Како се вика воздушната обвивка на Земјата? Атмосфера. воздушна обвивка на земјата Меѓусебна врска на лушпите на Земјата

Атмосферскиот воздух се состои од азот (77,99%), кислород (21%), инертни гасови (1%) и јаглерод диоксид (0,01%). Уделот на јаглерод диоксид се зголемува со текот на времето поради фактот што производите од согорувањето на горивото се ослободуваат во атмосферата, а покрај тоа, површината на шумите што апсорбираат јаглерод диоксид и ослободуваат кислород се намалува.

Атмосферата содржи и мала количина на озон, кој е концентриран на надморска височина од околу 25-30 km и ја формира таканаречената озонска обвивка. Овој слој создава бариера за сончевото ултравиолетово зрачење, кое е опасно за живите организми на Земјата.

Покрај тоа, атмосферата содржи водена пареа и разни нечистотии - честички од прашина, вулканска пепел, саѓи итн. Концентрацијата на нечистотии е поголема во близина на површината на земјата и во одредени области: над големите градови, пустини.

Тропосфера- пониско, содржи најголем дел од воздухот и. Висината на овој слој варира: од 8-10 km во близина на тропските предели до 16-18 во близина на екваторот. во тропосферата се намалува со пораст: за 6°C за секој километар. Времето се формира во тропосферата, се формираат ветрови, врнежи, облаци, циклони и антициклони.

Следниот слој на атмосферата е стратосфера. Воздухот во него е многу поредок, а во него има многу помалку водена пареа. Температурата во долниот дел на стратосферата е -60 - -80°C и опаѓа со зголемување на надморската височина. Токму во стратосферата се наоѓа озонската обвивка. Стратосферата се карактеризира со голема брзина на ветерот (до 80-100 m/sec).

Мезосфера- средниот слој на атмосферата, кој лежи над стратосферата на надморска височина од 50 до S0-S5 km. Мезосферата се карактеризира со намалување на просечната температура со висина од 0°C на долната граница до -90°C на горната граница. Во близина на горната граница на мезосферата, се забележуваат ноќни облаци, осветлени од сонцето ноќе. Воздушниот притисок на горната граница на мезосферата е 200 пати помал отколку на површината на земјата.

Термосфера- се наоѓа над мезосферата, на надморска височина од SO до 400-500 km, во неа температурата прво полека, а потоа брзо почнува повторно да расте. Причината е апсорпцијата на ултравиолетовото зрачење од Сонцето на надморска височина од 150-300 km. Во термосферата, температурата континуирано се зголемува на надморска височина од околу 400 km, каде што достигнува 700 - 1500 ° C (во зависност од сончевата активност). Под влијание на ултравиолетово, рендгенско и космичко зрачење се јавува и јонизација на воздухот („аурори“). Главните региони на јоносферата лежат во термосферата.

Егзосфера- надворешниот, најреткиот слој на атмосферата, тој започнува на надморска височина од 450-000 km, а неговата горна граница се наоѓа на растојание од неколку илјади километри од површината на земјата, каде што концентрацијата на честичките станува иста како и во меѓупланетарните простор. Егзосферата се состои од јонизиран гас (плазма); долните и средните делови на егзосферата главно се состојат од кислород и азот; Со зголемување на надморската височина, релативната концентрација на лесни гасови, особено јонизираниот водород, брзо се зголемува. Температурата во егзосферата е 1300-3000 ° C; слабо расте со висина. Радијационите појаси на Земјата главно се наоѓаат во егзосферата.

Не е тајна дека воздухот е исклучително важен дел од биосферата. На крајот на краиштата, токму неговиот уникатен состав ја обезбедува можноста за живот на планетата. Но, како се вика воздушниот, што е тоа и зошто е единствено? Кој е неговиот хемиски состав и физички својства? Овие прашања интересираат многумина.

Како се вика воздушната обвивка на Земјата?

Познато е дека животот на Земјата е можен во голема мера поради уникатниот состав на воздухот. А гасната обвивка се нарекува атмосфера. Овој дел од биосферата целосно ја опкружува планетата и се држи околу небесното тело со помош на гравитацијата.

Секако, оваа школка има одредени хемиски и физички својства. Што се однесува до границите, невозможно е јасно да се исцртаат. Поблиску до површината на земјата, атмосферата е во контакт со литосферата и хидросферата. Но, исклучително е тешко да се одреди каде завршува гасната обвивка и каде започнува отворениот простор. Денеска границата обично се исцртува на надморска височина од 100 километри, каде што се наоѓа таканаречената карманска линија - аеронаутика веќе не е возможна на овој простор.

Атмосферата е воздушната обвивка на Земјата, чија важност е тешко да се прецени. На крајот на краиштата, не треба да заборавиме дека скоро сите небесни тела се под влијание на јонизирачко и ултравиолетово зрачење, кои се деструктивни за живите организми. Токму во гасната обвивка се неутрализираат овие зраци.

Теорија за формирање на атмосферата

Всушност, многу луѓе се прашуваат како е формирана воздушната обвивка на Земјата. Одговорот на ова прашање веројатно нема да биде точен, бидејќи денес постојат неколку различни теории за потеклото на атмосферата.

Според најчестата хипотеза, примарната атмосфера настанала пред четири милијарди години од лесни гасови, имено хелиум и водород, кои биле заробени од меѓупланетарниот простор. Поради високата вулканска активност, потоа беше создадена секундарна гасна обвивка, која беше заситена со јаглерод диоксид, водена пареа и амонијак.

Терциерната атмосфера била формирана преку многу процеси - хемиски реакции (како што се молњите), изложеност на ултравиолетови и истекување на хелиум и водород назад во меѓупланетарниот простор.

Хемиски состав на атмосферата

Сега, кога стана јасно како се нарекува воздушната обвивка на Земјата, вреди да се разгледа неговиот хемиски состав, кој се смета за единствен. Веднаш треба да се забележи дека само долните слоеви на атмосферата се заситени со разни гасови. Особено, азот преовладува во воздухот што го дишеме (78,08%). Нивото на кислород е 20,95%. Ова се двата главни гасови.

Покрај тоа, воздушната обвивка на Земјата вклучува и други компоненти - водород, аргон, хелиум, ксенон, метан, сулфур и азотни оксиди, озон, амонијак.

Структурата на воздушната обвивка на Земјата

Атмосферата обично е поделена на неколку главни слоеви, од кои секој има различни физички и хемиски карактеристики.

• Тропосферата е слој најблиску до површината на земјата. Тука е концентриран 80% од целиот воздух. И тука е возможен човечкиот живот. Патем, речиси целата атмосферска вода (90%) е концентрирана во овој слој. Овде се формираат облаци и врнежи. Тропосферата се протега на 18 km од површината на земјата. Како што се качувате, температурата овде се намалува.
• Стратосферата (12-50 km) е слој кој се смета за најмирен дел од атмосферата. Ова е местото каде што се наоѓа озонската заштитна обвивка.
• Термосферата е дел од атмосферата, чија горна граница е приближно 700-800 km. Овде температурата почнува нагло да расте како што расте, а во некои области достигнува и околу 1200 степени Целзиусови. Во границите на овој слој се наоѓа таканаречената јоносфера, каде што воздухот е силно јонизиран под влијание на сончевото зрачење.
• Егзосферата е дисперзивна зона која на надморска височина од 3000 km поминува во вселената. Воздухот овде е заситен со лесни гасови, особено водород и хелиум.

Основни физички карактеристики на атмосферата

Се разбира, физичките својства на воздухот се исклучително важни. На пример, знаејќи ги, можете да одредите како атмосферата влијае на човек или на кој било друг жив организам. Дополнително, мерењето на физичките параметри е едноставно неопходно за да се одредат оптималните карактеристики на авионите, авионите итн. Особено, се земаат предвид следните физички индикатори:

• Температурата на воздухот се мери со следнава формула: t1 = t - 6,5H (тука t е температурата на воздухот на површината на земјата, а H е висината).
• Густината на воздухот е масата на воздухот на кубен метар.
• Притисок, кој може да се мери и во Паскали и во атмосфери.
• Влажноста на воздухот ја покажува количината на вода во единица воздух. Треба да се напомене дека нулта влажност е можна само во лабораториски услови. Колку е поголем овој индикатор, толку е помала густината на воздухот и обратно.

Патем, науката која одговара на прашања за тоа како се нарекува воздушната обвивка на Земјата и кои се нејзините својства и карактеристики е метеорологијата. Научниците не само што ја проучуваат атмосферата, туку и ги следат нејзините постојани промени, кои влијаат на времето и климата.

Атмосферата и нејзиното значење

Важноста на гасовитата обвивка на Земјата е многу тешко да се прецени. На крајот на краиштата, само неколку минути без воздух доведуваат до губење на свеста, хипоксија и неповратно оштетување на мозокот. Само благодарение на неверојатниот состав на атмосферата живите организми можат да го добијат потребниот кислород.

Покрај тоа, воздушната обвивка ја штити површината на планетата од штетното космичко зрачење. Во исто време низ атмосферата минуваат доволно количество ултравиолетови зраци кои ја загреваат Земјата. Научниците велат дека намалувањето на ултравиолетовото зрачење ќе доведе до намалување на вкупните температури и смрзнување. Покрај тоа, под влијание на сончевата светлина (во разумна количина), витаминот Д се формира во ткивата на човечката кожа.

Озонската обвивка и нејзината важност

Озонската обвивка се наоѓа во стратосферата, на надморска височина од 12-50 km од површината на земјата. Овој дел од атмосферата бил откриен во 1912 година од француските научници C. Fabry и A. Buisson.

Озонот е безбоен гас со остар, карактеристичен мирис. Се состои од три атоми на кислород. Токму овој дел од гасната обвивка ја штити површината на земјата од опасното космичко зрачење.

За жал, поради техничкиот и индустрискиот напредок, се зголеми количината на штетни материи во воздушната обвивка на Земјата, кои постепено ја уништуваат озонската обвивка. Таканаречените озонски дупки се исклучително опасен проблем.

ефект на стаклена градина и кисели дождови

За жал, константата, која е поврзана главно со развиената индустрија, доведува до многу влошување. Ваквите опасни промени го вклучуваат таканаречениот ефект на стаклена градина. Факт е дека копнените тела емитуваат бранови претежно во инфрацрвениот спектар - тие не можат секогаш да навлезат во атмосферата. Зголемувањето на концентрацијата на јаглерод диоксид, кој апсорбира инфрацрвено зрачење, доведува до зголемување на вкупната температура во долните слоеви на атмосферата, што, соодветно, влијае на климата.

Киселиот дожд е уште еден резултат на индустриското загадување на воздухот на Земјата. Сулфур и азотни оксиди, кои се испуштаат во воздухот од термоцентралите, автомобилите, металуршките постројки и некои други претпријатија, можат да реагираат со атмосферска водена пареа - под влијание на сончевото зрачење, овде се формираат киселини, кои паѓаат заедно со други врнежи .

Воздушната обвивка на нашата планета - атмосферата - ги заштитува живите организми на површината на земјата од штетните ефекти на ултравиолетовото зрачење од Сонцето и други тврди космички зрачења. Ја штити Земјата од метеорити и космичка прашина. Атмосферата служи и како „облека“ што го спречува губењето на топлината што ја зрачи Земјата во вселената. Атмосферскиот воздух е извор на дишење за луѓето, животните и вегетацијата, суровина за процесите на согорување и распаѓање и за синтеза на хемикалии. Тоа е материјал кој се користи за ладење на различни индустриски и транспортни инсталации, како и средина во која се испушта човечкиот отпад, повисоките и пониските животни и растенија, отпадот од производство и потрошувачка.

Интеракцијата на атмосферскиот воздух со водата и почвата повлекува одредени промени во биосферата и во целина и во нејзините поединечни компоненти, засилувајќи ги и забрзувајќи ги несаканите промени во составот и структурата на атмосферскиот воздух и климата на Земјата.

Познато е дека човек може да живее околу 5 недели без храна, околу 5 дена без вода, а не може да живее ни 5 минути без воздух. Човечката потреба за чист воздух (под „чист“ се подразбира воздух погоден за дишење и без негативни последици за човечкото тело) се движи од 5 до 10 l/min или 12-15 kg/ден. Од ова јасно се гледа колку е големо значењето на атмосферата во решавањето на еколошките проблеми.

Егзосфера

Термосфера

аурори во долната јоносфера

Мезопауза

ноќни облаци

Стратосфера

Тропопауза^

• 1,9-10 8
• 3,8-10 ^ 1,4-10 7 2,2-10" 7 3-10" 7
• 1-ју-6
• 2- 10 ^ 7-10*
• 4 10 5 0,0004

Нивото на морето

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

Температура, °С

Ориз. 21. Вертикален дел од атмосферата

Човештвото живее на дното на Големиот Воздушен Океан, кој е континуирана обвивка која целосно ја опкружува земјината топка. Најпроучуваниот регион на атмосферата се протега од нивото на морето до надморска височина од 100 km. Општо земено, атмосферата е поделена на неколку сфери: тропосфера, стратосфера, мезосфера, јоносфера (термосфера), егзосфера. Границите меѓу сферите се нарекуваат паузи (сл. 21). Според хемискиот состав, Земјината атмосфера е поделена на долната (до 100 km) хомосфера, која има состав сличен на површинскиот воздух и горната хетосфера, која има хетероген хемиски состав. Освен гасови, атмосферата содржи и разни аеросоли - правливи или водени честички суспендирани во гасовита средина. Тие имаат природно и вештачко потекло.

Тропосферата е долниот површински дел од атмосферата, т.е. зоната во која живеат повеќето живи организми, вклучително и луѓето. Повеќе од 80% од масата на целата атмосфера е концентрирана во оваа област. Неговата моќност (висина на земјината површина) се определува со интензитетот на вертикалните (растечки и опаѓачки) струи на воздухот предизвикани од загревањето на површината на земјата. Како резултат на тоа, на екваторот се протега на надморска височина од 16-18 км, во средните (умерени) географски широчини - до 10-11 км, а на половите - до 8 км. Имаше природно намалување на температурата на воздухот со висина во просек за 0,6 Целзиусови степени на секои 100 m.

Тропосферата содржи најголем дел од космичката и антропогена прашина, водена пареа, азот, кислород и благородни гасови. Практично е транспарентен за сончевото зрачење со краток бран што минува низ него. Во исто време, водената пареа, озонот и јаглерод диоксидот содржани во него доста силно го апсорбираат топлинското (долгобрановото) зрачење на нашата планета, како резултат на што се јавува одредено загревање на тропосферата. Тоа доведува до вертикално движење на воздушните струи, кондензација на водена пареа, формирање на облаци и врнежи.

Стратосферата се наоѓа над тропосферата на надморска височина од 50-55 km. Температурата на нејзината горна граница се зголемува поради присуството на озон.

Мезосфера - горната граница на овој слој е фиксирана на надморска височина од околу 80 km. Неговата главна карактеристика е остриот пад на температурата (-75° - 90 °C) на горната граница. Овде се забележани таканаречените ноктилуцентни облаци, составени од ледени кристали.

Јоносферата (термосферата) се наоѓа на надморска височина од 800 km, а се карактеризира со значително зголемување на температурата (повеќе од 1000 °C). Под влијание на ултравиолетовото зрачење од Сонцето, атмосферските гасови се во јонизирана состојба. Оваа состојба е поврзана со појавата на поларната светлина, како сјајот на гасовите. Јоносферата има способност постојано да ги рефлектира радио брановите, што обезбедува радио комуникација на долги растојанија на Земјата.

Егзосферата се протега од надморска височина од 800 km до височини од 2000-3000 km. Во овој висински опсег температурите се искачуваат до 2000 "C. Многу важен е фактот што брзината на движење на гасовите се приближува до критичната вредност од 11,2 km/s. Во составот доминираат атоми на водород и хелиум, кои формираат т.н. корона околу нашата планета, која се протега до надморска височина од 20 илјади километри.

Како што може да се види од горенаведеното, температурата во атмосферата се менува на многу сложен начин (види слика 21) и има максимална или минимална вредност за време на паузите. Колку е поголема висината на издигнувањето над површината на земјата, толку е помал атмосферскиот притисок. Поради високата компресибилност на атмосферата, нејзиниот притисок се намалува од просечна вредност од 760 mm Hg. чл. (101.325 Pa) на ниво на морето до 2,3 -K)" mm Hg. Арт. (0,305 Pa) на надморска височина од 100 km и само до 1 -10 6 mm Hg. Арт. (1.3!0" 4 Pa ​​) на надморска височина од 200 км.

Условите за живот на површината на Земјата во однос на нејзината атмосферска „поддршка“ остро се разликуваат на големи надморски височини, односно на височините на стратосферата, повеќето форми на живот на Земјата не можат да постојат без средства за заштита.

Составот на атмосферата не е константен на надморска височина и варира во прилично широк опсег. Главните причини за тоа се: силата на гравитацијата, дифузното мешање, дејството на космичките и сончевите зраци и високоенергетските честички што ги емитираат (Табела 8).

Спектар на сончева светлина

Табела 8

Под влијание на гравитацијата, потешките атоми и молекули паѓаат во долниот дел од атмосферата, а полесните остануваат во нејзиниот горен дел. Во табелата Слика 9 го прикажува составот на сувиот воздух во близина на нивото на морето, а сл. Слика 21 ја прикажува промената на просечната молекуларна тежина на атмосферата во зависност од висината над површината на Земјата.

Општо земено, механичката мешавина на атмосферски гасови е претставена во просек со азот - 78% од нејзиниот волумен; кислород - 21%; хелиум, аргон, криптон и горенаведените други компоненти - 1% или помалку.

Состав на атмосферски воздух

Забелешки: I. Озон О, сулфур диоксид 50; Азот диоксид NO^amchiacMN^ и CO моноксид се присутни во форма на загадувачи и, како резултат на тоа, нивната содржина може да варира во значителни граници. 2. Молската фракција се подразбира како однос на бројот на молови на одредена компонента во примерокот од воздухот што се разгледува со вкупниот број на молови на сите компоненти во овој примерок.

Просечната молекуларна тежина на таков воздух е 28,96 а. e. m и останува речиси непроменета до надморска височина од 90 km. На големи надморски височини, молекуларната маса нагло се намалува и на надморска височина од 500 km и повеќе, хелиумот станува најважната компонента на атмосферата, иако неговата содржина во неа на ниво на морето е исклучително мала. Главните компоненти на воздухот (на 99 % од целиот состав) се диатомски гасови (кислород 0 2 и азот 2).

Кислородот е најнеопходниот атмосферски елемент за функционирање на биосферата. Ако во атмосферата може да биде до 23% по тежина, тогаш во вода - околу 89%, а во човечкото тело - речиси 65%. Севкупно, во сите геосфери - атмосферата, хидросферата и во пристапниот дел на литосферата, кислородот сочинува 50% од вкупната маса на воздухот. Но, во слободна состојба, кислородот е концентриран во атмосферата, каде што неговото количество се проценува на 1,5 10 15. Во природата постојано се случуваат процеси на потрошувачка и ослободување на кислород. Потрошувачката на кислород се јавува за време на дишењето на луѓето и животните, при различни оксидативни процеси, како што се согорување, корозија на метали и тлеење на органски остатоци. Како резултат на тоа, кислородот преминува од слободна состојба во врзана. Сепак, неговата количина останува практично непроменета поради виталната активност на растенијата. Се верува дека океанските фитоплактони и копнените растенија играат голема улога во намалувањето на кислородот. Порамни-

Кислородот постои во атмосферата во форма на алотропни модификации - 0 2 и 0 3 (озон). Во сите состојби (гасовити, течни и цврсти) 0 2 е парамагнетна и има многу висока енергија на дисоцијација - 496 kJ/mol. Во гасовита состојба 0 2 е безбоен, во течна и цврста состојба има светло сина боја. Хемиски многу активен, формира соединенија со сите елементи освен хелиум и неон.

Озонот Oj е гас формиран од 0 2 во тивко електрично празнење во концентрација до 10%, дијамагнетен, токсичен, има темно сина (сина) боја. Трагите од О се појавуваат под влијание на ултравиолетово (УВ) зрачење од 0 2 во горните слоеви на атмосферата. Максималната концентрација од 0 3 во горните слоеви на атмосферата на надморска височина од 25-45 km го формира сега познатиот озонски екран (слој).

Друга многу важна и постојана компонента на воздухот е азот, чија маса е 75,5% (4 -10 15 g). Тој е дел од протеините и азотни соединенија, кои се основа на целиот живот на нашата планета.

Азотот N 2 е безбоен, хемиски неактивен гас. Енергијата на дисоцијација на N 2 - 2N е речиси двојно поголема од 0 2 и изнесува 944,7 kJ/mol. Високата јачина на N и N врската ја одредува нејзината ниска реактивност. Сепак, и покрај ова, азотот формира многу различни соединенија, вклучително и со кислород. Така, N,0 - дитроген оксидот е релативно инертен, но кога се загрева реагира со N 2 и 0 2. Азотниот моноксид -NO веднаш реагира со озонот според реакцијата:

2NO + O, = 2N0 3

Молекулата N0 е парамагнетна. Електронот на l-орбиталата лесно се дели за да се формира нитросониумскиот катјон N0*, во кој врската е зајакната. Азот диоксид N0, многу токсичен, кога реагира со вода формира силна азотна киселина

2NOj + H.0 - HN0 3 + HNOj

Под природни услови, формирањето на азотните оксиди кои се дискутирани погоре се случува за време на молњите и како резултат на активноста на бактериите што го фиксираат азот и се разложуваат протеини.

Употребата на азотни ѓубрива (нитрати, амонијак) доведува до зголемување на количината на азотни оксиди од бактериско потекло во атмосферата. Учеството на природните процеси во формирањето на азотни оксиди се проценува на 50%.

Составот на атмосферата, особено во горните слоеви (над тропосферата), е под големо влијание на космичкото и сончевото зрачење и емитирани честички со висока енергија.

Сонцето емитира зрачна енергија - поток од фотони - со широк спектар на бранови должини. Енергија Есекој фотон се определува со релацијата

Каде И- Планкова константа; V - фреквенција на зрачење, V = 1D (X - бранова должина).

Со други зборови, колку е пократка брановата должина, толку е поголема фреквенцијата на зрачењето и, соодветно, толку е поголема енергијата. Кога фотонот ќе се судри со атом или молекула на која било супстанција, се иницираат различни хемиски трансформации, како што се дисоцијација, јонизација итн. раскинување на хемиска врска, отстранување на електрон итн.; второ, молекулите (атомите) мора да ги апсорбираат овие фотони.

Еден од најважните процеси што се случуваат во горниот дел на атмосферата е фотодисоцијација на молекулите на кислород како резултат на апсорпција на фотони:

Знаејќи ја енергијата на дисоцијација на врската во молекулата на кислородот (495 kJ/mol), можеме да ја пресметаме максималната бранова должина на фотонот што предизвикува формирање на O. Оваа должина излегува дека е еднаква на 242 nm, што значи дека сите фотони со оваа а пократките бранови должини ќе имаат енергија која е доволна за да се случи горната реакција.

Молекулите на кислород се исто така способни да апсорбираат голем опсег на високоенергетско зрачење со кратки бранови од сончевиот спектар. Кислородниот состав на атмосферата (види слика 21) покажува колку интензивно се случува фотодисоцијација на кислородот на големи надморски височини. На надморска височина од 400 км, 99% од кислородот е дисоциран, додека О сочинува само 1%. На надморска височина од 130 km, содржината на O и O е приближно иста, на пониски надморски височини содржината од 0 2 значително ја надминува содржината на O.

Поради високата енергија на врзување на молекулата К (944 kJ/mol), фотоните со само многу кратка бранова должина имаат доволно енергија за да предизвикаат дисоцијација на оваа молекула. Покрај тоа, И не ги апсорбира добро фотоните, дури и ако имаат доволно енергија. Како резултат на тоа, фотодисоцијацијата на N3 во горните слоеви на атмосферата се случува многу малку и се формира многу малку атмосферски азот.

Пареа вода се наоѓа во близина на површината на Земјата и веќе на надморска височина од 30 km нејзината содржина е 3 милиони, а на уште поголеми височини содржината на водена пареа е уште помала. Тоа значи дека количината на вода што се движи во горната атмосфера е многу мала. Откако во горните слоеви на атмосферата, водената пареа се подложува на фотодисоцијација:

N 2 0 + -> H + OH

OH + Au -> H + O

Според голем број експерти, во раните фази на развојот на Земјата, кога кислородната атмосфера сè уште не била формирана, фотодисоцијацијата во голема мера придонела за нејзиното формирање.

Како резултат на влијанието на сончевото зрачење врз молекулите на материјата во атмосферата, се формираат слободни електрони и позитивни јони. Таквите процеси се нарекуваат фотојонизација. За да се појават, мора да се исполнат и горенаведените услови. Во табелата Слика 10 покажува некои од најважните процеси на фотојонизација што се случуваат во горниот дел од атмосферата. Како што следува од табелата, фотоните кои предизвикуваат фотојонизација припаѓаат на краткиот бран (високофреквентен) ултравиолетовиот дел од спектарот. Зрачењето од овој дел од спектарот не стигнува до површината на Земјата, се апсорбира од горните слоеви на атмосферата.

Табела 10

Параметри на енергија и бранови на процесите на фотојонизација

	Енергија на јонизација, kJ/моп
О ) + ју -> О/ + е

Добиените молекуларни јони се многу реактивни. Без никаква дополнителна енергија, тие реагираат многу брзо кога се судираат со различни наелектризирани честички и неутрални молекули.

Една од најочигледните реакции е рекомбинација на молекуларен јон со електрон - обратна реакција на фотојонизација. Ова ослободува количина на енергија еднаква на енергијата на јонизација на неутрална молекула. И ако не постои начин да се ослободи оваа вишок енергија, на пример, како резултат на судир со друга молекула, тогаш тоа предизвикува дисоцијација на новоформираната молекула. Во горните слоеви на атмосферата, поради многу малата густина на материјата, веројатноста за судири меѓу молекулите и преносот на енергија е многу мала. Затоа, скоро сите акти на рекомбинација на електрони со молекуларни јони доведуваат до дисоцијација:

N5 +е-> N + N1, DN

СГ! +s->o + o,dn

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

Атомскиот азот содржан во горната атмосфера се формира главно како резултат на дисоцијативна рекомбинација.

Кога молекуларниот јон ќе се судри со неутрална молекула, меѓу нив може да дојде до пренос на електрони, на пр.

N,+ 0,-» И 2 + 0‘,

Овој тип на реакција се нарекува реакција на пренос на полнеж.

За да се случи таква реакција, енергијата на јонизација на молекулата што губи електрон мора да биде помала од енергијата на јонизација на молекулата формирана како резултат на пренос на полнеж. Како што може да се види од табелата. 10, енергијата на јонизација на О е помала од онаа на N2, реакцијата на пренос на полнеж е егзотермна, вишокот енергија се ослободува во форма на кинетичка енергија на добиените производи. Според овие податоци, реакциите подолу мора да се појават и да бидат егзотермни (т.е. DN

SG + 0,-> O + O2

О; + N0-» о,-+-ыо‘

N2 + N0 -» + N0*

Бидејќи молекулата N2 има најголема енергија на јонизација од која било честичка во горната атмосфера, јонот N2 е способен да претрпи преносни реакции со која било молекула што ќе се сретне со него. Брзината на реакцијата на пренос на полнеж е доста висока, па иако процесот на фотојонизација води до интензивно формирање на јони N3, нивната концентрација во горните слоеви на атмосферата е многу мала.

Покрај горенаведеното, реакциите се случуваат во горните слоеви на атмосферата за време на кои честичките во интеракција разменуваат атоми:

O + N5 -» N0 + S GM; +0->N0+N

Овие реакции се исто така егзотермни и се одвиваат многу лесно. Бидејќи енергијата на јонизација на NO е помала од онаа на другите честички (види Табела 10), добиените јони на NO не можат да се неутрализираат како резултат на реакцијата на пренос на полнеж, а единствената причина за смртта на овој јон е реакцијата на дисоцијативна рекомбинација . Ова е причината за најшироката дистрибуција на јонот на NO во горните слоеви на атмосферата.

Иако горните слоеви на атмосферата претставуваат прилично мал дел од нејзината вкупна маса, токму оваа зона на атмосферата, поради хемиските реакции што се случуваат во неа, игра значајна улога во создавањето услови за појава на животни процеси. на нашата планета. Токму горните слоеви на атмосферата играат улога на напреден „бастион“ кој ја штити површината на Земјата од деструктивните ефекти на потокот на космички зраци и „град“ честички со висока енергија за сите живи организми. Треба да се забележи дека молекулите N5, 0 2 и N0 не можат да го филтрираат целиот волумен на зрачење со кратки бранови, чии остатоци се „неутрализираат“ во атмосферата додека се приближуваат до површината на земјата.

Озонот како филтер за зрачење со кратки бранови. Хемиските процеси што се случуваат во атмосферата, во слоеви лоцирани под 90 km, освен фотодисоцијацијата на О, значително се разликуваат од оние процеси забележани на големи надморски височини. Во мезо- и стратосферата, за разлика од повисоките слоеви, концентрацијата на 0 2 се зголемува, па затоа веројатноста за судир од 0 2 со О, што доведува до формирање на 0 3, нагло се зголемува.

Овој процес е опишан со следните равенки:

0 3 + И-» 0 + 0

О; + m -> o, + мил

каде М - 0 2, К.

Молекулата О може да се откаже од енергија кога ќе се судри со молекулите О и Д. Сепак, повеќето од молекулите на О се распаѓаат на 0 2 и О пред да се подложат на стабилизирачки судир, т.е. рамнотежа на процесот 0 7 + O ^ 0 3 е силно поместена налево.

Пенетрација на ултравиолетови зраци

Ориз. 22.

Стапката на формирање на озон зависи од спротивставените фактори. Од една страна, се зголемува со намалување на висината на атмосферските слоеви, бидејќи се зголемува концентрацијата на атмосферската материја, а со тоа и фреквенцијата на стабилизирачки судири. Од друга страна, со намалување на надморската височина, брзината се намалува, бидејќи количината на атмосферски кислород формирана од реакцијата се намалува O g +Ау -> 20, поради намалена пенетрација на високофреквентно зрачење. Затоа, максималната концентрација на озон, околу 10 5% по волумен, е забележана на надморска височина од 40 до 25 km (сл. 22).

Процесот на формирање на озон е егзотермичен. Ултравиолетовото зрачење од Сонцето апсорбирано од кислород - реакција 0 2 + 20,

се претвораат во топлинска енергија со реакцијата

О; + M-> 0 3 + M‘,DN

што најверојатно е поврзано со зголемување на температурата во стратосферата, која достигнува максимум во стратопаузата (види Сл. 22).

Добиените молекули на озонот не се многу издржливи; самиот озон е способен да апсорбира сончево зрачење, како резултат на што се распаѓа:

0 3 + ју -» О, + О

За спроведување на овој процес, потребни се само 105 kJ/mol. Оваа енергија може да се снабдува со фотони во широк опсег на бранови должини до 1140 nm. Молекулите на озонот најчесто апсорбираат фотони со бранова должина од 200 до 310 nm, што е многу важно за живите организми на Земјата. Зрачењето во овој опсег не се апсорбира од други честички толку силно како озонот. Токму присуството на озонската обвивка во стратосферата ги спречува високоенергетските кратки бранови фотони да навлезат низ атмосферата и да стигнат до површината на земјата. Како што е познато, растенијата и животните не можат да постојат во присуство на такво зрачење, затоа „озонскиот штит“ игра важна улога во зачувувањето на животот на Земјата.

Секако, „озонскиот штит“ не е апсолутно непремостлива пречка за ултравиолетовото зрачење; приближно една стотина од него стигнува до површината на Земјата. Со зголемување на продорното зрачење, се јавуваат нарушувања во генетските механизми на некои живи организми, а разни кожни болести стануваат поактивни кај луѓето. Озонот е хемиски многу активен и затоа е во интеракција не само со ултравиолетовото зрачење од Сонцето. Азотните оксиди играат важна улога во циклусот на озон, зголемувајќи ја стапката на распаѓање на озонот делувајќи како катализатор:

0 3 + НО-> N0.4-0,

N02+ O -» N0 + 02 0 3 + 0-> 20 3

Големо влијание врз уништувањето на озонот имаат високите температури, кои се јавуваат особено при работа на одредени типови на авиони. Во овој случај, реакцијата се јавува:

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

Прашањето за влијанието на хлорофлуорометаните (фреони) врз озонот е доста дискутабилно, но во секој случај потребно е да се задржиме на можните реакции кои ги вклучуваат овие соединенија, озон, азот, атомски кислород и ултравиолетово зрачење во различни слоеви на атмосферата.

Во горните слоеви на атмосферата, во присуство на ултравиолетово зрачење со краток бран, се случуваат голем број реакции кои вклучуваат хлорофлуорометани, особено, дејството на фотоните со бранова должина од 190 до 225 nm доведува до фотолиза на хлорофлуорометани со формирање од неколку десетици различни соединенија и радикали, на пример:

CFCL +Av-» CFC+C1

Во принцип, реакцијата не завршува тука и можно е дополнително фотохемиско разложување на CF x Cl 3 x, повторно со формирање на слободен хлор.

Утврдено е дека хлорот се ослободува со максимална брзина на надморска височина од околу 30 km, а токму тоа е зоната на максимални концентрации на озон.

Слободниот атомски хлор што се формира многу брзо реагира со озонот:

C1 +0,-> SY + o,

C1 + 20C1 + O,

Последните две реакции, како и реакциите:

О, + НЕ-> НЕ, + О,

генерално доведуваат до исчезнување на озонот и атомскиот кислород и практично доведуваат до постојана содржина на азот моноксид и атомски хлор.

Хлор моноксид може да реагира со азотни оксиди:

SJ + N0 -> C1 + N0,

C10 + N0, -» CINO,

Хлорираниот нитрат може да се распадне под влијание на ултравиолетово зрачење или во реакција со атомски кислород:

CINO, -» O -> O, + SY + N0

Реакциите кои вклучуваат хлор моноксид се од особено значење бидејќи тие ефикасно ги отстрануваат азотните и хлорните соединенија од циклусот на уништување на озонот. Метанот и водородот имаат сличен ефект:

Ориз. 23.

C1 + CH, -> HC1 + CH,

a + n g -> ns1 + n

Дел од водород хлоридот реагира со хидроксид, враќајќи го хлорот во неговата атомска состојба:

NSN-OH -> H,0 +C1

но главниот удел на HC1 се пренесува во тропосферата, каде што се меша со водена пареа или течна вода, претворајќи се во хлороводородна киселина.

Реакциите што беа дискутирани погоре се случуваат во атмосферата поради влегувањето на реагенси во неа од природни и вештачки извори, а овој процес со различни концентрации на реагенси ја придружуваше целата историја на формирањето и постоењето на земјината атмосфера. Факт е дека хлорофлуорометаните можат да се формираат дури и под природни услови, така што главното прашање не е за присуството на реакции на интеракција слични на оние опишани погоре, туку за интензитетот и волуменот на формираните и уништените компоненти на атмосферата кои влегуваат во реакции и главно оние од нив кои обезбедуваат оптимални услови за минување на животните процеси на нашата планета.

Термички режим на атмосферата и површинската зона на Земјата. Главниот извор на топлинска енергија што стигнува до површината на земјата и истовремено ја загрева атмосферата е природно Сонцето. Извори како што се Месечината, ѕвездите и другите планети

стави на незначителна количина на топлина. Прилично забележлив, но и не многу голем извор е загреаната внатрешност на Земјата (сл. 23).

Познато е дека Сонцето испушта огромна енергија во вселената во форма на топлина, светлина, ултравиолетови и други зраци. Влијанието на одредени видови на зрачење врз хемиските реакции што се случуваат во атмосферата и формирањето на различни соединенија веќе беше дискутирано погоре.

Општо земено, се нарекува целокупната зрачна енергија на Сонцето сончево зрачење.Земјата добива многу мал дел од него - еден два милијардити дел, но овој волумен е доволен за извршување на сите процеси познати на Земјата, вклучувајќи го и животот.

Сончевото зрачење е поделено на директно, дифузно и вкупно.

Влијанието на површината на земјата и нејзиното загревање при ведро, без облачно време се дефинира како директнорадијација. Директното зрачење директно, преку ултравиолетовото зрачење, влијае, на пример, на пигментацијата на човечката и животинската кожа и некои други појави кај живите организми.

Кога сончевите зраци минуваат низ атмосферата, тие наидуваат на различни молекули, прашина и капки вода во нивната магла и скршнуваат од права патека, што резултира со дисперзија на сончевото зрачење. Во зависност од количината на заматеност, степенот на влажност на воздухот и неговата содржина на прашина, степенот на дисперзија достигнува 45%. Значење отсутназрачењето е доста големо - генерално го одредува степенот на осветлување на различни релјефни елементи, како и бојата на небото.

Вкупнозрачењето соодветно се состои од директно и дифузно зрачење.

Аголот на инциденца на сончевата светлина на површината на земјата го одредува интензитетот на зрачењето, што, пак, влијае на температурата на воздухот во текот на денот.

Распределбата на сончевото зрачење по површината на Земјата и загревањето на атмосферскиот воздух зависи од сферичноста на планетата и наклонетоста на земјината оска кон орбиталната рамнина. Во екваторијалните и тропските широчини, Сонцето е високо над хоризонтот во текот на целата година; во средните ширини, неговата висина варира во зависност од годишното време, а во регионите на Антарктикот и Арктикот Сонцето никогаш не изгрева високо над хоризонтот. Ова генерално влијае на степенот на дисипација на сончевата енергија во атмосферата, како резултат на што има поголемо количество сончеви зраци по единица површина од површината на Земјата во тропските предели отколку во средните или високите географски широчини. Поради оваа причина, количината на зрачење зависи од географската ширина на местото: колку подалеку од екваторот, толку помалку стигнува до површината на земјата.

Сончево зрачење 100%

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

Апсорпција

почвата

Ориз. 24. Биланс на сончевото зрачење на површината на земјата во текот на денот

(Т.К. Горишина, 1979)

Итното движење на Земјата влијае и на количината на добиената зрачна енергија. Во средните и високите географски широчини, неговата количина зависи од годишното време. На Северниот пол, како што е познато, Сонцето не заоѓа надвор од хоризонтот 6 месеци (поточно 186 дена) и количината на дојдовната зрачна енергија е поголема отколку на екваторот. Сепак, сончевите зраци имаат мал агол на паѓање и затоа значителен дел од сончевото зрачење е расеан во атмосферата. Во овој поглед, и површината на Земјата и самата атмосфера малку се загреваат. Во зима, во географските широчини на Арктикот и Антарктикот, Сонцето не се издига над хоризонтот и затоа сончевото зрачење воопшто не допира до површината на земјата.

Значително влијание врз количината на сончевото зрачење „перципирано“ од површината на земјата, вклучително и површината на океаните, како и од атмосферата, имаат карактеристиките на релјефот, неговата грубост, апсолутните и релативните висини на површината , „изложеноста“ на падините (т.е. нивното „свртување“ кон Сонцето), дури и присуството или отсуството на вегетација и нејзиниот карактер, како и „бојата“ на површината на земјата. Вториот се одредува според вредноста абедо,што генерално се однесува на количината на светлина што се рефлектира од единица површина, а понекогаш и албедото се дефинира како количина

рефлексивност на тело или систем на тела, обично се смета како дел (во %) од енергијата на упадната светлина што се рефлектира назад на површината на земјата.

На големината на рефлексивноста на површината на земјата влијае, на пример, присуството на снежна покривка на неа, нејзината чистота итн.

Комбинацијата на сите овие фактори покажува дека практично нема места на површината на Земјата каде што големината и интензитетот на сончевото зрачење би биле исти и не се менуваат со текот на времето (сл. 24).

Греењето на земјиштето и водата се случува многу различно поради разликите во топлинскиот капацитет на материјалите што ги „формираат“. Земјиштето се загрева и се лади доста брзо. Водните маси во океаните и морињата полека се загреваат, но ја задржуваат топлината подолго.

На копно, сончевото зрачење го загрева само површинскиот слој на почвата и основните карпи, но во чиста вода топлината продира до значителни длабочини, а процесот на загревање се одвива побавно. Испарувањето има значително влијание, бидејќи неговото спроведување троши голема количина на влезна топлинска енергија. Ладењето на водата се случува бавно поради фактот што волуменот на загреана вода е значително поголем од волуменот на загреаното земјиште. Водните маси, поради температурните промени во горните и долните слоеви, се во состојба на континуирано „мешање“. Изладените горни слоеви, бидејќи се погусти и потешки, тонат надолу, а одоздола се крева потопла вода за да ги исполни. Водите на морињата и океаните ја трошат акумулираната топлина „поекономично“ и рамномерно од површината на земјата. Како резултат на тоа, морето е секогаш, во просек, потопло од копното, а флуктуациите на температурата на водата никогаш не се толку остри како флуктуациите на температурата на копното.

Температура на амбиенталниот воздух. Воздухот, како и секое проѕирно тело, многу малку се загрева кога сончевата светлина поминува низ него. Загревањето на воздухот се врши поради топлината што ја испушта загреаната површина на земјата или водата. Воздухот со зголемена температура и, како резултат на тоа, намалена маса се издигнува до повисоките ладни слоеви на атмосферата, каде што ја пренесува својата топлина на нив.

Како што воздухот се крева, тој се лади. Температурата на воздухот на надморска височина од 10 km е скоро секогаш константна и изнесува -45 "C. Природното намалување на температурата на воздухот со висина понекогаш се нарушува со таканаречената температурна инверзија (температурно преуредување). Инверзии се случуваат со нагло намалување или зголемување на температурите на земјината површина и соседниот воздух, што понекогаш претставува брзо „течење“ на студен воздух по планинските падини во долините.

Атмосферскиот воздух се карактеризира со дневни температурни промени. Во текот на денот, површината на Земјата се загрева и ја пренесува топлината на околниот воздух, а ноќе процесот е обратен.

Најниските температури се забележани не ноќе, туку пред изгрејсонце, кога површината на земјата веќе се откажала од својата топлина. На ист начин највисоките температури на воздухот се воспоставуваат во попладневните часови со задоцнување од 2-4 часа.

Во различни географски зони на Земјата, дневната варијација на температурите е различна; на екваторот, на морињата и во близина на морските брегови, амплитудите на флуктуации на температурата на воздухот се многу мали, а во пустините, на пример, во текот на денот на Земјата површината се загрева до температура од околу 60 ° C, а ноќе паѓа на речиси 0 ° C, односно дневната „промена“ на температурите е 60 °C.

Во средните географски широчини, најголема количина на сончево зрачење стигнува до Земјата во деновите на солстициумот (22 јуни на северната хемисфера и 21 декември на јужната). Сепак, најтопли месеци не се јуни (декември), туку јули (јануари) поради фактот што во јуни (декември) се случува вистинското загревање на земјината површина, која троши значителен дел од сончевото зрачење, а во јули (декември ) постои загуба во дојдовната количина на сончево зрачење не само што се компензира, туку и ја надминува во форма на топлина од загреаната земјина површина. На сличен начин, можеме да објасниме зошто најстудениот месец не е декември (јуни), туку јануари (јули). На море, поради тоа што водата се лади и побавно се загрева, најтопол месец е август (февруари), најстуден е февруари (август).

Географската ширина на едно место влијае на годишната амплитуда на температурите на воздухот. Во екваторијалните делови температурата е речиси константна во текот на годината и во просек изнесува 23 °C. Највисоките годишни амплитуди се карактеристични за териториите лоцирани во средните ширини во длабочините на континентите.

Секоја област се карактеризира со свои апсолутни и просечни температури на воздухот. Апсолутните температури се одредуваат врз основа на долгорочни податоци за набљудување на метеоролошките станици. На пример, најтоплото место на Земјата се наоѓа во либиската пустина (+58 °C), најстудено е на Антарктикот (-89,2 °C). Кај нас најниска температура од -70,2 C е забележана во Источен Сибир (село Ојмјакон).

Просечната температура за дадена област се пресметува прво до денот на денот според термометриските определби во 1:00, 7:00, 13:00 и 19:00 часот, т.е. четири пати на ден; Потоа, врз основа на просечните дневни податоци, се пресметуваат просечните месечни и просечни годишни температури.

За практични цели, изработени се изотермички карти, меѓу кои најиндикативни се изотермите од јануари и јули, односно најтоплите и најстудените месеци.

Вода во атмосферата. Гасовите што ја формираат атмосферата вклучуваат водена пареа, која се формира поради испарувањето на водата од површината на океаните и континентите. Колку е повисока температурата и толку е поголем капацитетот

пареа, толку е посилно испарувањето. Стапката на испарување е под влијание на брзината на ветерот и теренот на копно, како и, природно, температурните флуктуации.

Способноста да се ослободи одредена количина на водена пареа од која било површина кога е изложена на температура се нарекува нестабилноста.Оваа условна вредност на испарување е под влијание на температурата на воздухот и количината на водена пареа во него. Минимални вредности се забележани за поларните земји и екваторот, а максималното испарување е забележано за тропските пустини.

Воздухот може да прифати водена пареа до одредена точка, кога ќе се засити. Со дополнително загревање на воздухот, тој станува способен повторно да прифаќа водена пареа, т.е. незаситена. Кога незаситениот воздух се лади, тој станува заситен. Постои врска помеѓу температурата и содржината на водена пареа содржана во воздухот во даден момент (во g на 1 m 5), што се нарекува апсолутна влажност.

Односот на количината на водена пареа содржана во воздухот во даден момент до количината што може да ја содржи на дадена температура се нарекува релативна влажност (%).

Моментот на преминување на воздухот од незаситена во заситена состојба се нарекува точка на росење.Колку е пониска температурата на воздухот, толку помалку водена пареа може да содржи и колку е поголема релативната влажност. Тоа значи дека кога воздухот е ладен, точката на росење побрзо ја достигнува точката на росење.

Кога ќе се појави точката на росење, т.е. кога воздухот е целосно заситен со водена пареа, кога релативната влажност се приближува до 100 %, се јавува кондензација на водена пареа, преминување на водата од гасовита состојба во течна.

Значи, процесот на кондензација на водена пареа се јавува или со силно испарување на влагата и заситеност на воздухот со водена пареа, или со намалување на температурата на воздухот и релативната влажност. На температури под нулата, водената пареа, заобиколувајќи ја течната состојба, се претвора во мраз и снежни кристали, односно се претвора во цврста состојба. Овој процес се нарекува сублимација на водена пареа.

Кондензацијата и сублимацијата на водената пареа се процеси кои се извор на врнежи. Една од најочигледните манифестации на кондензација на водена пареа во атмосферата е формирањето на облаци, кои обично се наоѓаат на надморска височина од неколку десетици и стотици метри до неколку километри. Нагорен проток на топол воздух со водена пареа навлегува во слоевите на атмосферата со услови за формирање на облаци кои се состојат од капки вода или кристали од мраз и снег, што е поврзано со температурата на самиот облак. Кристалите на мразот и снегот и капките вода имаат толку мала маса што може да се држат суспендирани дури и од многу слаби воздушни струи што се зголемуваат.

Облаците имаат различни форми, кои зависат од многу фактори: висина, брзина на ветерот, влажност итн. Најпознати се кумулус, цирус и стратус, како и нивните сорти. Облаците кои се презаситени со водена пареа и имаат темно виолетова или речиси црна нијанса се нарекуваат облаци.Небото е покриено со облаци во различни степени и овој степен, изразен во точки (од 1 до 10), се нарекува облачност.Високата облачност создава услови за врнежи.

Атмосферските врнежи се вода во сите видови цврсти и течни фази, кои земјината површина ја прима во вид на дожд, снег, магла, град или роса кондензирана на површината на различни тела. Генерално, врнежите се еден од најважните абиотски фактори кој значително влијае на условите за живот на живите организми. Покрај тоа, врнежите ја одредуваат миграцијата и дистрибуцијата на различни супстанции, вклучувајќи ги и загадувачите, во животната средина. Во општиот циклус на влага, врнежите се најподвижни, бидејќи волуменот на влага во атмосферата ротира 40 пати годишно. Дождот се формира кога ситни капки влага содржани во облакот се спојуваат во поголеми и, надминувајќи ја отпорноста на зголемените топли воздушни струи, паѓаат на површината на Земјата под влијание на гравитацијата. Во воздухот што содржи честички прашина, процесот на кондензација се случува многу побрзо, бидејќи овие честички прашина дејствуваат како јадра на кондензација. Во пустините, каде што релативната влажност е многу ниска, кондензацијата на водена пареа е можна само при значителни

надморска височина, при ниски температури.Сепак, дожд на пустината

1 Температура подолуО Ц

Температура повисока 0°C

не паѓа, бидејќи снегулките немаат време да паднат на површината, туку испаруваат. Овој феномен се нарекува суви дождови.Кога водената пареа се кондензира, што се јавува при температури под нулата, врнежите се формираат во форма на снег. Кога снегулките се мешаат со капките снег, се формираат сферични снежни топки со дијаметар од 2-3 мм, кои паѓаат во форма на снежна бура. За да се формира град, облакот мора да биде со значителна големина, а неговиот долен дел Сл. 25. Моделот на формирање на град во облаците беше во ЗОНА на ПОЗИТИВНИ теми - вертикален развој на псратури, а горниот негативен -

тел. Добиените грутки снежна бура, кои се издигнуваат нагоре, се претвораат во сферични парчиња мраз - град. Големината на градните камења постепено се зголемува и паѓа на површината на земјата, надминувајќи ги силите на зголемените воздушни струи под влијание на гравитацијата. Градот има различни големини: од грашок до пилешко јајце (сл. 25).

Врнежите како роса, мраз, магла, мраз и мраз се формираат не во горните слоеви на атмосферата, туку во земјениот слој. Во услови на опаѓање на температурата на површината на земјата, воздухот не може секогаш да задржува водена пареа, која се таложи на разни предмети во форма роса,а ако овие предмети имаат негативна температура, тогаш во форма мраз.Кога ладните предмети се изложени на топол воздух, мраз -облога од лабави кристали од мраз и снег. При значителни концентрации на водена пареа во површинскиот слој на атмосферата, магла.Формирањето на ледена кора на површината на земјата од врнежи се нарекува црн мраз,патем под ледени условиразберете течни врнежи што паѓаат и замрзнуваат додека паѓаат.

Главни услови за појава на различни видови врнежи се температурата на воздухот, атмосферската циркулација, морските струи, релјефот итн. Постои зоналност во распределбата на врнежите по површината на земјата, се разликуваат следните зони:

• влажен екваторијален (приближно помеѓу 20 ° С и 20" југ): ова ги вклучува басените на реката Амазон, реката Конго, брегот на Гвинејанскиот Залив, Индо-Малајскиот регион; повеќе од 2000 mm паѓаат тука, најголем количината на врнежи паѓа на островот Кауан (Хавајски Острови) - 11.684 mm и во Черапуња (јужните падини на Хималаите) - 11.633 mm; во оваа зона има влажни екваторијални шуми - еден од најбогатите видови вегетација на светот (повеќе од 50.000 видови);
• суви зони на тропски зони (помеѓу 20°С и 40°С) - овде доминираат антициклонски услови со надолни воздушни струи. Како по правило, количината на врнежи е помала од 200-250 mm. Затоа, во овие зони се концентрирани најобемните пустини на земјината топка (Сахара, Либија, пустини на Арапскиот Полуостров, Австралија итн.). Најмалите просечни годишни врнежи во светот (само 0,8 mm) се забележани во пустината Атакама (Јужна Америка);
• влажни зони на умерени географски широчини (помеѓу 40 ° N и 60 ° S) - значителна количина на врнежи (повеќе од 500 mm) се должи на циклонската активност на воздушните маси. Така, во шумската зона на Европа и Северна Америка, годишните врнежи се движат од 500 до 1000 mm, надвор од Урал се намалуваат на 500 mm, а потоа на Далечниот Исток поради активноста на монсуните повторно се зголемуваат на 1000 mm;
• поларните региони на двете хемисфери се карактеризираат со незначителни количини на врнежи (во просек до 200-250 mm); Овие минимум на врнежите се поврзани со ниски температури на воздухот, занемарливо испарување и антициклонска атмосферска циркулација. Постојат арктички пустини со исклучително лоша вегетација (главно мов и лишаи). Во Русија, најголемо количество врнежи паѓа на југозападните падини на Големиот Кавказ - околу 4000 mm (планината Ачишко - 3682 mm), а најмалку во тундрите на североисток (околу 250 mm) и во касписките пустини (помалку од 300 mm).

Атмосферски притисок. Масата од 1 m 3 воздух на ниво на морето на температура од +4 ° C е во просек 1,3 kg, што го одредува постоењето на атмосферски притисок. Едно лице, како и другите живи организми, не ги чувствува ефектите од овој притисок, бидејќи има балансирачки внатрешен притисок. Атмосферскиот притисок на географска ширина од 45 ° на надморска височина еднаква на нивото на морето, на температура од +4 °C се смета за нормален, одговара на 1013 hPa или 760 mm Hg. чл. или 1 банкомат. Природно, атмосферскиот притисок се намалува со висината, а во просек тоа е 1 hPa на секои 8 m висина. Треба да се каже дека притисокот варира во зависност од густината на воздухот, што, пак, зависи од температурата. На специјални

Ротација

Северниот пол на Земјата

Ориз. 26.

Во алични карти се прикажани линии со идентични вредности на притисок; тоа се таканаречените изобарни карти. Следниве две обрасци се идентификувани:

• притисокот варира од екваторот до половите зонално; на екваторот е ниско, во тропските предели (особено над океаните) е високо, во умерените региони варира од сезона до сезона; во поларните - зголемени;
• Над континентите, зголемен притисок се воспоставува во зима, а низок притисок во лето - Сл. 27. Ветерна ерозија (Сл. 26).

Ветер. Движењето на воздухот предизвикано од разликите во атмосферскиот притисок се нарекува од ветрот.Брзината на ветерот ги одредува нејзините типови, на пример кога смиренбрзината на ветерот е нула, а се нарекува ветер со брзина поголема од 29 m/s ураган.Највисоката брзина на ветерот од над 100 m/s е забележана на Антарктикот. За практични цели, при решавање на разни инженерски, еколошки и други проблеми, т.н рози од компас(Сл. 27).

Идентификувани се некои општи обрасци во насоките на главните воздушни струи во долните слоеви на атмосферата:

• од тропските и суптропските области со висок притисок, главниот проток на воздух се движи кон екваторот во област со постојан низок притисок; кога Земјата ротира, овие текови се ориентирани десно во северната хемисфера и лево во јужната хемисфера; овие струи на постојани ветрови се нарекуваат трговски ветрови;
• одреден дел од тропскиот воздух се движи кон умерените географски широчини; Овој процес е особено активен во лето, бидејќи во умерените географски широчини во лето притисокот е обично низок. Овој тек е исто така ориентиран поради ротацијата на Земјата, но е бавен и постепен; генерално, западниот воздушен транспорт преовладува во умерените географски широчини на двете хемисфери;
• од поларните области со висок притисок, воздухот се движи кон умерени географски широчини, земајќи североисточен правец на северната хемисфера и југоисточен во јужната хемисфера.

Покрај таканаречените планетарни ветрови опишани погоре, монсуните -ветрови кои го менуваат својот правец според годишните времиња: во зима ветровите дуваат од копно до море, а во лето - од море до копно. Овие ветрови имаат и отстапувања во нивните насоки поради ротацијата на Земјата. Монсунските ветрови се особено карактеристични за Далечниот Исток и Источна Кина.

Покрај планетарните ветрови и монсуните, има локални или регионални ветрови: ветришта- копнени ветрови; фен за коса -топли суви ветрови на планинските падини; жешки ветрови- суви и многу топли ветрови на пустини и полупустини; бора (сарма, чипук, мистрал) -густи студени ветрови од планинските бариери.

Ветерот е важен абиотички фактор кој значително ги обликува условите за живот на организмите, како и влијае на формирањето на времето и климата. Покрај тоа, ветерот е еден од многу ветувачките алтернативни извори на енергија.

Времето е состојба на долниот слој на атмосферата во дадено време и место. Најкарактеристична карактеристика на времето е неговата променливост, поточно неговата континуирана промена. Ова најчесто и најјасно се манифестира кога се менуваат воздушните маси. Воздушна маса е огромен подвижен волумен на воздух со одредена температура, густина, влажност, проѕирност итн.

Во зависност од местото на формирање, се разликуваат арктичките, умерените, тропските и екваторијалните воздушни маси. Местото на формирање и неговото времетраење влијаат на својствата на воздушните маси лоцирани над нив. На пример, влажноста и температурата на воздушните маси се под влијание на фактот на нивното формирање над континент или океан, во зима или лето.

Русија се наоѓа во умерената зона, затоа, на нејзиниот запад преовладуваат поморски умерени воздушни маси, а над поголемиот дел од остатокот од територијата - континентални; Арктичките воздушни маси се формираат надвор од Арктичкиот круг.

Состаноци на различни воздушни маси во тропосферата создаваат преодни региони - атмосферски фронтови - долги до 1000 km и дебели неколку стотици метри. Топол фронт се формира кога топол воздух се движи над студениот воздух, а студен фронт се формира кога воздушната маса се движи во спротивна насока (сл. 28, 29).

На фронтовите, под одредени услови, се формираат моќни вртлози со дијаметар до 3 илјади км. При низок притисок во центарот на таков вител, се нарекува циклон,со зголемено - антициклон(Сл. 30). Циклоните обично се движат од запад кон исток со брзина до 700 km/ден. Еден вид циклонски вител се помали, но многу бурни тропски циклони. Притисокот во нивниот центар паѓа на 960 hPa, а придружните ветрови се со ураганска сила (> 50 m/s) со ширина на предниот дел на бурата до 250 km.

Климата е долгорочна временска шема карактеристична за дадена област. Климата е еден од важните долгорочни абиотски фактори; влијае на режимот на реките, формирањето на разни видови почви, видови растителни и животински заедници

Ориз. 28.

00 700 800 км Ладно

Хоризонтално растојание пред

општеството Во областите на Земјата каде што површината добива топлина и влага во изобилство, широко се распространети влажни зимзелени шуми со огромна биопродуктивност. Областите лоцирани во близина на тропските предели добиваат доволно топлина, но многу помалку влага, што доведува до формирање на полупустински форми на вегетација. Умерените географски широчини имаат свои карактеристики поврзани со одржливото прилагодување на вегетацијата на прилично тешки климатски услови. Формирањето на климата е главно под влијание на географската положба на областа, особено над водата

воздухот

6 Топол воздух

гром облак

* Ледени кристали

Топло Cirrus

воздух Перисто -слоен

Ледени-г. - --*

кристали . .

Мермени * ,

капки ^ ^

- ____; на Ладно

Ориз. 29.

На површината и на копното се формираат различни временски режими. Со оддалеченост од океанот, просечната температура на најтоплиот месец се зголемува, а најстудениот месец се намалува, т.е. се зголемува амплитудата на годишните температури. Така, во Нерчинск достигнува 53,2 °C, а во Ирска на брегот на Атлантикот - само 8,1 °C.

Планините, ридовите и басените се многу често зони со посебна клима, а планинските венци се климатски поделби.

Морските струи влијаат на климата, доволно е да се спомене влијанието на Голфската струја врз климата во Европа. Поднесена од Б.П. Алисов, според климата што преовладува, се издвојуваат следните зони.

1. Екваторијалниот појас, кој ги покрива басените на реките Конго и Амазон, брегот на Гвинејанскиот Залив, островите Сунда; Просечната годишна температура се движи од 25 до 28 ° C, максималната температура не надминува +30 C, но релативната влажност е 70-90%. Количината на врнежи надминува 2000 mm, а во некои области и до 5000 mm. Распределбата на врнежите во текот на годината е рамномерна.

Високо

притисок

H Низок притисок

Ниско

притисок

Високо

притисок

Ориз. 30. Шема на движење на воздухот во циклон (А)и антициклон (б)

• 2. Субекваторијален појас, кој ги зазема бразилските висорамнини, Централна Америка, поголемиот дел од Хиндустан и Индокина и северниот дел на Австралија. Најкарактеристична карактеристика е сезонската промена на воздушните маси: се разликуваат влажни (лето) и суви (зими) сезони. Токму во овој појас на североистокот на Хиндустан и Хавајските острови се наоѓаат „највлажните“ места на Земјата, каде што паѓаат најмногу врнежи.
• 3. Тропската зона, која се наоѓа на двете страни на тропските предели и на океаните и на континентите. Просечната температура значително надминува +30 *C (забележано е дури и +55 °C). Има малку врнежи (помалку од 200 mm). Овде се наоѓаат најголемите пустини во светот - Сахара, Западна Австралија, Арабија, но во исто време, многу врнежи паѓаат во трговските зони на ветерот - Големите Антили, источните брегови на Бразил и Африка.
• 4. Суптропска зона, која зафаќа големи површини помеѓу 25-тата и 40-тата паралела на северната и јужната географска ширина. Овој појас се карактеризира со сезонски промени во воздушните маси: во лето целиот регион е окупиран од тропски воздух, во зима од воздух со умерени географски широчини. Утврдени се три климатски региони - западен, централен и источен. Западниот климатски регион го вклучува медитеранскиот брег, Калифорнија, централните Анди и југозападна Австралија - климата овде се нарекува медитеранска (времето е суво и сончево во лето, а топло и влажно во зима). Во источна Азија и југоисточниот дел на Северна Америка, климата е воспоставена под влијание на монсуните, температурата на најстудениот месец е секогаш над 0 C. Во Источна Турција, Иран, Авганистан и Големиот басен на Северна Америка, сув воздух преовладува во текот на целата година: тропско во лето, тропско во зима.континентално. Количината на врнежи не надминува 400 mm. Во зима, температурата е под 0 ° C, но без снежна покривка, дневни амплитуди на вредности до 30 ° C; има голема разлика во температурите во текот на целата година. Овде, во централните региони на континентите , се наоѓаат пустини.
• 5. Умерена зона, лоцирана северно и јужно од суптропските предели приближно до поларните кругови. Во јужната хемисфера преовладува океанската клима, а на северната хемисфера има три климатски региони: западна, централна и источна. Во Западна Европа и Канада, јужните Анди, преовладува влажен морски воздух со умерени географски широчини (500-1000 мм врнежи годишно). Врнежите паѓаат рамномерно, а годишните температурни флуктуации се мали. Летото е долго и топло; зимите се благи, понекогаш со обилни снежни врнежи. На исток (Далечниот исток, североисточна Кина) климата е монсунска: во лето, влажноста и врнежите се значајни поради влезот на океанските монсуни; Во зима, поради влијанието на континенталните студени воздушни маси, температурите паѓаат и до повеќе од -30 °C. Во центарот (во средината

Ориз. 31.

појас на Русија, Украина, северен Казахстан, јужна Канада) се формира умерена клима, иако името е прилично произволно, бидејќи често во зима арктичкиот воздух доаѓа овде со многу ниски температури. Зимата е долга и ладен; снежната покривка трае повеќе од три месеци, летата се дождливи и топли; количината на врнежи се намалува како што се движиме подлабоко во континентот (од 700 до 200 mm). Најкарактеристична карактеристика на климата на оваа област се острите температурни промени во текот на годината и нерамномерната распределба на врнежите, што понекогаш предизвикува суши (сл. 31, 32).

• 6. Субарктички (субантарктички) појас; овие преодни зони се наоѓаат северно од умерената зона на северната хемисфера и јужно од неа во јужната хемисфера. Тие се карактеризираат со промена на воздушните маси по сезона: во лето - воздух на умерени географски широчини, во зима - Арктик (Антарктик). Летото е кратко, свежо, со просечна температура од најтоплиот месец од 12 до 0 ° C со малку врнежи (во просек од 200 mm). Зимата е долга, ладен со многу снег. На северната хемисфера, на овие географски широчини постои зона на тундра.
• 7. Арктичкиот (Антарктичкиот) појас е извор на формирање на ладни воздушни маси во услови на висок притисок. Овој појас се карактеризира со долги поларни ноќи и поларни

Арктичките фронтови во лето

Поларни фронтови во лето

во зима

Ориз. 32. Атмосферски фронтови над територијата на Русија

во зима

денови; нивното времетраење на половите достигнува и до шест месеци. Нискотемпературната позадина одржува постојана ледена покривка, која лежи во форма на дебел слој на Антарктикот и Гренланд, а ледените планини - ледени брегови и ледени полиња пловат во поларните мориња. Тука се забележани апсолутните минимални температури и најсилните ветрови (сл. 33).

Најбогатата разновидност на релјефни форми, реки, мориња и езера создаваат услови за образование микроклимататерен, кој е исто така важен за формирање на животната средина.

Атмосферата на Земјата, нејзината воздушна обвивка како животна средина, има карактеристики кои произлегуваат од општите карактеристики опишани погоре и ги водат главните патеки на еволуцијата на жителите на оваа средина. Така, доволно висока содржина на кислород (до 21% во атмосферскиот воздух и нешто помалку во респираторниот систем на животните) ја одредува можноста за формирање на високо ниво на енергетски метаболизам. Токму во овие основни услови на атмосферската средина се појавија хомеотермните животни, кои се карактеризираат со високо ниво на телесна енергија, висок степен на автономија од надворешни влијанија и висока биолошка активност во екосистемите. Од друга страна, атмосферскиот воздух има ниска и променлива влажност. Оваа околност

Погрешен тропик

КЕхнитропски

Западни ветрови

Источни ветрови

Ориз. 33. Поларен вител на северната хемисфера

во голема мера ги ограничи можностите за совладување на воздушната средина, а меѓу нејзините жители ја насочуваше еволуцијата на основните својства на системот за метаболизам на вода-сол и структурата на респираторните органи.

Една од најважните (И.А. Шилов, 2000) карактеристики на атмосферата како арена на животот е малата густина на воздушната средина. Кога зборуваме за неговите жители, мислиме на копнени форми на растенија и животни. Факт е дека малата густина на живеалиштето ја затвора можноста за постоење на организми кои ги извршуваат своите витални функции без врска со подлогата. Затоа животот во воздухот се јавува во близина на површината на земјата, издигнувајќи се во атмосферата не повеќе од 50-70 m (круни на дрвјата во тропските шуми). Следејќи ги карактеристиките на релјефот, живи организми можат да се најдат и на голема надморска височина (до 5-6 км надморска височина, иако постои факт за присуство на птици на Монт Еверест, а редовно се евидентираат лишаи, бактерии и инсекти на надморска височина од околу 7 km). Високите планински услови ги ограничуваат физиолошките процеси кои се поврзани со парцијалниот притисок на атмосферскиот

гасови, на пример, на Хималаите на надморска височина од повеќе од 6,2 km минува границата на зелената вегетација, бидејќи намалениот парцијален притисок на јаглерод диоксид не дозволува да се развијат фотосинтетичките растенија; животните, бидејќи имаат способност да се движат, се искачуваат на големи височини.Така, привременото присуство на живи организми во атмосферата е забележано на височини до 10-11 km, а рекордер е белоглавиот мршојадец кој се судрил со авион. на надморска височина од 12,5 km (И.А. Шилов, 2000); летечки инсекти беа пронајдени на иста надморска височина, а бактерии, спори и протозои беа пронајдени на надморска височина од 15 km; дури беше опишано бактериите дека се наоѓаат на надморска височина од 77 km и во одржлива состојба.

Животот во атмосферата не се разликува во ниту една вертикална структура во согласност со тековите на материјата и енергијата што се движат во биолошкиот циклус. Разновидноста на формите на живот во копнената средина е повеќе поврзана со зоналните климатски и пејзажни фактори. Сферичната форма на Земјата, нејзината ротација и орбиталното движење создаваат сезонска и географска динамика на интензитетот на снабдувањето со сончева енергија на различни делови од земјината површина, каде што се формираат географски простори слични во услови на живеење, во кои карактеристиките на климата, релјефот , водата, почвата и вегетациската покривка ги формираат таканаречените пејзажно-климатски зони: поларни пустини, тундри, умерени шуми (иглолисни, листопадни), степи, савани, пустини, тропски шуми.

Комплексот на физичко-географски и климатски фактори ги формира најфундаменталните услови за живеење во секоја зона и делува како моќен фактор во еволутивното формирање на морфофизиолошките прилагодувања на растенијата и животните на животот во овие услови.

Пејзажно-климатските зони играат значајна улога во биогениот циклус. Особено, водечката улога на зелените растенија е јасно изразена во копнената средина. Транспарентноста на атмосферата ја одредува околноста во која протокот на сончевото зрачење допира до површината на планетата. Речиси половина од него е фотосинтетички активно зрачење со бранова должина од 380-710 nm.

Токму овој дел од светлосниот флукс ја формира енергетската основа на фотосинтезата - процес во кој, од една страна, органската материја се создава од неоргански компоненти, а од друга, се отвора можноста за користење на ослободениот кислород за дишење и на самите растенија и на хетеротрофните аеробни организми. Ова го одразува самото присуство на биолошки циклус на супстанции на Земјата.

Ѕвездичка (2) во формулите значи дека оваа молекула содржи вишок енергија од која треба да се ослободи што е можно побрзо, во спротивно ќе дојде до обратна реакција.

Земјата е трета планета од Сонцето, сместена помеѓу Венера и Марс. Таа е најгустата планета во Сончевиот систем, најголемата од четирите и единствениот астрономски објект за кој е познато дека е домаќин на живот. Според радиометриското датирање и други методи на истражување, нашата планета се формирала пред околу 4,54 милијарди години. Земјата гравитациски комуницира со други објекти во вселената, особено со Сонцето и Месечината.

Земјата се состои од четири главни сфери или школки, кои зависат една од друга и се биолошки и физички компоненти на нашата планета. Тие се научно наречени биофизички елементи, имено хидросфера („хидро“ за вода), биосфера („био“ за живите суштества), литосфера („лито“ за копното или површината на земјата) и атмосферата („атмо“ ​​за воздух). Овие главни сфери на нашата планета понатаму се поделени на различни под-сфери.

Да ги погледнеме сите четири обвивки на Земјата подетално за да ги разбереме нивните функции и значење.

Литосфера - тврда обвивка на Земјата

Според научниците, на нашата планета има повеќе од 1386 милиони km³ вода.

Океаните содржат повеќе од 97% од водата на Земјата. Остатокот е свежа вода, од кои две третини се замрзнати во поларните региони на планетата и на снежните планински врвови. Интересно е да се забележи дека иако водата го покрива најголемиот дел од површината на планетата, таа сочинува само 0,023% од вкупната маса на Земјата.

Биосферата е живата обвивка на Земјата

Биосферата понекогаш се смета за една голема - комплексна заедница на живи и неживи компоненти кои функционираат како единствена целина. Сепак, најчесто биосферата се опишува како збирка на многу еколошки системи.

Атмосфера - воздушната обвивка на Земјата

Атмосферата е збир на гасови што ја опкружуваат нашата планета, а се задржуваат на место од гравитацијата на Земјата. Поголемиот дел од нашата атмосфера се наоѓа во близина на површината на земјата, каде што е најгуста. Воздухот на Земјата е 79% азот и нешто помалку од 21% кислород, како и аргон, јаглерод диоксид и други гасови. Водената пареа и прашината се исто така дел од атмосферата на Земјата. Другите планети и Месечината имаат многу различни атмосфери, а некои немаат атмосфера. Нема атмосфера во вселената.

Атмосферата е толку распространета што е речиси невидлива, но нејзината тежина е еднаква на слојот вода длабок повеќе од 10 метри што ја покрива целата наша планета. Долните 30 километри од атмосферата содржат околу 98% од нејзината вкупна маса.

Научниците велат дека многу од гасовите во нашата атмосфера биле ослободени во воздухот од раните вулкани. Во тоа време имаше малку или воопшто немаше слободен кислород околу Земјата. Слободниот кислород се состои од молекули на кислород кои не се врзани за друг елемент, како што е јаглеродот (за да се формира јаглерод диоксид) или водородот (за да се формира вода).

Слободниот кислород можеби бил додаден во атмосферата од примитивни организми, веројатно бактерии, за време на . Подоцна, посложените форми додадоа повеќе кислород во атмосферата. На кислородот во денешната атмосфера веројатно му биле потребни милиони години да се акумулира.

Атмосферата делува како џиновски филтер, апсорбирајќи поголем дел од ултравиолетовото зрачење и дозволувајќи им на сончевите зраци да навлезат. Ултравиолетовото зрачење е штетно за живите суштества и може да предизвика изгореници. Сепак, сончевата енергија е од суштинско значење за целиот живот на Земјата.

Земјината атмосфера има. Следниве слоеви се протегаат од површината на планетата до небото: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и егзосфера. Друг слој, наречен јоносфера, се протега од мезосферата до егзосферата. Надвор од егзосферата е просторот. Границите меѓу атмосферските слоеви не се јасно дефинирани и варираат во зависност од географската ширина и годишното време.

Меѓусебна поврзаност на лушпите на Земјата

Сите четири сфери можат да бидат присутни на едно место. На пример, парче почва ќе содржи минерали од литосферата. Покрај тоа, ќе има елементи на хидросферата, која е влага во почвата, биосферата, која се инсекти и растенија, па дури и атмосферата, која е почвен воздух.

Сите сфери се меѓусебно поврзани и зависат една од друга, како еден организам. Промените во една област ќе доведат до промени во друга. Затоа, сè што правиме на нашата планета влијае на другите процеси во нејзините граници (дури и ако не можеме да го видиме тоа со свои очи).

За луѓето кои се занимаваат со проблеми, многу е важно да ја разберат меѓусебната поврзаност на сите слоеви на Земјата.