Общие сведения

Под термином «атмосфера» понимают газовый слой, который окутывает нашу планету и многие другие небесные тела во Вселенной. Он образует оболочку, которая возвышается над Землей на несколько сотен километров. В составе присутствуют разнообразные газы, основным из которых является кислород.

Атмосфера характеризуется:

• Неоднородностью с физической точки зрения.
• Повышенной динамичностью.
• Зависимостью от биологических факторов (высокая уязвимость в случае неблагоприятных явлений).

Основное влияние оказывают на состав и процессы его изменяющие, живые существа (включая, микроорганизмы). Эти процессы продолжаются с момента возникновения атмосферы – несколько миллиардов лет. Защитная оболочка планеты соприкасается с такими образованиями, как литосфера и гидросфера, верхние же границы определить с высокой точность сложно, ученые могут назвать только примерные значения. Атмосфера переходит в межпланетное пространство в экзосфере – на высоте
500-1000 км от поверхности нашей планеты, некоторые источники называют цифру в 3000 км.

Значение атмосферы для жизни на земле велико, так как она предохраняет планету от столкновения с космическими телами, обеспечивает оптимальные показатели для формирования и развития жизни в различных ее формах.
Состав защитной оболочки:

• Азот – 78%.
• Кислород – 20,9%.
• Смесь газовая – 1,1% (эта часть образована такими веществами, как озон, аргон, неон, гелий, метан, криптон, водород, ксенон, углекислый газ, водяные пары).

Газовая смесь выполняет важную функцию – поглощение излишнего количества солнечной энергии. Состав атмосферы изменяются в зависимости от высоты – на высоте 65 км от поверхности Земли азота в ней будет содержаться
уже 86%, кислорода – всего 19%.

Составные элементы атмосферы

Разнообразный состав атмосферы Земли позволяет ей выполнять различные функции и оберегать жизнь на планете. Основные его элементы:

• Углекислый газ (CO₂) – является неотъемлемым компонентом, задействованным в процессе питания растений (фотосинтезе). Выделяется он в атмосферу благодаря дыханию всех живых организмов, гниению и горению органических веществ. Если углекислый газ исчезнет, то вместе с ним перестанут существовать и растения.
• Кислород (O₂) – обеспечивает оптимальную среду для жизни всех организмов на планете, обязателен для дыхания. С его исчезновением прекратиться жизнь для 99% организмов на планете.
• Озон (O₃) – газ, который выступает естественным поглотителем ультрафиолета, выделяемого солнечным излучением. Его излишки негативно влияют на живые организмы. Газ формирует особый слой в атмосфере —озоновый экран. Под влияние внешних условий и деятельности человека он начинает постепенно разрушаться, поэтому важно проводить мероприятия для восстановления озонового слоя нашей планеты, чтобы сохранить на ней жизнь.

Также в составе атмосферы присутствуют водяные пары – они определяют влажность воздуха. Процентное содержание этого компонента зависит от разных факторов. Влияние оказывают:

• Показатели температуры воздуха.
• Расположение местности (территория).
• Сезонность.

Оказывает влияние на количество водяного пара и температура – если она низкая, то концентрация не превышает 1%, при повышенной – достигает показателей в 3-4%.
Дополнительно в составе земной атмосферы присутствуют твердые и жидкие примеси – сажа, пепел, морская соль, разнообразные микроорганизмы, пыль, капли воды.

Атмосфера: ее слои

Необходимо знать строение атмосферы земли по слоям, чтобы иметь полное представление о том, чем ценна для нас эта газовая оболочка. Они выделяются потому, что состав и плотность газовой смеси на разных высотах неодинаковы. Каждый из слоев отличается по химическому составу и выполняемым функциям. Расположить атмосферные слои земли по порядку следует так:

Тропосфера – располагается ближе остальных к земной поверхности.
соты этого слоя достигают 16-18 км в тропических зонах и 9 км в среднем над полюсами. В этом слое концентрируется до 90% всего водяного пара. Именно в тропосфере происходит процесс образования облаков. Также здесь наблюдаются движение воздуха, турбулентность и конвекция. Температурные показатели различны и составляют от +45 до -65 градусов — в тропиках и на полюсах, соответственно. С повышением на 100 метров наблюдается понижение температуры на 0,6 градуса. Именно тропосфера по причине скопления водяного пара и воздуха отвечает за циклонические процессы. Соответственно, правильным ответом на вопрос, как называется слой атмосферы земли в котором развиваются циклоны и антициклоны будет название этого атмосферного слоя.

Стратосфера – этот слой располагается на высоте 11-50 км от поверхности планеты. В нижней его зоне температурные показатели стремятся к значениям в -55. В стратосфере имеется зона инверсии – граница между этим слоем и следующим, называемым мезосферой. Температурные показатели достигают значений в +1 градус. Самолеты летают в нижней зоне стратосферы.

Озоновый слой – небольшой по высоте участок на границе между стратосферой и мезосферой, но именно озоновый слой атмосферы предохраняет все живое на земле от действия ультрафиолета. Также он отделяет комфортные и благоприятные условия для существования живых организмов и суровые космические, где невозможно выжить без специальных условий даже бактериям.
разовался он в результате взаимодействия органических компонентов и кислорода, который контактирует с ультрафиолетовым излучением и вступает в фотохимическую реакцию, что позволяет получить газ под названием озон. Так как озон поглощает ультрафиолет, он способствует нагреву атмосферу, поддерживая оптимальные для жизни в ее привычном виде, условия. Соответственно, отвечать на вопрос: слой какого газа защищает землю от космической радиации и чрезмерного солнечного излучения, следует озон.

Рассматривая слои атмосферы по порядку от поверхности земли следует отметить, что следующей идет мезосфера. Она располагается на высоте 50-90 км от поверхности планеты. Температурные показатели – от 0 до -143 градусов (нижняя и верхняя границы). Она защищает Землю от метеоритов, которые сгорают, проходя через
нее – явление свечения воздуха. Давление газов в этой части атмосферы крайне маленькое, что не позволяет изучить мезосферу полностью, так как специальное оборудование, включая спутники или зонды, не могут там работать.

Термосфера – слой атмосферы, который располагается на высоте 100 км над уровнем моря. Это нижняя граница, которая носит название линия Кармана. Ученые условно определили, что здесь начинается космос. Непосредственная толщина термосферы достигает 800 км. Температурные показатели достигают 1800 градусов, но сохранить обшивку космических аппаратов и ракет в целости позволяет незначительная концентрация воздуха. В этом слое земной атмосферы возникает особое
явление — северное сияние – особый вид свечения, который можно наблюдать в некоторых регионах планеты. Появляются они вследствие взаимодействия нескольких факторов — ионизации воздуха и действия на него космического излучения и радиации.

Какой слой атмосферы находится дальше всего от земли – Экзосфера. Здесь находится зона рассеивания воздуха, так как концентрация газов небольшая, в результате чего происходит их постепенный выход за пределы атмосферы. Этот слой располагается на высоте 700 км над поверхностью Земли. Основной элемент, составляющий
этого слоя – водород. В атомарном состоянии можно встретить такие вещества, как кислород или азот, которые будут сильно ионизированы солнечным излучением.
Размеры экзосферы Земли достигают 100 тысяч км от планеты.

Интересные сведения и научные факты

Изучая слои атмосферы по порядку от поверхности земли, люди получили много ценной информации, которая помогает в развитии и совершенствовании технологических возможностей. Некоторые факты являются удивительными, но именно их наличие позволило живым организмам успешно развиваться.

Известно, что вес атмосферы составляет более 5 квадриллионов тонн. Слои способны передавать звуки до достижения 100 км от поверхности планеты, выше это свойство исчезает, так как изменяется состав газов.
Атмосферные движения существуют, потому что нагрев Земли различается. Поверхность на полюсах холодная, а ближе к тропикам прогрев увеличивается, на температурные показатели оказывают влияние циклонические вихри, сезоны, время суток. Силу давления атмосферы можно узнать – для этой цели используется барометр. Ученые в результате наблюдений установили, что наличие защитных слоев позволяет не допустить контакта с поверхностью планеты метеоритов общей массой 100 тонн ежедневно.

Интересным фактом является то, что состав воздуха (смесь газов в слоях) оставалась неизменной на протяжении длительного временного промежутка – известно о нескольких сотнях миллионов лет. Значительные изменения происходят в последние столетия – с того момента, как человечество переживает значительный подъем производства.

Давление, оказываемое атмосферой, отражается на самочувствии людей. Нормальными для 90% считаются показатели в 760 мм ртутного столба, такое значение должно возникать при 0 градусов. Нужно учитывать, что это значение справедливо для тех участков земной суши, где уровень моря проходит с ней в одной полосе (без перепадов). Чем больше высота, тем ниже будет давление. Также оно изменяется во время прохождения циклонов, так как изменения происходят не только по вертикали, но и по горизонтали.

Физиологическая зона земной атмосферы составляет 5 км, после прохождения этой отметки у человека начинает проявляться особое состояние — кислородное голодание. При этом процессе у 95% людей наблюдается выраженное снижение работоспособности, также значительно ухудшается самочувствие даже у подготовленного и тренированного человека.

Именно поэтому значение атмосферы для жизни на земле велико – люди и большинство живых организмов не смогут существовать без этой газовой смеси. Благодаря их наличию появилась возможность развития привычной для современного общества жизни на Земле. Необходимо оценивать ущерб, который наносится производственной деятельностью, проводить мероприятия по очистке воздуха, чтобы снизить концентрацию определенных видов газов и привнести те, которых недостаточно для нормального состава. Важно задуматься уже сейчас о дальнейших мерах сохранения и восстановления слоев атмосферы, чтобы сохранить оптимальные условия для будущих поколений.

Источник: CosmosPlanet.ru

Здравствуйте!
Атмосфера планеты – это газовая «оболочка» планеты. Для того, чтобы планета имела атмосферу, необходимо, чтобы её масса (и соответственно, тяготение) достигали такого значения, при котором молекулы газов «удерживались» у планеты и не «улетали» в космос. Поэтому малые планеты, имеющие недостаточную массу, не имеют планет (Меркурий, Луна, малые планетоиды …).
Наличие атмосферы у планеты является необходимым условием для возникновения жизни на планете, см: http://otvet.mail.ru/question/26769992/
Перечислю по порядку сформулированные в Метеорологии (Фи.
за (слой толщиной до 3 км между тропосферой и стратосферой)
* стратосфера (слой от высоты 15 до 40 км от поверхности)
* мезосфера ( «»» от «»»40 до 80 км «»»)
* мезопауза («»» от «»»80 до 90 км»»»)
* термосфера ( «»» от «»»80 до высоты около 700 км «»»)
* термопауза или экзосфера (начинается выше 700 км над подстилающей поверхностью) .
При этом «подстилающей поверхностью» считается в каждом месте та, которая контактирует с атмосферой (море, суша) .
Привожу слайд с моей лекции, иллюстрирующий «устройство» атмосферы Земли по вертикали. При этом важно знать, что каждый из этих указанных слоёв имеет свои специфические физические свойства и с высотой происходят закономерные изменения физических параметров среды (давления, температуры, ветра, и т. д. – см. на левой части слайда) .
Кроме того, понятия «Погода» и «Климат, связанные с атмосферными явлениями погоды (облака, осадки, грозы, перенос воздушных масс, атмосферные фронты….
относятся преимущественно к тропосфере и к тропопаузе см. :
http://otvet.mail.ru/question/24733846/
http://otvet.mail.ru/question/19442334/ и др. , (см. правую часть слайда) .
Встречаются очень редкие явления погоды и в стратосфере (Перламутровые и серебристые облака) , см:
http://otvet.mail.ru/question/8105225/
http://otvet.mail.ru/question/13263127/
а также следы за метеорами (см. как на моём аватаре) , но эти явления лишь визуально наблюдаются, но как говорится, «погоды не делают» .
В связи с постоянными и интенсивными движениями воздуха в атмосфере и по вертикали и горизонтали («перемешиванием» ) состав атмосферного воздуха почти во всей атмосфере остаётся практически постоянным, см: http://otvet.mail.ru/question/25546577/
При этом важно заметить, что такие «понятия» как «озоносфера» и «ионосфера» наукой об атмосфере отдельно не выделяются в качестве «самостоятельных» слоёв и лишь считаются участками атмосферы по вертикали с определёнными особыми физическими свойствами (содержание озона, степень ионизации…) , но это — предмет для отдельного вопроса.
Всего Вам доброго

Источник: otvet.mail.ru

Атмосфера и ее озоновый слой защищают жизнь на Земле от непосредственного воздействия этих губительных для всего живого мощных потоков вещества и энергии, но и для собственно атмосферных процессов их поглощение не проходит бесследно.
зко усиливается ионизация воздуха в верхних слоях атмосферы, подвижная граница ионосферы опускается. Это легко обнаруживается по увеличению частоты и яркости полярных сияний, возрастает уровень радиопомех и возникают дополнительные проблемы для систем связи. Но повышение уровня ионизации воздуха захватывает и нижние слои атмосферы, изменяя характер образования и распределения облачности, активируя электрические процессы в атмосфере, в частности, увеличивая число и интенсивность гроз, изменяя распределение осадков. Резкие отклонения от среднемноголетних норм температуры и осадков вызывают на одних территориях засуху, на других — переувлажнение, что неизбежно сказывается как на природных комплексах, так и на хозяйственной деятельности людей.[ …]

ВЕРХНИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ. Слои атмосферы на больших высотах над земной поверхностью: стратосфера, мезосфера, термосфера, ионосфера, экзосфера.[ …]

Верхние слои атмосферы отличаются многими удивительными свойствами, которые мы изучаем с помощью ракет, искусственных спутников и орбитальных космических кораблей. Но эта тема заслуживает отдельной книги. Здесь же мы заговорили о верхней атмосфере лишь для иллюстрации того факта, что вся масса воздуха, в котором «плавает» наша массивная Цланета, распределяется вокруг нее чрезвычайно тонким слоем.[ …]

Верхние слои атмосферы в значительной степени определяют условия жизни на Земле. Они выполняют роль защитного барьера на пути излучений и частиц высоких энергий из Космоса. Особую опасность для биосферы представляет жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца в диапазоне длин волн 1 < 310 нм.[ ...]

В атмосфере: изменение температуры на каждом уровне в атмосфере, обусловленное радиационным балансом. Такие изменения невелики в сравнении с изменениями температуры, обусловленными нерадиационным теплообменом между земной поверхностью и атмосферой и турбулентной передачей тепла в атмосфере, а также в сравнении с адиабатическими изменениями. Однако они играют очень важную (по-видимому, определяющую) роль в изменении температурного режима верхних слоев атмосферы (стратосферы, мезосферы, термосферы).[ …]

В верхних слоях атмосферы, таким образом, разрушаются молекулы 02, Ы2 и образуется атомарный кислород и азот. Атомарный кислород, присоединяясь к двухатомному, образует озон. В приземном слое атмосферы происходят процессы фотосинтеза, при которых разрушаются молекулы углекислого газа. При фотохимических реакциях затрачивается энергия поглощаемых фотонов.[ …]

В верхних слоях атмосферы предпочтительнее использовать удельную влажность, так как она более консервативна.[ …]

Этот слой озона обладает несколькими интересными эффектами. Вследствие своей поглощающей способности озон выполняет роль фильтра для ультрафиолетовой радиации, пытающейся достичь поверхности земли. Поэтому на низких высотах фотохимическая активность несколько уменьшается. С точки зрения человека, это уменьшение существенно вне связи с проблемой смога. Организм современного человека не смог бы существовать в условиях солнечной ультрафиолетовой радиации, если бы она не была ослаблена слоем озона. Возможно, что сверхзвуковая авиация может вызвать изменение в содержании озона верхних слоев атмосферы, что вызвало возражения против использования такой авиации.[ …]

ВЫСШИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ. Обычно имеются в виду термосфера, ионосфера и экзосфера, в отличие от верхних слоев атмосферы и высоких слоев атмосферы.[ …]

Озоновый слой расположен в верхних слоях атмосферы (стратосфере) и содержит большое количество озона (03). Он начинается на высотах около 8 км над полюсами и 17 км над экватором. Его назначение — поглощать коротковолновое ультрафиолетовое излучение. В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г. на 40 %. Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного содержания озона простирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней части стратосферы.[ …]

ИОНОСФЕРА — верхний слой атмосферы (на расстоянии 80 — 500 км от поверхности Земли), выделяемый в пределах термосферы. И. отличается значительным количеством ионизированных молекул и атомов атмосферных газов и свободных электронов.[ …]

Космические лучи, попадая в верхние слои атмосферы, сильно ионизируют воздух. Первичные космические лучи, приходящие в атмосферу из межпланетного пространства, состоят в основном из протонов. В них присутствует и небольшая доля других частиц, обладающих высокой энергией.[ …]

Следует отметить, что направление ветра в верхних слоях атмосферы может не совпадать с его направлением в приземном слое. Характерным примером такого несовпадения являются ветровые потоки в г. Кузнецке. Господствующее направление в этом городе в верхних слоях атмосферы и в приземном слое не совпадают друг с другом. Такое изменение направления ветра вызвано рельефом местности в районе этого города.[ …]

Аэрозоли наблюдаются как в тропосфере, так и в верхних слоях атмосферы. Концентрация их убывает с высотой. Возникают они в результате засорения атмосферы от земной поверхности, индустриальных загрязнений, вулканических извержений и космической пылью. Каждый кубический сантиметр воздуха, которым мы дышим в городе, содержит от 10 до 100 тыс. мельчайших частиц, в сельской местности — около 5 тыс., над океанами — еще меньше.[ …]

Для изучения распределения аэрозольных частиц в верхних слоях атмосферы наиболее распространенными являются следующие методы: лазерное, или лидарное, зондирование атмосферы, измерения с ИСЗ ослабления солнечной радиации в момент, близкий к уходу спутника в тень Земли; импакторные измерения с аэростатов или самолетов, с помощью фотоэлектрических счетчиков на ракетах, самолетах и аэростатах.[ …]

Известно, что большинство реакций газообразных загрязнений в атмосфере связано с термо- или фотоокислением. В верхних слоях атмосферы на высоте более 30 км от земной поверхности, где фотохимические реакции протекают при участии солнечного излучения с длиной волны менее 290 нм, происходит полный распад как органических, так и неорганических веществ, попавших из биосферы. Сложные молекулы распадаются, возвращаясь в приземный слой в виде углекислого газа, воды, кислорода, азота и пр.[ …]

Фотохимические реакции не являются единственными реакциями в атмосфере. Там происходят многочисленные превращения с участием десятков тысяч химических соединений, течение которых ускоряется радиацией (солнечная радиация, космическое излучение, радиоактивное излучение), а также каталитическими свойствами присутствующих в воздухе твердых частиц и следов тяжелых металлов. Значительные изменения претерпевают попадающие в воздух диоксид серы и сероводород, галогены и межгалогенные соединения, оксиды азота и аммиак, альдегиды и амины, сульфиды и меркаптаны, нитросоединения и олефины, полиядерные ароматические углеводороды и пестициды. Иногда эти реакции могут служить причиной не только качественных, но и количественных изменений в глобальном составе атмосферы планеты, приводящих к изменению климата на Земле. Аккумулируясь в верхних слоях атмосферы, фтор-хлоруглеводороды фотолитически разлагаются с образованием оксидов хлора, которые взаимодействуют с озоном, уменьшая его концентрацию в стратосфере [5]. Аналогичный эффект наблюдается и при реакциях озона с оксидами серы, оксидами азота и углеводородами. В результате разложения вносимых в почву азотных удобрений происходит эмиссия в атмосферу оксида азота N0, который взаимодействует с атмосферным озоном, превращая его в кислород. Все эти реакции уменьшают содержание озона в слоях атмосферы на высоте 20—40 км, которые защищают приземный слой атмосферы от солнечной радиации высокой энергии. Подобные превращения приводят к глобальным изменениям климата планеты.[ …]

Без сомнения, жизнь на Земле приспособилась к наличию защитного слоя озона на большой высоте и благодаря этому процветает. Важно, что вблизи от Земли количество озона невелико. Источники появления этого газа на малых высотах имеют локальный характер. Очевидно, некоторое количество озона переходит из верхних слоев атмосферы при особых метеорологических условиях. В иных случаях он образуется таким же путем, как и в стратосфере, т. е. под воздействием солнечного света, а также при химических реакциях, протекающих с участием молекулярного и атомарного кислорода.[ …]

Огромные количества воды, испаряясь, изо дня в день поднимаются в верхние слои атмосферы с поверхности мирового океана. Часть этих испарений возвращается в океан в виде выпадающих над ним атмосферных осадков. Другая же часть, увлекаемая воздушными потоками, уносится на большие расстояния над землей. Сгущаясь, эти испарения превращаются в облака или туман и затем в виде дождя, снега или града выпадают на землю. Часть этой воды через реки вновь стекает в моря, часть испаряется, а оставшаяся часть, просачиваясь в землю, превращается в грунтовую воду. Но здесь не прекращается движение воды, которая в виде подземных потоков вновь возвращается в моря. Так заканчивается большой круговорот воды в природе.[ …]

Вскоре удалось найти и защитника Земли от ультрафиолета. Им оказался слой озона, содержащийся главным образом на высотах 20 — 30 км. Он образовался благодаря тому, что кислород в верхних слоях атмосферы ионизируется ультрафиолетовыми лучами Солнца. Так солнечные лучи защитили Землю от самих себя.[ …]

Такие осадки, как роса, иней, туман, изморозь, гололед, образуются не в верхних слоях атмосферы, а в приземном слое. В условиях понижения температуры у поверхности Земли воздух не всегда может удерживать водяной пар, который и выпадает на различных предметах в виде росы, а если эти предметы имеют отрицательную температуру, то в виде инея. При воздействии теплого воздуха на холодные предметы выпадает изморозь — налет рыхлых кристалликов льда и снега. При значительных концентрациях водяных паров в приземном слое атмосферы образуется туман. Образование ледяной корки на поверхности земли из выпадающих дождевых осадков носит название гололедицы, кстати под гололедом понимают выпадающие и замерзающие по мере падения жидкие осадки.[ …]

Существует гипотеза неорганического происхождения свободного кислорода в атмосфере Земли. Согласно этой гипотезе, существование в верхних слоях атмосферы процесса разложения молекул воды на водород и кислород под действием жестких космических излучений должно иметь следствием постепенную утечку легкого, подвижного водорода в космическое пространство и накопление в атмосфере свободного кислорода, что без всякого участия жизни должно восстановительную первичную атмосферу планеты превратить в окислительную. По расчетам, этот процесс мог за 1—1,2 млрд. лет создать на Земле окислительную атмосферу. Но он неизбежно идет и на других планетах Солнечной системы, причем в течение всего времени их существования, а это примерно 4,5 млрд. лет. Тем не менее ни на одной планете нашей системы, кроме Земли и, с несравненно меньшим содержанием кислорода, Марса, практически нет свободного кислорода и до сих пор их атмосферы сохраняют восстановительные свойства. Очевидно, и на Земле этот процесс мог повысить содержание окислов углерода и азота в атмосфере, но не настолько, чтобы сделать ее окислительной. Так что наиболее правдоподобной остается гипотеза, связывающая наличие на Земле свободного кислорода с деятельностью фотосинтезирующих организмов.[ …]

Как показывают наблюдения, степенной закон для одномерного спектра микропульсаций температуры в верхних слоях атмосферы выполняется [13, 16] до масштабов порядка / = 2я/х 2яХ Х(102 — 103) м, что существенно превышает соответствующие значения в приземном слое.[ …]

В настоящее время принято считать, что биосфера (как часть среды обитания живых организмов) включает верхние горизонты твердой составляющей Земли (литосфера), водное пространство (гидросфера), приземной слой воздуха (тропосфера 8—12 км). На высоте 12—40 км от поверхности Земли расположена стратосфера, в которой наблюдается повышенное содержание трехатомного кислорода (озона). Этот газ является очень сильным окислителем, в верхних слоях атмосферы (стратосферы) он образуется под действием ультрафиолетового излучения (УФИ). В природных условиях озон может локально образовываться в нижних слоях атмосферы при наличии ионизирующего излучения или при электрическом разряде во время грозы.[ …]

В настоящее время необходимы глобальные математические модели, в которые входили бы подсистемы взаимодействия между атмосферой и водой, атмосферой и поверхностью почвы, процессы в каждом из элементов окружающей среды, взаимодействие верхнего слоя атмосферы с космосом, механизмы саморегулирования в природе, влияние деятельности человека на окружающую среду. При значительном объеме возможностей подобная модель должна быть достаточно детальна для регионов Земли. На такой модели можно будет оценить крупные инженерные решения, деятельность городов, варианты гидросистем, размещение заводов и т.д.[ …]

Из всех атмосферных газов и частиц, участвующих в поглощении части солнечных лучей, наиболее активным является озон. В верхних слоях атмосферы значительная часть энергии солнечного света приходится на ультрафиолетовые лучи. Свое название они получили по тому месту, которое занимают в спектре солнечного света. Наблюдая радугу, вы можете заметить, что она состоит из правильно чередующегося ряда цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего и фиолетового. Все эти цвета появляются в результате разложения солнечного света. Радугу мы видим, когда несметные капельки дождя преломляют и отражают солнечный свет. Действуя как крохотные призмы, они разлагают его на составляющие цвета. Если считать свет состоящим из воли различной длины, легко можно объяснить, почему все это происходит.[ …]

В воздухе всегда присутствует озон, концентрация которого у земной поверхности в среднем составляет 10-6%. Озон образуется в верхних слоях атмосферы из атомарного кислорода в результате фотохимической реакции под влиянием солнечной радиации, вызывающей диссоциацию молекул кислорода. Слой озона удивительно тонок. Если бы этот газ сосредоточить у поверхности Земли, то он образовал бы пленку лишь в 2—4 мм толщиной (минимум— в районе экватора, максимум — у полюсов). Однако и эта пленка надежно защищает нас, почти полностью поглощая опасные ультрафиолетовые лучи.[ …]

Большие значения ошибок в нижних слоях обусловлены тем, что для них наибольшими погрешностями являются АР (кт), в случае же верхних слоев атмосферы сказывается малая информационная обеспеченность измерений. Для того чтобы оценить погрешности восстановления профилей Н20 при достаточно точном измерении полуширины аппаратной функции, были проведены аналогичные численные эксперименты для (АРт) а. ф=0. Как показали результаты экспериментов (табл. 6.7), точность восстановления в нижних слоях атмосферы в этом случае увеличивается на 10 … 15%. Точность восстановления в верхних слоях атмосферы не изменяется, поскольку для них она определяется главным образом информационной обеспеченностью измерений.[ …]

Выделяемый растениями кислород не только является одним из источников жизнедеятельности организмов, но и защищает все живое на Земле: кислород в верхних слоях атмосферы поглощает ультрафиолетовое излучение с длиной волны 2Ю-7 м и, кроме того, образует защитный слой озона, задерживающий ультрафиолетовое излучение других длин волн.[ …]

После многочисленных международных экспедиций в Антарктиде было установлено, что помимо различных физико-географических факторов все же основным является наличие в атмосфере значительного количества хлорфторуглеродов (фпеонов). Последние широко применяются и производстве и быту в качестве хладоагентов, пенообразователей, растворителей в аэрозольных упаковках и т.д. Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Всего в мире производится около 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ. В последние годы установлено, что выбросы сверхзвуковых самолетов могут привести к разрушению 10% озонного слоя атмосферы, так один запуск космического корабля типа “Шаттл” приводит к “гашению” не менее 10 млн т озона. Одновременно с истощением озонового слоя в стратосфере отмечается увеличение концентрации озона в тропосфере у поверхности Земли, но это не сможет компенсировать истощение озонового слоя, так как его масса в тропосфере едва составляет 10% от массы в озоносфере.[ …]

Выбросы вредных веществ, содержащихся в отходящих газах промышленных предприятий, осуществляются через дымовые трубы. Главное их назначение — отводить выбросные газы в верхние слои атмосферы (во всяком случае, за пределы приземного слоя) и рассеивать их. Рассеивание является одним из путей достижения установленных нормативов качества воздуха в приземном слое атмосферы в районе расположения предприятия.[ …]

Реальностью этого фактора не следует пренебрегать, но есть основания полагать, что его важность преувеличена вследствие неправильного применения в условиях разреженной верхней атмосферы результатов, справедливых лишь для газов, находящихся при не слишком низких давлениях. Имеется огромная разница между газом плотным и разреженным — между хаотическим тепловым движением плотного .газа и упорядоченным молекулярным движением разреженного. В нижних слоях атмосферы известное количество молекул может достигать критической скорости 11,2 км/с, но так как средний свободный пробег чрезвычайно мал, эта скорость быстро гасится, соударениями. Разумеется, было бы ошибкой рассматривать все частицы со скоростью, превышающей 11,2 км/с, как потерянные атмосферой. Напротив, в верхней атмосфере средний свободный пробег очень велик, но направления движений нельзя считать распределенными случайно, и вступает в силу теорема Кивелёвича [9] о существовании верхнего предела соударений в системе п тел. Следовательно, очень мало вероятно, что молекула достигает критической скорости в результате механизма соударений. И как следствие этого рассеяние атмосферы во внешнее пространство происходит столь медленно, что им можно пренебречь, особенно по сравнению с рассеянием в земной коре. Это заключение справедливо лишь в современных условиях; кроме того, мы оставили без рассмотрения очень важный факт — ионизацию верхних слоев атмосферы солнечным излучением,— что может ускорить процесс рассеяния атмосферы в пространство. Имеется, однако, компенсирующий вклад космйческого вещества, попадающего на внешнюю границу атмосферы и задерживающегося в ней, которым не следует пренебрегать.[ …]

Земная поверхность обладает в целом положительным радиационным балансом и вследствие этого она является основным источником энергии для атмосферных процессов. От земной поверхности в атмосферу тепло поступает в явном виде при их контактном теплообмене. Потоки скрытого тепла обусловлены фазовыми переходами воды на земной поверхности, прежде всего испарением с нее. Радиационный приток тепла к атмосфере обусловлен эффективным излучением земной поверхности. Тепло, поступающее от земной поверхности на нижнюю границу приземного слоя, распространяется затем в верхние слои атмосферы путем турбулентной теплопроводности. Турбулентный теплообмен, несомненно, происходит во всей атмосфере и в верхних слоях водоемов, однако он наиболее интенсивен в приземном слое атмосферы и в деятельном слое водоемов. В удаленных от поверхности слоях атмосферы и водоемов турбулентный теплообмен уменьшается. Это происходит прежде всего вследствие уменьшения в них вертикальных градиентов температуры, а в атмосфере еще и влагосодержания.[ …]

Схема образования (УНЧ-индукции) поляризованных облаков ■ активных водных аэрозолей («факелов» над АЭС, ТУ-башнями, объектами пирамидальной формы, над конвективными потоками в нижних слоях атмосферы и «обращенных» пирамид в верхних слоях атмосферы).

ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНОВ. Извержения из недр земли по трещинам и каналам в земной коре горячих газов, водяного пара, обломков горных пород, пепла и лавы. Пепел, выбрасываемый при И. В., вызывает сильнейшие местные помутнения атмосферы, ослабление солнечной радиации и убывание освещенности. Распространяясь с воздушными течениями в высоких слоях атмосферы, тончайшая вулканическая пыль (пепел) обусловливает такие оптические явления, как аномально красная окраска зорь, даже в местах, весьма удаленных от места извержения. С Й. В. связывалось возникновение облаков в стратосфере и мезосфере; в частности, серебристые облака рассматривались как скопления вулканической пыли. Предполагалось также, что при И. В. в верхние слои атмосферы может забрасываться и водяной пар, следствием конденсации которого являются перламутровые и, может быть, серебристые облака.[ …]

Здесь h v — квант света с длиной волны не более 235 нм. На образование озона тратится около 5% поступающей к Земле солнечной энергии — около 8,6 • 1015 Вт. Реакции легко обратимы. При распаде озона эта энергия выделяется, за счет чего в верхних слоях атмосферы поддерживается высокая температура. Средняя концентрация озона в атмосфере составляет около 10 6 объемных процентов; максимальная концентрация О3 — до 4 • 10 6 объемных процентов достигается на высотах 20—25 км.[ …]

Велика роль и микрогазов, хотя их содержание в атмосферном воздухе сравнительно мало. Так, озон служит своеобразным фильтром, не пропускающим жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, губительное для всех организмов. Пары воды после диссоциации на ионы Н+ и ОН в верхних слоях атмосферы препятствуют улетучиванию многих газов в космическое пространство. Наконец, ряд микрогазов играет важную роль в изменении теплового баланса Земли вследствие так называемого парникового эффекта, проявляющегося в постепенном потеплении на поверхности Земли. Газы, вызывающие этот эффект (их принято называть парниковыми газами), пропускают видимый свет, но задерживают инфракрасное излучение. Солнечный свет, проходя через атмосферу, нагревает поверхностные слои Земли, которые начинают испускать невидимые тепловые, или инфракрасные, лучи, в результате чего тепло отводится в космическое пространство. При неизменном содержании парниковых газов в атмосфере тепловой баланс Земли постоянен. Если же их концентрация в воздухе повышается, то соответственно изменяется и температурный баланс — происходит разогревание земной поверхности.[ …]

Поскольку ослабление озонового экрана чрезвычайно опасно для всей наземной биоты и для здоровья людей, эти данные привлекли пристальное внимание ученых, а затем и экологически озабоченных кругов общества. Был высказан ряд гипотез о причинах нарушения озонового слоя. Большинство специалистов склоняется к мнению о техногенном происхождении резкого увеличения озоновых дыр. Наиболее обосновано представление, согласно которому главной причиной является попадание в верхние слои атмосферы техногенного хлора и фтора, а также других атомов и радикалов, способных чрезвычайно активно присоединять атомарный кислород, тем самым конкурируя с реакцией: О + Ог -» Оз (см. п. 3.5).[ …]

Особый интерес вызывает состояние летней мезопаузы с достаточно низкими значениями температуры, которые сохраняют постоянными свои значения в течение рассматриваемого интервала лет, не отображая при этом влияния среднегодового многолетнего охлаждения средней и верхней атмосферы. Вероятно, причиной такого поведения является сложное сочетание достаточно большого количества фотохимических, радиационных и динамических процессов, в результате которых и обеспечивается наблюдаемая стабилизация теплового режима в этой области высот атмосферы в летнее время. Например, меридиональная циркуляция в летний период в северном полушарии, участвующая в переносе паров воды в верхние слои атмосферы [21], приводит к увеличению ее концентрации в верхней мезосфере почти на полтора порядка [24]. По-видимому, это может послужить важным фактором, объясняющим обнаруженное явление.[ …]

Известно, что растворяющая способность воды определяет все многообразие типов природных вод. Источником пресных вод на Земле являются водяные пары, образующиеся при испарении океанических вод в южных широтах. Атмосферные осадки, образующиеся при конденсации водяных паров в верхних слоях атмосферы, минерализуются в атмосфере лишь в незначительной степени (солесодержание 10—20 мг/л) в результате растворения ими частиц пыли и ряда газов, в частности сернистого ангидрида, образующегося при сжигании серусодержащего топлива. Лишь немногим выше (30—40 мг/л) минерализация вод поверхностного стока, обусловленная их контактом с поверхностью почв (бикарбонаты кальция и магния, сульфаты и хлориды натрия и калия). Существенно выше минерализация вод внутрипочвенного стока, величина которой (в среднем 50—60 мг/л) и конкретный состав (преобладающие ионы) зависят от конкретных почвообразующих минералов. Еще более индивидуален (обусловлен природой грунтов и пород) состав грунтовых и подземных вод и их суммарная минерализация, доходящая до нескольких граммов на литр [1].[ …]

В этом балансе азот, хлор, кислород, водород и другие компоненты участвуют как бы в виде катализаторов, не меняя своего «содержания», поэтому процессы, приводящие к их накоплению в стратосфере или удалению из нее, существенно сказываются на содержании озона. В связи с этим попадание в верхние слои атмосферы даже относительно небольших количеств таких веществ может устойчиво и долгосрочно влиять на установившийся баланс, связанный с образованием и разрушением озона.[ …]

С увеличением выооты трубы максимальная концентрация вредного вещества уменьшается обратно пропорционально квадрату высоты тпубы ¿согласно формуле расчета). Однако о увеличением выооты труб возрастает район распространения вредных вещеотв, выбрасываемых из разных труб. При высоте труб 300 и болев метров вещества перенооятоя потоками ветра б верхних слоях атмосферы на большие расстояния. Известен факт загрязнения в Скандинавии выбросами вредных веществ из высоких труб промышленных предприятий ¿РГ.[ …]

Изложенные данные показывают, какое важное значение имеет атмосферный воздух, т. е. тазовая оболочка Земли, для создания нормальных условий жизни на нашей планете. Из •сказанного следует, что атмосферный воздух, является источником кислорода для человека и животных, принимает другие газы, образующиеся в процессе обмена веществ. Верхние слои атмосферы защищают землю от губительной для живых существ коротковолновой- и корпускулярной радиации солнца и от космических лучей. Атмосферная вода в виде облаков играет важную роль в защите Земли от чрезмерного охлаждения: выпадая в виде осадков, обеспечивает развитие растительности и дает начало поверхностным и грунтовым водам. В атмосфере происходит комплекс мете-«рологических явлений, составляющих погоду, которая оказывает влияние на жизнь растений, животных и человека, а также на почвенный покров Земли.[ …]

Среди космических лучей различают первичные и вторичные. Первичные космические лучи приходят к Земле из Галактик (галактические высокоэнергетические) и от Солнца (солнечные умеренных энергий), имеющие связь с активностью Солнца. Основной состав космических лучей протоны, незначительно альфа-частицы и тяжелые ядра. Взаимодействуя в верхних слоях атмосферы с ядрами встречных атомов, космические лучи порождают космогенные радионуклиды — тритий или водород-3, углерод-14, бериллий-7, натрий-22 и вторичные частицы: электроны, фотоны, мезоны, нейтроны и др., пронизывающие атмосферу. Часть излучений, проникающая через атмосферу, ослабляется воздухом, и их воздействие зависит от высоты над уровнем моря. В самолете на высоте 10 ООО м гамма-излучение составляет около 100 мкр/ч. Такое же значение гамма-излучения фиксируется на горных вершинах типа Эльбруса. Интенсивность галактических космических лучей также зависит от широты — на экваторе наименьшая, наибольшая — в высоких широтах. Различие определяется особенностями магнитного поля Земли.[ …]

В ближайшем будущем указанные средства удаления фрагментов космического мусора с орбит представляются проблематичными и нецелесообразными в связи с большими энергетическими и экономическими затратами и нуждаются в дальнейших проработках. Пока же очищение космоса происходит только частично естественным путем — торможением обломков в верхних слоях атмосферы и в значительной мере зависит от цикла солнечной активности, под влиянием которой атмосфера Земли подвержена большой флуктуации по высоте и тем самым расширению сферы своего воздействия на орбитальные фрагменты.[ …]

Солнечная радиация, имеющая серьезное значение для фотохимических реакций, протекающих вблизи поверхности земли, имеет длину волн в пределах от 8000 до 2900 А. Интенсивность излучения относительно велика для волн с длиной выше 3150 А; ниже 3000 А его интенсивность резко снижается. Это исключает возможность протекания таких реакций на больших высотах, в верхние слоях атмосферы. Таким образом, только фотохимические процессы в газовой фазе, которые могут протекать в нижних слоях атмосферы, происходят с участием загрязнителей, являющихся результатом деятельности человека (если не учитывать их природных источников — вулканов и лесных пожаров). Вещества, содержание которых в атмосфере мало, должны обладать высокой удельной адсорбционной способностью по отношению к волнам указанной длины для того, чтобы служить основным реагентом. С другой стороны, вещества, присутствующие в воздухе в больших количествах, могут являться основными фотохимическими реагентами при слабом поглощении ими лучистой энергии.[ …]

В течение первых двух периодов этой эры — кембрийского, длительностью 70 млн. лет, и ордовика, длительностью около 60 млн. лет, жизнь развивалась в море, постепенно проникая в пресные воды. В ордовике появился и высший тип животных — позвоночные, которые были представлены дальними родственниками современных круглоротых — миног и миксин — панцирными бесчелю-стнымц. К концу ордовика в результате газообмена между атмосферой и богатым жизнью океаном в верхних слоях атмосферы накопилось достаточно кислорода, чтобы образовался озоновый экран. В следующем, силурийском периоде (начало — 425 млн. лет назад, продолжительность — 30 млн. лет) в морях и пресных водах появились челюстноротые позвоночные — хрящевые (их современные представители — акулы и скаты) и костные рыбы, среди которых было много активных хищников. Но главным событием силура стал выход жизни на сушу.[ …]

Чрезвычайную опасность для биосферы представляют аварийные газовые выбросы. Разрывы газопроводов, транспортирующих серо-водородсодержащее сырье, по своим отрицательным последствиям, относятся к числу самых опасных источников аварийных газовых выбросов. Наиболее важным в аварийной ситуации является немедленный поджиг выделяющихся токсичных продуктов с целью превращения их в менее токсичные окислы серы. Кроме, того, воз-никавдие при горении нагретые продукты сгорания за счет меньшей плотности окру кающей среда поднимаются в верхние слои атмосферы и рассеиваются до безопасных концентраций. В ШШИГипрогазе разработано несколько вариантов систем- обнаружения и поджига газовой смеси.[ …]

В окружающей нас природе вода находится в постоянном движении — и это лишь один из многих естественных круговоротов веществ в природе. Говоря «движение» мы имеемввиду не только движение воды как физического тела (течение), не только перемещение ее в пространстве, но, прежде всего, — переход воды из одного физического состояние в другое. На рисунке 1 вы можете видеть как происходит круговорот воды. На поверхности озер, рек и морей вода под влиянием энергии солнечных лучей превращается в водяной пар — этот процесс называется испарением. Таким же образом вода испаряется с поверхности снежного и ледового покрова, с листьев растений и с тел животных и человека. Водяной пар с более теплыми потоками воздуха поднимается в верхние слои атмосферы, где постепенно охлаждается и вновь превращается в жидкость или переходит в твердое состояние — этот процесс носит название конденсации. Одновременно вода перемещается с движением воздушных масс в атмосфере (ветрами). Из образовавшихся капель воды и ледяных кристаллов ф ормируются облака, из которых, в конце концов, на землю выпадает дождь или снег. Вернувшаяся на землю в виде атмосферных осадков вода стекает по склонам и собирается в ручьях и реках, которые текут в озера, моря и океаны. Часть воды просачивается через почву и горные породы, достигает подземных и грунтовых вод, которые тоже, как правило, имеют сток в реки и другие водоемы. Таким образом, круг замыкается и может повторяться в природе бесконечно.[ …]

ДИСТАНЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ -получение информации о природных экосистемах бесконтактными (телеметрическими) методами, обычно с помощью самолетов, спутников и пилотируемых космических кораблей. Объявление 1992 г. Международным годом космоса определило актуальность космических исследований е целью оценки глобальных изменений окружающей среды под воздействием антропогенных факторов. Для этих целей используются различные зарубежные природо-ресурсные спутники; а также наши системы (“Космос”, “Метеор”, “Ресурс” и др.). Задача изучения Земли как целостной природной системы может быть решена только на основе широкого применения космических средств наблюдений. Важное значение имеют предстоящие функционирование природно-ресурсного модуля орбитальной станции “Мир”, разработки (совместно с Францией) по измерению радиационного баланса Земли и зондирования атмосферы, исследования (совместно с США) слоя озона и верхних слоев атмосферы и т.д.[ …]

Источник: ru-ecology.info

Начало строения атмосферы и откуда берётся воздух

Наша планета окружена незримой сферой из воздуха. По мнению учёных изначально атмосфера возникла как следствие извержений вулканов. Точнее, газов, выделяемых вулканами. После появления океанов и всяческой живности, атмосфера стабильно образуется через газообмен с водой, землёй, флорой и фауной.

Происходит всё это дело примерно так: Солнце нагревает нашу дивную планету, из недр Земли выделяются газы, которые на поверхности вступают в химические реакции и преобразуются в привычный нам воздух. Поднимаясь всё выше, преобразованные газы теряют плотность и в итоге рассеиваются в космосе. Весь этот процесс напомнил мне какое-то планетарное «дыхание». На наше счастье процесс газообмена непрерывный, поэтому воздух у нас не закончится.

Строение атмосферы и какие выделяют слои

Нельзя сказать, что атмосфера чётко разделена на слои, как, например, разноцветное желе в банке. Но условно строение атмосферы разделяют на несколько слоёв, которые различаются между собой температурой и разреженностью воздуха.

В порядке удалённости от Земли выделяют следующие слои:

• тропосферу (слой, в котором мы живём);
• стратосферу (над ней находится жизненно важный для планеты озоновый слой);
• мезосферу;
• термосферу (её вместе с мезосферой ещё называют ионосферой);
• экзосферу.

Возвращаясь к теме перелётов, выходит, что даже пассажирские самолёты дальних рейсов, летящие на высоте 10-12 км, летят всего-то на границе тропосферы и стратосферы. То есть относительно всей толщины атмосферы (которую оценивают в 2 тыс. км) самолёты летают очень низко. Мысль об этом теперь успокаивает меня при перелётах.

Источник: travelask.ru