuolella tilaa. Ilmakehä siirtyy vähitellen planeettojenväliseen tilaan, minkä vuoksi sen koosta on erilaisia ​​käsityksiä.

FROM alaraja ilmapiiri, kaikki on paljon yksinkertaisempaa - se kulkee pinnan läpi maankuorta ja maan veden pinta - hydrosfääri. Samalla raja, voisi sanoa, sulautuu maalliseen ja veden pintaan, koska siellä olevat hiukkaset ovat myös liuenneita ilmahiukkasia.

Mitkä ilmakehän kerrokset sisältyvät Maan kokoon

Mielenkiintoinen tosiasia: talvella se on matalampi, kesällä korkeampi.

Juuri tässä kerroksessa syntyy turbulenssia, antisykloneja ja sykloneja, muodostuu pilviä. Juuri tämä pallo on vastuussa sään muodostumisesta, noin 80% kaikista ilmamassoista sijaitsee siinä.

Tropopaussi on kerros, jossa lämpötila ei laske korkeuden mukana. Tropopaussin yläpuolella, yli 11 ja enintään 50 km korkeudessa. Stratosfääri sisältää otsonikerroksen, jonka tiedetään suojelevan planeettaa ultraviolettisäteilyltä. Tämän kerroksen ilma poistuu, tämä selittyy ominaisuudella violetti sävy taivas. Ilmavirtojen nopeus täällä voi nousta 300 km/h. Stratosfäärin ja mesosfäärin välissä on stratopause - rajapallo, jossa lämpötilan maksimi tapahtuu.

Seuraava kerros on. Se ulottuu 85-90 kilometrin korkeuteen. Mesosfäärin taivaan väri on musta, joten tähdet voidaan havaita jopa aamulla ja iltapäivällä. Siellä tapahtuvat monimutkaisimmat valokemialliset prosessit, joiden aikana ilmakehän hehku tapahtuu.

Mesosfäärin ja seuraavan kerroksen välissä on mesopaussi. Se määritellään siirtymäkerrokseksi, jossa havaitaan lämpötilan minimi. Yläpuolella, 100 kilometrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella, on Karmanin linja. Tämän viivan yläpuolella ovat termosfääri (korkeusraja 800 km) ja eksosfääri, jota kutsutaan myös "dispersiovyöhykkeeksi". Noin 2-3 tuhannen kilometrin korkeudessa se siirtyy lähiavaruustyhjiöön.

Koska ilmakehän yläkerros ei ole selvästi näkyvissä, sen tarkkaa kokoa ei voida laskea. Sitä paitsi sisään eri maat on järjestöjä erilaisia ​​mielipiteitä tällä tilillä. On huomattava, että Karman linja voidaan pitää maan ilmakehän rajana vain ehdollisesti, koska eri lähteistä käyttää erilaisia ​​rajamerkkejä. Joten joistakin lähteistä voit löytää tietoa, että yläraja kulkee 2500-3000 km korkeudessa.

NASA käyttää laskelmissa 122 kilometrin merkkiä. Ei niin kauan sitten suoritettiin kokeita, jotka selvensivät rajaa noin 118 km:n kohdalla.