Kaip vadinasi Žemės oro apvalkalas? Atmosfera. žemės oro apvalkalas Žemės apvalkalų tarpusavio ryšys

Atmosferos orą sudaro azotas (77,99%), deguonis (21%), inertinės dujos (1%) ir anglies dioksidas (0,01%). Anglies dioksido dalis ilgainiui didėja dėl to, kad į atmosferą patenka kuro degimo produktai, be to, mažėja anglies dvideginį sugeriančių ir deguonį išskiriančių miškų plotai.

Atmosferoje taip pat yra nedidelis kiekis ozono, kuris susitelkęs apie 25-30 km aukštyje ir sudaro vadinamąjį ozono sluoksnį. Šis sluoksnis sukuria barjerą saulės ultravioletinei spinduliuotei, kuri yra pavojinga gyviems organizmams Žemėje.

Be to, atmosferoje yra vandens garų ir įvairių priemaišų – dulkių dalelių, vulkaninių pelenų, suodžių ir kt. Priemaišų koncentracija didesnė šalia žemės paviršiaus ir tam tikrose vietovėse: virš didžiųjų miestų, dykumų.

Troposfera- žemesnė, jame yra daugiausia oro ir. Šio sluoksnio aukštis įvairus: nuo 8-10 km prie tropikų iki 16-18 prie pusiaujo. troposferoje jis mažėja kylant: 6°C kiekvienam kilometrui. Oras formuojasi troposferoje, vėjai, krituliai, debesys, ciklonai ir anticiklonai.

Kitas atmosferos sluoksnis yra stratosfera. Oras jame yra daug retesnis, o vandens garų jame daug mažiau. Temperatūra žemutinėje stratosferos dalyje yra -60 - -80°C ir krenta didėjant aukščiui. Būtent stratosferoje yra ozono sluoksnis. Stratosfera pasižymi dideliu vėjo greičiu (iki 80-100 m/sek).

Mezosfera- vidurinis atmosferos sluoksnis, esantis virš stratosferos aukštyje nuo 50 iki S0-S5 km. Mezosferai būdingas vidutinės temperatūros sumažėjimas, kai aukštis nuo 0 ° C prie apatinės ribos iki -90 ° C prie viršutinės ribos. Netoli viršutinės mezosferos ribos stebimi neryškūs debesys, kuriuos naktį apšviečia saulė. Oro slėgis ties viršutine mezosferos riba yra 200 kartų mažesnis nei žemės paviršiuje.

Termosfera- esantis virš mezosferos, aukštyje nuo SO iki 400-500 km, joje temperatūra iš pradžių lėtai, o paskui vėl greitai pradeda kilti. Priežastis – ultravioletinės spinduliuotės sugertis iš Saulės 150-300 km aukštyje. Termosferoje temperatūra nuolat kyla iki maždaug 400 km aukščio, kur pasiekia 700 – 1500 °C (priklausomai nuo saulės aktyvumo). Veikiant ultravioletinei, rentgeno ir kosminei spinduliuotei, taip pat vyksta oro jonizacija („auroros“). Pagrindinės jonosferos sritys yra termosferoje.

Egzosfera- išorinis, labiausiai retas atmosferos sluoksnis, prasideda 450-000 km aukštyje, o jo viršutinė riba yra kelių tūkstančių km atstumu nuo žemės paviršiaus, kur dalelių koncentracija tampa tokia pati kaip tarpplanetiniame. erdvė. Egzosfera susideda iš jonizuotų dujų (plazmos); apatinę ir vidurinę egzosferos dalis daugiausia sudaro deguonis ir azotas; Didėjant aukščiui, santykinė lengvųjų dujų, ypač jonizuoto vandenilio, koncentracija sparčiai didėja. Temperatūra egzosferoje 1300-3000° C; jis silpnai auga su aukščiu. Žemės radiacijos juostos daugiausia yra egzosferoje.

Ne paslaptis, kad oras yra nepaprastai svarbi biosferos dalis. Juk būtent jo unikali sudėtis užtikrina gyvybės galimybę planetoje. Bet kaip vadinasi orlaivis, kas tai yra ir kuo jis unikalus? Kokia jo cheminė sudėtis ir fizinės savybės? Šie klausimai domina daugelį.

Kaip vadinasi Žemės oro apvalkalas?

Yra žinoma, kad gyvybė Žemėje įmanoma daugiausia dėl unikalios oro sudėties. O dujų apvalkalas vadinamas atmosfera. Ši biosferos dalis visiškai supa planetą ir yra laikoma aplink dangaus kūną gravitacijos.

Natūralu, kad šis apvalkalas turi tam tikrų cheminių ir fizinių savybių. Kalbant apie ribas, jų aiškiai nubrėžti neįmanoma. Arčiau žemės paviršiaus atmosfera liečiasi su litosfera ir hidrosfera. Tačiau labai sunku nustatyti, kur baigiasi dujų korpusas ir prasideda atvira erdvė. Šiandien siena dažniausiai brėžiama 100 km aukštyje, kur yra vadinamoji Karmano linija – aeronautika šioje srityje nebegalima.

Atmosfera yra Žemės oro apvalkalas, kurio svarbą sunku pervertinti. Juk nereikėtų pamiršti, kad beveik visi dangaus kūnai yra veikiami jonizuojančiosios ir ultravioletinės spinduliuotės, pražūtingos gyviems organizmams. Būtent dujų apvalkale šie spinduliai yra neutralizuojami.

Atmosferos susidarymo teorija

Tiesą sakant, daugelis žmonių stebisi, kaip susidarė Žemės oro apvalkalas. Atsakymas į šį klausimą vargu ar bus tikslus, nes šiandien yra keletas skirtingų teorijų apie atmosferos kilmę.

Remiantis labiausiai paplitusia hipoteze, pirminė atmosfera susidarė prieš keturis milijardus metų iš lengvųjų dujų, ty helio ir vandenilio, kurie buvo užfiksuoti iš tarpplanetinės erdvės. Dėl didelio vulkaninio aktyvumo vėliau buvo sukurtas antrinis dujų apvalkalas, kuris buvo prisotintas anglies dioksido, vandens garų ir amoniako.

Tretinė atmosfera susidarė dėl daugelio procesų – cheminių reakcijų (pvz., žaibo), ultravioletinių spindulių poveikio ir helio bei vandenilio nutekėjimo atgal į tarpplanetinę erdvę.

Cheminė atmosferos sudėtis

Dabar, kai paaiškėjo, kaip vadinamas Žemės oro apvalkalas, verta apsvarstyti jo cheminę sudėtį, kuri laikoma unikalia. Iš karto reikia pažymėti, kad tik apatiniai atmosferos sluoksniai yra prisotinti įvairių dujų. Visų pirma ore, kuriuo kvėpuojame, vyrauja azotas (78,08%). Deguonies lygis yra 20,95%. Tai yra dvi pagrindinės dujos.

Be to, Žemės oro gaubtą sudaro ir kiti komponentai – vandenilis, argonas, helis, ksenonas, metanas, sieros ir azoto oksidai, ozonas, amoniakas.

Žemės oro apvalkalo sandara

Atmosfera paprastai skirstoma į kelis pagrindinius sluoksnius, kurių kiekvienas turi skirtingas fizines ir chemines savybes.

• Troposfera yra arčiausiai žemės paviršiaus esantis sluoksnis. Čia koncentruojasi 80% viso oro. Ir čia įmanoma žmogaus gyvybė. Beje, šiame sluoksnyje susikaupęs beveik visas atmosferos vanduo (90%). Čia susidaro debesys ir krituliai. Troposfera tęsiasi 18 km nuo žemės paviršiaus. Kylant aukštyn temperatūra čia mažėja.
• Stratosfera (12-50 km) yra sluoksnis, kuris laikomas ramiausia atmosferos dalimi. Čia yra apsauginis ozono sluoksnis.
• Termosfera yra atmosferos dalis, kurios viršutinė riba yra maždaug 700–800 km. Čia temperatūra kylant pradeda smarkiai kilti, o kai kur siekia apie 1200 laipsnių šilumos. Šio sluoksnio ribose yra vadinamoji jonosfera, kurioje saulės spinduliuotės įtakoje oras yra labai jonizuotas.
• Egzosfera yra dispersinė zona, kuri 3000 km aukštyje patenka į kosmosą. Čia esantis oras yra prisotintas lengvųjų dujų, ypač vandenilio ir helio.

Pagrindinės fizinės atmosferos savybės

Žinoma, fizinės oro savybės yra nepaprastai svarbios. Pavyzdžiui, žinodami juos, galite nustatyti, kaip atmosfera veikia žmogų ar bet kurį kitą gyvą organizmą. Be to, fizinių parametrų matavimas yra tiesiog būtinas norint nustatyti optimalias orlaivių, orlaivių ir tt charakteristikas. Visų pirma atsižvelgiama į šiuos fizinius rodiklius:

• Oro temperatūra matuojama pagal formulę: t1 = t - 6,5H (čia t yra oro temperatūra žemės paviršiuje, o H yra aukštis).
• Oro tankis yra oro masė viename kubiniame metre.
• Slėgis, kurį galima matuoti tiek paskaliais, tiek atmosferomis.
• Oro drėgnumas parodo vandens kiekį oro vienete. Reikia pažymėti, kad nulinė drėgmė įmanoma tik laboratorinėmis sąlygomis. Kuo didesnis šis indikatorius, tuo mažesnis oro tankis ir atvirkščiai.

Beje, mokslas, atsakantis į klausimus, kaip vadinamas Žemės oro gaubtas ir kokios jo savybės bei charakteristikos, yra meteorologija. Mokslininkai ne tik tiria atmosferą, bet ir stebi nuolatinius jos pokyčius, kurie turi įtakos orams ir klimatui.

Atmosfera ir jos reikšmė

Dujinio Žemės apvalkalo svarbą labai sunku pervertinti. Juk vos kelios minutės be oro sukelia sąmonės netekimą, hipoksiją ir negrįžtamus smegenų pažeidimus. Tik dėl nuostabios atmosferos sudėties gyvi organizmai gali gauti jiems reikalingą deguonį.

Be to, oro apvalkalas apsaugo planetos paviršių nuo kenksmingos kosminės spinduliuotės. Tuo pačiu metu per atmosferą praeina pakankamai ultravioletinių spindulių, kurie sušildo Žemę. Mokslininkai teigia, kad sumažinus ultravioletinę spinduliuotę sumažės bendra temperatūra ir sušals. Be to, veikiant saulės spinduliams (pagrįstu kiekiu), vitaminas D susidaro žmogaus odos audiniuose.

Ozono sluoksnis ir jo svarba

Ozono sluoksnis yra stratosferoje, 12-50 km aukštyje nuo žemės paviršiaus. Šią atmosferos dalį 1912 metais atrado prancūzų mokslininkai C. Fabry ir A. Buisson.

Ozonas yra bespalvės dujos, turinčios aštrų, būdingą kvapą. Jį sudaro trys deguonies atomai. Būtent ši dujų apvalkalo dalis saugo žemės paviršių nuo pavojingos kosminės spinduliuotės.

Deja, dėl technikos ir pramonės pažangos Žemės oro apvalkale padaugėjo kenksmingų medžiagų, kurios palaipsniui ardo ozono sluoksnį. Vadinamosios ozono skylės yra itin pavojinga problema.

šiltnamio efektas ir rūgštus lietus

Deja, konstanta, kuri daugiausia siejama su išsivysčiusia pramone, labai pablogina. Tokie pavojingi pokyčiai apima vadinamąjį šiltnamio efektą. Faktas yra tas, kad antžeminiai kūnai skleidžia bangas daugiausia infraraudonųjų spindulių spektre - jie ne visada gali prasiskverbti į atmosferą. Padidėjus anglies dioksido, sugeriančio infraraudonąją spinduliuotę, koncentracijai, apatiniuose atmosferos sluoksniuose padidėja bendra temperatūra, o tai atitinkamai veikia klimatą.

Rūgštus lietus yra dar vienas pramoninės Žemės oro taršos rezultatas. Sieros ir azoto oksidai, kuriuos į orą išmeta šiluminės elektrinės, automobiliai, metalurgijos gamyklos ir kai kurios kitos įmonės, gali reaguoti su atmosferos vandens garais – veikiant saulės spinduliuotei čia susidaro rūgštys, kurios iškrenta kartu su kitais krituliais. .

Mūsų planetos oro apvalkalas – atmosfera – saugo gyvus organizmus žemės paviršiuje nuo žalingo Saulės ultravioletinės spinduliuotės ir kitos kietosios kosminės spinduliuotės poveikio. Jis apsaugo Žemę nuo meteoritų ir kosminių dulkių. Atmosfera taip pat tarnauja kaip „drabužiai“, neleidžiantys Žemės skleidžiamai šilumai prarasti į kosmosą. Atmosferos oras yra žmonių, gyvūnų ir augmenijos kvėpavimo šaltinis, žaliava degimo ir skilimo procesams, cheminių medžiagų sintezei. Tai medžiaga, naudojama įvairiems pramonės ir transporto įrenginiams vėsinti, taip pat aplinkai, į kurią išleidžiamos žmonių atliekos, aukštesni ir žemesni gyvūnai bei augalai, gamybos ir vartojimo atliekos.

Atmosferos oro sąveika su vandeniu ir dirvožemiu lemia tam tikrus biosferos pokyčius tiek visoje biosferoje, tiek atskiruose jos komponentuose, sustiprinančius ir paspartinančius nepageidaujamus atmosferos oro sudėties ir struktūros bei Žemės klimato pokyčius.

Yra žinoma, kad be maisto žmogus gali gyventi apie 5 savaites, be vandens – apie 5 dienas, o be oro – net 5 minutes. Žmogaus švaraus oro poreikis (švarus – tai tinkamas kvėpuoti oras, neturintis neigiamų pasekmių žmogaus organizmui) svyruoja nuo 5 iki 10 l/min arba 12-15 kg/parą. Iš to matyti, kokia didelė atmosferos reikšmė sprendžiant aplinkosaugos problemas.

Egzosfera

Termosfera

Auroros apatinėje jonosferoje

Mezopauzė

nešvarūs debesys

Stratosfera

Tropopauzė^

• 1,9-10 8
• 3,8–10 ^ 1,4–10 7 2,2–10 colių 7 3–10 colių 7
• 1-ju-6
• 2-10 ^ 7-10*
• 4 10 5 0,0004

Jūros lygis

120-90 -60 -30 0 30 60 90 120150180 210 240 270300 330 360 390 1°

Temperatūra, °С

Ryžiai. 21. Vertikali atmosferos dalis

Žmonija gyvena Didžiojo oro vandenyno dugne, kuris yra ištisinis apvalkalas, visiškai supantis pasaulį. Labiausiai ištirtas atmosferos regionas tęsiasi nuo jūros lygio iki 100 km aukščio. Apskritai atmosfera skirstoma į keletą sferų: troposfera, stratosfera, mezosfera, jonosfera (termosfera), egzosfera. Ribos tarp sferų vadinamos pauzėmis (21 pav.). Pagal cheminę sudėtį Žemės atmosfera skirstoma į apatinę (iki 100 km) homosferą, kurios sudėtis panaši į paviršiaus orą, ir viršutinę heterogeninę heterogeninę heterosferą. Be dujų, atmosferoje yra įvairių aerozolių – dujinėje aplinkoje pakibusių dulkių ar vandens dalelių. Jie yra tiek natūralios, tiek žmogaus sukurtos kilmės.

Troposfera yra apatinė atmosferos paviršiaus dalis, t.y. zona, kurioje gyvena dauguma gyvų organizmų, įskaitant žmones. Šioje srityje sutelkta daugiau nei 80% visos atmosferos masės. Jo galią (aukštį žemės paviršiuje) lemia vertikalių (kylančio ir besileidžiančio) oro srautų, kuriuos sukelia žemės paviršiaus įkaitimas, intensyvumas. Dėl to ties pusiauju jis tęsiasi iki 16-18 km aukščio, vidutinėse (vidutinėse) platumose - iki 10-11 km, o ašigaliuose - iki 8 km. Natūralus oro temperatūros kritimas aukštyje vidutiniškai 0,6 laipsnio Celsijaus kas 100 m.

Troposferoje yra daugiausia kosminių ir antropogeninių dulkių, vandens garų, azoto, deguonies ir tauriųjų dujų. Jis praktiškai permatomas trumpųjų bangų saulės spinduliuotei, praeinančiam per jį. Tuo pačiu metu jame esantys vandens garai, ozonas ir anglies dioksidas gana stipriai sugeria mūsų planetos šiluminę (ilgųjų bangų) spinduliuotę, dėl kurios troposfera šiek tiek įkaista. Tai lemia vertikalų oro srovių judėjimą, vandens garų kondensaciją, debesų susidarymą ir kritulių susidarymą.

Stratosfera yra virš troposferos iki 50-55 km aukščio. Temperatūra ties viršutine riba pakyla dėl ozono buvimo.

Mezosfera – viršutinė šio sluoksnio riba fiksuota maždaug 80 km aukštyje. Pagrindinis jo bruožas – staigus temperatūros kritimas (-75° - 90 °C) ties viršutine riba. Čia stebimi vadinamieji noktiliucentiniai debesys, susidedantys iš ledo kristalų.

Jonosfera (termosfera) išsidėsčiusi iki 800 km aukščio, jai būdingas žymus temperatūros padidėjimas (daugiau nei 1000 °C). Veikiamos ultravioletinės saulės spinduliuotės, atmosferos dujos yra jonizuotos būsenos. Ši būklė yra susijusi su auroros atsiradimu, pavyzdžiui, dujų švytėjimu. Jonosfera turi galimybę pakartotinai atspindėti radijo bangas, o tai užtikrina tolimą radijo ryšį Žemėje.

Egzosfera tęsiasi nuo 800 km aukščio iki 2000-3000 km aukščio. Šiame aukščio diapazone temperatūra pakyla iki 2000 "C. Labai svarbu yra tai, kad dujų judėjimo greitis artėja prie kritinės 11,2 km/s reikšmės. Sudėtyje vyrauja vandenilio ir helio atomai, kurie sudaro vadinamąjį. korona aplink mūsų planetą, besitęsianti iki 20 tūkstančių km aukščio.

Kaip matyti iš aukščiau pateikto, temperatūra atmosferoje kinta labai kompleksiškai (žr. 21 pav.) ir turi didžiausią arba mažiausią reikšmę pauzių metu. Kuo didesnis pakilimo aukštis virš žemės paviršiaus, tuo žemesnis atmosferos slėgis. Dėl didelio atmosferos suspaudžiamumo jos slėgis sumažėja nuo vidutinės 760 mm Hg vertės. Art. (101 325 Pa) jūros lygyje iki 2,3 -K" mm Hg. Art. (0,305 Pa) 100 km aukštyje ir tik iki 1 -10 6 mm Hg. Art. (1,3!0" 4 Pa ​​) 200 km aukštyje.

Gyvybės sąlygos Žemės paviršiuje pagal atmosferos „palaikymą“ smarkiai skiriasi dideliame aukštyje, t.y. stratosferos aukštyje dauguma Žemės gyvybės formų negali egzistuoti be apsaugos priemonių.

Atmosferos sudėtis aukštyje nėra pastovi ir kinta gana plačiame diapazone. Pagrindinės to priežastys: gravitacijos jėga, difuzijos maišymasis, kosminių ir saulės spindulių bei jų skleidžiamų didelės energijos dalelių veikimas (8 lentelė).

Saulės šviesos spektras

8 lentelė

Gravitacijos įtakoje sunkesni atomai ir molekulės nukrenta į apatinę atmosferos dalį, o lengvesni lieka viršutinėje jos dalyje. Lentelėje 9 paveiksle parodyta sauso oro sudėtis netoli jūros lygio, o Fig. 21 paveiksle parodytas vidutinės atmosferos molekulinės masės pokytis priklausomai nuo aukščio virš Žemės paviršiaus.

Apskritai mechaninį atmosferos dujų mišinį vidutiniškai sudaro azotas - 78% jo tūrio; deguonis - 21%; helio, argono, kriptono ir minėtų kitų komponentų – 1% ar mažiau.

Atmosferos oro sudėtis

Pastabos: I. Ozonas O, sieros dioksidas 50; Azoto dioksidas NO^amchiacMN^ ir CO monoksidas yra teršalų pavidalu, todėl jų kiekis gali labai skirtis. 2. Molinė dalis suprantama kaip konkretaus komponento molių skaičiaus nagrinėjamame oro mėginyje santykis su bendru visų komponentų molių skaičiumi šiame mėginyje.

Vidutinė tokio oro molekulinė masė yra 28,96 a. e. m ir išlieka beveik nepakitęs iki 90 km aukščio. Dideliame aukštyje molekulinė masė smarkiai sumažėja, o 500 km ir daugiau aukštyje helis tampa svarbiausiu atmosferos komponentu, nors jo kiekis jame jūros lygyje yra itin mažas. Pagrindiniai oro komponentai (esant 99 % visos sudėties) yra dviatomės dujos (deguonis 0 2 ir azotas 2).

Deguonis yra būtiniausias atmosferos elementas biosferos funkcionavimui. Jei atmosferoje jo gali būti iki 23 % masės, tai vandenyje – apie 89 %, o žmogaus organizme – beveik 65 %. Iš viso visose geosferose - atmosferoje, hidrosferoje ir prieinamoje litosferos dalyje deguonis sudaro 50% visos oro masės. Bet laisvoje būsenoje deguonis koncentruojasi atmosferoje, kur jo kiekis įvertintas 1,5 10 15. Gamtoje nuolat vyksta deguonies suvartojimo ir išsiskyrimo procesai. Deguonies suvartojimas vyksta žmonėms ir gyvūnams kvėpuojant, vykstant įvairiems oksidaciniams procesams, tokiems kaip degimas, metalų korozija, organinių likučių dūmimas. Dėl to deguonis iš laisvos būsenos pereina į surištą. Tačiau jo kiekis praktiškai nesikeičia dėl gyvybinės augalų veiklos. Manoma, kad vandenynų fitolaktonas ir sausumos augalai atlieka svarbų vaidmenį mažinant deguonį. Lygiuoti-

Atmosferoje deguonis yra alotropinių modifikacijų pavidalu – 0 2 ir 0 3 (ozonas). Visose būsenose (dujinėje, skystoje ir kietoje) 0 2 yra paramagnetinis ir turi labai didelę disociacijos energiją – 496 kJ/mol. Dujinėje būsenoje 0 2 yra bespalvis, skystoje ir kietoje būsenoje yra šviesiai mėlynos spalvos. Chemiškai labai aktyvus, sudaro junginius su visais elementais, išskyrus helią ir neoną.

Ozonas Oj – tai dujos, susidarančios iš 0 2 tylioje elektros išlydyje, kurios koncentracija iki 10 %, diamagnetinės, toksiškos, tamsiai mėlynos (mėlynos) spalvos O pėdsakai atsiranda veikiant ultravioletiniams (UV) spinduliams iš 0 2 viršutiniuose atmosferos sluoksniuose. Didžiausia 0 3 koncentracija viršutiniuose atmosferos sluoksniuose 25-45 km aukštyje sudaro dabar žinomą ozono ekraną (sluoksnį).

Kitas labai svarbus ir pastovus oro komponentas yra azotas, kurio masė 75,5 % (4 -10 15 g). Tai dalis baltymų ir azoto junginių, kurie yra visos mūsų planetos gyvybės pagrindas.

Azotas N 2 yra bespalvės, chemiškai neaktyvios dujos. N 2 - 2N disociacijos energija yra beveik dvigubai didesnė nei 0 2 ir siekia 944,7 kJ/mol. Didelis N ir N jungties stiprumas lemia mažą jo reaktyvumą. Tačiau, nepaisant to, azotas sudaro daug įvairių junginių, įskaitant ir deguonį. Taigi N,0 - azoto oksidas yra santykinai inertiškas, tačiau kaitinamas reaguoja su N 2 ir 0 2. Azoto monoksidas -NO akimirksniu reaguoja su ozonu pagal reakciją:

2NO + O, = 2N0 3

N0 molekulė yra paramagnetinė. L-orbitalės elektronas lengvai atsiskiria ir susidaro nitrozonio katijonas N0*, kuriame ryšys sustiprėja. Azoto dioksidas N0, labai toksiškas, reaguodamas su vandeniu susidaro stipri azoto rūgštis

2NOj + H.0 - HN0 3 + HNOj

Natūraliomis sąlygomis aukščiau aptartų azoto oksidų susidarymas vyksta žaibo iškrovų metu ir dėl azotą fiksuojančių bei baltymus skaidančių bakterijų veiklos.

Naudojant azotines trąšas (nitratus, amoniaką), atmosferoje padidėja bakterinės kilmės azoto oksidų kiekis. Skaičiuojama, kad natūralių procesų dalis azoto oksidų susidaryme siekia 50 proc.

Atmosferos sudėčiai, ypač viršutiniuose sluoksniuose (virš troposferos), didelę įtaką daro kosminė ir saulės spinduliuotė bei skleidžiamos didelės energijos dalelės.

Saulė skleidžia spinduliuojančią energiją – fotonų srautą – pačių įvairiausių bangų ilgių. Energija E kiekvieną fotoną lemia santykis

Kur IR- Planko konstanta; V – spinduliavimo dažnis, V = 1D (X – bangos ilgis).

Kitaip tariant, kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo didesnis spinduliuotės dažnis ir atitinkamai didesnė energija. Fotonui susidūrus su bet kurios medžiagos atomu ar molekule, prasideda įvairios cheminės transformacijos, tokios kaip disociacija, jonizacija ir kt. Tačiau tam turi būti įvykdytos tam tikros sąlygos: pirma, fotono energija turi būti ne mažesnė, nei reikia nutraukti cheminį ryšį, pašalinti elektroną ir pan.; antra, molekulės (atomai) turi sugerti šiuos fotonus.

Vienas iš svarbiausių procesų, vykstančių viršutinėje atmosferoje, yra deguonies molekulių fotodisociacija dėl fotonų sugerties:

Žinodami jungties disociacijos energiją deguonies molekulėje (495 kJ/mol), galime apskaičiuoti didžiausią fotono, sukeliančio O susidarymą, bangos ilgį. Šis ilgis pasirodo lygus 242 nm, o tai reiškia, kad visi fotonai, turintys tai o trumpesni bangos ilgiai turės energijos, kurios pakaks aukščiau minėtai reakcijai įvykti.

Deguonies molekulės taip pat gali sugerti daugybę didelės energijos trumpųjų bangų spinduliuotės iš saulės spektro. Atmosferos deguonies sudėtis (žr. 21 pav.) rodo, kaip intensyviai deguonies fotodisociacija vyksta dideliame aukštyje. 400 km aukštyje 99% deguonies yra disocijuoti, o O sudaro tik 1%. 130 km aukštyje O ir O kiekis yra maždaug vienodas, mažesniuose aukščiuose 0 2 kiekis žymiai viršija O kiekį.

Dėl didelės K molekulės surišimo energijos (944 kJ/mol), tik labai trumpo bangos ilgio fotonai turi pakankamai energijos, kad sukeltų šios molekulės disociaciją. Be to, Ir blogai sugeria fotonus, net jei jie turi pakankamai energijos. Dėl to N3 fotodisociacija viršutiniuose atmosferos sluoksniuose vyksta labai mažai ir susidaro labai mažai atmosferinio azoto.

Garinis vanduo randamas netoli Žemės paviršiaus ir jau 30 km aukštyje jo kiekis siekia 3 mln., o dar didesniame aukštyje vandens garų dar mažiau. Tai reiškia, kad į viršutinius atmosferos sluoksnius judančio vandens kiekis yra labai mažas. Patekę į viršutinius atmosferos sluoksnius, vandens garai patiria fotodisociaciją:

N 2 0 + -> H + OH

OH + Au -> H + O

Daugelio ekspertų teigimu, ankstyvosiose Žemės vystymosi stadijose, kai dar nebuvo susiformavusi deguonies atmosfera, prie jos susidarymo daugiausia prisidėjo fotodisociacija.

Dėl saulės spinduliuotės įtakos atmosferos medžiagos molekulėms susidaro laisvieji elektronai ir teigiami jonai. Tokie procesai vadinami fotojonizacija. Kad jie atsirastų, turi būti įvykdytos ir pirmiau nurodytos sąlygos. Lentelėje 10 paveiksle parodyti kai kurie svarbiausi fotojonizacijos procesai, vykstantys viršutinėje atmosferoje. Kaip matyti iš lentelės, fotonai, sukeliantys fotojonizaciją, priklauso trumpųjų bangų (aukšto dažnio) ultravioletinei spektro daliai. Šios spektro dalies spinduliuotė nepasiekia Žemės paviršiaus, ją sugeria viršutiniai atmosferos sluoksniai.

10 lentelė

Fotojonizacijos procesų energijos ir bangų parametrai

	Jonizacijos energija, kJ/mop
O ) + yu -> O/ + e

Susidarę molekuliniai jonai yra labai reaktyvūs. Be jokios papildomos energijos, jie labai greitai reaguoja, kai susiduria su įvairiomis įkrautomis dalelėmis ir neutraliomis molekulėmis.

Viena ryškiausių reakcijų yra molekulinio jono rekombinacija su elektronu – atvirkštinė fotojonizacijos reakcija. Taip išskiriamas energijos kiekis, lygus neutralios molekulės jonizacijos energijai. Ir jei nėra galimybės išleisti šios perteklinės energijos, pavyzdžiui, dėl susidūrimo su kita molekule, tai sukelia naujai susidariusios molekulės disociaciją. Viršutiniuose atmosferos sluoksniuose dėl labai mažo medžiagos tankio molekulių susidūrimo ir energijos perdavimo tikimybė yra labai maža. Todėl beveik visi elektronų rekombinacijos su molekuliniais jonais veiksmai sukelia disociaciją:

N5 +е-> N + N1, DN

SG! +s->o + o,dn

G^O"+c->N + O, DN

Atominis azotas, esantis viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, susidaro daugiausia dėl disociacinės rekombinacijos.

Kai molekulinis jonas susiduria su neutralia molekule, tarp jų gali įvykti elektronų perdavimas, pavyzdžiui

N,+ 0,-» И 2 + 0‘,

Tokio tipo reakcija vadinama krūvio perdavimo reakcija.

Kad tokia reakcija įvyktų, elektroną prarandančios molekulės jonizacijos energija turi būti mažesnė nei molekulės, susidariusios dėl krūvio perdavimo, jonizacijos energija. Kaip matyti iš lentelės. 10, O jonizacijos energija yra mažesnė nei N2, krūvio perdavimo reakcija yra egzoterminė, energijos perteklius išsiskiria gautų produktų kinetinės energijos pavidalu. Remiantis šiais duomenimis, toliau nurodytos reakcijos taip pat turi vykti ir būti egzoterminės (t. y. DN

SG + 0,-> O + O2

O; + N0-» о,-+-ыо‘

N2 + N0 -» + N0*

Kadangi N2 molekulė turi didžiausią jonizacijos energiją iš bet kurios viršutinės atmosferos dalelės, N2 jonas gali patirti perdavimo reakcijas su bet kuria molekule, kuri susiduria su ja. Krūvio perdavimo reakcijos greitis yra gana didelis, todėl nors fotojonizacijos procesas sukelia intensyvų N3 jonų susidarymą, jų koncentracija viršutiniuose atmosferos sluoksniuose yra labai maža.

Be to, kas išdėstyta aukščiau, viršutiniuose atmosferos sluoksniuose vyksta reakcijos, kurių metu sąveikaujančios dalelės keičiasi atomais:

O + N5 -» N0 + S GM; +0->N0+N

Šios reakcijos taip pat yra egzoterminės ir vyksta labai lengvai. Kadangi NO jonizacijos energija yra mažesnė nei kitų dalelių (žr. 10 lentelę), susidarę NO jonai negali būti neutralizuoti dėl krūvio perdavimo reakcijos, o vienintelė šio jono mirties priežastis yra disociacinė rekombinacijos reakcija. . Tai yra plačiausio NO jonų pasiskirstymo viršutiniuose atmosferos sluoksniuose priežastis.

Nors viršutiniai atmosferos sluoksniai sudaro gana nedidelę visos jos masės dalį, būtent ši atmosferos zona dėl joje vykstančių cheminių reakcijų vaidina svarbų vaidmenį kuriant sąlygas gyvybės procesams vykti. mūsų planetoje. Būtent viršutiniai atmosferos sluoksniai atlieka pažangaus „bastiono“, saugančio Žemės paviršių nuo destruktyvaus kosminių spindulių srauto ir didelės energijos dalelių „krušos“ poveikio visiems gyviems organizmams, vaidmenį. Pažymėtina, kad N5, 0 2 ir N0 molekulės negali išfiltruoti viso trumpųjų bangų spinduliuotės tūrio, kurios likučiai „neutralizuojami“ atmosferoje artėjant prie žemės paviršiaus.

Ozonas kaip trumpųjų bangų spinduliuotės filtras. Cheminiai procesai, vykstantys atmosferoje, sluoksniuose, esančiuose žemiau 90 km, išskyrus O fotodisociaciją, labai skiriasi nuo procesų, stebimų dideliame aukštyje. Mezo- ir stratosferoje, priešingai nei aukštesniuose sluoksniuose, 0 2 koncentracija didėja, todėl 0 2 susidūrimo su O tikimybė, dėl kurios susidaro 0 3, smarkiai padidėja.

Šis procesas apibūdinamas tokiomis lygtimis:

0 3 + IR-» 0 + 0

O; + m -> o, + mln

kur M - 0 2, K.

O molekulė gali atsisakyti energijos, kai susiduria su O ir D molekulėmis. Tačiau dauguma O, molekulių suyra į 0 2 ir O prieš patiriant stabilizuojantį susidūrimą, t.y. proceso pusiausvyrą. 0 7 + O ^ 0 3 stipriai pasislenka į kairę.

Ultravioletinių spindulių įsiskverbimas

Ryžiai. 22.

Ozono susidarymo greitis priklauso nuo priešingų veiksnių. Viena vertus, jis didėja mažėjant atmosferos sluoksnių aukščiui, nes didėja atmosferos medžiagų koncentracija, taigi ir stabilizuojančių susidūrimų dažnis. Kita vertus, mažėjant aukščiui greitis mažėja, nes mažėja reakcijos metu susidarančio atmosferos deguonies kiekis O g +Ау -> 20, dėl sumažėjusio aukšto dažnio spinduliuotės prasiskverbimo. Todėl didžiausia ozono koncentracija, apie 10 5 % tūrio, stebima 40–25 km aukštyje (22 pav.).

Ozono susidarymo procesas yra egzoterminis. Deguonies absorbuojama ultravioletinė saulės spinduliuotė - reakcija 0 2 + 20,

reakcijos metu paverčiami šilumine energija

O; + M-> 0 3 + M‘,DN

kuri greičiausiai siejama su temperatūros padidėjimu stratosferoje, kuris maksimumą pasiekia stratopauzėje (žr. 22 pav.).

Susidariusios ozono molekulės nėra labai patvarios, ozonas pats gali sugerti saulės spinduliuotę, dėl to suyra:

0 3 + ju -» O, + O

Šiam procesui įgyvendinti reikia tik 105 kJ/mol. Šią energiją gali tiekti fotonai, kurių bangos ilgis yra platus iki 1140 nm. Ozono molekulės dažniausiai sugeria fotonus, kurių bangos ilgis yra nuo 200 iki 310 nm, o tai labai svarbu gyviems organizmams Žemėje. Šio diapazono spinduliuotės kitos dalelės nesugeria taip stipriai kaip ozonas. Būtent ozono sluoksnio buvimas stratosferoje neleidžia didelės energijos trumpųjų bangų fotonams prasiskverbti per atmosferą ir pasiekti žemės paviršių. Kaip žinoma, augalai ir gyvūnai negali egzistuoti esant tokiai spinduliuotei, todėl „ozono skydas“ atlieka svarbų vaidmenį išsaugant gyvybę Žemėje.

Natūralu, kad „ozono skydas“ nėra visiškai neįveikiama ultravioletinės spinduliuotės kliūtis; maždaug šimtoji jo dalis pasiekia Žemės paviršių. Padidėjus skvarbiai spinduliuotei, sutrinka kai kurių gyvų organizmų genetiniai mechanizmai, žmonėms suaktyvėja įvairios odos ligos. Ozonas yra chemiškai labai aktyvus, todėl sąveikauja ne tik su ultravioletine Saulės spinduliuote. Azoto oksidai vaidina svarbų vaidmenį ozono cikle, didindami ozono skilimo greitį, veikdami kaip katalizatorius:

0 3 + НО-> N0,4-0,

N02+ O -» N0 + 02 0 3 + 0-> 20 3

Aukštos temperatūros, ypač kylančios tam tikrų tipų orlaivių eksploatavimo metu, turi didelę įtaką ozono ardymui. Tokiu atveju atsiranda reakcija:

O, + N2 PRN > 2N0, DN > O

Chlorfluormetanų (freonų) poveikio ozonui klausimas yra gana diskutuotinas, tačiau bet kuriuo atveju reikia pasidomėti galimais šių junginių, ozono, azoto, atominio deguonies ir ultravioletinės spinduliuotės reakcijomis skirtinguose atmosferos sluoksniuose.

Viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, esant trumpųjų bangų ultravioletinei spinduliuotei, vyksta daugybė reakcijų, susijusių su chlorfluorometanais, ypač fotonų, kurių bangos ilgis yra nuo 190 iki 225 nm, fotolizė ir susidaro chlorfluormetanas. kelių dešimčių skirtingų junginių ir radikalų, pavyzdžiui:

CFCL +Av-» CFC+C1

Iš esmės reakcija tuo nesibaigia ir galimas tolesnis fotocheminis CF x Cl 3 x skaidymas, vėlgi susidarant laisvam chlorui.

Nustatyta, kad chloras didžiausiu greičiu išsiskiria maždaug 30 km aukštyje, ir tai yra būtent didžiausių ozono koncentracijų zona.

Susidaręs laisvas atominis chloras labai greitai reaguoja su ozonu:

C1 +0,-> SY + o,

C1 + 20C1 + O,

Paskutinės dvi reakcijos, taip pat reakcijos:

O, +NE->NE, +O,

paprastai sukelia ozono ir atominio deguonies išnykimą ir praktiškai lemia pastovų azoto monoksido ir atominio chloro kiekį.

Chloro monoksidas gali reaguoti su azoto oksidais:

SJ + N0 -> C1 + N0,

C10 + N0, -» CINO,

Chlorintas nitratas gali suirti veikiamas ultravioletinių spindulių arba reaguodamas su atominiu deguonimi:

CINO, -» O -> O, + SY + N0

Reakcijos, susijusios su chloro monoksidu, yra ypač svarbios, nes jos efektyviai pašalina azoto ir chloro junginius iš ozono sunaikinimo ciklo. Metanas ir vandenilis turi panašų poveikį:

Ryžiai. 23.

C1 + CH, -> HC1 + CH,

a + n g -> ns1 + n

Dalis vandenilio chlorido reaguoja su hidroksidu ir grąžina chlorą į atominę būseną:

NSN-OH -> H,0 +C1

tačiau pagrindinė HC1 dalis perkeliama į troposferą, kur susimaišo su vandens garais arba skystu vandeniu, virsdama druskos rūgštimi.

Aukščiau aptartos reakcijos vyksta atmosferoje dėl reagentų patekimo į ją iš natūralių ir žmogaus sukurtų šaltinių, o šis procesas su skirtingomis reagentų koncentracijomis lydėjo visą žemės atmosferos susidarymo ir egzistavimo istoriją. Faktas yra tai, kad chlorfluorometanai gali susidaryti net ir natūraliomis sąlygomis, todėl pagrindinis klausimas yra ne dėl sąveikos reakcijų, panašių į aprašytas aukščiau, buvimą, o apie susidariusių ir sunaikintų atmosferos komponentų, patenkančių į reakcijas ir tūrį, intensyvumą ir tūrį. daugiausia tie, kurie sudaro optimalias sąlygas gyvybės procesams mūsų planetoje.

Atmosferos ir Žemės paviršiaus zonos terminis režimas. Pagrindinis šiluminės energijos šaltinis, pasiekiantis žemės paviršių ir kartu šildantis atmosferą, natūraliai yra Saulė. Tokie šaltiniai kaip Mėnulis, žvaigždės ir kitos planetos

uždėkite nedidelį kiekį šilumos. Gana pastebimas, bet ir ne itin didelis šaltinis – įkaitęs Žemės vidus (23 pav.).

Yra žinoma, kad Saulė į kosmosą skleidžia kolosalią energiją šilumos, šviesos, ultravioletinių ir kitų spindulių pavidalu. Tam tikrų rūšių spinduliuotės poveikis atmosferoje vykstančioms cheminėms reakcijoms ir įvairių junginių susidarymui jau buvo aptartas aukščiau.

Apskritai visa Saulės spinduliavimo energijos visuma vadinama saulės radiacija.Žemė gauna labai nedidelę jos dalį – vieną dviejų milijardų dalį, tačiau šio tūrio pakanka visiems Žemėje žinomiems procesams, įskaitant gyvybę, vykdyti.

Saulės spinduliuotė skirstoma į tiesioginę, difuzinę ir bendrąją.

Poveikis žemės paviršiui ir jos įkaitimas giedru, be debesų oru apibrėžiamas kaip tiesiai radiacija. Tiesioginė spinduliuotė tiesiogiai, per ultravioletinę spinduliuotę, veikia, pavyzdžiui, žmonių ir gyvūnų odos pigmentaciją, kai kuriuos kitus gyvų organizmų reiškinius.

Kai saulės spinduliai prasiskverbia per atmosferą, migloje jie susiduria su įvairiomis molekulėmis, dulkėmis ir vandens lašeliais ir nukrypsta nuo tiesaus kelio, todėl saulės spinduliuotė išsisklaido. Priklausomai nuo debesuotumo, oro drėgmės laipsnio ir dulkių kiekio, sklaidos laipsnis siekia 45%. Reikšmė neblaivus spinduliuotė yra gana didelė – ji apskritai lemia įvairių reljefo elementų apšvietimo laipsnį, taip pat dangaus spalvą.

Iš viso spinduliuotę atitinkamai sudaro tiesioginė ir difuzinė spinduliuotė.

Saulės šviesos kritimo į žemės paviršių kampas lemia radiacijos intensyvumą, o tai savo ruožtu įtakoja oro temperatūrą dienos metu.

Saulės spinduliuotės pasiskirstymas Žemės paviršiuje ir atmosferos oro įkaitimas priklauso nuo planetos sferiškumo ir žemės ašies polinkio į orbitos plokštumą. Pusiaujo ir atogrąžų platumose Saulė ištisus metus yra aukštai virš horizonto, vidutinėse platumose jos aukštis kinta priklausomai nuo metų laiko, o Antarkties ir Arkties regionuose Saulė niekada nepakyla aukštai virš horizonto. Tai paprastai turi įtakos saulės energijos išsklaidymo atmosferoje laipsniui, todėl tropikuose yra didesnis saulės spindulių kiekis Žemės paviršiaus ploto vienete nei vidutinėse ar aukštosiose platumose. Dėl šios priežasties spinduliuotės kiekis priklauso nuo vietos platumos: kuo toliau nuo pusiaujo, tuo mažiau ji pasiekia žemės paviršių.

Saulės radiacija 100%

/// /V /// /// /// /// /V /// /// /// />/ /LG //u /u/

Absorbcija

dirvožemio

Ryžiai. 24. Saulės spinduliuotės balansas žemės paviršiuje dienos metu

(T.K. Goryshina, 1979)

Skubus Žemės judėjimas taip pat turi įtakos gaunamos spinduliuotės energijos kiekiui. Vidutinėse ir aukštosiose platumose jo kiekis priklauso nuo metų laiko. Šiaurės ašigalyje, kaip žinoma, Saulė nenusileidžia už horizonto 6 mėnesius (tiksliau, 186 dienas) ir įeinančios spinduliuotės energijos kiekis yra didesnis nei ties pusiauju. Tačiau saulės spinduliai turi nedidelį kritimo kampą, todėl nemaža dalis saulės spinduliuotės yra išsklaidyta atmosferoje. Šiuo atžvilgiu tiek Žemės paviršius, tiek pati atmosfera šiek tiek įkaista. Žiemą Arkties ir Antarkties platumose Saulė nepakyla virš horizonto ir todėl saulės spinduliuotė visiškai nepasiekia žemės paviršiaus.

Didelę įtaką saulės spinduliuotės kiekiui, kurį „suvokia“ žemės paviršius, įskaitant vandenynų paviršių, taip pat atmosfera, daro reljefo ypatybės, jo nelygumas, absoliutūs ir santykiniai paviršiaus aukščiai. , šlaitų „atvirumas“ (t. y. jų „atviras“ į Saulę), netgi augmenijos buvimas ar nebuvimas ir jos pobūdis, taip pat žemės paviršiaus „spalva“. Pastarąjį lemia vertė apbedo, kuris paprastai reiškia šviesos, atsispindėjusios nuo vienetinio paviršiaus, kiekį, o kartais albedas apibrėžiamas kaip kiekis

kūno ar kūnų sistemos atspindėjimas, paprastai laikomas krintančios šviesos, atsispindėjusios atgal į žemės paviršių, energijos dalimi (%).

Žemės paviršiaus atspindžio dydžiui įtakos turi, pavyzdžiui, sniego dangos buvimas ant jo, jos grynumas ir kt.

Visų šių veiksnių derinys rodo, kad Žemės paviršiuje praktiškai nėra vietų, kur saulės spinduliuotės dydis ir intensyvumas būtų vienodi ir laikui bėgant nesikeičia (24 pav.).

Žemės ir vandens šildymas vyksta labai skirtingai, nes skiriasi juos „sudarančių“ medžiagų šiluminė talpa. Žemė gana greitai įšyla ir atšąla. Vandens masės vandenynuose ir jūrose šyla lėtai, bet ilgiau išlaiko šilumą.

Sausumoje saulės spinduliuotė šildo tik paviršinį dirvožemio sluoksnį ir po ja esančias uolienas, tačiau skaidriame vandenyje šiluma prasiskverbia į didelį gylį, o šildymo procesas vyksta lėčiau. Garinimas turi didelę įtaką, nes jį įgyvendinant sunaudojama daug gaunamos šiluminės energijos. Vanduo vėsta lėtai dėl to, kad šildomo vandens tūris yra žymiai didesnis nei šildomos žemės tūris. Vandens masės dėl temperatūros pokyčių viršutiniame ir apatiniame sluoksniuose yra nuolatinio „maišymosi“ būsenoje. Atvėsę viršutiniai sluoksniai, būdami tankesni ir sunkesni, grimzta žemyn, o šiltesnis vanduo kyla iš apačios į juos. Jūrų ir vandenynų vandenys sukauptą šilumą išleidžia „ekonomiškiau“ ir tolygiau nei sausumos paviršius. Dėl to jūra visada vidutiniškai šiltesnė už sausumą, o vandens temperatūros svyravimai niekada nėra tokie staigūs kaip sausumos temperatūros svyravimai.

Aplinkos oro temperatūra. Oras, kaip ir bet kuris skaidrus kūnas, labai mažai įkaista, kai pro jį praeina saulės šviesa. Oro šildymas atliekamas dėl šilumos, kurią išskiria įkaitęs žemės ar vandens paviršius. Padidėjusios temperatūros ir dėl to sumažėjusios masės oras pakyla į aukštesnius šaltus atmosferos sluoksnius, kur perduoda jiems savo šilumą.

Kai oras kyla aukštyn, jis atvėsta. Oro temperatūra 10 km aukštyje beveik visada yra pastovi ir siekia -45 "C. Natūralų oro temperatūros mažėjimą didėjant aukščiui kartais sutrinka vadinamoji temperatūros inversija (temperatūros persitvarkymas). Inversijos atsiranda staigiai mažėjant arba Žemės paviršiaus ir gretimo oro temperatūros padidėjimas, kuris kartais reiškia greitą šalto oro „tekėjimą“ kalnų šlaitais į slėnius.

Atmosferos orui būdingi paros temperatūros pokyčiai. Dieną Žemės paviršius įkaista ir perduoda šilumą aplinkiniam orui, o naktį procesas vyksta atvirkščiai.

Žemiausia temperatūra stebima ne naktį, o prieš saulėtekį, kai žemės paviršius jau atsisakė šilumos. Lygiai taip pat aukščiausia oro temperatūra nusistovi po pietų su 2-4 valandų vėlavimu.

Įvairiose geografinėse Žemės zonose paros temperatūrų svyravimai yra skirtingi, ties pusiauju, jūrose ir prie jūros pakrantėse oro temperatūrų svyravimų amplitudės labai mažos, o dykumose, pavyzdžiui, dieną Žemės rutulys paviršius įšyla iki maždaug 60 °C, o naktį nukrenta beveik iki 0 °C, t.y. kasdieninis temperatūrų „pokytis“ yra 60 °C.

Vidutinėse platumose didžiausias saulės spinduliuotės kiekis Žemę pasiekia saulėgrįžos dienomis (šiauriniame pusrutulyje – birželio 22 d., pietiniame – gruodžio 21 d.). Tačiau karščiausi mėnesiai yra ne birželis (gruodis), o liepa (sausis) dėl to, kad birželio (gruodžio) mėnesiais vyksta tikrasis žemės paviršiaus įšilimas, kuris sunaudoja nemažą saulės spinduliuotės dalį, o liepą (gruodžio mėn. ) gaunamas saulės spinduliuotės kiekio praradimas ne tik kompensuojamas, bet ir viršija jį šilumos pavidalu iš įkaitusio žemės paviršiaus. Panašiai galime paaiškinti, kodėl šalčiausias mėnuo yra ne gruodis (birželis), o sausis (liepa). Jūroje dėl to, kad vanduo lėčiau vėsta ir šyla, karščiausias mėnuo yra rugpjūtis (vasaris), šalčiausias – vasaris (rugpjūtis).

Vietos geografinė platuma turi įtakos metinei oro temperatūrų amplitudei. Pusiaujo dalyse temperatūra beveik pastovi ištisus metus ir vidutiniškai 23 °C. Didžiausios metinės amplitudės būdingos teritorijoms, esančioms vidutinėse platumose žemynų gelmėse.

Kiekviena sritis pasižymi savo absoliučia ir vidutine oro temperatūra. Absoliučios temperatūros nustatomos remiantis ilgalaikių stebėjimų meteorologijos stotyse duomenimis. Pavyzdžiui, šilčiausia vieta Žemėje yra Libijos dykumoje (+58 °C), šalčiausia – Antarktidoje (-89,2 °C). Mūsų šalyje žemiausia -70,2 C temperatūra užfiksuota Rytų Sibire (Oimjakon kaimas).

Vidutinė temperatūra tam tikroje vietovėje apskaičiuojama pirmiausia pagal paros dieną pagal termometrinius matavimus 1:00, 7:00, 13:00 ir 19:00, t. y. keturis kartus per dieną; Tada, remiantis vidutiniais dienos duomenimis, apskaičiuojama vidutinė mėnesio ir vidutinė metinė temperatūra.

Praktiniais tikslais sudaromi izotermų žemėlapiai, tarp kurių orientacinės yra sausio ir liepos, t.y. šilčiausių ir šalčiausių mėnesių, izotermos.

Vanduo atmosferoje. Atmosferą sudarančios dujos apima vandens garus, kurie susidaro išgaruojant vandeniui nuo vandenynų ir žemynų paviršiaus. Kuo aukštesnė temperatūra ir didesnė talpa

garai, tuo stipresnis garavimas. Garavimo greičiui įtakos turi vėjo greitis ir reljefas sausumoje, taip pat, natūralu, temperatūros svyravimai.

Galimybė nuo bet kurio paviršiaus, veikiant temperatūrai, išleisti tam tikrą vandens garų kiekį nepastovumas.Šią sąlyginę garavimo vertę įtakoja oro temperatūra ir vandens garų kiekis jame. Minimalios vertės buvo užfiksuotos poliarinėms šalims ir pusiaujui, o didžiausias garavimas buvo užfiksuotas atogrąžų dykumose.

Oras gali priimti vandens garus iki tam tikro taško, kai jis tampa prisotintas. Toliau kaitinant orą, jis vėl tampa pajėgus priimti vandens garus, t.y., nesočiuosius. Kai nesočiasis oras atvėsta, jis tampa prisotintas. Yra ryšys tarp temperatūros ir tam tikru momentu ore esančių vandens garų kiekio (g/1 m 5), kuris vadinamas absoliučia drėgme.

Vandens garų, esančių ore tam tikru momentu santykis su kiekiu, kurį jie gali turėti tam tikroje temperatūroje, vadinamas santykinė drėgmė (%).

Oro perėjimo iš nesočiosios būsenos į sočiąją būsenos momentas vadinamas rasos taškas. Kuo žemesnė oro temperatūra, tuo mažiau jame gali būti vandens garų ir tuo didesnė santykinė drėgmė. Tai reiškia, kad kai oras šaltas, rasos taškas greičiau pasiekia rasos tašką.

Kai atsiranda rasos taškas, t. y. kai oras yra visiškai prisotintas vandens garų, kai santykinė oro drėgmė artėja prie 100 %, vyksta vandens garų kondensacija, vandens perėjimas iš dujinės būsenos į skystą.

Taigi vandens garų kondensacijos procesas vyksta arba stipriai išgarinant drėgmę ir prisotinus orą vandens garais, arba sumažėjus oro temperatūrai ir santykinei drėgmei. Esant minusinei temperatūrai, vandens garai, aplenkdami skystą būseną, virsta ledo ir sniego kristalais, t.y., virsta kieta būsena. Šis procesas vadinamas vandens garų sublimacija.

Vandens garų kondensacija ir sublimacija yra procesai, kurie yra kritulių šaltinis. Viena ryškiausių vandens garų kondensacijos atmosferoje apraiškų yra debesų susidarymas, kurie dažniausiai būna nuo kelių dešimčių ir šimtų metrų iki kelių kilometrų aukštyje. Aukštyn kylantis šilto oro srautas su vandens garais patenka į atmosferos sluoksnius, kai susidaro sąlygos debesims, susidedantiems iš vandens lašelių arba ledo ir sniego kristalų, susidaryti, o tai susiję su paties debesies temperatūra. Ledo ir sniego kristalai bei vandens lašeliai turi tokią mažą masę, kad gali išlaikyti pakibusius net ir labai silpnoms kylančioms oro srovėms.

Debesys būna įvairių formų, kurios priklauso nuo daugelio faktorių: aukščio, vėjo greičio, drėgmės ir kt. Žinomiausi yra kamuoliniai, plunksniniai ir sluoksniniai, taip pat jų atmainos. Debesys, kurie yra persotinti vandens garų ir turi tamsiai violetinį arba beveik juodą atspalvį, vadinami debesys. Dangų dengia įvairaus laipsnio debesys ir šis laipsnis, išreikštas taškais (nuo 1 iki 10), vadinamas debesuotumas. Didelis debesuotumas sudaro sąlygas krituliams.

Atmosferos krituliai – tai visų tipų kietųjų ir skystųjų fazių vanduo, kurį žemės paviršius gauna lietaus, sniego, rūko, krušos ar rasos pavidalu, susikondensavusiu ant įvairių kūnų paviršių. Apskritai krituliai yra vienas iš svarbiausių abiotinių veiksnių, turinčių didelę įtaką gyvų organizmų gyvenimo sąlygoms. Be to, krituliai lemia įvairių medžiagų, įskaitant teršalus, migraciją ir pasiskirstymą aplinkoje. Bendrame drėgmės cikle judriausi yra krituliai, nes drėgmės kiekis atmosferoje per metus pasisuka 40 kartų. Lietus susidaro, kai debesyje esantys mažyčiai drėgmės lašeliai susilieja į didesnius ir, įveikę kylančių šilto oro srovių pasipriešinimą, veikiami gravitacijos nukrenta į Žemės paviršių. Ore, kuriame yra dulkių dalelių, kondensacijos procesas vyksta daug greičiau, nes šios dulkių dalelės veikia kaip kondensacijos branduoliai. Dykumose, kur santykinė oro drėgmė labai žema, vandens garų kondensacija galima tik esant reikšmingai

aukštyje, esant žemai temperatūrai.Tačiau lietus dykumoje

1 Temperatūra žemiau O C

Temperatūra aukštesnė 0°C

neiškrenta, nes snaigės nespėja iškristi į paviršių, bet išgaruoja. Šis reiškinys vadinamas sausi lietūs. Kai vandens garai kondensuojasi, o tai vyksta esant minusinei temperatūrai, krituliai susidaro sniego pavidalu. Snaiges sumaišius su sniego lašeliais, susidaro sferiniai 2-3 mm skersmens sniego gniūžtės, kurios krenta pūgos pavidalu. Kad susidarytų kruša, debesis turi būti nemažo dydžio ir jo apatinė dalis Pav. 25. Krušos formavimosi modelis debesyse buvo TEIGIAMOSIOS temos ZONOJE – vertikalus pjūvių vystymasis, o viršutinis – neigiamas –

tel. Susidarę pūgos gabalai, kylantys į viršų, virsta sferiniais ledo gabalėliais – kruša. Krušos dydis palaipsniui didėja ir krenta ant žemės paviršiaus, įveikdamas kylančių oro srovių jėgas, kurias veikia gravitacija. Kruša būna įvairių dydžių: nuo žirnio iki vištienos kiaušinio (25 pav.).

Tokie krituliai kaip rasa, šerkšnas, rūkas, šerkšnas, ledas susidaro ne viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, o gruntiniame sluoksnyje. Mažėjant temperatūrai žemės paviršiuje oras ne visada sulaiko vandens garus, kurie nusėda ant įvairių formų objektų. rasa, ir jei šie objektai turi neigiamą temperatūrą, tada formoje šerkšnas. Kai šalti daiktai yra veikiami šilto oro, šaltis - birių ledo ir sniego kristalų danga. Esant didelei vandens garų koncentracijai paviršiniame atmosferos sluoksnyje, rūkas. Ledo plutos susidarymas žemės paviršiuje nuo kritulių vadinamas juodas ledas, beje pagal ledinės sąlygos suprasti skystus kritulius, kurie krinta ir užšąla krintant.

Pagrindinės įvairių rūšių kritulių atsiradimo sąlygos yra oro temperatūra, atmosferos cirkuliacija, jūros srovės, reljefas ir kt. Kritulių pasiskirstymas žemės paviršiuje yra zoniškas, išskiriamos šios zonos:

• drėgnas ekvatorinis (maždaug tarp 20° šiaurės platumos ir 20" pietų platumos): tai apima Amazonės upės baseinus, Kongo upę, Gvinėjos įlankos pakrantę, Indo-Malajiečių regioną; čia patenka daugiau nei 2000 mm, didžiausias kritulių kiekis Kauano saloje (Havajų salos) - 11 684 mm ir Cherrapunja (pietiniai Himalajų šlaitai) - 11 633 mm; šioje zonoje yra drėgni pusiaujo miškai - viena turtingiausių augalijos rūšių pasaulyje (daugiau nei 50 000 rūšių);
• sausos atogrąžų zonų zonos (tarp 20° šiaurės platumos ir 40° pietų platumos) – čia vyrauja anticikloninės sąlygos su žemyn nukreiptais oro srautais. Paprastai kritulių kiekis yra mažesnis nei 200-250 mm. Todėl šiose zonose telkiasi didžiausios dykumos pasaulyje (Sachara, Libija, Arabijos pusiasalio dykumos, Australija ir kt.). Mažiausias vidutinis metinis kritulių kiekis pasaulyje (tik 0,8 mm) užfiksuotas Atakamos dykumoje (Pietų Amerika);
• drėgnos vidutinių platumų zonos (tarp 40° šiaurės platumos ir 60° pietų platumos) – nemažas kritulių kiekis (daugiau nei 500 mm) susidaro dėl cikloninio oro masių aktyvumo. Taigi Europos ir Šiaurės Amerikos miškų zonoje metinis kritulių kiekis svyruoja nuo 500 iki 1000 mm, už Uralo sumažėja iki 500 mm, o vėliau Tolimuosiuose Rytuose dėl musoninio aktyvumo vėl padidėja iki 1000 mm;
• abiejų pusrutulių poliarinėms sritims būdingas nežymus kritulių kiekis (vidutiniškai iki 200-250 mm); Šie kritulių minimumai yra susiję su žema oro temperatūra, nežymiu garavimu ir anticiklonine atmosferos cirkuliacija. Yra arktinių dykumų su itin skurdžia augmenija (daugiausia samanų ir kerpių). Rusijoje daugiausia kritulių iškrenta Didžiojo Kaukazo pietvakariniuose šlaituose – apie 4000 mm (Achishko kalnas – 3682 mm), o mažiausiai – šiaurės rytų tundrose (apie 250 mm) ir Kaspijos dykumose (mažiau). nei 300 mm).

Atmosferos slėgis. 1 m 3 oro masė jūros lygyje +4 ° C temperatūroje yra vidutiniškai 1,3 kg, o tai lemia atmosferos slėgio buvimą. Žmogus, kaip ir kiti gyvi organizmai, šio spaudimo poveikio nejaučia, nes turi balansuojantį vidinį spaudimą. Atmosferos slėgis 45° platumos aukštyje, lygiame jūros lygiui, esant +4 °C temperatūrai, laikomas normaliu, jis atitinka 1013 hPa arba 760 mm Hg. Art. arba 1 atm. Natūralu, kad atmosferos slėgis mažėja didėjant aukščiui ir vidutiniškai tai yra 1 hPa kiekvienam 8 m aukščio. Reikėtų pasakyti, kad slėgis kinta priklausomai nuo oro tankio, kuris, savo ruožtu, priklauso nuo temperatūros. Ant specialaus

Rotacija

Žemės Šiaurės ašigalis

Ryžiai. 26.

Alical žemėlapiuose vaizduojamos linijos su identiškomis slėgio reikšmėmis; tai yra vadinamieji izobariniai žemėlapiai. Buvo nustatyti šie du modeliai:

• slėgis svyruoja nuo pusiaujo iki ašigalių zoniškai; ties pusiauju žema, tropikuose (ypač virš vandenynų) aukšta, vidutinio klimato regionuose kinta priklausomai nuo sezono; poliarinėje - padidėjęs;
• Virš žemynų žiemos metu nustatomas padidėjęs slėgis, o vasarą žemas - 27 pav. Vėjo erozija (26 pav.).

Vėjas. Oro judėjimas, kurį sukelia atmosferos slėgio skirtumai, vadinamas prie vėjo. Vėjo greitis nustato jo tipus, pavyzdžiui, kada Ramus vėjo greitis lygus nuliui, o vadinamas vėju, kurio greitis didesnis nei 29 m/s uraganas. Didžiausias vėjo greitis, didesnis nei 100 m/s, užfiksuotas Antarktidoje. Praktiniais tikslais, sprendžiant įvairias inžinerines, aplinkosaugos ir kitas problemas, vadinami kompaso rožės(27 pav.).

Nustatyti kai kurie bendri pagrindinių oro srautų apatiniuose atmosferos sluoksniuose krypčių modeliai:

• iš tropinių ir subtropinių aukšto slėgio zonų pagrindinis oro srautas juda link pusiaujo į nuolatinio žemo slėgio zoną; kai Žemė sukasi, šie srautai šiauriniame pusrutulyje yra orientuoti į dešinę, o pietų pusrutulyje – į kairę; šios nuolatinių vėjų srovės vadinamos pasatas;
• tam tikra atogrąžų oro dalis persikelia į vidutinio klimato platumas; Šis procesas ypač aktyvus vasarą, nes vidutinio klimato platumose vasarą slėgis paprastai būna žemas. Šis srautas taip pat yra orientuotas dėl Žemės sukimosi, tačiau yra lėtas ir laipsniškas; apskritai abiejų pusrutulių vidutinio klimato platumose vyrauja vakarų oro transportas;
• iš aukšto slėgio poliarinių zonų oras juda į vidutines platumas, šiaurės pusrutulyje paimdamas šiaurės rytų kryptį, o pietų pusrutulyje – į pietryčius.

Be aukščiau aprašytų vadinamųjų planetinių vėjų, musonai - vėjai, kurie keičia kryptį pagal metų laikus: žiemą vėjai pučia iš sausumos į jūrą, o vasarą – iš jūros į sausumą. Šie vėjai taip pat turi savo krypčių nukrypimus dėl Žemės sukimosi. Musoniniai vėjai ypač būdingi Tolimiesiems Rytams ir Rytų Kinijai.

Be planetinių vėjų ir musonų, yra vietinių ar regioninių vėjų: vėjai- sausumos vėjai; plaukų džiovintuvai -šilti sausi kalnų šlaitų vėjai; karšti vėjai- sausi ir labai karšti dykumų ir pusdykumų vėjai; bora (sarma, chipuk, mistral) - tankūs šalti vėjai nuo kalnų užtvarų.

Vėjas yra svarbus abiotinis veiksnys, reikšmingai formuojantis organizmų gyvenimo sąlygas, taip pat įtakojantis oro ir klimato formavimąsi. Be to, vėjas yra vienas iš perspektyviausių alternatyvių energijos šaltinių.

Oras yra apatinio atmosferos sluoksnio būsena tam tikru laiku ir vietoje. Būdingiausias orų bruožas yra jo kintamumas, tiksliau – nuolatinė kaita. Tai dažniausiai ir ryškiausiai pasireiškia keičiantis oro masėms. Oro masė yra didžiulis judantis oro tūris, turintis tam tikrą temperatūrą, tankį, drėgmę, skaidrumą ir kt.

Priklausomai nuo susidarymo vietos, išskiriamos arktinės, vidutinio klimato, atogrąžų ir pusiaujo oro masės. Susiformavimo vieta ir trukmė turi įtakos virš jų esančių oro masių savybėms. Pavyzdžiui, oro masių drėgmei ir temperatūrai įtakos turi faktas, kad jos susidaro virš žemyno ar vandenyno, žiemą ar vasarą.

Rusija yra vidutinio klimato zonoje, todėl jos vakaruose vyrauja jūrinės vidutinio klimato oro masės, o didžiojoje dalyje likusios teritorijos - žemyninės; Arktinės oro masės susidaro už poliarinio rato.

Įvairių oro masių susitikimai troposferoje sukuria pereinamuosius regionus – atmosferos frontus – iki 1000 km ilgio ir kelių šimtų metrų storio. Šiltasis frontas susidaro šiltam orui judant per šaltą, o šaltasis – oro masei judant priešinga kryptimi (28, 29 pav.).

Frontuose tam tikromis sąlygomis susidaro galingi sūkuriai, kurių skersmuo siekia iki 3 tūkst. Esant žemam slėgiui tokio sūkurio centre, jis vadinamas ciklonas, su padidinta - anticiklonas(30 pav.). Ciklonai dažniausiai juda iš vakarų į rytus iki 700 km/d greičiu. Cikloniniai sūkuriai yra mažesni, bet labai audringi atogrąžų ciklonai. Slėgis jų centre nukrenta iki 960 hPa, o lydintys vėjai yra uraganiniai (> 50 m/s), o audros fronto plotis siekia iki 250 km.

Klimatas yra ilgalaikis tam tikros vietovės oro modelis. Klimatas yra vienas iš svarbių ilgalaikių abiotinių veiksnių; tai daro įtaką upių režimui, įvairių tipų dirvožemių formavimuisi, augalų ir gyvūnų bendrijų tipams

Ryžiai. 28.

00 700 800 km Šalta

Horizontalus atstumas priekyje

visuomenė Tose Žemės vietose, kur paviršius gausiai gauna šilumos ir drėgmės, plačiai paplitę drėgni visžaliai miškai, pasižymintys didžiuliu biologiniu produktyvumu. Netoli atogrąžų esančios teritorijos gauna pakankamai šilumos, bet daug mažiau drėgmės, todėl susidaro pusiau dykumos augmenijos formos. Vidutinės platumos turi savo ypatybes, susijusias su tvariu augmenijos prisitaikymu prie gana sudėtingų klimato sąlygų. Klimato formavimuisi daugiausia įtakos turi vietovės geografinė padėtis, ypač virš vandens

oro

6 Šiltas oras

griaustinio debesis

* Ledo kristalai

Šiltas Cirrus

oro Peristo - sluoksniuotas

Ledinis-d. --*

kristalai . .

Mermen * ,

lašai ^ ^

- ____; adresu Šalta

Ryžiai. 29.

Paviršiuje ir sausumoje susidaro įvairūs oro režimai. Tolstant nuo vandenyno, šilčiausio mėnesio vidutinė temperatūra didėja, o šalčiausio – mažėja, t. y. didėja metinių temperatūrų amplitudė. Taigi Nerčinske ji siekia 53,2 °C, o Airijoje Atlanto vandenyno pakrantėje – tik 8,1 °C.

Kalnai, kalvos ir baseinai labai dažnai yra ypatingo klimato zonos, o kalnų grandinės yra klimato padalos.

Jūros srovės daro įtaką klimatui, užtenka paminėti Golfo srovės įtaką Europos klimatui. Pateikė B.P. Alisovas, pagal vyraujantį klimatą, išskiriamos šios zonos.

1. Pusiaujo juosta, apimanti Kongo ir Amazonės upių baseinus, Gvinėjos įlankos pakrantę, Sundos salas; Vidutinė metinė temperatūra svyruoja nuo 25 iki 28 °C, maksimali temperatūra neviršija +30 C, tačiau santykinė oro drėgmė 70-90%. Kritulių kiekis viršija 2000 mm, o kai kur ir iki 5000 mm. Kritulių pasiskirstymas per metus yra vienodas.

Aukštas

spaudimas

H Žemas slėgis

Žemas

spaudimas

Aukštas

spaudimas

Ryžiai. 30. Oro judėjimo ciklone schema (A) ir anticiklonas b)

• 2. Subekvatorinė juosta, užimanti Brazilijos aukštumas, Centrinę Ameriką, didžiąją dalį Hindustano ir Indokinijos bei šiaurinę Australijos dalį. Būdingiausias bruožas – sezoninė oro masių kaita: išskiriami drėgnieji (vasaros) ir sausieji (žiemos) sezonai. Būtent šioje juostoje šiaurės rytuose nuo Hindustano ir Havajų salų yra „šlapiausios“ Žemės vietos, kur iškrenta daugiausia kritulių.
• 3. Atogrąžų zona, esanti abiejose tropikų pusėse tiek vandenynuose, tiek žemynuose. Vidutinė temperatūra gerokai viršija +30 *C (pastebėta net +55 °C). Kritulių mažai (mažiau nei 200 mm). Čia išsidėsčiusios didžiausios pasaulio dykumos – Sachara, Vakarų Australija, Arabija, tačiau tuo pat metu daug kritulių iškrenta pasatų zonose – Didžiuosiuose Antiluose, rytinėse Brazilijos ir Afrikos pakrantėse.
• 4. Subtropinė zona, užimanti didelius plotus tarp 25 ir 40 lygiagrečių šiaurės ir pietų platumos. Šiai juostai būdingi sezoniniai oro masių pokyčiai: vasarą visą regioną užima atogrąžų oras, žiemą – vidutinio platumų oras. Išskirti trys klimato regionai – vakarų, vidurio ir rytų. Vakariniam klimatiniam regionui priklauso Viduržemio jūros pakrantė, Kalifornija, centriniai Andai ir pietvakarių Australija – klimatas čia vadinamas Viduržemio jūriniu (vasarą oras sausas ir saulėtas, o žiemą šiltas ir drėgnas). Rytų Azijoje ir Šiaurės Amerikos pietryčiuose klimatas nusistovėjęs veikiant musonams, šalčiausio mėnesio temperatūra visada viršija 0 C. Rytų Turkijoje, Irane, Afganistane ir Šiaurės Amerikos didžiajame baseine sausas oras vyrauja ištisus metus: tropinis vasarą, tropinis žiemą.žemyninis. Kritulių kiekis neviršija 400 mm. Žiemą temperatūra žemesnė nei 0 ° C, bet be sniego dangos, paros reikšmių amplitudės iki 30 ° C; ištisus metus yra didelis temperatūrų skirtumas. Čia, centriniuose žemynų regionuose , yra dykumos.
• 5. Vidutinio klimato zona, esanti į šiaurę ir į pietus nuo subtropikų maždaug iki poliarinių ratų. Pietiniame pusrutulyje vyrauja okeaninis klimatas, o šiauriniame pusrutulyje yra trys klimato regionai: vakarinis, centrinis ir rytinis. Vakarų Europoje ir Kanadoje, pietų Anduose vyrauja drėgnas vidutinio platumų jūros oras (500-1000 mm kritulių per metus). Krituliai iškrenta tolygiai, o metiniai temperatūros svyravimai nedideli. Vasara ilga ir šilta; žiemos švelnios, kartais sninga. Rytuose (Tolimuosiuose Rytuose, šiaurės rytų Kinijoje) klimatas yra musoninis: vasarą drėgmė ir krituliai yra reikšmingi dėl vandenyno musonų patekimo; Žiemą dėl žemyninių šaltų oro masių įtakos temperatūra nukrenta daugiau nei iki -30 °C. Centre (viduryje

Ryžiai. 31.

Rusijos, Ukrainos, Šiaurės Kazachstano, Kanados pietų juosta) susidaro vidutinio klimato klimatas, nors pavadinimas yra gana savavališkas, nes dažnai žiemą arktinis oras čia atkeliauja su labai žema temperatūra. Žiema ilga ir šalta; sniego danga išsilaiko ilgiau nei tris mėnesius, vasaros lietingos ir šiltos; kritulių kiekis mažėja, kai judame gilyn į žemyną (nuo 700 iki 200 mm). Būdingiausias šios vietovės klimato bruožas – staigūs temperatūrų pokyčiai ištisus metus ir netolygus kritulių pasiskirstymas, kartais sukeliantis sausras (31, 32 pav.).

• 6. Subarktinė (subantarktinė) juosta; šios pereinamosios zonos yra į šiaurę nuo vidutinio klimato juostos šiauriniame pusrutulyje ir į pietus nuo jos pietų pusrutulyje. Joms būdinga oro masių kaita pagal sezonus: vasarą - vidutinio platumų oras, žiemą - Arkties (Antarkties). Vasara trumpa, vėsi, vidutinė šilčiausio mėnesio temperatūra nuo 12 iki 0 °C, iškrenta mažai kritulių (vidutiniškai 200 mm). Žiema ilga, šalta, daug sniego. Šiauriniame pusrutulyje šiose platumose yra tundros zona.
• 7. Arkties (Antarkties) juosta yra šalto oro masių susidarymo šaltinis esant aukštam slėgiui. Šiai juostai būdingos ilgos poliarinės naktys ir poliarinės

Arkties frontai vasarą

Poliariniai frontai vasarą

žiemą

Ryžiai. 32. Atmosferos frontai virš Rusijos teritorijos

žiemą

dienos; jų trukmė poliuose siekia iki šešių mėnesių. Žemos temperatūros fonas palaiko pastovią ledo dangą, kuri storo sluoksnio pavidalu glūdi Antarktidoje ir Grenlandijoje, o poliarinėse jūrose plūduriuoja ledo kalnai – ledkalniai ir ledo laukai. Čia fiksuojamos absoliučios minimalios temperatūros ir stipriausi vėjai (33 pav.).

Turtingiausia reljefo formų įvairovė, upės, jūros ir ežerai sudaro sąlygas ugdymui mikroklimatas reljefas, kuris taip pat svarbus gyvenamosios aplinkos formavimuisi.

Žemės atmosfera, jos oro apvalkalas, kaip gyvenamoji aplinka, turi ypatybių, kylančių iš aukščiau aprašytų bendrųjų charakteristikų ir nukreipiančių pagrindinius šios aplinkos gyventojų evoliucijos kelius. Taigi pakankamai didelis deguonies kiekis (iki 21 % atmosferos ore ir kiek mažiau gyvūnų kvėpavimo sistemoje) lemia galimybę formuotis aukštam energijos apykaitos lygiui. Būtent tokiomis pagrindinėmis atmosferos aplinkos sąlygomis atsirado homeoterminiai gyvūnai, pasižymintys aukštu kūno energijos lygiu, dideliu savarankiškumu nuo išorinių poveikių ir dideliu biologiniu aktyvumu ekosistemose. Kita vertus, atmosferos ore yra žema ir kintama drėgmė. Ši aplinkybė

Neteisingas tropikas

KEkhny atogrąžų

vakarų vėjai

Rytų vėjai

Ryžiai. 33. Poliarinis sūkurys šiauriniame pusrutulyje

labai apribojo galimybes įsisavinti oro aplinką, o tarp jos gyventojų nukreipė esminių vandens-druskų apykaitos sistemos savybių ir kvėpavimo organų sandaros raidą.

Vienas iš svarbiausių (I.A. Shilov, 2000) atmosferos, kaip gyvybės arenos, ypatybių yra mažas oro aplinkos tankis. Kalbėdami apie jos gyventojus, turime omenyje antžemines augalų ir gyvūnų formas. Faktas yra tas, kad mažas buveinės tankis uždaro galimybę egzistuoti organizmams, kurie atlieka savo gyvybines funkcijas be ryšio su substratu. Štai kodėl gyvybė ore vyksta netoli žemės paviršiaus, į atmosferą pakyla ne daugiau kaip 50–70 m (medžių vainikai atogrąžų miškuose). Atsižvelgiant į reljefo ypatybes, gyvų organizmų galima rasti ir dideliame aukštyje (iki 5-6 km virš jūros lygio, nors Evereste yra paukščių buvimo faktas, o kerpės, bakterijos ir vabzdžiai yra reguliariai registruojami). maždaug 7 km aukštyje). Aukštų kalnų sąlygos riboja fiziologinius procesus, susijusius su daliniu atmosferos slėgiu

dujos, pavyzdžiui, Himalajuose daugiau nei 6,2 km aukštyje eina žaliosios augmenijos riba, nes sumažintas dalinis anglies dioksido slėgis neleidžia vystytis fotosintetiniams augalams; gyvūnai, kaip turintys galimybę judėti, kyla į didelį aukštį.Taigi laikinas gyvų organizmų buvimas atmosferoje fiksuojamas iki 10-11 km aukštyje, rekordininkas yra grifonas, susidūręs su lėktuvu 12,5 km aukštyje (I.A. Šilovas, 2000); tame pačiame aukštyje buvo rasti skraidantys vabzdžiai, o 15 km aukštyje – bakterijos, sporos ir pirmuonys, aprašyta, kad bakterijos randamos net 77 km aukštyje ir yra gyvybingos.

Gyvybė atmosferoje nesiskiria jokia vertikalia struktūra pagal medžiagos ir energijos srautus, judančius biologiniame cikle. Gyvybės formų įvairovė sausumos aplinkoje labiau susijusi su zoniniais klimato ir kraštovaizdžio veiksniais. Sferinė Žemės forma, jos sukimasis ir judėjimas orbitoje sukuria sezoninę ir platuminę saulės energijos tiekimo į įvairias žemės paviršiaus vietas intensyvumo dinamiką, kur formuojasi panašios gyvenimo sąlygomis geografinės erdvės, kuriose atsiskleidžia klimato, reljefo ypatumai. , vandens, dirvožemio ir augalijos danga sudaro vadinamąsias kraštovaizdžio-klimato zonas: poliarines dykumas, tundras, vidutinio klimato miškus (spygliuočių, lapuočių), stepes, savanas, dykumas, atogrąžų miškus.

Fizinių, geografinių ir klimato veiksnių kompleksas sudaro pagrindines gyvenimo sąlygas kiekvienoje zonoje ir veikia kaip galingas veiksnys evoliuciniam augalų ir gyvūnų morfofiziologiniam prisitaikymui prie gyvenimo tokiomis sąlygomis.

Kraštovaizdžio-klimato zonos vaidina svarbų vaidmenį biogeniniame cikle. Visų pirma, pagrindinis žaliųjų augalų vaidmuo aiškiai išreikštas sausumos aplinkoje. Atmosferos skaidrumas lemia aplinkybę, kada saulės spinduliuotės srautas pasiekia planetos paviršių. Beveik pusė jos yra fotosintetiškai aktyvi spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra 380-710 nm.

Būtent ši šviesos srauto dalis yra fotosintezės energetinis pagrindas – procesas, kurio metu, viena vertus, iš neorganinių komponentų susidaro organinės medžiagos, o kita vertus, atsiranda galimybė panaudoti išsiskyrusį deguonį. tiek pačių augalų, tiek heterotrofinių aerobinių organizmų kvėpavimas. Tai atspindi patį biologinio medžiagų ciklo buvimą Žemėje.

Žvaigždutė (2) formulėse reiškia, kad šioje molekulėje yra energijos perteklius, kurio jai reikia kuo greičiau atsikratyti, kitaip įvyks atvirkštinė reakcija.

Žemė yra 3-ioji planeta nuo Saulės, esanti tarp Veneros ir Marso. Tai tankiausia Saulės sistemos planeta, didžiausia iš keturių ir vienintelis žinomas astronominis objektas, kuriame gyvena gyvybė. Remiantis radiometriniu datavimu ir kitais tyrimo metodais, mūsų planeta susiformavo prieš maždaug 4,54 mlrd. Žemė gravitaciškai sąveikauja su kitais erdvės objektais, ypač su Saule ir Mėnuliu.

Žemė susideda iš keturių pagrindinių sferų arba apvalkalų, kurie priklauso vienas nuo kito ir yra biologiniai ir fiziniai mūsų planetos komponentai. Jie moksliškai vadinami biofiziniais elementais, būtent hidrosfera („hidro“ – vandeniui), biosfera („bio“ – gyviems daiktams), litosfera („lito“ – žemė arba žemės paviršius) ir atmosfera („atmo“ oras). Šios pagrindinės mūsų planetos sferos dar skirstomos į įvairias subsferas.

Pažvelkime į visus keturis Žemės apvalkalus išsamiau, kad suprastume jų funkcijas ir reikšmę.

Litosfera – kietas Žemės apvalkalas

Pasak mokslininkų, mūsų planetoje yra daugiau nei 1386 milijonai km³ vandens.

Vandenynuose yra daugiau nei 97% Žemės vandens. Likusi dalis yra gėlas vanduo, kurio du trečdaliai yra užšalę planetos poliariniuose regionuose ir snieguotose kalnų viršūnėse. Įdomu pastebėti, kad nors vanduo dengia didžiąją planetos paviršiaus dalį, jis sudaro tik 0,023% visos Žemės masės.

Biosfera yra gyvas Žemės apvalkalas

Biosfera kartais laikoma viena didele – sudėtinga gyvų ir negyvųjų komponentų bendruomenė, veikianti kaip viena visuma. Tačiau dažniausiai biosfera apibūdinama kaip daugelio ekologinių sistemų visuma.

Atmosfera – Žemės oro apvalkalas

Atmosfera yra mūsų planetą supančių dujų sankaupa, kurią laiko Žemės gravitacija. Didžioji mūsų atmosferos dalis yra netoli žemės paviršiaus, kur ji tankiausia. Žemės ore 79% azoto ir šiek tiek mažiau nei 21% deguonies, taip pat argono, anglies dioksido ir kitų dujų. Vandens garai ir dulkės taip pat yra Žemės atmosferos dalis. Kitos planetos ir Mėnulis turi labai skirtingą atmosferą, o kai kurios iš viso neturi atmosferos. Kosmose nėra atmosferos.

Atmosfera taip išplitusi, kad beveik nematoma, tačiau jos svoris prilygsta daugiau nei 10 metrų gylio vandens sluoksniui, dengiančiam visą mūsų planetą. Apatiniuose 30 kilometrų atmosferos sluoksniuose yra apie 98% visos jos masės.

Mokslininkai teigia, kad daugelį mūsų atmosferoje esančių dujų į orą išleido ankstyvieji ugnikalniai. Tuo metu aplink Žemę laisvo deguonies buvo mažai arba visai nebuvo. Laisvąjį deguonį sudaro deguonies molekulės, nesusijusios su kitu elementu, pavyzdžiui, anglies (sudarant anglies dioksidą) arba vandenilio (sudarant vandenį).

Laisvo deguonies į atmosferą galėjo įtraukti primityvūs organizmai, tikriausiai bakterijos. Vėliau sudėtingesnės formos pridėjo daugiau deguonies į atmosferą. Deguoniui šiandieninėje atmosferoje susikaupti prireikė milijonų metų.

Atmosfera veikia kaip milžiniškas filtras, sugeriantis didžiąją dalį ultravioletinės spinduliuotės ir leidžiantis prasiskverbti saulės spinduliams. Ultravioletinė spinduliuotė kenkia gyvoms būtybėms ir gali nudeginti. Tačiau saulės energija yra būtina visam gyvenimui Žemėje.

Žemės atmosfera turi. Nuo planetos paviršiaus iki dangaus tęsiasi šie sluoksniai: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera ir egzosfera. Kitas sluoksnis, vadinamas jonosfera, tęsiasi nuo mezosferos iki egzosferos. Už egzosferos yra erdvė. Ribos tarp atmosferos sluoksnių nėra aiškiai apibrėžtos ir skiriasi priklausomai nuo platumos ir metų laiko.

Žemės kriauklių tarpusavio ryšys

Visos keturios sferos gali būti vienoje vietoje. Pavyzdžiui, žemės gabalėlyje bus mineralų iš litosferos. Be to, bus hidrosferos, kuri yra dirvožemio drėgmė, biosferos, kuri yra vabzdžiai ir augalai, ir net atmosferos, kuri yra dirvožemio oras, elementai.

Visos sferos yra tarpusavyje susijusios ir priklauso viena nuo kitos, kaip vienas organizmas. Pokyčiai vienoje srityje sukels pokyčius kitoje. Todėl viskas, ką darome savo planetoje, įtakoja kitus jos ribose vykstančius procesus (net jei to nematome savo akimis).

Žmonėms, sprendžiantiems problemas, labai svarbu suprasti visų Žemės sluoksnių tarpusavio ryšį.