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✪ Nave terrestre (Episódio 14) - Atmosfera

✪ Por que a atmosfera não foi puxada para o vácuo do espaço?

✪ Entrada na atmosfera terrestre da espaçonave "Soyuz TMA-8"

✪ Estrutura da atmosfera, significado, estudo

✪ O. S. Ugolnikov "Atmosfera superior. Encontro da Terra e do espaço"

Legendas

Limite da atmosfera

A atmosfera é considerada a área ao redor da Terra na qual o meio gasoso gira junto com a Terra como um todo. A atmosfera passa gradualmente para o espaço interplanetário, na exosfera, começando a uma altitude de 500-1000 km da superfície da Terra.

De acordo com a definição proposta pela Federação Internacional de Aviação, a fronteira entre a atmosfera e o espaço é traçada ao longo da linha Karmana, localizada a uma altitude de cerca de 100 km, acima da qual os voos aéreos se tornam completamente impossíveis. A NASA usa a marca de 122 quilômetros (400.000 pés) como o limite da atmosfera, onde os ônibus mudam de manobras de propulsão para manobras aerodinâmicas.

Propriedades físicas

Além dos gases listados na tabela, a atmosfera contém Cl 2 (\estilo de exibição (\ce (Cl2))) , SO 2 (\displaystyle (\ce (SO2))) , NH 3 (\estilo de exibição (\ce (NH3))) , CO (\estilo de exibição ((\ce (CO))))) , O 3 (\estilo de exibição ((\ce (O3)))) , NO 2 (\estilo de exibição (\ce (NO2))), hidrocarbonetos , HCl (\displaystyle (\ce (HCl))) , HF (\displaystyle (\ce (HF))) , HBr (\displaystyle (\ce (HBr))) , HI (\estilo de exibição ((\ce (HI))))), casais Hg (\displaystyle (\ce (Hg)))) , I 2 (\displaystyle (\ce (I2)))) , Br 2 (\displaystyle (\ce (Br2))), bem como muitos outros gases em pequenas quantidades. Na troposfera há constantemente uma grande quantidade de partículas sólidas e líquidas em suspensão (aerossóis). O gás mais raro na atmosfera da Terra é Rn (\displaystyle (\ce (Rn)))) .

A estrutura da atmosfera

camada limite da atmosfera

A camada inferior da troposfera (1-2 km de espessura), na qual o estado e as propriedades da superfície da Terra afetam diretamente a dinâmica da atmosfera.

Troposfera

Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km em latitudes polares, 10-12 km em latitudes temperadas e 16-18 km em latitudes tropicais; menor no inverno do que no verão.
A camada principal inferior da atmosfera contém mais de 80% da massa total de ar atmosférico e cerca de 90% de todo o vapor de água presente na atmosfera. A turbulência e a convecção são fortemente desenvolvidas na troposfera, aparecem nuvens, desenvolvem-se ciclones e anticiclones. A temperatura diminui com a altitude com um gradiente vertical médio de 0,65°/100 metros.

tropopausa

A camada de transição da troposfera para a estratosfera, a camada da atmosfera na qual a diminuição da temperatura com a altura pára.

Estratosfera

A camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança na temperatura na camada de 11-25 km (camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada de 25-40 km de menos 56,5 para mais 0,8 °C (estratosfera superior ou região de inversão) são típicos. Tendo atingido um valor de cerca de 273 K (quase 0 °C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura mantém-se constante até uma altitude de cerca de 55 km. Essa região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera.

Estratopausa

A camada limite da atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. Existe um máximo na distribuição vertical da temperatura (cerca de 0 °C).

Mesosfera

Termosfera

O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe para altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem de 1500 K, após o que permanece quase constante até altas altitudes. Sob a ação da radiação solar e da radiação cósmica, o ar é ionizado (“luzes polares”) - as principais regiões da ionosfera estão dentro da termosfera. Em altitudes acima de 300 km, predomina o oxigênio atômico. O limite superior da termosfera é amplamente determinado pela atividade atual do Sol. Durante períodos de baixa atividade - por exemplo, em 2008-2009 - há uma diminuição notável no tamanho dessa camada.

Termopausa

A região da atmosfera acima da termosfera. Nesta região, a absorção da radiação solar é insignificante e a temperatura não muda com a altura.

Exosfera (esfera de dispersão)

Até uma altura de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Nas camadas mais altas, a distribuição dos gases em altura depende de suas massas moleculares, a concentração de gases mais pesados ​​diminui mais rapidamente com a distância da superfície da Terra. Devido à diminuição da densidade do gás, a temperatura cai de 0°C na estratosfera para menos 110°C na mesosfera. No entanto, a energia cinética de partículas individuais em altitudes de 200-250 km corresponde a uma temperatura de ~ 150°C. Acima de 200 km, flutuações significativas na temperatura e na densidade do gás são observadas no tempo e no espaço.

A uma altitude de cerca de 2.000-3.500 km, a exosfera passa gradualmente para o chamado vácuo espacial próximo, que é preenchido com partículas raras de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás é apenas parte da matéria interplanetária. A outra parte é composta por partículas semelhantes a poeira de origem cometária e meteórica. Além de partículas de poeira extremamente rarefeitas, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra nesse espaço.

Análise

A troposfera representa cerca de 80% da massa da atmosfera, a estratosfera representa cerca de 20%; a massa da mesosfera não é superior a 0,3%, a termosfera é inferior a 0,05% da massa total da atmosfera.

Com base nas propriedades elétricas na atmosfera, eles emitem a neutrosfera e ionosfera .

Dependendo da composição do gás na atmosfera, eles emitem homosfera e heterosfera. heterosfera- esta é uma área onde a gravidade afeta a separação dos gases, uma vez que sua mistura a tal altura é desprezível. Daí segue a composição variável da heterosfera. Abaixo dela encontra-se uma parte homogênea e bem misturada da atmosfera, chamada de homosfera. O limite entre essas camadas é chamado de turbopausa, fica a uma altitude de cerca de 120 km.

Outras propriedades da atmosfera e efeitos no corpo humano

Já a uma altitude de 5 km acima do nível do mar, uma pessoa não treinada desenvolve falta de oxigênio e, sem adaptação, o desempenho de uma pessoa é significativamente reduzido. É aqui que termina a zona fisiológica da atmosfera. A respiração humana torna-se impossível a uma altitude de 9 km, embora até cerca de 115 km a atmosfera contenha oxigênio.

A atmosfera nos fornece o oxigênio que precisamos para respirar. No entanto, devido à queda na pressão total da atmosfera à medida que você sobe a uma altura, a pressão parcial do oxigênio também diminui de acordo.

História da formação da atmosfera

De acordo com a teoria mais comum, a atmosfera da Terra teve três composições diferentes ao longo de sua história. Inicialmente, consistia em gases leves (hidrogênio e hélio) capturados do espaço interplanetário. Este chamado atmosfera primária. No estágio seguinte, a atividade vulcânica ativa levou à saturação da atmosfera com outros gases além do hidrogênio (dióxido de carbono, amônia, vapor de água). É assim atmosfera secundária. Essa atmosfera era restauradora. Além disso, o processo de formação da atmosfera foi determinado pelos seguintes fatores:

• vazamento de gases leves (hidrogênio e hélio) no espaço interplanetário;
• reações químicas que ocorrem na atmosfera sob a influência da radiação ultravioleta, descargas de raios e alguns outros fatores.

Gradualmente, esses fatores levaram à formação atmosfera terciária, caracterizado por um teor muito menor de hidrogênio e um teor muito maior de nitrogênio e dióxido de carbono (formado como resultado de reações químicas de amônia e hidrocarbonetos).

Azoto

A formação de uma grande quantidade de nitrogênio é devido à oxidação da atmosfera de amônia-hidrogênio pelo oxigênio molecular O 2 (\estilo de exibição (\ce (O2))), que começou a vir da superfície do planeta como resultado da fotossíntese, a partir de 3 bilhões de anos atrás. Também nitrogênio N 2 (\estilo de exibição (\ce (N2)))é liberado na atmosfera como resultado da desnitrificação de nitratos e outros compostos contendo nitrogênio. O nitrogênio é oxidado pelo ozônio para NÃO (\estilo de exibição ((\ce (NÃO))))) nas camadas superiores da atmosfera.

Azoto N 2 (\estilo de exibição (\ce (N2))) entra em reações apenas sob condições específicas (por exemplo, durante uma descarga atmosférica). A oxidação do nitrogênio molecular pelo ozônio durante as descargas elétricas é utilizada em pequenas quantidades na produção industrial de fertilizantes nitrogenados. Pode ser oxidado com baixo consumo de energia e convertido em uma forma biologicamente ativa por cianobactérias (algas verde-azuladas) e bactérias nódulos que formam uma simbiose rizóbia com leguminosas, que podem ser plantas eficazes de adubação verde que não esgotam, mas enriquecem o solo com fertilizantes naturais.

Oxigênio

A composição da atmosfera começou a mudar radicalmente com o advento dos organismos vivos na Terra, como resultado da fotossíntese, acompanhada pela liberação de oxigênio e absorção de dióxido de carbono. Inicialmente, o oxigênio era gasto na oxidação de compostos reduzidos - amônia, hidrocarbonetos, a forma ferrosa do ferro contida nos oceanos e outros. No final desta fase, o teor de oxigênio na atmosfera começou a crescer. Gradualmente, formou-se uma atmosfera moderna com propriedades oxidantes. Como isso causou mudanças sérias e abruptas em muitos processos que ocorrem na atmosfera, litosfera e biosfera, esse evento foi chamado de Catástrofe do Oxigênio.

gases nobres

Poluição do ar

Recentemente, o homem começou a influenciar a evolução da atmosfera. O resultado da atividade humana tem sido um aumento constante do teor de dióxido de carbono na atmosfera devido à combustão de combustíveis de hidrocarbonetos acumulados em épocas geológicas anteriores. Enormes quantidades são consumidas na fotossíntese e absorvidas pelos oceanos do mundo. Este gás entra na atmosfera devido à decomposição de rochas carbonáticas e substâncias orgânicas de origem vegetal e animal, bem como devido ao vulcanismo e atividades de produção humana. Nos últimos 100 anos de conteúdo CO 2 (\estilo de exibição (\ce (CO2))) na atmosfera aumentou 10%, sendo a maior parte (360 bilhões de toneladas) proveniente da queima de combustíveis. Se a taxa de crescimento da combustão de combustível continuar, então nos próximos 200-300 anos a quantidade CO 2 (\estilo de exibição (\ce (CO2))) duplica na atmosfera e pode levar a

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A formação da atmosfera da Terra começou nos tempos antigos - no estágio protoplanetário do desenvolvimento da Terra, durante o período de erupções vulcânicas ativas com a liberação de enormes quantidades de gases. Mais tarde, quando os oceanos e a biosfera apareceram na Terra, a formação da atmosfera continuou devido às trocas gasosas entre água, plantas, animais e seus produtos de decomposição.

Ao longo da história geológica, a atmosfera da Terra passou por uma série de profundas transformações.

A atmosfera primária da Terra. Recuperação.

Papel A atmosfera primária da Terra no estágio protoplanetário do desenvolvimento da Terra (há mais de 4,2 bilhões de anos), metano, amônia e dióxido de carbono foram predominantemente incluídos. Então, como resultado da desgaseificação do manto da Terra e processos contínuos de intemperismo na superfície da Terra, a composição da atmosfera primária da Terra foi enriquecida com vapor de água, compostos de carbono (CO 2 , CO) e enxofre, além de halogênio forte ácidos (HCI, HF, HI) e ácido bórico. A atmosfera inicial era muito fina.

atmosfera secundária da Terra. Oxidativo.

Posteriormente, a atmosfera primária começou a se transformar em uma secundária. Isso aconteceu como resultado dos mesmos processos de intemperismo que ocorreram na superfície da terra, atividade vulcânica e solar, bem como devido à atividade vital de cianobactérias e algas verde-azuladas.

A transformação resultou na decomposição de metano em hidrogênio e dióxido de carbono, e amônia em nitrogênio e hidrogênio. O dióxido de carbono e o nitrogênio começaram a se acumular na atmosfera da Terra.

As algas verde-azuladas através da fotossíntese começaram a produzir oxigênio, que foi quase todo gasto na oxidação de outros gases e rochas. Como resultado, a amônia foi oxidada em nitrogênio molecular, metano e monóxido de carbono - em dióxido de carbono, enxofre e sulfeto de hidrogênio - em SO 2 e SO 3.

Assim, a atmosfera gradualmente passou de uma atmosfera redutora para uma oxidante.

Formação e evolução do dióxido de carbono na atmosfera primária e secundária.

Fontes de dióxido de carbono nos estágios iniciais da formação da atmosfera da Terra:

• Oxidação do metano,
• Desgaseificação do manto da Terra,
• Intemperismo das rochas.

Na virada do Proterozóico e Paleozóico (cerca de 600 milhões de anos atrás), o teor de dióxido de carbono na atmosfera diminuiu e atingiu apenas décimos de um por cento do volume total de gases na atmosfera.

O nível atual de teor de dióxido de carbono na atmosfera atingiu apenas 10-20 milhões de anos atrás.

Formação e evolução do oxigênio na atmosfera primária e secundária da Terra.

Fontes de oxigênio estágios iniciais da formação atmosférica Terrenos:

• Desgaseificação do manto da Terra - quase todo o oxigênio foi gasto em processos oxidativos.
• Fotodissociação da água (decomposição em moléculas de hidrogênio e oxigênio) na atmosfera sob a ação da radiação ultravioleta - como resultado, moléculas de oxigênio livre apareceram na atmosfera.
• Processamento de dióxido de carbono em oxigênio por eucariotos. O aparecimento de oxigênio livre na atmosfera levou à morte dos procariotos (adaptados à vida em condições redutoras) e ao surgimento dos eucariotos (adaptados a viver em um ambiente oxidante).

Mudanças na concentração de oxigênio na atmosfera da Terra.

Arqueano - primeira metade do Proterozóico – concentração de oxigênio 0,01% do nível atual (ponto de Urey). Quase todo o oxigênio resultante foi gasto na oxidação de ferro e enxofre. Isso continuou até que todo o ferro ferroso na superfície da terra foi oxidado. Desde então, o oxigênio começou a se acumular na atmosfera.

A segunda metade do Proterozóico - o fim do início do Vendian – a concentração de oxigênio na atmosfera é 0,1% do nível atual (ponto Pasteur).

Vendian tardio - período Siluriano. O oxigênio livre estimulou o desenvolvimento da vida - o processo de fermentação anaeróbica foi substituído por um metabolismo de oxigênio energeticamente mais promissor e progressivo. Desde então, o acúmulo de oxigênio na atmosfera tem sido bastante rápido. O surgimento de plantas do mar para a terra (450 milhões de anos atrás) levou à estabilização do nível de oxigênio na atmosfera.

Cretáceo Médio . A estabilização final da concentração de oxigênio na atmosfera está associada ao aparecimento de plantas com flores (100 milhões de anos atrás).

Formação e evolução do nitrogênio na atmosfera primária e secundária da Terra.

O nitrogênio foi formado nos estágios iniciais do desenvolvimento da Terra devido à decomposição da amônia. A ligação do nitrogênio atmosférico e seu soterramento em sedimentos marinhos começaram com o advento dos organismos. Após a liberação de organismos vivos em terra, o nitrogênio começou a ser enterrado em sedimentos continentais. O processo de fixação do nitrogênio foi especialmente intensificado com o advento das plantas terrestres.

Assim, a composição da atmosfera terrestre determinou as características da vida dos organismos, contribuiu para sua evolução, desenvolvimento e fixação na superfície da terra. Mas na história da Terra às vezes houve falhas na distribuição da composição do gás. A razão para isso foram várias catástrofes que ocorreram mais de uma vez durante o Criptozóico e Fanerozóico. Essas falhas levaram a extinções em massa do mundo orgânico.

A composição da atmosfera antiga e moderna da Terra em porcentagem é mostrada na Tabela 1.

Tabela 1. Composição da atmosfera primária e moderna da Terra.

gases	A composição da atmosfera terrestre
	Atmosfera primária, %	Atmosfera moderna, %
Nitrogênio N 2
Oxigênio O 2
Ozônio O 3
Dióxido de carbono CO 2
Monóxido de carbono CO
vapor de água
Argônio Ar

Era o artigo “Formação da Atmosfera da Terra. Atmosfera primária e secundária da Terra. Leia mais: «

A atmosfera é a concha gasosa do nosso planeta que gira com a Terra. O gás na atmosfera é chamado de ar. A atmosfera está em contato com a hidrosfera e cobre parcialmente a litosfera. Mas é difícil determinar os limites superiores. Convencionalmente, supõe-se que a atmosfera se estenda para cima por cerca de três mil quilômetros. Lá ele flui suavemente para o espaço sem ar.

A composição química da atmosfera terrestre

A formação da composição química da atmosfera começou há cerca de quatro bilhões de anos. Inicialmente, a atmosfera consistia apenas em gases leves - hélio e hidrogênio. Segundo os cientistas, os pré-requisitos iniciais para a criação de uma concha de gás ao redor da Terra foram as erupções vulcânicas, que, juntamente com a lava, emitiram uma enorme quantidade de gases. Posteriormente, as trocas gasosas começaram com espaços de água, com organismos vivos, com os produtos de sua atividade. A composição do ar mudou gradualmente e em sua forma atual foi fixada vários milhões de anos atrás.

Os principais componentes da atmosfera são nitrogênio (cerca de 79%) e oxigênio (20%). O percentual restante (1%) é contabilizado pelos seguintes gases: argônio, neônio, hélio, metano, dióxido de carbono, hidrogênio, criptônio, xenônio, ozônio, amônia, dióxido de enxofre e nitrogênio, óxido nitroso e monóxido de carbono incluídos neste por cento.

Além disso, o ar contém vapor de água e partículas (pólen de plantas, poeira, cristais de sal, impurezas de aerossol).

Recentemente, os cientistas notaram uma mudança não qualitativa, mas quantitativa em alguns ingredientes do ar. E a razão para isso é a pessoa e sua atividade. Somente nos últimos 100 anos, o teor de dióxido de carbono aumentou significativamente! Isso está repleto de muitos problemas, dos quais o mais global é a mudança climática.

Formação do tempo e clima

A atmosfera desempenha um papel vital na formação do clima e do tempo na Terra. Muito depende da quantidade de luz solar, da natureza da superfície subjacente e da circulação atmosférica.

Vejamos os fatores em ordem.

1. A atmosfera transmite o calor dos raios solares e absorve as radiações nocivas. Os antigos gregos sabiam que os raios do Sol incidiam em diferentes partes da Terra em diferentes ângulos. A própria palavra "clima" na tradução do grego antigo significa "inclinação". Então, no equador, os raios do sol caem quase na vertical, porque aqui é muito quente. Quanto mais próximo dos polos, maior o ângulo de inclinação. E a temperatura está caindo.

2. Devido ao aquecimento desigual da Terra, formam-se correntes de ar na atmosfera. Eles são classificados de acordo com seu tamanho. Os menores (dezenas e centenas de metros) são os ventos locais. Isto é seguido por monções e ventos alísios, ciclones e anticiclones, zonas frontais planetárias.

Todas essas massas de ar estão em constante movimento. Alguns deles são bastante estáticos. Por exemplo, os ventos alísios que sopram dos subtrópicos em direção ao equador. O movimento de outros é amplamente dependente da pressão atmosférica.

3. A pressão atmosférica é outro fator que influencia a formação do clima. Esta é a pressão do ar na superfície da Terra. Como você sabe, as massas de ar se movem de uma área com alta pressão atmosférica para uma área onde essa pressão é menor.

Existem 7 zonas no total. O equador é uma zona de baixa pressão. Além disso, em ambos os lados do equador até as trinta latitudes - uma área de alta pressão. De 30° a 60° - novamente baixa pressão. E de 60° aos pólos - uma zona de alta pressão. As massas de ar circulam entre essas zonas. As que vão do mar para a terra trazem chuva e mau tempo, e as que sopram dos continentes trazem tempo claro e seco. Em locais onde as correntes de ar colidem, formam-se zonas de frente atmosférica, caracterizadas por precipitação e clima inclemente e ventoso.

Os cientistas provaram que até o bem-estar de uma pessoa depende da pressão atmosférica. De acordo com os padrões internacionais, a pressão atmosférica normal é de 760 mm Hg. coluna a 0°C. Este valor é calculado para as áreas de terra que estão quase niveladas com o nível do mar. A pressão diminui com a altitude. Portanto, por exemplo, para São Petersburgo 760 mm Hg. - é a norma. Mas para Moscou, que está localizada mais alta, a pressão normal é de 748 mm Hg.

A pressão muda não apenas verticalmente, mas também horizontalmente. Isto é especialmente sentido durante a passagem de ciclones.

A estrutura da atmosfera

A atmosfera é como um bolo de camada. E cada camada tem suas próprias características.

. Troposferaé a camada mais próxima da Terra. A "espessura" desta camada muda à medida que você se afasta do equador. Acima do equador, a camada se estende para cima por 16 a 18 km, em zonas temperadas - por 10 a 12 km, nos pólos - por 8 a 10 km.

É aqui que estão contidos 80% da massa total de ar e 90% de vapor de água. Nuvens se formam aqui, surgem ciclones e anticiclones. A temperatura do ar depende da altitude da área. Em média, cai 0,65°C a cada 100 metros.

. tropopausa- camada de transição da atmosfera. Sua altura é de várias centenas de metros a 1-2 km. A temperatura do ar no verão é maior do que no inverno. Assim, por exemplo, sobre os pólos no inverno -65 ° C. E sobre o equador em qualquer época do ano é -70 ° C.

. Estratosfera- esta é uma camada, cujo limite superior corre a uma altitude de 50 a 55 quilômetros. A turbulência é baixa aqui, o teor de vapor de água no ar é insignificante. Mas muito ozônio. Sua concentração máxima está a uma altitude de 20-25 km. Na estratosfera, a temperatura do ar começa a subir e chega a +0,8°C. Isso se deve ao fato de a camada de ozônio interagir com a radiação ultravioleta.

. Estratopausa- uma camada intermediária baixa entre a estratosfera e a mesosfera que a segue.

. Mesosfera- o limite superior dessa camada é de 80 a 85 quilômetros. Aqui ocorrem processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres. São eles que proporcionam aquele suave brilho azul do nosso planeta, que é visto do espaço.

A maioria dos cometas e meteoritos queimam na mesosfera.

. Mesopausa- a próxima camada intermediária, cuja temperatura do ar é de pelo menos -90 °.

. Termosfera- o limite inferior começa a uma altitude de 80 - 90 km, e o limite superior da camada passa aproximadamente na marca de 800 km. A temperatura do ar está subindo. Pode variar de +500° C a +1000° C. Durante o dia, as flutuações de temperatura chegam a centenas de graus! Mas o ar aqui é tão rarefeito que o entendimento do termo "temperatura" como imaginamos não é apropriado aqui.

. Ionosfera- une mesosfera, mesopausa e termosfera. O ar aqui consiste principalmente de moléculas de oxigênio e nitrogênio, bem como plasma quase neutro. Os raios do sol, caindo na ionosfera, ionizam fortemente as moléculas de ar. Na camada inferior (até 90 km), o grau de ionização é baixo. Quanto maior, mais ionização. Assim, a uma altitude de 100-110 km, os elétrons estão concentrados. Isso contribui para a reflexão de ondas de rádio curtas e médias.

A camada mais importante da ionosfera é a superior, localizada a uma altitude de 150-400 km. Sua peculiaridade é que reflete ondas de rádio, e isso contribui para a transmissão de sinais de rádio a longas distâncias.

É na ionosfera que ocorre um fenômeno como a aurora.

. Exosfera- consiste em átomos de oxigênio, hélio e hidrogênio. O gás nesta camada é muito rarefeito e, muitas vezes, os átomos de hidrogênio escapam para o espaço sideral. Portanto, essa camada é chamada de "zona de dispersão".

O primeiro cientista que sugeriu que nossa atmosfera tem peso foi o italiano E. Torricelli. Ostap Bender, por exemplo, na novela "O Bezerro de Ouro" lamentou que cada pessoa fosse pressionada por uma coluna de ar pesando 14 kg! Mas o grande estrategista estava um pouco enganado. Uma pessoa adulta experimenta uma pressão de 13 a 15 toneladas! Mas não sentimos esse peso, porque a pressão atmosférica é equilibrada pela pressão interna de uma pessoa. O peso da nossa atmosfera é de 5.300.000.000.000.000 toneladas. O número é colossal, embora seja apenas um milionésimo do peso do nosso planeta.

ATMOSFERA

Atmosfera - a concha de ar da Terra (a mais externa das conchas da Terra), que está em interação contínua com o resto das conchas do nosso planeta, constantemente experimentando a influência do espaço e, acima de tudo, a influência do Sol. A massa da atmosfera é igual a um milionésimo da massa da Terra.

O limite inferior da atmosfera coincide com a superfície da Terra. A atmosfera não tem um limite superior nitidamente expresso: gradualmente passa para o espaço interplanetário. Convencionalmente, 2-3 mil km acima da superfície da Terra são considerados como o limite superior da atmosfera. Cálculos teóricos mostram que a gravidade da Terra pode manter as partículas de ar individuais que participam do movimento da Terra a uma altitude de 42.000 km no equador e 28.000 km nos pólos. Até recentemente, acreditava-se que, a uma grande distância da superfície terrestre, a atmosfera consiste em raras partículas de gases que quase não colidem consigo mesmas e são mantidas pela gravidade da Terra. Estudos recentes indicam que a densidade de partículas na alta atmosfera é muito maior do que o esperado, que as partículas possuem cargas elétricas e são mantidas principalmente não pela gravidade da Terra, mas pelo seu campo magnético. A distância na qual o campo geomagnético é capaz não apenas de reter, mas também de capturar partículas do espaço interplanetário é muito grande (até 90.000 km).

O estudo da atmosfera é realizado visualmente e com a ajuda de vários instrumentos especiais. Dados importantes sobre as altas camadas da atmosfera são obtidos com o lançamento de foguetes meteorológicos e geofísicos especiais (até 800 km), bem como satélites terrestres artificiais (até 2000 km).

Composição da atmosfera

O ar limpo e seco é uma mistura mecânica de vários gases. Os principais são: nitrogênio-78%, oxigênio-21%, argônio-1%, dióxido de carbono. O conteúdo de outros gases (neon, hélio, criptônio, xenônio, amônia, hidrogênio, ozônio) é insignificante.

A quantidade de dióxido de carbono na atmosfera varia de 0,02 a 0,032%, é mais nas áreas industriais, menos nos oceanos, na superfície coberta de neve e gelo.

O vapor de água entra na atmosfera em uma quantidade de 0 a 4% em volume. Ele entra na atmosfera como resultado da evaporação da umidade da superfície da Terra e, portanto, seu conteúdo diminui com a altura: 90% de todo o vapor de água está contido na camada inferior de cinco quilômetros da atmosfera, acima de 10 a 12 km há muito pouco vapor de água. A importância do vapor d'água na circulação de calor e umidade na atmosfera é enorme.

Origem da atmosfera

De acordo com a teoria mais comum, a atmosfera da Terra esteve em quatro composições diferentes ao longo do tempo. Inicialmente, consistia em gases leves (hidrogênio e hélio) capturados do espaço interplanetário. Esta é a chamada atmosfera primária (cerca de quatro bilhões e meio de anos atrás). No estágio seguinte, a atividade vulcânica ativa levou à saturação da atmosfera com outros gases além do hidrogênio (dióxido de carbono, amônia, vapor de água). Foi assim que se formou a atmosfera secundária (cerca de três bilhões e meio de anos até os dias atuais). Essa atmosfera era restauradora. Além disso, no processo de vazamento de gases leves (hidrogênio e hélio) no espaço interplanetário e reações químicas que ocorrem na atmosfera sob a influência da radiação ultravioleta, descargas atmosféricas e alguns outros fatores, formou-se uma atmosfera terciária, caracterizada por uma atmosfera muito mais baixa. teor de hidrogênio e um teor muito maior de nitrogênio e dióxido de carbono (formado como resultado de reações químicas de amônia e hidrocarbonetos).

A formação de grande quantidade de N 2 se deve à oxidação da atmosfera de amônia-hidrogênio pelo O 2 molecular, que começou a vir da superfície do planeta como resultado da fotossíntese, a partir de 3,8 bilhões de anos atrás. O nitrogênio é oxidado pelo ozônio a NO na alta atmosfera.

Oxigênio

A composição da atmosfera começou a mudar radicalmente com o advento dos organismos vivos na Terra, como resultado da fotossíntese, acompanhada pela liberação de oxigênio e absorção de dióxido de carbono. Inicialmente, o oxigênio era gasto na oxidação de compostos reduzidos - amônia, hidrocarbonetos, a forma ferrosa do ferro contida nos oceanos, etc. Ao final dessa etapa, o teor de oxigênio na atmosfera começou a crescer. Gradualmente, formou-se uma atmosfera moderna com propriedades oxidantes.

Dióxido de carbono

Na camada atmosférica da superfície da Terra até 60 km existe o ozônio (O 3) - oxigênio triatômico, resultante da divisão das moléculas comuns de oxigênio e da redistribuição de seus átomos. Nas camadas inferiores da atmosfera, o ozônio aparece sob a influência de fatores aleatórios (descargas de raios, oxidação de algumas substâncias orgânicas), nas camadas superiores é formado sob a influência da radiação ultravioleta do Sol, que absorve. A concentração de ozônio é especialmente alta a uma altitude de 22 a 26 km. A quantidade total de ozônio na atmosfera é insignificante: a uma temperatura de 0°C sob condições de pressão normal na superfície da Terra, todo ozônio caberá em uma camada de 3 mm de espessura. O teor de ozônio é maior na atmosfera das latitudes polares do que nas latitudes equatoriais, aumenta na primavera e diminui no outono. O ozônio absorve completamente a radiação ultravioleta do Sol, que é prejudicial à vida. Também atrasa a radiação térmica da Terra, protegendo sua superfície do resfriamento.

Além dos constituintes gasosos, as menores partículas de várias origens, várias em forma, tamanho, composição química e propriedades físicas (fumaça, poeira) estão sempre em suspensão na atmosfera - aerossóis .. Partículas de solo, produtos de intemperismo de rochas entram na atmosfera da superfície da Terra, poeira vulcânica, sal marinho, fumaça, partículas orgânicas (microrganismos, esporos, pólen).

A poeira cósmica entra na atmosfera da Terra a partir do espaço interplanetário. A camada da atmosfera até uma altura de 100 km contém mais de 28 milhões de toneladas de poeira cósmica, que lentamente cai na superfície.

Há um ponto de vista de que a maior parte da poeira é compactada em uma forma especial por organismos nos mares.

As partículas de aerossol desempenham um papel importante no desenvolvimento de vários processos atmosféricos. Muitos deles são núcleos de condensação necessários para a formação de neblina e nuvens. Os fenômenos da eletricidade atmosférica estão associados a aerossóis carregados.

Até uma altitude de cerca de 100 km, a composição da atmosfera é constante. A atmosfera consiste principalmente de nitrogênio molecular e oxigênio molecular; na camada inferior, a quantidade de impurezas diminui acentuadamente com a altura. Acima de 100 km, as moléculas de oxigênio e, em seguida, de nitrogênio (acima de 220 km), são divididas sob a influência da radiação ultravioleta. Na camada de 100 a 500 km, predomina o oxigênio atômico. A uma altitude de 500 a 2.000 km, a atmosfera consiste principalmente de um gás inerte leve - hélio, acima de 2.000 km - de hidrogênio atômico.

Ionização atmosférica

A atmosfera contém partículas carregadas - íons, e devido à sua presença não é um isolante ideal, mas tem a capacidade de conduzir eletricidade. Os íons são formados na atmosfera sob a influência de ionizadores, que conferem energia aos átomos suficiente para remover um elétron da camada de um átomo. O elétron separado é quase instantaneamente ligado a outro átomo. Como resultado, o primeiro átomo do neutro fica carregado positivamente e o segundo adquire uma carga negativa. Tais íons não existem por muito tempo, as moléculas do ar circundante se juntam a eles, formando os chamados íons leves. Os íons leves se ligam aos aerossóis, dão-lhes carga e formam íons maiores - os pesados.

Os ionizadores atmosféricos são: radiação ultravioleta do Sol, radiação cósmica, radiação de substâncias radioativas contidas na crosta terrestre e na atmosfera. Os raios ultravioleta não têm efeito ionizante nas camadas inferiores da atmosfera - sua influência é a principal nas camadas superiores da atmosfera. A radioatividade da maioria das rochas é muito baixa, seu efeito ionizante já é zero a várias centenas de metros de altura (com exceção de depósitos de elementos radioativos, fontes radioativas, etc.). A importância da radiação cósmica é especialmente grande. Com um poder de penetração muito alto, os raios cósmicos penetram em toda a espessura da atmosfera e penetram profundamente nos oceanos e na crosta terrestre. A intensidade dos raios cósmicos flutua muito pouco com o tempo. Seu efeito ionizante é menor no equador e maior próximo a 20º de latitude; com a altitude, a intensidade da ionização devido aos raios cósmicos aumenta, atingindo um máximo a uma altura de 12 a 18 km.

A ionização da atmosfera é caracterizada pela concentração de íons (seu conteúdo em 1 cm cúbico); a condutividade elétrica da atmosfera depende da concentração e mobilidade dos íons leves. A concentração de íons aumenta com a altura. A uma altitude de 3 a 4 km, são até 1000 pares de íons, atingindo seus valores máximos a uma altitude de 100 a 250 km. Assim, a condutividade elétrica da atmosfera também aumenta. Como há mais íons leves no ar limpo, ele tem uma condutividade maior do que o ar empoeirado.

Como resultado da ação combinada das cargas contidas na atmosfera e da carga da superfície terrestre, é criado um campo elétrico da atmosfera. Em relação à superfície da Terra, a atmosfera é carregada positivamente. Correntes de íons positivos (da superfície da Terra) e negativos (da superfície da Terra) surgem entre a atmosfera e a superfície da Terra. De acordo com a composição elétrica, é liberado na atmosfera neutrosfera (até uma altura de 80 km) - uma camada com uma composição neutra e ionosfera (mais de 80 km) - camadas ionizadas.

A estrutura da atmosfera

A atmosfera é dividida em cinco esferas, que diferem principalmente na temperatura. As esferas são separadas por camadas de transição - pausas.

Troposfera- a camada inferior da atmosfera, contendo cerca de ¾ de sua massa total. A troposfera contém quase todo o vapor de água na atmosfera. Seu limite superior atinge sua maior altura - 17 km - no equador e diminui em direção aos pólos para 8-10 km. Em latitudes temperadas, a altura média da troposfera é de 10 a 12 km. As flutuações no limite superior da troposfera dependem da temperatura: no inverno esse limite é mais alto, no verão é mais baixo; e durante o dia, as flutuações em e podem chegar a vários quilômetros.

A temperatura na troposfera desde a superfície da Terra até a tropopausa diminui em média 0,6º a cada 100 m. O ar se mistura continuamente na troposfera, formam-se nuvens e ocorre precipitação. O transporte aéreo horizontal é dominado por movimentos de oeste para leste.

A camada inferior da atmosfera que está diretamente adjacente à superfície da Terra é chamada de camada do solo. Os processos físicos nesta camada sob a influência da superfície da terra se distinguem por sua originalidade. Aqui, as mudanças de temperatura durante o dia e ao longo do ano são especialmente pronunciadas.

tropopausa- camada de transição da troposfera para a estratosfera. A altura da tropopausa e sua temperatura variam com a latitude. Do equador aos pólos, a tropopausa diminui, e essa diminuição ocorre de forma desigual: em cerca de 30-40º de latitude norte e sul, observa-se uma quebra na tropopausa. Como resultado, parece estar dividido em duas partes tropicais e polares, localizadas 35-40º uma acima da outra. Quanto maior a tropopausa, menor a temperatura. A exceção são as regiões polares, onde a tropopausa é baixa e fria. A temperatura mais baixa registrada na tropopausa é de 92º.

Estratosfera- difere da troposfera pela alta rarefação do ar, pela quase completa ausência de vapor d'água e pelo teor relativamente alto de ozônio, atingindo um máximo a uma altitude de 22 a 26 km. A temperatura na estratosfera aumenta muito lentamente com a altura. No limite inferior da estratosfera acima do equador, a temperatura fica em torno de -76º durante todo o ano, na região polar norte em janeiro -65º, em julho -42º. As diferenças de temperatura fazem com que o ar se mova. A velocidade do vento na estratosfera atinge 340 km/h.

Na estratosfera média, surgem nuvens finas - madrepérola, constituídas por cristais de gelo e gotas de água super-resfriada.

Na estratopausa, a temperatura é de aproximadamente 0º

Mesosfera- caracterizada por mudanças significativas de temperatura com a altura. Até uma altura de 60 km, a temperatura sobe e atinge +20º, no limite superior da esfera a temperatura cai para -75º. A uma altitude de 75 a 80 km, a queda em t é substituída por um novo aumento. No verão, nesta altura, formam-se nuvens brilhantes e finas - prateadas, provavelmente consistindo de vapor de água super-resfriado. O movimento das nuvens noctilucentes atesta a grande variabilidade na direção e velocidade do movimento do ar (de 60 a várias centenas de km / h), o que é especialmente perceptível durante os períodos de transição de uma estação para outra.

NO termosfera - (na ionosfera) a temperatura aumenta com a altura, atingindo +1000º no limite superior. As velocidades das partículas de gases são enormes, mas com um espaço extremamente rarefeito, suas colisões são muito raras.

Junto com partículas neutras, a termosfera contém elétrons e íons livres. Existem centenas e milhares deles em um centímetro cúbico de volume e milhões em camadas de densidade máxima. A termosfera é uma esfera de gás ionizado rarefeito, constituída por uma série de camadas. Camadas ionizadas que refletem, absorvem e refratam ondas de rádio têm um enorme impacto nas comunicações de rádio. As camadas de ionização são bem expressas durante o dia. A ionização torna a termosfera eletricamente condutora e correntes elétricas poderosas fluem nela. Na termosfera, dependendo da atividade solar, a densidade (em cem vezes) e a temperatura (em centenas de graus) mudam muito. A atividade do Sol está associada à ocorrência de auroras na termosfera.

Exosfera- zona de dispersão, a parte externa da termosfera, localizada acima de 700 km. O gás na exosfera é muito rarefeito e, portanto, suas partículas vazam para o espaço interplanetário.

A uma altitude de cerca de 2.000-3.000 km, a exosfera passa gradualmente para o chamado vácuo do espaço próximo, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás é apenas parte da matéria interplanetária. A outra parte é composta por partículas semelhantes a poeira de origem cometária e meteórica. Além de partículas semelhantes a poeira extremamente rarefeitas, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra nesse espaço.

O hidrogênio escapando da exosfera forma uma chamada coroa terrena estendendo-se a uma altitude de 20.000 km.

Radiação solar

A Terra recebe do Sol 1,36 x 10 24 cal de calor por ano. Comparada a essa quantidade de energia, a quantidade restante de energia radiante que atinge a superfície da Terra é insignificante. A energia radiante das estrelas é um centésimo milionésimo da energia solar, a radiação cósmica é dois bilionésimos, o calor interno da Terra em sua superfície é igual a um quinto milésimo do calor solar.

A radiação solar - radiação solar - é a principal fonte de energia para quase todos os processos que ocorrem na atmosfera, hidrosfera e alta atmosfera.

Radiação solar- radiação eletromagnética e corpuscular do Sol.

O componente eletromagnético da radiação solar se propaga na velocidade da luz e penetra na atmosfera terrestre. A radiação solar atinge a superfície terrestre na forma de radiação direta e difusa. No total, a Terra recebe do Sol menos de um bilionésimo de sua radiação. A faixa espectral da radiação eletromagnética do Sol é muito ampla - de ondas de rádio a raios X - no entanto, sua intensidade máxima cai na parte visível (amarelo-verde) do espectro.

Há também uma parte corpuscular da radiação solar, composta principalmente de prótons que se deslocam do Sol a velocidades de 300-1500 km/s. Durante as explosões solares, partículas de alta energia (principalmente prótons e elétrons) também são formadas, que formam o componente solar dos raios cósmicos.

A contribuição energética da componente corpuscular da radiação solar para a sua intensidade total é pequena em comparação com a eletromagnética. Portanto, em várias aplicações, o termo "radiação solar" é usado em sentido estrito, significando apenas sua parte eletromagnética.

A unidade de medida para a intensidade da radiação solar é o número de calorias de calor absorvidas por 1 cm 2 de uma superfície absolutamente preta perpendicular à direção dos raios do sol, por 1 polegada. (cal/cm 2 x min).

O fluxo de energia radiante do Sol, atingindo a atmosfera terrestre, é muito constante. Eu chamo sua intensidade de constante solar (I 0) e tomo uma média de 1,88 kcal/cm 2 x min.

O valor da constante solar flutua dependendo da distância da Terra ao Sol e da atividade solar. Suas flutuações durante o ano são de 3,4 a 3,5%.

Se os raios do sol em todos os lugares caíssem verticalmente na superfície da Terra, na ausência de uma atmosfera e com uma constante solar de 1,88 kcal / cm 2 x min, cada centímetro quadrado receberia 1000 kcal por ano. Graças a Ohm, que a Terra é esférica, essa quantidade é reduzida em 4 vezes e 1 sq. cm recebe uma média de 250 kcal por ano.

A quantidade de radiação solar recebida pela superfície depende do ângulo de incidência dos raios.

A superfície que é perpendicular à direção dos raios do sol recebe a maior quantidade de radiação, pois neste caso toda a energia é distribuída para uma área com seção transversal igual à seção transversal do feixe de raios - uma. Com incidência oblíqua do mesmo feixe de raios, a energia é distribuída por uma grande área (seção transversal b) e uma unidade de superfície recebe menos. Quanto menor o ângulo de incidência dos raios, menor a intensidade da radiação solar.

A dependência da intensidade da radiação solar no ângulo de incidência dos raios é expressa pela fórmula:

EU 1 =EU 0 pecado h

EU 1 é muito menos EU 0 quantas vezes a seção transversal uma menos seção b.

O ângulo de incidência dos raios solares (a altura do Sol) é igual a 90º apenas nas latitudes entre os trópicos. Em outras latitudes, é sempre inferior a 90º. De acordo com a diminuição do ângulo de incidência dos raios, a intensidade da radiação solar que chega à superfície em diferentes latitudes também deve diminuir. Como a altura do Sol não permanece constante ao longo do ano e durante o dia, a quantidade de calor solar recebida pela superfície muda constantemente.

A atmosfera é uma mistura de vários gases. Estende-se desde a superfície da Terra até uma altura de até 900 km, protegendo o planeta do espectro nocivo da radiação solar, e contém gases necessários para toda a vida no planeta. A atmosfera retém o calor do sol, aquecendo perto da superfície da Terra e criando um clima favorável.

Composição da atmosfera

A atmosfera da Terra consiste principalmente de dois gases - nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Além disso, contém impurezas de dióxido de carbono e outros gases. na atmosfera existe na forma de vapor, gotas de umidade nas nuvens e cristais de gelo.

Camadas da atmosfera

A atmosfera consiste em muitas camadas, entre as quais não há limites claros. As temperaturas das diferentes camadas diferem marcadamente umas das outras.

• magnetosfera sem ar. A maioria dos satélites da Terra voa aqui fora da atmosfera da Terra.
• Exosfera (450-500 km da superfície). Quase não contém gases. Alguns satélites meteorológicos voam na exosfera. A termosfera (80-450 km) é caracterizada por altas temperaturas atingindo 1700°C na camada superior.
• Mesosfera (50-80 km). Nesta esfera, a temperatura cai à medida que a altitude aumenta. É aqui que a maioria dos meteoritos (fragmentos de rochas espaciais) que entram na atmosfera são queimados.
• Estratosfera (15-50 km). Contém uma camada de ozônio, ou seja, uma camada de ozônio que absorve a radiação ultravioleta do sol. Isso leva a um aumento da temperatura perto da superfície da Terra. Aviões a jato costumam voar aqui, pois a visibilidade nesta camada é muito boa e quase não há interferência causada pelas condições climáticas.
• Troposfera. A altura varia de 8 a 15 km da superfície da Terra. É aqui que se forma o clima do planeta, já que em esta camada contém mais vapor de água, poeira e ventos. A temperatura diminui com a distância da superfície da Terra.

Pressão atmosférica

Embora não o sintamos, as camadas da atmosfera exercem pressão sobre a superfície da Terra. O mais alto está perto da superfície e, à medida que você se afasta, diminui gradualmente. Depende da diferença de temperatura entre a terra e o oceano e, portanto, em áreas localizadas na mesma altura acima do nível do mar, geralmente há uma pressão diferente. A baixa pressão traz o clima úmido, enquanto a alta pressão geralmente define o clima claro.

O movimento das massas de ar na atmosfera

E as pressões fazem com que a atmosfera inferior se misture. Isso cria ventos que sopram de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão. Em muitas regiões, também ocorrem ventos locais, causados ​​por diferenças nas temperaturas da terra e do mar. As montanhas também têm uma influência significativa na direção dos ventos.

Efeito estufa

O dióxido de carbono e outros gases na atmosfera terrestre retêm o calor do sol. Esse processo é comumente chamado de efeito estufa, pois é em muitos aspectos semelhante à circulação de calor em estufas. O efeito estufa provoca o aquecimento global do planeta. Em áreas de alta pressão - anticiclones - um claro solar é estabelecido. Em áreas de baixa pressão - ciclones - o clima costuma ser instável. Calor e luz entrando na atmosfera. Os gases retêm o calor refletido da superfície da Terra, fazendo com que a temperatura na Terra aumente.

Existe uma camada especial de ozônio na estratosfera. O ozônio bloqueia a maior parte da radiação ultravioleta do Sol, protegendo a Terra e toda a vida nela. Os cientistas descobriram que a causa da destruição da camada de ozônio são gases especiais de dióxido de clorofluorocarbono contidos em alguns aerossóis e equipamentos de refrigeração. Sobre o Ártico e a Antártida, enormes buracos foram encontrados na camada de ozônio, contribuindo para um aumento na quantidade de radiação ultravioleta que afeta a superfície da Terra.

O ozônio é formado na baixa atmosfera como resultado entre a radiação solar e vários gases e gases de exaustão. Normalmente, ele se dispersa pela atmosfera, mas se uma camada fechada de ar frio se forma sob uma camada de ar quente, o ozônio se concentra e ocorre o smog. Infelizmente, isso não pode compensar a perda de ozônio nos buracos de ozônio.

A imagem de satélite mostra claramente um buraco na camada de ozônio sobre a Antártida. O tamanho do buraco varia, mas os cientistas acreditam que ele está aumentando constantemente. Estão a ser feitas tentativas para reduzir o nível de gases de escape na atmosfera. Reduzir a poluição do ar e usar combustíveis sem fumaça nas cidades. O smog causa irritação nos olhos e asfixia em muitas pessoas.

O surgimento e evolução da atmosfera da Terra

A atmosfera moderna da Terra é o resultado de um longo desenvolvimento evolutivo. Surgiu como resultado da ação conjunta de fatores geológicos e da atividade vital dos organismos. Ao longo da história geológica, a atmosfera da Terra passou por vários rearranjos profundos. Com base em dados geológicos e teóricos (pré-requisitos), a atmosfera primordial da jovem Terra, que existia há cerca de 4 bilhões de anos, poderia consistir em uma mistura de gases inertes e nobres com uma pequena adição de nitrogênio passivo (N. A. Yasamanov, 1985). ; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. Atualmente, a visão sobre a composição e estrutura da atmosfera primitiva mudou um pouco. A atmosfera primária (protoatmosfera) está no estágio protoplanetário inicial. 4,2 bilhões de anos. , pode consistir em uma mistura de metano, amônia e dióxido de carbono. Como resultado da desgaseificação do manto e dos processos de intemperismo ativo que ocorrem na superfície da Terra, vapor de água, compostos de carbono na forma de CO 2 e CO, enxofre e seus compostos começaram a entrar na atmosfera, assim como ácidos de halogênio fortes - HCI, HF, HI e ácido bórico, que foram suplementados por metano, amônia, hidrogênio, argônio e alguns outros gases nobres na atmosfera. extremamente fino. Portanto, a temperatura próxima à superfície da Terra estava próxima da temperatura de equilíbrio radiativo (AS Monin, 1977).

Com o tempo, a composição gasosa da atmosfera primária começou a se transformar sob a influência do intemperismo das rochas que se projetavam na superfície terrestre, da atividade vital de cianobactérias e algas verde-azuladas, dos processos vulcânicos e da ação da luz solar. Isso levou à decomposição do metano em dióxido de carbono, amônia - em nitrogênio e hidrogênio; dióxido de carbono começou a se acumular na atmosfera secundária, que desceu lentamente para a superfície da terra, e nitrogênio. Graças à atividade vital das algas verde-azuladas, o oxigênio começou a ser produzido no processo de fotossíntese, que, no entanto, no início era gasto principalmente na “oxidação de gases atmosféricos e depois nas rochas. Ao mesmo tempo, a amônia, oxidada em nitrogênio molecular, começou a se acumular intensamente na atmosfera. Supõe-se que uma parte significativa do nitrogênio na atmosfera moderna seja relíquia. Metano e monóxido de carbono foram oxidados a dióxido de carbono. O enxofre e o sulfeto de hidrogênio foram oxidados a SO 2 e SO 3, que, devido à sua alta mobilidade e leveza, foram rapidamente removidos da atmosfera. Assim, a atmosfera de redutora, como era no Arqueano e no início do Proterozóico, gradualmente se transformou em oxidante.

O dióxido de carbono entrou na atmosfera como resultado da oxidação do metano e como resultado da desgaseificação do manto e do intemperismo das rochas. Caso todo o dióxido de carbono liberado ao longo de toda a história da Terra permanecesse na atmosfera, sua pressão parcial poderia se tornar a mesma de Vênus (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Mas na Terra, o processo foi invertido. Parte significativa do dióxido de carbono da atmosfera foi dissolvida na hidrosfera, na qual foi utilizada por organismos aquáticos para construir suas conchas e convertida biogenicamente em carbonatos. Posteriormente, os estratos mais poderosos de carbonatos quimiogênicos e organogênicos foram formados a partir deles.

O oxigênio foi fornecido à atmosfera a partir de três fontes. Por muito tempo, a partir do momento da formação da Terra, foi liberado durante a desgaseificação do manto e foi gasto principalmente em processos oxidativos.Outra fonte de oxigênio foi a fotodissociação do vapor d'água pela radiação solar ultravioleta forte. aparências; o oxigênio livre na atmosfera levou à morte da maioria dos procariontes que viviam em condições redutoras. Organismos procariontes mudaram seus habitats. Eles deixaram a superfície da Terra em suas profundezas e regiões onde as condições redutoras ainda eram preservadas. Eles foram substituídos por eucariotos, que começaram a processar vigorosamente o dióxido de carbono em oxigênio.

Durante o Arqueano e uma parte significativa do Proterozóico, quase todo o oxigênio, oriundo tanto abiogenicamente quanto biogenicamente, foi gasto principalmente na oxidação de ferro e enxofre. No final do Proterozóico, todo o ferro bivalente metálico que estava na superfície da Terra oxidou ou moveu-se para o núcleo da Terra. Isso levou ao fato de que a pressão parcial de oxigênio na atmosfera proterozóica inicial mudou.

Em meados do Proterozóico, a concentração de oxigênio na atmosfera atingiu o ponto Urey e atingiu 0,01% do nível atual. A partir dessa época, o oxigênio começou a se acumular na atmosfera e, provavelmente, já no final do Rifeu, seu teor atingiu o ponto de Pasteur (0,1% do nível atual). É possível que a camada de ozônio tenha surgido no período vendiano e nunca tenha desaparecido.

O surgimento do oxigênio livre na atmosfera terrestre estimulou a evolução da vida e levou ao surgimento de novas formas com metabolismo mais perfeito. Se as algas e cianetos unicelulares eucarióticos anteriores, que apareceram no início do Proterozóico, exigiam um teor de oxigênio na água de apenas 10 -3 de sua concentração moderna, então com o surgimento de Metazoa não esquelético no final do Vendian inicial, ou seja, cerca de 650 milhões de anos atrás, a concentração de oxigênio na atmosfera deveria ter sido muito maior. Afinal, Metazoa usava respiração de oxigênio e isso exigia que a pressão parcial de oxigênio atingisse um nível crítico - o ponto de Pasteur. Neste caso, o processo de fermentação anaeróbica foi substituído por um metabolismo de oxigênio energeticamente mais promissor e progressivo.

Depois disso, o acúmulo de oxigênio na atmosfera da Terra ocorreu muito rapidamente. O aumento progressivo do volume de algas verde-azuladas contribuiu para a obtenção na atmosfera do nível de oxigênio necessário para a manutenção da vida do mundo animal. Uma certa estabilização do teor de oxigênio na atmosfera ocorreu desde o momento em que as plantas chegaram à terra – cerca de 450 milhões de anos atrás. O surgimento de plantas em terra, ocorrido no período Siluriano, levou à estabilização final do nível de oxigênio na atmosfera. Desde então, sua concentração começou a flutuar dentro de limites bastante estreitos, nunca ultrapassando a existência da vida. A concentração de oxigênio na atmosfera se estabilizou completamente desde o aparecimento das plantas com flores. Este evento ocorreu no meio do período Cretáceo, ou seja, cerca de 100 milhões de anos atrás.

A maior parte do nitrogênio foi formada nos estágios iniciais do desenvolvimento da Terra, principalmente devido à decomposição da amônia. Com o advento dos organismos, iniciou-se o processo de ligar o nitrogênio atmosférico à matéria orgânica e enterrá-lo em sedimentos marinhos. Após a liberação de organismos em terra, o nitrogênio começou a ser enterrado em sedimentos continentais. Os processos de processamento do nitrogênio livre foram especialmente intensificados com o advento das plantas terrestres.

Na virada do Criptozóico e Fanerozóico, ou seja, cerca de 650 milhões de anos atrás, o teor de dióxido de carbono na atmosfera diminuiu para décimos de por cento, e atingiu um teor próximo ao nível atual apenas recentemente, cerca de 10-20 milhões anos atrás.

Assim, a composição gasosa da atmosfera não apenas forneceu espaço vital para os organismos, mas também determinou as características de sua atividade vital, promoveu o assentamento e a evolução. As falhas resultantes na distribuição da composição gasosa da atmosfera favorável aos organismos, tanto por causas cósmicas quanto planetárias, levaram a extinções em massa do mundo orgânico, que ocorreram repetidamente durante o Criptozóico e em certos marcos da história Fanerozóica.

Funções etnosféricas da atmosfera

A atmosfera da Terra fornece a substância necessária, a energia e determina a direção e a velocidade dos processos metabólicos. A composição gasosa da atmosfera moderna é ideal para a existência e desenvolvimento da vida. Como área de formação de clima e clima, a atmosfera deve criar condições confortáveis ​​para a vida de pessoas, animais e vegetação. Desvios em uma direção ou outra na qualidade do ar atmosférico e nas condições climáticas criam condições extremas para a vida do mundo animal e vegetal, incluindo os humanos.

A atmosfera da Terra não fornece apenas as condições para a existência da humanidade, sendo o principal fator na evolução da etnosfera. Ao mesmo tempo, revela-se um recurso energético e de matéria-prima para a produção. Em geral, a atmosfera é um fator que preserva a saúde humana, e algumas áreas, devido às condições físicas e geográficas e qualidade do ar atmosférico, servem como áreas de lazer e são áreas destinadas ao tratamento sanatório e recreação para as pessoas. Assim, a atmosfera é um fator de impacto estético e emocional.

As funções etnosféricas e tecnosféricas da atmosfera, determinadas muito recentemente (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), precisam de um estudo independente e aprofundado. Assim, o estudo das funções energéticas atmosféricas é muito relevante tanto do ponto de vista da ocorrência e operação de processos que danificam o meio ambiente, quanto do ponto de vista do impacto na saúde e bem-estar humano. Neste caso, estamos falando da energia de ciclones e anticiclones, vórtices atmosféricos, pressão atmosférica e outros fenômenos atmosféricos extremos, cujo uso efetivo contribuirá para a solução bem sucedida do problema de obtenção de fontes alternativas de energia que não poluem o meio ambiente. meio Ambiente. Afinal, o ambiente aéreo, especialmente a parte dele que está localizada acima do Oceano Mundial, é uma área de liberação de uma quantidade colossal de energia livre.

Por exemplo, foi estabelecido que ciclones tropicais de força média liberam energia equivalente à energia de 500.000 bombas atômicas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki em apenas um dia. Para 10 dias da existência de tal ciclone, é liberada energia suficiente para atender todas as necessidades energéticas de um país como os Estados Unidos por 600 anos.

Nos últimos anos, tem sido publicado um grande número de trabalhos de cientistas naturais, em certa medida relacionados a vários aspectos da atividade e da influência da atmosfera nos processos terrestres, o que indica a intensificação das interações interdisciplinares nas ciências naturais modernas. Ao mesmo tempo, manifesta-se o papel integrador de algumas de suas direções, entre as quais cabe destacar a direção funcional-ecológica em geoecologia.

Essa direção estimula a análise e generalização teórica das funções ecológicas e do papel planetário das diversas geosferas, e isso, por sua vez, é um pré-requisito importante para o desenvolvimento de metodologia e fundamentos científicos para um estudo holístico de nosso planeta, o uso racional e proteção de seus recursos naturais.

A atmosfera da Terra consiste em várias camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, ionosfera e exosfera. Na parte superior da troposfera e na parte inferior da estratosfera existe uma camada enriquecida com ozônio, chamada de camada de ozônio. Certas regularidades (diárias, sazonais, anuais, etc.) na distribuição do ozônio foram estabelecidas. Desde a sua criação, a atmosfera influenciou o curso dos processos planetários. A composição primária da atmosfera era completamente diferente da atual, mas ao longo do tempo a proporção e o papel do nitrogênio molecular aumentaram constantemente, cerca de 650 milhões de anos atrás apareceu o oxigênio livre, cuja quantidade aumentou continuamente, mas a concentração de dióxido de carbono diminuiu de acordo . A alta mobilidade da atmosfera, sua composição gasosa e a presença de aerossóis determinam seu papel de destaque e participação ativa em diversos processos geológicos e biosféricos. O papel da atmosfera na redistribuição da energia solar e no desenvolvimento de fenômenos naturais catastróficos e desastres é grande. Redemoinhos atmosféricos - tornados (tornados), furacões, tufões, ciclones e outros fenômenos têm um impacto negativo no mundo orgânico e nos sistemas naturais. As principais fontes de poluição, juntamente com os fatores naturais, são várias formas de atividade econômica humana. Os impactos antropogênicos na atmosfera se expressam não apenas no aparecimento de vários aerossóis e gases de efeito estufa, mas também no aumento da quantidade de vapor d'água, e se manifestam na forma de smog e chuva ácida. Os gases de efeito estufa alteram o regime de temperatura da superfície terrestre, as emissões de certos gases reduzem o volume da tela de ozônio e contribuem para a formação de buracos de ozônio. O papel etnosférico da atmosfera da Terra é grande.

O papel da atmosfera nos processos naturais

A atmosfera superficial em seu estado intermediário entre a litosfera e o espaço sideral e sua composição gasosa criam condições para a vida dos organismos. Ao mesmo tempo, o intemperismo e a intensidade da destruição das rochas, a transferência e o acúmulo de material detrítico dependem da quantidade, natureza e frequência da precipitação, da frequência e força dos ventos e especialmente da temperatura do ar. A atmosfera é o componente central do sistema climático. Temperatura e umidade do ar, nebulosidade e precipitação, vento - tudo isso caracteriza o clima, ou seja, o estado em constante mudança da atmosfera. Ao mesmo tempo, esses mesmos componentes também caracterizam o clima, ou seja, o regime climático médio de longo prazo.

A composição dos gases, a presença de nuvens e várias impurezas, que são chamadas de partículas de aerossol (cinzas, poeira, partículas de vapor d'água), determinam as características da passagem da radiação solar pela atmosfera e impedem o escape da radiação térmica da Terra para o espaço sideral.

A atmosfera da Terra é muito móvel. Os processos que surgem nele e as mudanças em sua composição gasosa, espessura, nebulosidade, transparência e a presença de certas partículas de aerossol nele afetam tanto o clima quanto o clima.

A ação e a direção dos processos naturais, assim como a vida e a atividade na Terra, são determinadas pela radiação solar. Dá 99,98% do calor que chega à superfície da Terra. Anualmente faz 134*10 19 kcal. Essa quantidade de calor pode ser obtida queimando 200 bilhões de toneladas de carvão. As reservas de hidrogênio, que criam esse fluxo de energia termonuclear na massa do Sol, serão suficientes por pelo menos mais 10 bilhões de anos, ou seja, por um período duas vezes maior do que nosso planeta existe.

Cerca de 1/3 da quantidade total de energia solar que entra no limite superior da atmosfera é refletida de volta ao espaço mundial, 13% é absorvida pela camada de ozônio (incluindo quase toda a radiação ultravioleta). 7% - o resto da atmosfera e apenas 44% atinge a superfície da Terra. A radiação solar total que atinge a Terra em um dia é igual à energia que a humanidade recebeu como resultado da queima de todos os tipos de combustível no último milênio.

A quantidade e a natureza da distribuição da radiação solar na superfície da Terra dependem intimamente da nebulosidade e transparência da atmosfera. A quantidade de radiação espalhada é afetada pela altura do Sol acima do horizonte, a transparência da atmosfera, o conteúdo de vapor de água, poeira, a quantidade total de dióxido de carbono, etc.

A quantidade máxima de radiação espalhada cai nas regiões polares. Quanto mais baixo o Sol estiver acima do horizonte, menos calor entra em uma determinada área.

A transparência atmosférica e a nebulosidade são de grande importância. Em um dia nublado de verão, geralmente é mais frio do que em um claro, pois as nuvens diurnas impedem o aquecimento da superfície da Terra.

O teor de poeira da atmosfera desempenha um papel importante na distribuição de calor. As partículas sólidas finamente dispersas de poeira e cinzas, que afetam sua transparência, afetam negativamente a distribuição da radiação solar, a maior parte da qual é refletida. As partículas finas entram na atmosfera de duas maneiras: são cinzas emitidas durante erupções vulcânicas ou poeira do deserto transportada pelos ventos de regiões tropicais e subtropicais áridas. Especialmente muita poeira é formada durante as secas, quando é transportada para as camadas superiores da atmosfera por correntes de ar quente e pode permanecer lá por muito tempo. Após a erupção do vulcão Krakatoa em 1883, a poeira lançada dezenas de quilômetros na atmosfera permaneceu na estratosfera por cerca de 3 anos. Como resultado da erupção do vulcão El Chichon (México) em 1985, a poeira atingiu a Europa e, portanto, houve uma ligeira diminuição nas temperaturas da superfície.

A atmosfera da Terra contém uma quantidade variável de vapor de água. Em termos absolutos, em peso ou volume, sua quantidade varia de 2 a 5%.

O vapor de água, como o dióxido de carbono, aumenta o efeito estufa. Nas nuvens e neblinas que surgem na atmosfera, ocorrem processos físico-químicos peculiares.

A principal fonte de vapor de água na atmosfera é a superfície dos oceanos. Dele evapora anualmente uma camada de água de 95 a 110 cm de espessura, parte da umidade retorna ao oceano após a condensação e a outra é direcionada para os continentes pelas correntes de ar. Em regiões com clima variável e úmido, a precipitação umedece o solo e, em regiões úmidas, cria reservas de água subterrânea. Assim, a atmosfera é um acumulador de umidade e um reservatório de precipitação. e nevoeiros que se formam na atmosfera fornecem umidade à cobertura do solo e, assim, desempenham um papel decisivo no desenvolvimento do mundo animal e vegetal.

A umidade atmosférica é distribuída sobre a superfície da Terra devido à mobilidade da atmosfera. Possui um sistema muito complexo de distribuição de ventos e pressão. Devido ao fato de que a atmosfera está em movimento contínuo, a natureza e a extensão da distribuição dos fluxos e da pressão do vento estão mudando constantemente. As escalas de circulação variam desde a micrometeorológica, com tamanho de apenas algumas centenas de metros, até a global, com tamanho de várias dezenas de milhares de quilômetros. Enormes vórtices atmosféricos estão envolvidos na criação de sistemas de correntes de ar em grande escala e determinam a circulação geral da atmosfera. Além disso, são fontes de fenômenos atmosféricos catastróficos.

A distribuição das condições meteorológicas e climáticas e o funcionamento da matéria viva dependem da pressão atmosférica. No caso de a pressão atmosférica flutuar dentro de pequenos limites, ela não desempenha um papel decisivo no bem-estar das pessoas e no comportamento dos animais e não afeta as funções fisiológicas das plantas. Como regra, fenômenos frontais e mudanças climáticas estão associados a mudanças de pressão.

A pressão atmosférica é de fundamental importância para a formação do vento, que, por ser um fator formador de relevo, tem o efeito mais forte sobre a flora e a fauna.

O vento é capaz de suprimir o crescimento das plantas e ao mesmo tempo promover a transferência de sementes. O papel do vento na formação do tempo e das condições climáticas é grande. Ele também atua como regulador das correntes marítimas. O vento como um dos fatores exógenos contribui para a erosão e deflação do material intemperizado em longas distâncias.

Papel ecológico e geológico dos processos atmosféricos

A diminuição da transparência da atmosfera devido ao aparecimento de partículas de aerossol e poeira sólida na mesma afeta a distribuição da radiação solar, aumentando o albedo ou refletividade. Várias reações químicas levam ao mesmo resultado, causando a decomposição do ozônio e a geração de nuvens "pérolas", constituídas de vapor d'água. As mudanças globais na refletividade, bem como as mudanças na composição dos gases da atmosfera, principalmente os gases de efeito estufa, são a causa das mudanças climáticas.

O aquecimento desigual, que causa diferenças na pressão atmosférica em diferentes partes da superfície da Terra, leva à circulação atmosférica, que é a marca registrada da troposfera. Quando há uma diferença de pressão, o ar corre de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão. Esses movimentos das massas de ar, juntamente com a umidade e a temperatura, determinam as principais características ecológicas e geológicas dos processos atmosféricos.

Dependendo da velocidade, o vento produz vários trabalhos geológicos na superfície da Terra. A uma velocidade de 10 m/s, sacode galhos grossos de árvores, recolhe e carrega poeira e areia fina; quebra galhos de árvores a uma velocidade de 20 m/s, carrega areia e cascalho; a uma velocidade de 30 m/s (tempestade) arranca telhados de casas, arranca árvores, quebra postes, move pedregulhos e carrega pequenos cascalhos, e um furacão a uma velocidade de 40 m/s destrói casas, quebra e derruba linha de energia postes, arranca grandes árvores.

Tempestades e tornados (tornados) têm um grande impacto ambiental negativo com consequências catastróficas - vórtices atmosféricos que ocorrem na estação quente em poderosas frentes atmosféricas com velocidade de até 100 m/s. Squalls são turbilhões horizontais com velocidades de vento de furacão (até 60-80 m/s). Eles são frequentemente acompanhados por chuvas fortes e trovoadas que duram de alguns minutos a meia hora. As rajadas cobrem áreas de até 50 km de largura e percorrem uma distância de 200 a 250 km. Uma forte tempestade em Moscou e na região de Moscou em 1998 danificou os telhados de muitas casas e derrubou árvores.

Os tornados, chamados tornados na América do Norte, são poderosos redemoinhos atmosféricos em forma de funil, muitas vezes associados a nuvens de trovoada. São colunas de ar que se estreitam no meio com um diâmetro de várias dezenas a centenas de metros. O tornado tem a aparência de um funil, muito parecido com a tromba de um elefante, descendo das nuvens ou subindo da superfície da terra. Possuindo uma forte rarefação e alta velocidade de rotação, o tornado viaja até várias centenas de quilômetros, atraindo poeira, água de reservatórios e vários objetos. Tornados poderosos são acompanhados por trovoadas, chuva e têm grande poder destrutivo.

Os tornados raramente ocorrem em regiões subpolares ou equatoriais, onde está constantemente frio ou quente. Poucos tornados em mar aberto. Os tornados ocorrem na Europa, Japão, Austrália, EUA e na Rússia são especialmente frequentes na região da Terra Negra Central, nas regiões de Moscou, Yaroslavl, Nizhny Novgorod e Ivanovo.

Tornados levantam e movem carros, casas, vagões, pontes. Tornados particularmente destrutivos (tornados) são observados nos Estados Unidos. De 450 a 1500 tornados são registrados anualmente, com uma média de cerca de 100 vítimas. Tornados são processos atmosféricos catastróficos de ação rápida. Eles são formados em apenas 20 a 30 minutos e seu tempo de existência é de 30 minutos. Portanto, é quase impossível prever a hora e o local de ocorrência dos tornados.

Outros vórtices atmosféricos destrutivos, mas de longo prazo, são os ciclones. Eles são formados devido a uma queda de pressão, que, sob certas condições, contribui para a ocorrência de um movimento circular das correntes de ar. Os vórtices atmosféricos se originam em torno de poderosas correntes ascendentes de ar úmido e quente e giram em alta velocidade no sentido horário no hemisfério sul e no sentido anti-horário no hemisfério norte. Os ciclones, ao contrário dos tornados, originam-se sobre os oceanos e produzem suas ações destrutivas sobre os continentes. Os principais fatores destrutivos são ventos fortes, precipitação intensa na forma de neve, chuvas torrenciais, granizo e enchentes. Ventos com velocidades de 19 a 30 m / s formam uma tempestade, 30 a 35 m / s - uma tempestade e mais de 35 m / s - um furacão.

Os ciclones tropicais - furacões e tufões - têm uma largura média de várias centenas de quilômetros. A velocidade do vento dentro do ciclone atinge a força do furacão. Os ciclones tropicais duram de vários dias a várias semanas, movendo-se a uma velocidade de 50 a 200 km/h. Os ciclones de latitude média têm um diâmetro maior. Suas dimensões transversais variam de mil a vários milhares de quilômetros, a velocidade do vento é tempestuosa. Eles se movem no hemisfério norte a partir do oeste e são acompanhados por granizo e neve, que são catastróficos. Os ciclones e seus furacões e tufões associados são os maiores desastres naturais após as inundações em termos de número de vítimas e danos causados. Em áreas densamente povoadas da Ásia, o número de vítimas durante os furacões é medido em milhares. Em 1991, em Bangladesh, durante um furacão que provocou a formação de ondas do mar de 6 m de altura, 125 mil pessoas morreram. Tufões causam grandes danos aos Estados Unidos. Como resultado, dezenas e centenas de pessoas morrem. Na Europa Ocidental, os furacões causam menos danos.

As tempestades são consideradas um fenômeno atmosférico catastrófico. Eles ocorrem quando o ar quente e úmido sobe muito rapidamente. Na fronteira das zonas tropicais e subtropicais, as tempestades ocorrem por 90-100 dias por ano, na zona temperada por 10-30 dias. Em nosso país, o maior número de tempestades ocorre no norte do Cáucaso.

As tempestades geralmente duram menos de uma hora. Chuvas intensas, tempestades de granizo, relâmpagos, rajadas de vento e correntes de ar verticais representam um perigo particular. O risco de granizo é determinado pelo tamanho das pedras de granizo. No norte do Cáucaso, a massa de granizo chegou a 0,5 kg e, na Índia, foram observados granizos pesando 7 kg. As áreas mais perigosas em nosso país estão localizadas no norte do Cáucaso. Em julho de 1992, granizo danificou 18 aeronaves no aeroporto de Mineralnye Vody.

O relâmpago é um fenômeno climático perigoso. Eles matam pessoas, gado, causam incêndios, danificam a rede elétrica. Cerca de 10.000 pessoas morrem todos os anos devido a tempestades e suas consequências em todo o mundo. Além disso, em algumas partes da África, na França e nos Estados Unidos, o número de vítimas de raios é maior do que de outros fenômenos naturais. O dano econômico anual das tempestades nos Estados Unidos é de pelo menos US$ 700 milhões.

As secas são típicas das regiões de deserto, estepe e estepe florestal. A falta de precipitação provoca o ressecamento do solo, baixando o nível das águas subterrâneas e nos reservatórios até que sequem completamente. A deficiência de umidade leva à morte da vegetação e das culturas. As secas são especialmente severas na África, Oriente Próximo e Médio, Ásia Central e sul da América do Norte.

As secas alteram as condições de vida do homem, têm um impacto adverso no ambiente natural através de processos como a salinização do solo, ventos secos, tempestades de poeira, erosão do solo e incêndios florestais. Os incêndios são especialmente fortes durante a seca nas regiões de taiga, florestas tropicais e subtropicais e savanas.

As secas são processos de curto prazo que duram uma temporada. Quando as secas duram mais de duas estações, há uma ameaça de fome e mortalidade em massa. Normalmente, o efeito da seca se estende ao território de um ou mais países. Especialmente secas prolongadas com consequências trágicas ocorrem na região do Sahel da África.

Grandes danos são causados ​​por fenômenos atmosféricos como nevascas, chuvas fortes de curta duração e chuvas prolongadas prolongadas. As quedas de neve causam avalanches maciças nas montanhas, e o rápido derretimento da neve caída e as chuvas pesadas prolongadas levam a inundações. Uma enorme massa de água caindo na superfície da terra, especialmente em áreas sem árvores, causa severa erosão da cobertura do solo. Há um crescimento intensivo de sistemas de ravina-viga. As inundações ocorrem como resultado de grandes inundações durante um período de forte precipitação ou inundações após um aquecimento súbito ou degelo da primavera e, portanto, são fenômenos atmosféricos de origem (discutidos no capítulo sobre o papel ecológico da hidrosfera).

Mudanças antropogênicas na atmosfera

Atualmente, existem diversas fontes de natureza antrópica que causam poluição atmosférica e levam a graves violações do equilíbrio ecológico. Em termos de escala, duas fontes têm maior impacto na atmosfera: transporte e indústria. Em média, os transportes representam cerca de 60% da quantidade total de poluição atmosférica, indústria - 15%, energia térmica - 15%, tecnologias para a destruição de resíduos domésticos e industriais - 10%.

O transporte, dependendo do combustível utilizado e dos tipos de agentes oxidantes, emite na atmosfera óxidos de nitrogênio, enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, chumbo e seus compostos, fuligem, benzopireno (uma substância do grupo dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, que é um forte agente cancerígeno que causa câncer de pele).

A indústria emite dióxido de enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, hidrocarbonetos, amônia, sulfeto de hidrogênio, ácido sulfúrico, fenol, cloro, flúor e outros compostos e produtos químicos na atmosfera. Mas a posição dominante entre as emissões (até 85%) é ocupada pela poeira.

Como resultado da poluição, a transparência da atmosfera muda, aerossóis, smog e chuvas ácidas aparecem nela.

Aerossóis são sistemas dispersos constituídos por partículas sólidas ou gotículas líquidas suspensas em um meio gasoso. O tamanho de partícula da fase dispersa é geralmente 10 -3 -10 -7 cm Dependendo da composição da fase dispersa, os aerossóis são divididos em dois grupos. Um inclui aerossóis que consistem em partículas sólidas dispersas em um meio gasoso, o segundo - aerossóis, que são uma mistura de fases gasosa e líquida. Os primeiros são chamados de fumaça e o segundo - neblina. Os centros de condensação desempenham um papel importante no processo de sua formação. Cinzas vulcânicas, poeira cósmica, produtos de emissões industriais, várias bactérias, etc. atuam como núcleos de condensação.O número de possíveis fontes de núcleos de concentração está em constante crescimento. Assim, por exemplo, quando a grama seca é destruída pelo fogo em uma área de 4000 m 2, forma-se uma média de 11 * 10 22 núcleos de aerossol.

Os aerossóis começaram a se formar a partir do momento do surgimento do nosso planeta e influenciaram as condições naturais. No entanto, seu número e ações, equilibrados com a circulação geral de substâncias na natureza, não causaram mudanças ecológicas profundas. Fatores antropogênicos de sua formação deslocaram esse equilíbrio para sobrecargas biosféricas significativas. Essa característica foi especialmente pronunciada desde que a humanidade começou a usar aerossóis especialmente criados, tanto na forma de substâncias tóxicas quanto para proteção de plantas.

Os mais perigosos para a cobertura vegetal são os aerossóis de dióxido de enxofre, fluoreto de hidrogênio e nitrogênio. Quando em contato com a superfície molhada da folha, eles formam ácidos que têm um efeito prejudicial sobre os seres vivos. Névoas ácidas, juntamente com o ar inalado, entram nos órgãos respiratórios de animais e humanos e afetam agressivamente as membranas mucosas. Alguns deles decompõem tecidos vivos e aerossóis radioativos causam câncer. Entre os isótopos radioativos, o SG 90 é de particular perigo não apenas por causa de sua carcinogenicidade, mas também como um análogo do cálcio, substituindo-o nos ossos dos organismos, causando sua decomposição.

Durante explosões nucleares, nuvens de aerossóis radioativos se formam na atmosfera. Pequenas partículas com um raio de 1 a 10 mícrons caem não apenas nas camadas superiores da troposfera, mas também na estratosfera, na qual podem permanecer por muito tempo. Nuvens de aerossóis também são formadas durante a operação de reatores de plantas industriais que produzem combustível nuclear, bem como em decorrência de acidentes em usinas nucleares.

Smog é uma mistura de aerossóis com fases dispersas líquidas e sólidas que formam uma cortina de neblina sobre áreas industriais e grandes cidades.

Existem três tipos de smog: gelo, úmido e seco. A poluição do gelo é chamada do Alasca. Esta é uma combinação de poluentes gasosos com a adição de partículas empoeiradas e cristais de gelo que ocorrem quando as gotículas de neblina e o vapor dos sistemas de aquecimento congelam.

O smog úmido, ou smog do tipo Londres, às vezes é chamado de smog de inverno. É uma mistura de poluentes gasosos (principalmente dióxido de enxofre), partículas de poeira e gotículas de neblina. O pré-requisito meteorológico para o aparecimento do smog de inverno é o clima calmo, no qual uma camada de ar quente está localizada acima da camada superficial de ar frio (abaixo de 700 m). Ao mesmo tempo, não apenas a troca horizontal, mas também a vertical está ausente. Poluentes, que geralmente estão dispersos em camadas altas, neste caso se acumulam na camada superficial.

O smog seco ocorre durante o verão e é frequentemente chamado de smog do tipo LA. É uma mistura de ozônio, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e vapores ácidos. Tal smog é formado como resultado da decomposição de poluentes pela radiação solar, especialmente sua parte ultravioleta. O pré-requisito meteorológico é a inversão atmosférica, que se expressa no aparecimento de uma camada de ar frio acima da quente. Gases e partículas sólidas geralmente levantadas por correntes de ar quente são então dispersos nas camadas frias superiores, mas neste caso eles se acumulam na camada de inversão. No processo de fotólise, os dióxidos de nitrogênio formados durante a combustão do combustível nos motores dos carros se decompõem:

NÃO 2 → NÃO + O

Então ocorre a síntese de ozônio:

O + O 2 + M → O 3 + M

NÃO + O → NÃO 2

Os processos de fotodissociação são acompanhados por um brilho amarelo-esverdeado.

Além disso, as reações ocorrem de acordo com o tipo: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, ou seja, ácido sulfúrico forte é formado.

Com uma mudança nas condições meteorológicas (aparecimento de vento ou mudança de umidade), o ar frio se dissipa e o smog desaparece.

A presença de carcinógenos no smog leva à insuficiência respiratória, irritação das membranas mucosas, distúrbios circulatórios, asfixia asmática e muitas vezes a morte. O smog é especialmente perigoso para crianças pequenas.

A chuva ácida é a precipitação atmosférica acidificada por emissões industriais de óxidos de enxofre, óxidos de nitrogênio e vapores de ácido perclórico e cloro neles dissolvidos. No processo de queima de carvão e gás, a maior parte do enxofre nele contido, tanto na forma de óxido quanto em compostos com ferro, em particular em pirita, pirrotita, calcopirita, etc., se transforma em óxido de enxofre, que, juntamente com carbono dióxido de carbono é liberado na atmosfera. Quando o nitrogênio atmosférico e as emissões industriais são combinados com o oxigênio, vários óxidos de nitrogênio são formados, e o volume de óxidos de nitrogênio formado depende da temperatura de combustão. A maior parte dos óxidos de nitrogênio ocorre durante a operação de veículos automotores e locomotivas a diesel, e uma parte menor ocorre no setor de energia e empresas industriais. Os óxidos de enxofre e nitrogênio são os principais formadores de ácidos. Ao reagir com o oxigênio atmosférico e o vapor de água nele, formam-se ácidos sulfúrico e nítrico.

Sabe-se que o equilíbrio ácido-alcalino do meio é determinado pelo valor do pH. Um ambiente neutro tem um valor de pH de 7, um ambiente ácido tem um valor de pH de 0 e um ambiente alcalino tem um valor de pH de 14. Na era moderna, o valor de pH da água da chuva é de 5,6, embora no passado recente era neutro. Uma diminuição no valor do pH em um corresponde a um aumento de dez vezes na acidez e, portanto, atualmente, as chuvas com maior acidez caem em quase todos os lugares. A acidez máxima das chuvas registradas na Europa Ocidental foi de 4-3,5 pH. Deve-se levar em consideração que o valor de pH igual a 4-4,5 é fatal para a maioria dos peixes.

As chuvas ácidas têm um efeito agressivo na cobertura vegetal da Terra, em edifícios industriais e residenciais e contribuem para uma aceleração significativa do intemperismo das rochas expostas. Um aumento da acidez impede a auto-regulação da neutralização dos solos nos quais os nutrientes são dissolvidos. Por sua vez, isso leva a uma queda acentuada nos rendimentos e causa a degradação da cobertura vegetal. A acidez do solo contribui para a liberação de pesados, que estão em estado ligado, que são gradativamente absorvidos pelas plantas, causando sérios danos aos tecidos das mesmas e penetrando na cadeia alimentar humana.

Uma alteração no potencial alcalino-ácido das águas do mar, especialmente em águas rasas, leva à cessação da reprodução de muitos invertebrados, causa a morte de peixes e perturba o equilíbrio ecológico nos oceanos.

Como resultado da chuva ácida, as florestas da Europa Ocidental, Estados Bálticos, Carélia, Urais, Sibéria e Canadá estão sob ameaça de morte.