Ang mga pangunahing layer ng atmospera ng mundo sa pataas na pagkakasunud-sunod. Impormasyon at katotohanan tungkol sa kapaligiran. Mga Antas ng Atmospera ng Daigdig ng Atmospera ng Daigdig

Ang pagbabago sa komposisyon ng atmospera ay humahantong sa isang epekto sa rehimen ng radiation ng kapaligiran - ito ang pangunahing mekanismo ng anthropogenic na impluwensya sa pandaigdigang sistema ng klima sa kasalukuyan at inaasahang antas ng pag-unlad ng industriya sa mga darating na dekada.

Kontribusyon ng atmospheric greenhouse gases (tingnan. epekto ng greenhouse) ang bumubuo sa karamihan ng epektong ito. Ang epekto ng mga konsentrasyon ng greenhouse gas sa temperatura ay natutukoy sa pamamagitan ng pagsipsip ng long-wave radiation na nagmumula sa Earth, at, dahil dito, ang pagbaba ng epektibong radiation sa ibabaw ng earth. Sa kasong ito, ang pinakamataas na temperatura ay tumaas, at ang temperatura ng mas mataas na mga layer ng atmospera ay bumababa dahil sa malaking pagkawala ng radiation. Ang epektong ito ay pinahusay ng dalawang pangyayari:

1) isang pagtaas sa dami ng singaw ng tubig sa atmospera sa panahon ng pag-init, na hinaharangan din ang radiation ng mahabang alon;

2) pag-urong ng polar ice sa panahon ng pag-init, na nagpapababa ng albedo ng Earth sa medyo mataas na latitude.

Ang lahat ng pangmatagalang greenhouse gases at ozone ay nagbibigay ng positibong radiative forcing (2.9 ± 0.3 W/m2). Ang kabuuang epekto ng radiation ng mga anthropogenic na kadahilanan na nauugnay sa mga pagbabago sa konsentrasyon ng lahat ng mga greenhouse gas at aerosol ay 1.6 (mula 0.6 hanggang 2.4) W/m2. Lahat ng uri ng aerosol ay lumilikha ng epekto ng radiation nang direkta at hindi direkta sa pamamagitan ng pagpapalit ng cloud albedo. Ang kabuuang epekto ng aerosol ay negatibo (–1.3 ± 0.8 W/m2). Gayunpaman, ang pagiging maaasahan ng mga pagtatantiyang ito ay mas mababa kaysa sa nakuha para sa mga greenhouse gas (Ulat sa Pagtatasa, 2008).

Ang mga greenhouse gas sa atmospera na makabuluhang apektado ng mga aktibidad sa ekonomiya:

– carbon dioxide(CO 2) ay ang pinakamahalagang greenhouse gas sa mga tuntunin ng pagkontrol sa klima. Sa nakalipas na 250 taon, nagkaroon ng hindi pa naganap na pagtaas sa konsentrasyon nito sa atmospera ng 35%. Noong 2005 umabot ito sa 379 ppm;

– mitein(CH 4) ay ang pangalawang pinakamahalagang greenhouse gas pagkatapos ng CO 2 ; tumaas ang konsentrasyon nito ng 2.5 beses kumpara sa pre-industrial period at umabot sa 1774 ppb noong 2005;

– nitrous oxide(N2O), ang konsentrasyon nito ay tumaas ng 18% noong 2005 kumpara sa pre-industrial period at umabot sa 319 billion –1; Sa kasalukuyan, humigit-kumulang 40% ng halaga ng N 2 O na pumapasok sa atmospera ay dahil sa mga aktibidad sa ekonomiya (mga pataba, pagsasaka ng mga hayop, industriya ng kemikal).

Naka-on kanin. 4.7 ang takbo ng oras ng konsentrasyon ng carbon dioxide ay ipinakita ( A), mitein ( b) at nitrous oxide ( V) sa atmospera at sa kanilang mga pagbabago sa nakalipas na 10,000 taon at mula noong 1750. Ang takbo ng oras ay nakuha mula sa mga sukat sa mga deposito ng yelo mula sa iba't ibang mga mananaliksik at mga sukat sa atmospera. Ang figure ay malinaw na nagpapakita ng progresibong pagtaas sa CO 2 at iba pang mga gas sa panahon ng industriyal na panahon.

Ayon sa IPCC Fourth Assessment Report (2007), sa panahon ng industriyal ay may makabuluhang pagtaas sa atmospheric na konsentrasyon ng mga gas na aktibo sa klima. Kaya, sa nakalipas na 250 taon, ang mga konsentrasyon ng carbon dioxide sa atmospera (CO 2) ay tumaas mula 280 hanggang 379 ppm (mga bahagi kada milyon kada yunit ng dami). Ang kasalukuyang konsentrasyon ng mga greenhouse gas sa atmospera, tulad ng tinutukoy ng pagsusuri ng mga bula ng hangin mula sa mga core ng yelo na nagpapanatili sa komposisyon ng sinaunang kapaligiran ng Antarctica, ay mas mataas kaysa sa anumang oras sa huling 10 libong taon. Ang mga global atmospheric methane concentrations ay tumaas mula 715 hanggang 1,774 ppb (parts per billion per unit volume) noong panahon ng industriya. Ang pinaka-dramatikong pagtaas sa mga konsentrasyon ng greenhouse gas ay naobserbahan sa mga nakalipas na dekada, na nagreresulta sa pag-init ng kapaligiran.

Kaya ang proseso modernong pag-init ng klima nangyayari laban sa backdrop ng sustainable pagtaas ng konsentrasyon ng greenhouse gas, at una sa lahat, carbon dioxide (CO 2). Kaya, ayon sa data para sa 1999, ang mga paglabas ng CO 2 bilang resulta ng aktibidad ng tao, mula sa pagkasunog ng fossil fuels, ay umabot sa 6.2 bilyong tonelada noong 1996, na halos 4 na beses na higit pa kaysa noong 1950. Mula 1750 hanggang 2000, nagkaroon ng pagtaas sa konsentrasyon ng carbon dioxide sa atmospera ng 31% (Perevedentsev Yu.P., 2009).

Ang takbo ng oras ng konsentrasyon ng CO 2 sa istasyon ng Russian Teriberka (Figure 4.8) ay nagpapakita na ang average na rate ng paglago ng CO 2 sa loob ng 20 taon ay 1.7 milyon –1 bawat taon, na may makabuluhang pagbabago sa pana-panahong katumbas ng 15÷20 milyon –1.

kanin. 2.8. Ang takbo ng oras ng konsentrasyon ng CO 2 sa atmospera sa istasyon ng Teriberka (Kola Peninsula) para sa panahon ng pagmamasid mula noong 1988. Ang mga tuldok at linya ay nagpapakita ng mga iisang sukat ( 1 ), pinakinis na pana-panahong pagkakaiba-iba ( 2 ) at pangmatagalang kalakaran ( 3 ) CO 2 CO 2 concentration, ppm (OD, 2008)

Ang mekanismo ng greenhouse effect ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaiba sa kapasidad ng pagsipsip ng atmospera para sa solar radiation na dumarating sa Earth at radiation na umaalis sa Earth. Ang Earth ay tumatanggap ng radiation mula sa Araw sa isang malawak na banda ng spectrum na may average na wavelength na humigit-kumulang 0.5 microns, at ang short-wave radiation na ito ay halos dumaan sa atmospera. Ang Earth ay nagbibigay ng natanggap na enerhiya halos tulad ng isang ganap na itim na katawan sa long-wave, infrared range, na may average na wavelength na humigit-kumulang 10 microns. Sa hanay na ito, maraming mga gas (CO 2, CH 4, H 2 O, atbp.) ay mayroong maraming mga banda ng pagsipsip; Ang carbon dioxide ay masinsinang sumisipsip ng radiation na nagmumula sa Earth sa hanay na 12–18 microns at isa sa mga pangunahing salik na nagbibigay ng greenhouse effect (Perevedentsev Yu.P., 2009).

Modernong pag-init ng klima. Ang katotohanan na ang modernong klima ay nagbabago ay kinikilala ng lahat, dahil ang parehong mga instrumental na sukat at natural na mga tagapagpahiwatig ay nagpapahiwatig ng isang bagay: sa mga nakaraang dekada nagkaroon ng isang makabuluhang pag-init ng klima ng planeta. Sa nakalipas na siglo (1906–2005), ang isang ground-based meteorological network ay nakapagtala ng isang makabuluhang pagtaas sa average na global temperature sa ibabaw ng Earth ng 0.74 °C. Ang mga hindi pagkakasundo ay lumitaw kapag tinatalakay ang mga sanhi ng pag-init. Sa Fourth Assessment Report, ang mga eksperto sa IPCC (2007) ay gumawa ng mga konklusyon tungkol sa mga sanhi ng naobserbahang pag-init: ang posibilidad na ang pagbabago ng klima sa nakalipas na 50 taon ay naganap nang walang panlabas (anthropogenic) na impluwensya ay tinasa bilang napakababa (<5%). С высокой степенью вероятности (>90%) ay nagsasabi na ang mga pagbabagong naobserbahan sa nakalipas na 50 taon ay sanhi hindi lamang ng natural, kundi pati na rin ng mga panlabas na impluwensya. Sa >90% kumpiyansa, ang ulat ay nagsasaad na ang tumataas na konsentrasyon ng anthropogenic greenhouse gases ay responsable para sa karamihan ng global warming mula noong kalagitnaan ng ika-20 siglo.

Mayroong iba pang mga pananaw sa mga sanhi ng pag-init - isang panloob na kadahilanan, natural na pagkakaiba-iba na nagdudulot ng mga pagbabago sa temperatura, kapwa sa direksyon ng pag-init at paglamig. Kaya, sa gawain (Datsenko N.M., Monin A.S., Sonechkin D.M., 2004), ang mga tagasuporta ng konseptong ito ay nagpapahiwatig na ang panahon ng pinakamatinding pagtaas sa temperatura ng mundo noong ika-20 siglo (90s) ay bumagsak sa pataas na sangay ng 60s. pagbabagu-bago ng tag-init, na kinilala ng mga ito sa mga indeks na nagpapakilala sa estado ng thermal at sirkulasyon ng atmospera. Kasabay nito, iminumungkahi na ang mga modernong pagbabago sa klima ay bunga ng mga nonlinear na reaksyon ng sistema ng klima sa mga quasi-periodic na panlabas na impluwensya (mga siklo ng lunar-solar tides at solar na aktibidad, mga siklo ng rebolusyon ng pinakamalaking planeta ng Solar system. sa paligid ng isang karaniwang sentro, atbp.) (Perevedentsev Yu.P. ., 2009).

Sa unang pagkakataon, ang paglago ng pang-industriyang CO 2 emissions sa atmospera ay itinatag ni H.E. Suess sa unang bahagi ng 50s ng XX siglo. Batay sa mga pagbabago sa ratio ng carbon sa mga singsing ng puno, napagpasyahan ni Suess na ang atmospheric carbon dioxide ay napunan ng CO 2 emissions mula sa pagkasunog ng mga fossil fuel mula noong ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo. Natuklasan niya na ang ratio ng radioactive C 14, na patuloy na nabubuo sa atmospera dahil sa pagkilos ng mga cosmic particle, hanggang sa stable na C 12 ay bumababa sa nakalipas na daang taon bilang resulta ng "dilution" ng atmospheric CO 2 ng daloy. ng CO 2 mula sa fossil fuels, na halos walang C (half-life C 14 ay katumbas ng 5730 taon). Kaya, ang isang pagtaas sa pang-industriyang CO 2 emissions sa kapaligiran ay nakita batay sa mga sukat sa mga singsing ng puno. Noong 1958 lamang nagsimula ang pagtatala ng mga konsentrasyon ng CO 2 sa atmospera sa istasyon ng Mauna Loa sa Karagatang Pasipiko.

kanin. 4.7. Oras ng takbo ng konsentrasyon ng carbon dioxide ( A), mitein ( b) at nitrous oxide ( V) sa atmospera at ang kanilang mga pagbabago sa nakalipas na 10,000 taon (malaking panel) at mula noong 1750 (mas maliit na panel na ipinasok dito). Mga resulta ng mga sukat sa mga deposito ng yelo (mga simbolo ng iba't ibang kulay at mga pagsasaayos) mula sa iba't ibang mga mananaliksik at mga sukat sa kapaligiran (pulang kurba). Ang sukat ng mga pagtatasa na tumutugma sa mga nasusukat na konsentrasyon ng mga epekto ng radiation ay ipinapakita sa malalaking panel sa kanang bahagi (Ulat ng pagtatasa sa pagbabago ng klima at mga kahihinatnan nito sa teritoryo ng Russian Federation (AR), 2008)

Ang kapaligiran ng daigdig

Atmospera(mula sa. Matandang Griyegoἀτμός - singaw at σφαῖρα - bola) - gas shell ( geosphere), nakapalibot sa planeta Lupa. Ang panloob na ibabaw ay sumasakop hydrosphere at bahagyang tumahol, ang panlabas ay may hangganan sa malapit sa Earth na bahagi ng outer space.

Ang hanay ng mga sangay ng pisika at kimika na nag-aaral sa atmospera ay karaniwang tinatawag pisika ng atmospera. Tinutukoy ng kapaligiran panahon sa ibabaw ng Earth, pag-aaral ng panahon meteorolohiya, at mga pangmatagalang variation klima - klimatolohiya.

Ang istraktura ng kapaligiran

Ang istraktura ng kapaligiran

Troposphere

Ang pinakamataas na limitasyon nito ay nasa taas na 8-10 km sa polar, 10-12 km sa temperate at 16-18 km sa tropikal na latitude; mas mababa sa taglamig kaysa sa tag-araw. Ang mas mababang, pangunahing layer ng atmospera. Naglalaman ng higit sa 80% ng kabuuang masa ng hangin sa atmospera at humigit-kumulang 90% ng lahat ng singaw ng tubig na nasa atmospera. Sa troposphere ay lubos na binuo kaguluhan At kombeksyon, bumangon ka mga ulap, ay umuunlad mga bagyo At mga anticyclone. Bumababa ang temperatura sa pagtaas ng altitude na may average na vertical gradient 0.65°/100 m

Ang mga sumusunod ay tinatanggap bilang "normal na kondisyon" sa ibabaw ng Earth: density 1.2 kg/m3, barometric pressure 101.35 kPa, temperatura plus 20 °C at relative humidity 50%. Ang mga conditional indicator na ito ay puro engineering significance.

Stratosphere

Isang layer ng atmospera na matatagpuan sa taas na 11 hanggang 50 km. Nailalarawan sa pamamagitan ng isang bahagyang pagbabago sa temperatura sa 11-25 km layer (mas mababang layer ng stratosphere) at isang pagtaas sa 25-40 km layer mula −56.5 hanggang 0.8 ° SA(itaas na layer ng stratosphere o rehiyon pagbabaligtad). Ang pagkakaroon ng maabot ang isang halaga ng tungkol sa 273 K (halos 0 ° C) sa isang altitude ng tungkol sa 40 km, ang temperatura ay nananatiling pare-pareho hanggang sa isang altitude ng tungkol sa 55 km. Ang rehiyon na ito ng pare-pareho ang temperatura ay tinatawag stratopause at ang hangganan sa pagitan ng stratosphere at mesosphere.

Stratopause

Ang boundary layer ng atmospera sa pagitan ng stratosphere at mesosphere. Sa vertical na pamamahagi ng temperatura ay may pinakamataas (mga 0 °C).

Mesosphere

Ang kapaligiran ng daigdig

Mesosphere nagsisimula sa taas na 50 km at umaabot sa 80-90 km. Bumababa ang temperatura sa taas na may average na vertical gradient na (0.25-0.3)°/100 m Ang pangunahing proseso ng enerhiya ay ang radiant heat transfer. Mga kumplikadong proseso ng photochemical na kinasasangkutan mga libreng radical, vibrationally excited molecules, atbp., na nagiging sanhi ng glow ng atmospera.

Mesopause

Transitional layer sa pagitan ng mesosphere at thermosphere. Mayroong minimum sa vertical na pamamahagi ng temperatura (mga -90 °C).

Linya ng Karman

Ang taas sa ibabaw ng antas ng dagat, na karaniwang tinatanggap bilang hangganan sa pagitan ng kapaligiran at kalawakan ng Earth.

Thermosphere

Pangunahing artikulo: Thermosphere

Ang itaas na limitasyon ay tungkol sa 800 km. Ang temperatura ay tumataas sa mga altitude ng 200-300 km, kung saan umabot ito sa mga halaga ng pagkakasunud-sunod ng 1500 K, pagkatapos nito ay nananatiling halos pare-pareho sa mataas na altitude. Sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet at x-ray solar radiation at cosmic radiation, nangyayari ang air ionization (" auroras") - mga pangunahing lugar ionosphere humiga sa loob ng thermosphere. Sa mga altitude na higit sa 300 km, nangingibabaw ang atomic oxygen.

Mga layer ng atmospera hanggang sa taas na 120 km

Exosphere (nagkakalat na globo)

Exosphere- dispersion zone, ang panlabas na bahagi ng thermosphere, na matatagpuan sa itaas ng 700 km. Ang gas sa exosphere ay napakabihirang, at mula dito ang mga particle nito ay tumagas sa interplanetary space ( pagwawaldas).

Hanggang sa isang altitude ng 100 km, ang kapaligiran ay isang homogenous, well-mixed pinaghalong mga gas. Sa mas mataas na mga layer, ang distribusyon ng mga gas ayon sa taas ay nakasalalay sa kanilang mga molekular na masa; Dahil sa pagbaba ng densidad ng gas, bumababa ang temperatura mula 0 °C sa stratosphere hanggang −110 °C sa mesosphere. Gayunpaman, ang kinetic energy ng mga indibidwal na particle sa taas na 200-250 km ay tumutugma sa temperatura na ~1500 °C. Sa itaas ng 200 km, ang mga makabuluhang pagbabago sa temperatura at density ng mga gas sa oras at espasyo ay sinusunod.

Sa taas na humigit-kumulang 2000-3000 km, ang exosphere ay unti-unting nagiging tinatawag na malapit sa space vacuum, na puno ng napakabihirang mga particle ng interplanetary gas, pangunahin ang hydrogen atoms. Ngunit ang gas na ito ay kumakatawan lamang sa bahagi ng interplanetary matter. Ang iba pang bahagi ay binubuo ng mga dust particle ng cometary at meteoric na pinagmulan. Bilang karagdagan sa napakabihirang mga particle ng alikabok, ang electromagnetic at corpuscular radiation ng solar at galactic na pinagmulan ay tumagos sa espasyong ito.

Ang troposphere ay bumubuo ng halos 80% ng masa ng atmospera, ang stratosphere - mga 20%; ang masa ng mesosphere ay hindi hihigit sa 0.3%, ang thermosphere ay mas mababa sa 0.05% ng kabuuang masa ng atmospera. Batay sa mga electrical properties sa atmospera, ang neutronosphere at ionosphere ay nakikilala. Sa kasalukuyan ay pinaniniwalaan na ang atmospera ay umaabot sa taas na 2000-3000 km.

Depende sa komposisyon ng gas sa atmospera, naglalabas sila homosphere At heterosphere. Heterosphere - Ito ang lugar kung saan nakakaapekto ang gravity sa paghihiwalay ng mga gas, dahil bale-wala ang paghahalo nito sa ganoong altitude. Ito ay nagpapahiwatig ng isang variable na komposisyon ng heterosphere. Nasa ibaba nito ang isang mahusay na halo-halong, homogenous na bahagi ng atmospera, na tinatawag homosphere. Ang hangganan sa pagitan ng mga layer na ito ay tinatawag turbo pause, ito ay nasa taas na humigit-kumulang 120 km.

Mga katangiang pisikal

Ang kapal ng atmospera ay humigit-kumulang 2000 - 3000 km mula sa ibabaw ng Earth. Kabuuang masa hangin- (5.1-5.3)×10 18 kg. Molar mass ang malinis na tuyong hangin ay 28.966. Presyon sa 0 °C sa antas ng dagat 101.325 kPa; kritikal na temperatura?140.7 °C; kritikal na presyon 3.7 MPa; C p 1.0048×10 3 J/(kg K) (sa 0 °C), C v 0.7159×10 3 J/(kg K) (sa 0 °C). Ang solubility ng hangin sa tubig sa 0 °C ay 0.036%, sa 25 °C - 0.22%.

Physiological at iba pang mga katangian ng kapaligiran

Nasa taas na ng 5 km sa ibabaw ng antas ng dagat, nabubuo ang isang hindi sanay na tao gutom sa oxygen at walang adaptasyon, ang pagganap ng isang tao ay makabuluhang nabawasan. Ang physiological zone ng atmospera ay nagtatapos dito. Ang paghinga ng tao ay nagiging imposible sa taas na 15 km, bagaman hanggang sa humigit-kumulang 115 km ang atmospera ay naglalaman ng oxygen.

Ang kapaligiran ay nagbibigay sa atin ng oxygen na kailangan para sa paghinga. Gayunpaman, dahil sa pagbaba ng kabuuang presyon ng atmospera, habang tumataas ka sa altitude, ang bahagyang presyon ng oxygen ay bumababa nang naaayon.

Ang mga baga ng tao ay patuloy na naglalaman ng humigit-kumulang 3 litro ng alveolar air. Bahagyang presyon oxygen sa alveolar air sa normal na atmospheric pressure ay 110 mm Hg. Art., presyon ng carbon dioxide - 40 mm Hg. Art., at singaw ng tubig - 47 mm Hg. Art. Sa pagtaas ng altitude, bumababa ang presyon ng oxygen, at ang kabuuang presyon ng singaw ng tubig at carbon dioxide sa mga baga ay nananatiling halos pare-pareho - mga 87 mm Hg. Art. Ang supply ng oxygen sa mga baga ay ganap na titigil kapag ang ambient air pressure ay naging katumbas ng halagang ito.

Sa taas na humigit-kumulang 19-20 km, ang presyon ng atmospera ay bumaba sa 47 mm Hg. Art. Samakatuwid, sa altitude na ito, ang tubig at interstitial fluid ay nagsisimulang kumulo sa katawan ng tao. Sa labas ng naka-pressure na cabin sa mga altitude na ito, ang kamatayan ay nangyayari halos kaagad. Kaya, mula sa punto ng view ng pisyolohiya ng tao, ang "espasyo" ay nagsisimula na sa taas na 15-19 km.

Ang mga siksik na layer ng hangin - ang troposphere at stratosphere - ay nagpoprotekta sa atin mula sa mga nakakapinsalang epekto ng radiation. Na may sapat na rarefaction ng hangin, sa mga altitude na higit sa 36 km, ang mga ionizing agent ay may matinding epekto sa katawan. radiation- pangunahing cosmic ray; Sa mga altitude na higit sa 40 km, ang ultraviolet na bahagi ng solar spectrum ay mapanganib para sa mga tao.

Habang tumataas tayo sa isang mas mataas na taas sa ibabaw ng Earth, ang mga pamilyar na phenomena ay naobserbahan sa mas mababang mga layer ng atmospera tulad ng pagpapalaganap ng tunog, ang paglitaw ng aerodynamic. angat at paglaban, paglipat ng init kombeksyon atbp.

Sa rarefied layer ng hangin, pamamahagi tunog lumalabas na imposible. Hanggang sa taas na 60-90 km, posible pa ring gumamit ng air resistance at lift para sa kinokontrol na aerodynamic flight. Ngunit simula sa mga altitude ng 100-130 km, mga konsepto na pamilyar sa bawat piloto mga numero M At sound barrier mawala ang kanilang kahulugan, mayroong isang kondisyon Linya ng Karman lampas na kung saan magsisimula ang globo ng purong ballistic na paglipad, na makokontrol lamang gamit ang mga reaktibong pwersa.

Sa mga altitude na higit sa 100 km, ang kapaligiran ay pinagkaitan ng isa pang kahanga-hangang pag-aari - ang kakayahang sumipsip, magsagawa at magpadala ng thermal energy sa pamamagitan ng convection (i.e. sa pamamagitan ng paghahalo ng hangin). Nangangahulugan ito na ang iba't ibang mga elemento ng kagamitan sa orbital space station ay hindi magagawang palamig mula sa labas sa parehong paraan tulad ng karaniwang ginagawa sa isang eroplano - sa tulong ng mga air jet at air radiator. Sa ganoong taas, tulad ng sa espasyo sa pangkalahatan, ang tanging paraan upang ilipat ang init ay thermal radiation.

Komposisyon sa atmospera

Komposisyon ng tuyong hangin

Ang kapaligiran ng Earth ay pangunahing binubuo ng mga gas at iba't ibang mga dumi (alikabok, mga patak ng tubig, mga kristal ng yelo, mga asin sa dagat, mga produkto ng pagkasunog).

Ang konsentrasyon ng mga gas na bumubuo sa atmospera ay halos pare-pareho, maliban sa tubig (H 2 O) at carbon dioxide (CO 2).

Komposisyon ng tuyong hangin
Nitrogen
Oxygen
Argon
Tubig
Carbon dioxide
Neon
Helium
Methane
Krypton
Hydrogen
Xenon
Nitrous oxide

Bilang karagdagan sa mga gas na ipinahiwatig sa talahanayan, ang kapaligiran ay naglalaman ng SO 2, NH 3, CO, ozone, haydrokarbon, HCl, HF, mag-asawa Hg, I 2 , at gayundin HINDI at maraming iba pang mga gas sa maliit na dami. Ang troposphere ay patuloy na naglalaman ng isang malaking bilang ng mga nasuspinde na solid at likidong mga particle ( aerosol).

Kasaysayan ng pagbuo ng atmospera

Ayon sa pinakakaraniwang teorya, ang kapaligiran ng Earth ay may apat na magkakaibang komposisyon sa paglipas ng panahon. Sa una ito ay binubuo ng mga magaan na gas ( hydrogen At helium), nakuha mula sa interplanetary space. Ito ang tinatawag na pangunahing kapaligiran(mga apat na bilyong taon na ang nakalilipas). Sa susunod na yugto, ang aktibong aktibidad ng bulkan ay humantong sa saturation ng atmospera na may mga gas maliban sa hydrogen (carbon dioxide, ammonia, singaw ng tubig). Ito ay kung paano ito nabuo pangalawang kapaligiran(mga tatlong bilyong taon bago ang kasalukuyang araw). Ang kapaligirang ito ay nakapagpapanumbalik. Dagdag pa, ang proseso ng pagbuo ng atmospera ay tinutukoy ng mga sumusunod na kadahilanan:

pagtagas ng mga magaan na gas (hydrogen at helium) sa interplanetary space;

mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa atmospera sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet radiation, mga paglabas ng kidlat at ilang iba pang mga kadahilanan.

Unti-unting humantong ang mga salik na ito sa pagbuo tersiyaryong kapaligiran, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas mababang nilalaman ng hydrogen at isang mas mataas na nilalaman ng nitrogen at carbon dioxide (nabuo bilang isang resulta ng mga kemikal na reaksyon mula sa ammonia at hydrocarbons).

Nitrogen

Ang pagbuo ng isang malaking halaga ng N 2 ay dahil sa oksihenasyon ng ammonia-hydrogen na kapaligiran ng molekular O 2, na nagsimulang magmula sa ibabaw ng planeta bilang isang resulta ng photosynthesis, simula 3 bilyong taon na ang nakalilipas. Ang N2 ay inilabas din sa atmospera bilang resulta ng denitrification ng mga nitrates at iba pang mga compound na naglalaman ng nitrogen. Ang nitrogen ay na-oxidized ng ozone sa NO sa itaas na kapaligiran.

Ang Nitrogen N 2 ay tumutugon lamang sa ilalim ng mga partikular na kondisyon (halimbawa, sa panahon ng paglabas ng kidlat). Ang oksihenasyon ng molecular nitrogen sa pamamagitan ng ozone sa panahon ng mga electrical discharge ay ginagamit sa pang-industriya na produksyon ng mga nitrogen fertilizers. Maaari nilang i-oxidize ito sa mababang pagkonsumo ng enerhiya at i-convert ito sa isang biologically active form. cyanobacteria (asul-berdeng algae) at nodule bacteria na bumubuo ng rhizobial symbiosis Sa munggo halaman, tinatawag na berdeng pataba.

Oxygen

Ang komposisyon ng kapaligiran ay nagsimulang magbago nang radikal sa hitsura sa Earth mga buhay na organismo, bilang isang resulta potosintesis sinamahan ng paglabas ng oxygen at pagsipsip ng carbon dioxide. Sa una, ang oxygen ay ginugol sa oksihenasyon ng mga pinababang compound - ammonia, hydrocarbons, nitrous form glandula nakapaloob sa mga karagatan, atbp. Sa pagtatapos ng yugtong ito, nagsimulang tumaas ang nilalaman ng oxygen sa atmospera. Unti-unti, nabuo ang isang modernong kapaligiran na may mga katangian ng oxidizing. Dahil nagdulot ito ng seryoso at biglaang pagbabago sa maraming prosesong nagaganap sa kapaligiran, lithosphere At biosphere, tinawag ang kaganapang ito Sakuna ng oxygen.

Para sa Phanerozoic ang komposisyon ng atmospera at nilalaman ng oxygen ay sumailalim sa mga pagbabago. Pangunahing nauugnay ang mga ito sa rate ng deposition ng organic sediment. Kaya, sa mga panahon ng pag-iipon ng karbon, ang nilalaman ng oxygen sa atmospera ay tila makabuluhang lumampas sa modernong antas.

Carbon dioxide

Ang nilalaman ng CO 2 sa atmospera ay nakasalalay sa aktibidad ng bulkan at mga proseso ng kemikal sa mga shell ng lupa, ngunit higit sa lahat - sa intensity ng biosynthesis at decomposition ng organikong bagay sa biosphere Lupa. Halos ang buong kasalukuyang biomass ng planeta (mga 2.4 × 10 12 tonelada ) ay nabuo dahil sa carbon dioxide, nitrogen at singaw ng tubig na nakapaloob sa hangin sa atmospera. Inilibing sa karagatan, V mga latian at sa kagubatan ang organikong bagay ay nagiging uling, langis At natural na gas. (cm. Geochemical carbon cycle)

Mga marangal na gas

Pinagmulan ng mga inert gas - argon, helium At krypton- mga pagsabog ng bulkan at pagkabulok ng mga radioactive na elemento. Ang Earth sa pangkalahatan at ang atmospera sa partikular ay nauubos ng mga inert na gas kumpara sa kalawakan. Ito ay pinaniniwalaan na ang dahilan nito ay nakasalalay sa patuloy na pagtagas ng mga gas sa interplanetary space.

Polusyon sa hangin

Kamakailan, ang ebolusyon ng atmospera ay nagsimulang maimpluwensyahan ng Tao. Ang resulta ng kanyang mga aktibidad ay isang patuloy na makabuluhang pagtaas sa nilalaman ng carbon dioxide sa atmospera dahil sa pagkasunog ng mga hydrocarbon fuels na naipon sa mga nakaraang geological na panahon. Malaking halaga ng CO 2 ang natupok sa panahon ng photosynthesis at sinisipsip ng mga karagatan sa mundo. Ang gas na ito ay pumapasok sa atmospera dahil sa pagkabulok ng mga carbonate na bato at mga organikong sangkap ng pinagmulan ng halaman at hayop, gayundin dahil sa volcanism at aktibidad ng industriya ng tao. Sa nakalipas na 100 taon, ang nilalaman ng CO 2 sa atmospera ay tumaas ng 10%, na ang bulk (360 bilyong tonelada) ay nagmumula sa pagkasunog ng gasolina. Kung magpapatuloy ang rate ng paglago ng pagkasunog ng gasolina, sa susunod na 50 - 60 taon ang halaga ng CO 2 sa atmospera ay doble at maaaring humantong sa pandaigdigang pagbabago ng klima.

Ang pagkasunog ng gasolina ay ang pangunahing pinagmumulan ng mga polluting gas ( CO, HINDI, KAYA 2 ). Ang sulfur dioxide ay na-oxidized ng atmospheric oxygen sa KAYA 3 sa itaas na mga layer ng atmospera, na kung saan ay nakikipag-ugnayan sa tubig at ammonia singaw, at ang resulta sulfuric acid (H 2 KAYA 4 ) At ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 KAYA 4 ) bumalik sa ibabaw ng Earth sa anyo ng tinatawag na. acid rain. Paggamit panloob na combustion engine humahantong sa makabuluhang polusyon sa atmospera na may nitrogen oxides, hydrocarbons at lead compounds ( tetraethyl lead Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Ang polusyon ng aerosol ng atmospera ay sanhi ng parehong natural na mga sanhi (pagsabog ng bulkan, mga bagyo ng alikabok, pagpasok ng mga patak ng tubig sa dagat at pollen ng halaman, atbp.) at mga aktibidad sa ekonomiya ng tao (pagmimina ng mga ores at mga materyales sa gusali, pagsunog ng gasolina, paggawa ng semento, atbp. ). Ang matinding malakihang paglabas ng particulate matter sa atmospera ay isa sa mga posibleng dahilan ng pagbabago ng klima sa planeta.

Ang istraktura at komposisyon ng kapaligiran ng Earth, dapat sabihin, ay hindi palaging pare-pareho ang mga halaga sa isa o ibang panahon ng pag-unlad ng ating planeta. Ngayon, ang patayong istraktura ng elementong ito, na may kabuuang "kapal" na 1.5-2.0 libong km, ay kinakatawan ng ilang pangunahing mga layer, kabilang ang:

1. Ang troposphere.
2. Tropopause.
3. Stratosphere.
4. Stratopause.
5. Mesosphere at mesopause.
6. Thermosphere.
7. Exosphere.

Mga pangunahing elemento ng atmospera

Ang troposphere ay isang layer kung saan ang malakas na patayo at pahalang na paggalaw ay sinusunod dito na nabuo ang panahon, sedimentary phenomena, at klimatiko na kondisyon. Ito ay umaabot ng 7-8 kilometro mula sa ibabaw ng planeta halos lahat ng dako, maliban sa mga polar na rehiyon (hanggang sa 15 km doon). Sa troposphere, mayroong unti-unting pagbaba sa temperatura, humigit-kumulang sa 6.4 ° C sa bawat kilometro ng altitude. Maaaring mag-iba ang indicator na ito para sa iba't ibang latitude at season.

Ang komposisyon ng kapaligiran ng Earth sa bahaging ito ay kinakatawan ng mga sumusunod na elemento at ang kanilang mga porsyento:

Nitrogen - mga 78 porsiyento;

Oxygen - halos 21 porsiyento;

Argon - tungkol sa isang porsyento;

Carbon dioxide - mas mababa sa 0.05%.

Isang komposisyon hanggang sa isang altitude na 90 kilometro

Bilang karagdagan, dito maaari kang makahanap ng alikabok, mga patak ng tubig, singaw ng tubig, mga produkto ng pagkasunog, mga kristal ng yelo, mga asin sa dagat, maraming mga particle ng aerosol, atbp. Ang komposisyon ng atmospera ng Earth ay sinusunod hanggang sa humigit-kumulang siyamnapung kilometro sa taas, kaya ang hangin ay humigit-kumulang pareho sa komposisyon ng kemikal, hindi lamang sa troposphere, kundi pati na rin sa mga nakapatong na layer. Ngunit doon ang atmospera ay may iba't ibang pisikal na katangian. Ang layer na may pangkalahatang komposisyon ng kemikal ay tinatawag na homosphere.

Anong iba pang elemento ang bumubuo sa atmospera ng Earth? Sa porsyento (sa dami, sa tuyong hangin) na mga gas gaya ng krypton (mga 1.14 x 10 -4), xenon (8.7 x 10 -7), hydrogen (5.0 x 10 -5), methane (mga 1.7 x 10 -5) ay kinakatawan dito 4), nitrous oxide (5.0 x 10 -5), atbp. Bilang isang porsyento ng masa, ang karamihan sa mga nakalistang bahagi ay nitrous oxide at hydrogen, na sinusundan ng helium, krypton, atbp.

Mga pisikal na katangian ng iba't ibang mga layer ng atmospera

Ang mga pisikal na katangian ng troposphere ay malapit na nauugnay sa kalapitan nito sa ibabaw ng planeta. Mula dito, ang sinasalamin na init ng araw sa anyo ng mga infrared ray ay itinuro pabalik paitaas, na kinasasangkutan ng mga proseso ng pagpapadaloy at kombeksyon. Iyon ang dahilan kung bakit bumababa ang temperatura nang may distansya mula sa ibabaw ng lupa. Ang kababalaghan na ito ay sinusunod hanggang sa taas ng stratosphere (11-17 kilometro), pagkatapos ay ang temperatura ay halos hindi nagbabago hanggang sa 34-35 km, at pagkatapos ay ang temperatura ay tumaas muli sa mga altitude na 50 kilometro (ang itaas na limitasyon ng stratosphere) . Sa pagitan ng stratosphere at troposphere mayroong isang manipis na intermediate layer ng tropopause (hanggang sa 1-2 km), kung saan ang mga pare-parehong temperatura ay sinusunod sa itaas ng ekwador - mga minus 70 ° C at sa ibaba. Sa itaas ng mga poste, ang tropopause ay "nagpapainit" sa tag-araw hanggang sa minus 45°C sa taglamig, ang mga temperatura dito ay nagbabago sa paligid ng -65°C;

Ang komposisyon ng gas ng atmospera ng Earth ay kinabibilangan ng isang mahalagang elemento tulad ng ozone. Mayroon itong medyo kaunti sa ibabaw (sampu hanggang minus ikaanim na kapangyarihan ng isang porsyento), dahil ang gas ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng sikat ng araw mula sa atomic oxygen sa itaas na bahagi ng atmospera. Sa partikular, ang pinakamaraming ozone ay nasa taas na humigit-kumulang 25 km, at ang buong "ozone screen" ay matatagpuan sa mga lugar mula 7-8 km sa mga pole, mula 18 km sa ekwador at hanggang limampung kilometro sa kabuuan sa itaas ng ibabaw ng planeta.

Pinoprotektahan ng kapaligiran mula sa solar radiation

Ang komposisyon ng hangin sa atmospera ng Earth ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa pangangalaga ng buhay, dahil ang mga indibidwal na elemento ng kemikal at komposisyon ay matagumpay na nililimitahan ang pag-access ng solar radiation sa ibabaw ng lupa at ang mga tao, hayop, at halaman na naninirahan dito. Halimbawa, ang mga molekula ng singaw ng tubig ay epektibong sumisipsip ng halos lahat ng saklaw ng infrared radiation, maliban sa mga haba sa hanay mula 8 hanggang 13 microns. Ang ozone ay sumisipsip ng ultraviolet radiation hanggang sa isang wavelength na 3100 A. Kung wala ang manipis na layer nito (3 mm lamang sa karaniwan kung inilagay sa ibabaw ng planeta), tubig lamang sa lalim na higit sa 10 metro at mga kuweba sa ilalim ng lupa kung saan ang solar radiation ay hindi maabot ang maaaring tirahan .

Zero Celsius sa stratopause

Sa pagitan ng susunod na dalawang antas ng atmospera, ang stratosphere at mesosphere, mayroong isang kahanga-hangang layer - ang stratopause. Ito ay tinatayang tumutugma sa taas ng ozone maxima at ang temperatura dito ay medyo komportable para sa mga tao - mga 0°C. Sa itaas ng stratopause, sa mesosphere (nagsisimula sa isang lugar sa taas na 50 km at nagtatapos sa taas na 80-90 km), ang isang pagbaba ng temperatura ay muling sinusunod sa pagtaas ng distansya mula sa ibabaw ng Earth (hanggang sa minus 70-80 ° C). ). Karaniwang nasusunog ang mga meteor sa mesosphere.

Sa thermosphere - kasama ang 2000 K!

Ang kemikal na komposisyon ng kapaligiran ng Earth sa thermosphere (nagsisimula pagkatapos ng mesopause mula sa mga taas na humigit-kumulang 85-90 hanggang 800 km) ay tumutukoy sa posibilidad ng naturang kababalaghan bilang unti-unting pag-init ng mga layer ng napakabihirang "hangin" sa ilalim ng impluwensya ng solar radiation . Sa bahaging ito ng "air blanket" ng planeta, ang mga temperatura ay mula 200 hanggang 2000 K, na nakuha dahil sa ionization ng oxygen (ang atomic oxygen ay matatagpuan sa itaas ng 300 km), pati na rin ang recombination ng oxygen atoms sa mga molekula. , na sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init. Ang thermosphere ay kung saan nangyayari ang auroras.

Sa itaas ng thermosphere ay ang exosphere - ang panlabas na layer ng atmospera, kung saan ang liwanag at mabilis na gumagalaw na hydrogen atoms ay maaaring makatakas sa outer space. Ang kemikal na komposisyon ng kapaligiran ng Earth dito ay halos kinakatawan ng mga indibidwal na atomo ng oxygen sa ibabang mga layer, mga atomo ng helium sa gitnang mga layer, at halos eksklusibong mga atomo ng hydrogen sa itaas na mga layer. Mataas na temperatura ang nananaig dito - mga 3000 K at walang atmospheric pressure.

Paano nabuo ang atmospera ng daigdig?

Ngunit, tulad ng nabanggit sa itaas, ang planeta ay hindi palaging may tulad na komposisyon sa atmospera. Sa kabuuan, mayroong tatlong konsepto ng pinagmulan ng elementong ito. Ang unang hypothesis ay nagmumungkahi na ang atmospera ay kinuha sa pamamagitan ng proseso ng accretion mula sa isang protoplanetary cloud. Gayunpaman, ngayon ang teoryang ito ay napapailalim sa makabuluhang pagpuna, dahil ang gayong pangunahing kapaligiran ay dapat na nawasak ng solar "hangin" mula sa isang bituin sa ating planetary system. Bilang karagdagan, ipinapalagay na ang mga pabagu-bagong elemento ay hindi maaaring mapanatili sa zone ng pagbuo ng mga terrestrial na planeta dahil sa masyadong mataas na temperatura.

Ang komposisyon ng pangunahing atmospera ng Earth, gaya ng iminungkahi ng pangalawang hypothesis, ay maaaring nabuo dahil sa aktibong pambobomba sa ibabaw ng mga asteroid at kometa na dumating mula sa paligid ng Solar system sa mga unang yugto ng pag-unlad. Medyo mahirap kumpirmahin o pabulaanan ang konseptong ito.

Eksperimento sa IDG RAS

Ang pinaka-kapani-paniwala ay ang ikatlong hypothesis, na naniniwala na ang atmospera ay lumitaw bilang isang resulta ng paglabas ng mga gas mula sa mantle ng crust ng lupa humigit-kumulang 4 na bilyong taon na ang nakalilipas. Ang konsepto na ito ay sinubukan sa Institute of Geography ng Russian Academy of Sciences sa panahon ng isang eksperimento na tinatawag na "Tsarev 2", kapag ang isang sample ng isang sangkap ng meteoric na pinagmulan ay pinainit sa isang vacuum. Pagkatapos ay naitala ang pagpapakawala ng mga gas tulad ng H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2, atbp. Samakatuwid, wastong ipinapalagay ng mga siyentipiko na ang kemikal na komposisyon ng pangunahing kapaligiran ng Earth ay kasama ang tubig at carbon dioxide, hydrogen fluoride (. HF), carbon monoxide gas (CO), hydrogen sulfide (H 2 S), nitrogen compound, hydrogen, methane (CH 4), ammonia vapor (NH 3), argon, atbp. Ang singaw ng tubig mula sa pangunahing atmospera ay lumahok sa pagbuo ng hydrosphere, ang carbon dioxide ay higit na nasa isang nakatali na estado sa mga organikong sangkap at bato, ang nitrogen ay pumasa sa komposisyon ng modernong hangin, at muli sa mga sedimentary na bato at mga organikong sangkap.

Ang komposisyon ng pangunahing atmospera ng Daigdig ay hindi magpapahintulot sa mga modernong tao na mapunta rito nang walang kagamitan sa paghinga, dahil walang oxygen sa kinakailangang dami noon. Ang elementong ito ay lumitaw sa mga makabuluhang dami isa at kalahating bilyong taon na ang nakalilipas, pinaniniwalaan na may kaugnayan sa pag-unlad ng proseso ng photosynthesis sa asul-berde at iba pang algae, na siyang pinakamatandang naninirahan sa ating planeta.

Pinakamababang oxygen

Ang katotohanan na ang komposisyon ng atmospera ng Earth sa simula ay halos walang oxygen ay ipinahiwatig ng katotohanan na madaling na-oxidized, ngunit hindi na-oxidized na graphite (carbon) ay matatagpuan sa pinakalumang (Catarchaean) na mga bato. Kasunod nito, lumitaw ang tinatawag na banded iron ores, na kinabibilangan ng mga layer ng enriched iron oxides, na nangangahulugang ang paglitaw sa planeta ng isang malakas na mapagkukunan ng oxygen sa molekular na anyo. Ngunit ang mga elementong ito ay matatagpuan lamang sa pana-panahon (marahil ang parehong algae o iba pang mga producer ng oxygen ay lumitaw sa maliliit na isla sa isang walang oxygen na disyerto), habang ang natitirang bahagi ng mundo ay anaerobic. Ang huli ay sinusuportahan ng katotohanan na ang madaling na-oxidized na pyrite ay natagpuan sa anyo ng mga pebbles na naproseso ng daloy nang walang mga bakas ng mga reaksiyong kemikal. Dahil ang umaagos na tubig ay hindi maaaring mahinang aerated, nabuo ang pananaw na ang atmospera bago ang Cambrian ay naglalaman ng mas mababa sa isang porsyento ng komposisyon ng oxygen sa ngayon.

Rebolusyonaryong pagbabago sa komposisyon ng hangin

Humigit-kumulang sa gitna ng Proterozoic (1.8 bilyong taon na ang nakalilipas), isang "rebolusyon ng oxygen" ang naganap nang lumipat ang mundo sa aerobic respiration, kung saan 38 ang maaaring makuha mula sa isang molekula ng isang nutrient (glucose), at hindi dalawa (tulad ng anaerobic respiration) mga yunit ng enerhiya. Ang komposisyon ng kapaligiran ng Earth, sa mga tuntunin ng oxygen, ay nagsimulang lumampas sa isang porsyento ng kung ano ito ngayon, at isang ozone layer ay nagsimulang lumitaw, na nagpoprotekta sa mga organismo mula sa radiation. Ito ay mula sa kanya na, halimbawa, ang mga sinaunang hayop tulad ng mga trilobite ay "nagtago" sa ilalim ng makapal na mga shell. Mula noon hanggang sa ating panahon, ang nilalaman ng pangunahing elemento ng "respiratoryo" ay unti-unti at dahan-dahang tumaas, na tinitiyak ang pagkakaiba-iba ng pag-unlad ng mga anyo ng buhay sa planeta.

Komposisyon at istraktura ng atmospera.

Ang kapaligiran ay ang gaseous shell ng Earth. Ang patayong lawak ng atmospera ay higit sa tatlong Earth radii (ang average na radius ay 6371 km) at ang masa ay 5.157x10 15 tonelada, na humigit-kumulang isang milyon ng masa ng Earth.

Ang paghahati ng atmospera sa mga layer sa patayong direksyon ay batay sa mga sumusunod:

Komposisyon ng hangin sa atmospera,

Mga proseso ng physico-kemikal;

Pamamahagi ng temperatura ayon sa taas;

Pakikipag-ugnayan ng atmospera sa pinagbabatayan na ibabaw.

Ang kapaligiran ng ating planeta ay isang mekanikal na halo ng iba't ibang mga gas, kabilang ang singaw ng tubig, pati na rin ang isang tiyak na halaga ng mga aerosol. Ang komposisyon ng tuyong hangin sa mas mababang 100 km ay nananatiling halos pare-pareho. Ang malinis at tuyong hangin, walang singaw ng tubig, alikabok at iba pang mga dumi, ay pinaghalong mga gas, pangunahin ang nitrogen (78% ng dami ng hangin) at oxygen (21%). Mas mababa sa isang porsyento ang argon at marami pang ibang gas sa napakaliit na dami - xenon, krypton, carbon dioxide, hydrogen, helium, atbp. (Talahanayan 1.1).

Ang nitrogen, oxygen at iba pang mga bahagi ng hangin sa atmospera ay palaging nasa isang gas na estado sa atmospera, dahil ang mga kritikal na temperatura, iyon ay, ang mga temperatura kung saan maaari silang maging likido, ay mas mababa kaysa sa mga temperatura na naobserbahan sa ibabaw ng ang Lupa. Ang pagbubukod ay carbon dioxide. Gayunpaman, upang lumipat sa isang likidong estado, bilang karagdagan sa temperatura, kinakailangan din na makamit ang isang estado ng saturation. Mayroong maliit na carbon dioxide sa atmospera (0.03%) at ito ay matatagpuan sa anyo ng mga indibidwal na molekula, pantay na ipinamamahagi sa mga molekula ng iba pang mga atmospera na gas. Sa nakalipas na 60-70 taon, ang nilalaman nito ay tumaas ng 10-12%, sa ilalim ng impluwensya ng aktibidad ng tao.

Ang pinaka-madaling kapitan sa pagbabago ay ang nilalaman ng singaw ng tubig, ang konsentrasyon nito sa ibabaw ng Earth sa mataas na temperatura ay maaaring umabot sa 4%. Sa pagtaas ng altitude at pagbaba ng temperatura, ang nilalaman ng singaw ng tubig ay bumababa nang husto (sa taas na 1.5-2.0 km - sa kalahati at 10-15 beses mula sa ekwador hanggang sa poste).

Ang masa ng solid impurities sa nakalipas na 70 taon sa atmospera ng hilagang hemisphere ay tumaas ng humigit-kumulang 1.5 beses.

Ang katatagan ng komposisyon ng gas ng hangin ay tinitiyak ng masinsinang paghahalo ng mas mababang layer ng hangin.

Komposisyon ng gas ng mas mababang mga layer ng tuyong hangin (walang singaw ng tubig)

Ang papel at kahalagahan ng mga pangunahing gas ng hangin sa atmospera

OXYGEN (TUNGKOL) mahalaga para sa halos lahat ng mga naninirahan sa planeta. Ito ay isang aktibong gas. Nakikilahok ito sa mga reaksiyong kemikal sa iba pang mga gas sa atmospera. Ang oxygen ay aktibong sumisipsip ng nagniningning na enerhiya, lalo na ang napakaikling wavelength na mas mababa sa 2.4 microns. Sa ilalim ng impluwensya ng solar ultraviolet radiation (X< 03 µm), ang molekula ng oxygen ay naghiwa-hiwalay sa mga atomo. Ang atomic oxygen, na pinagsama sa isang molekula ng oxygen, ay bumubuo ng isang bagong sangkap - triatomic oxygen o ozone(Oz). Ang ozone ay pangunahing matatagpuan sa matataas na lugar. doon kanyang ang papel para sa planeta ay lubhang kapaki-pakinabang. Sa ibabaw ng Earth, ang ozone ay nabuo sa panahon ng paglabas ng kidlat.

Hindi tulad ng lahat ng iba pang mga gas sa atmospera, na walang lasa at walang amoy, ang ozone ay may katangiang amoy. Isinalin mula sa Griyego, ang salitang “ozone” ay nangangahulugang “mabangong-amoy.” Pagkatapos ng bagyo, ang amoy na ito ay itinuturing na amoy ng pagiging bago. Sa malalaking dami, ang ozone ay isang nakakalason na sangkap. Sa mga lungsod na may malaking bilang ng mga sasakyan, at samakatuwid ay malalaking emisyon ng mga gas ng sasakyan, ang ozone ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng sikat ng araw sa malinaw o bahagyang maulap na panahon. Ang lungsod ay natatakpan ng dilaw-asul na ulap, lumalala ang kakayahang makita. Ito ay photochemical smog.

Ang NITROGEN (N2) ay isang neutral na gas;

Hanggang sa taas na 500 km, ang kapaligiran ay pangunahing binubuo ng oxygen at nitrogen. Bukod dito, kung ang nitrogen ay nangingibabaw sa mas mababang layer ng atmospera, kung gayon sa matataas na altitude mayroong mas maraming oxygen kaysa nitrogen.

Ang ARGON (Ar) ay isang neutral na gas, hindi tumutugon, at hindi nakikilahok sa pagsipsip o paglabas ng nagniningning na enerhiya. Katulad nito - xenon, krypton at marami pang ibang gas. Ang argon ay isang mabigat na sangkap;

Ang CARBON DIOXIDE (CO2) sa atmospera ay nasa average na 0.03%. Ang gas na ito ay lubhang kailangan para sa mga halaman at aktibong hinihigop ng mga ito. Ang aktwal na halaga nito sa hangin ay maaaring bahagyang mag-iba. Sa mga lugar na pang-industriya, ang halaga nito ay maaaring tumaas sa 0.05%. Sa mga rural na lugar, sa itaas ng kagubatan at bukid ay mas kaunti nito. Sa Antarctica mayroong humigit-kumulang 0.02% carbon dioxide, ibig sabihin, halos Uz mas mababa kaysa sa karaniwang halaga sa atmospera. Ang parehong halaga at kahit na mas mababa sa ibabaw ng dagat - 0.01 - 0.02%, dahil ang carbon dioxide ay masinsinang hinihigop ng tubig.

Sa layer ng hangin na direktang katabi ng ibabaw ng lupa, ang dami ng carbon dioxide ay nakakaranas din ng pang-araw-araw na pagbabagu-bago.

Mas marami ito sa gabi, mas kaunti sa araw. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa oras ng liwanag ng araw ang carbon dioxide ay nasisipsip ng mga halaman, ngunit hindi sa gabi. Ang mga halaman sa planeta ay kumukuha ng humigit-kumulang 550 bilyong tonelada ng oxygen mula sa atmospera sa buong taon at nagbabalik ng halos 400 bilyong tonelada ng oxygen dito.

Ang carbon dioxide ay ganap na transparent sa mga short-wave ray ng araw, ngunit matinding sumisipsip ng thermal infrared radiation ng Earth. Kaugnay nito ay ang problema ng greenhouse effect, tungkol sa kung saan pana-panahong sumiklab ang mga talakayan sa mga pahina ng siyentipikong press, at higit sa lahat sa mass media.

Ang HELIUM (Siya) ay isang napakagaan na gas. Ito ay pumapasok sa atmospera mula sa crust ng lupa bilang resulta ng radioactive decay ng thorium at uranium. Ang helium ay tumakas sa outer space. Ang rate ng pagbaba ng helium ay tumutugma sa rate ng pagpasok nito mula sa bituka ng Earth. Mula sa taas na 600 km hanggang 16,000 km, ang ating kapaligiran ay pangunahing binubuo ng helium. Ito ang "helium crown of the Earth", ayon kay Vernadsky. Ang helium ay hindi tumutugon sa iba pang mga atmospheric gas at hindi nakikilahok sa nagliliwanag na pagpapalitan ng init.

Ang HYDROGEN (Hg) ay isang mas magaan na gas. Napakakaunti nito malapit sa ibabaw ng Earth. Tumataas ito sa itaas na mga layer ng atmospera. Sa thermosphere at exosphere, ang atomic hydrogen ay nagiging nangingibabaw na bahagi. Ang hydrogen ay ang pinakamataas, pinakalabas na shell ng ating planeta. Sa itaas ng 16,000 km sa itaas na hangganan ng kapaligiran, iyon ay, hanggang sa mga taas na 30 - 40 libong km, ang hydrogen ay nangingibabaw. Kaya, ang kemikal na komposisyon ng ating atmospera na may altitude ay lumalapit sa kemikal na komposisyon ng Uniberso, kung saan ang hydrogen at helium ang pinakakaraniwang elemento. Sa pinakalabas, napakabihirang bahagi ng itaas na kapaligiran, ang hydrogen at helium ay tumakas mula sa atmospera. Ang kanilang mga indibidwal na atomo ay may sapat na mataas na bilis para dito.

Sa antas ng dagat 1013.25 hPa (mga 760 mmHg). Ang pandaigdigang average na temperatura ng hangin sa ibabaw ng Earth ay 15°C, na may mga temperaturang nag-iiba mula sa humigit-kumulang 57°C sa mga subtropikal na disyerto hanggang -89°C sa Antarctica. Bumababa ang density at presyon ng hangin sa taas ayon sa isang batas na malapit sa exponential.

Ang istraktura ng kapaligiran. Patayo, ang kapaligiran ay may isang layered na istraktura, na pangunahing tinutukoy ng mga tampok ng vertical na pamamahagi ng temperatura (figure), na nakasalalay sa lokasyon ng heograpiya, panahon, oras ng araw, at iba pa. Ang mas mababang layer ng atmospera - ang troposphere - ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pagbaba sa temperatura na may taas (sa pamamagitan ng tungkol sa 6 ° C bawat 1 km), ang taas nito mula 8-10 km sa polar latitude hanggang 16-18 km sa tropiko. Dahil sa mabilis na pagbaba ng density ng hangin na may taas, humigit-kumulang 80% ng kabuuang masa ng kapaligiran ay matatagpuan sa troposphere. Sa itaas ng troposphere ay ang stratosphere, isang layer na karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura na may taas. Ang transition layer sa pagitan ng troposphere at stratosphere ay tinatawag na tropopause. Sa mas mababang stratosphere, pababa sa isang antas na humigit-kumulang 20 km, ang temperatura ay nagbabago nang kaunti sa taas (ang tinatawag na isothermal na rehiyon) at kadalasan ay bahagyang bumababa. Sa itaas nito, ang temperatura ay tumataas dahil sa pagsipsip ng UV radiation mula sa Araw ng ozone, dahan-dahan sa una, at mas mabilis mula sa antas na 34-36 km. Ang itaas na hangganan ng stratosphere - ang stratopause - ay matatagpuan sa taas na 50-55 km, na tumutugma sa pinakamataas na temperatura (260-270 K). Ang layer ng atmospera na matatagpuan sa isang altitude ng 55-85 km, kung saan ang temperatura ay muling bumaba sa taas, ay tinatawag na mesosphere sa itaas na hangganan nito - ang mesopause - ang temperatura ay umabot sa 150-160 K sa tag-araw, at 200-230; K sa taglamig sa itaas ng mesopause, nagsisimula ang thermosphere - isang layer na nailalarawan sa pamamagitan ng mabilis na pagtaas ng temperatura, na umaabot sa 800-1200 K sa taas na 250 km Sa thermosphere, ang corpuscular at X-ray radiation mula sa Araw ay nasisipsip. ang mga meteor ay pinabagal at nasusunog, kaya ito ay nagsisilbing proteksiyon na layer ng Earth. Kahit na mas mataas ay ang exosphere, mula sa kung saan ang mga atmospheric gas ay nakakalat sa kalawakan dahil sa dissipation at kung saan ang isang unti-unting paglipat mula sa atmospera patungo sa interplanetary space ay nangyayari.

Komposisyon sa atmospera. Hanggang sa isang altitude na humigit-kumulang 100 km, ang atmospera ay halos homogenous sa komposisyon ng kemikal at ang average na molekular na bigat ng hangin (mga 29) ay pare-pareho. Malapit sa ibabaw ng Earth, ang atmospera ay binubuo ng nitrogen (mga 78.1% ayon sa volume) at oxygen (mga 20.9%), at naglalaman din ng maliit na halaga ng argon, carbon dioxide (carbon dioxide), neon at iba pang permanenteng at variable na bahagi (tingnan ang Air ).

Bilang karagdagan, ang kapaligiran ay naglalaman ng maliit na halaga ng ozone, nitrogen oxides, ammonia, radon, atbp. Ang kamag-anak na nilalaman ng mga pangunahing bahagi ng hangin ay pare-pareho sa paglipas ng panahon at pare-pareho sa iba't ibang mga heograpikal na lugar. Ang nilalaman ng singaw ng tubig at ozone ay pabagu-bago sa espasyo at oras; Sa kabila ng kanilang mababang nilalaman, ang kanilang papel sa mga proseso ng atmospera ay napakahalaga.

Sa itaas ng 100-110 km, ang dissociation ng mga molekula ng oxygen, carbon dioxide at singaw ng tubig ay nangyayari, kaya bumababa ang molecular mass ng hangin. Sa taas na humigit-kumulang 1000 km, ang mga magaan na gas - helium at hydrogen - ay nagsisimulang mangibabaw, at kahit na mas mataas ang kapaligiran ng Earth ay unti-unting nagiging interplanetary gas.

Ang pinakamahalagang variable na bahagi ng atmospera ay ang singaw ng tubig, na pumapasok sa atmospera sa pamamagitan ng pagsingaw mula sa ibabaw ng tubig at basa-basa na lupa, gayundin sa pamamagitan ng transpiration ng mga halaman. Ang kamag-anak na nilalaman ng singaw ng tubig ay nag-iiba sa ibabaw ng lupa mula 2.6% sa tropiko hanggang 0.2% sa mga polar latitude. Mabilis itong bumagsak sa taas, bumababa ng kalahati sa taas na 1.5-2 km. Ang patayong hanay ng atmospera sa mga mapagtimpi na latitude ay naglalaman ng humigit-kumulang 1.7 cm ng "pinagmulan na layer ng tubig". Kapag ang singaw ng tubig ay namumuo, nabubuo ang mga ulap, kung saan bumabagsak ang atmospheric precipitation sa anyo ng ulan, granizo, at niyebe.

Ang isang mahalagang bahagi ng hangin sa atmospera ay ozone, na puro 90% sa stratosphere (sa pagitan ng 10 at 50 km), mga 10% nito ay nasa troposphere. Ang Ozone ay nagbibigay ng pagsipsip ng matitigas na UV radiation (na may wavelength na mas mababa sa 290 nm), at ito ang proteksiyon nito para sa biosphere. Ang mga halaga ng kabuuang nilalaman ng ozone ay nag-iiba depende sa latitude at season sa saklaw mula 0.22 hanggang 0.45 cm (ang kapal ng ozone layer sa presyon p = 1 atm at temperatura T = 0°C). Sa mga butas ng ozone na naobserbahan sa tagsibol sa Antarctica mula noong unang bahagi ng 1980s, ang nilalaman ng ozone ay maaaring bumaba sa 0.07 cm Ito ay tumataas mula sa ekwador hanggang sa mga pole at may taunang cycle na may maximum sa tagsibol at isang minimum sa taglagas, at ang amplitude ng. ang taunang cycle ay maliit sa tropiko at lumalaki patungo sa matataas na latitude. Ang isang makabuluhang variable na bahagi ng atmospera ay carbon dioxide, ang nilalaman nito sa atmospera ay tumaas ng 35% sa nakalipas na 200 taon, na higit sa lahat ay ipinaliwanag ng anthropogenic factor. Ang latitudinal at seasonal na pagkakaiba-iba nito ay sinusunod, na nauugnay sa photosynthesis ng halaman at solubility sa tubig dagat (ayon sa batas ni Henry, ang solubility ng gas sa tubig ay bumababa sa pagtaas ng temperatura).

Ang isang mahalagang papel sa paghubog ng klima ng planeta ay nilalaro ng atmospheric aerosol - mga solid at likidong particle na nasuspinde sa hangin na may sukat mula sa ilang nm hanggang sampu-sampung microns. May mga aerosol ng natural at anthropogenic na pinagmulan. Ang aerosol ay nabuo sa proseso ng mga reaksyon ng gas-phase mula sa mga produkto ng buhay ng halaman at aktibidad ng ekonomiya ng tao, mga pagsabog ng bulkan, bilang isang resulta ng alikabok na tumataas ng hangin mula sa ibabaw ng planeta, lalo na mula sa mga rehiyon ng disyerto nito, at ito rin. nabuo mula sa cosmic dust na bumabagsak sa itaas na mga layer ng atmospera. Karamihan sa mga aerosol ay puro sa troposphere; Ang pinakamalaking halaga ng anthropogenic aerosol ay pumapasok sa kapaligiran bilang isang resulta ng pagpapatakbo ng mga sasakyan at thermal power plant, paggawa ng kemikal, pagkasunog ng gasolina, atbp. Samakatuwid, sa ilang mga lugar ang komposisyon ng kapaligiran ay kapansin-pansing naiiba sa ordinaryong hangin, na nangangailangan ng paglikha ng isang espesyal na serbisyo para sa pagmamasid at pagsubaybay sa antas ng polusyon sa hangin sa atmospera.

Ebolusyon ng kapaligiran. Ang modernong kapaligiran ay tila pangalawang pinagmulan: nabuo ito mula sa mga gas na inilabas ng solidong shell ng Earth pagkatapos makumpleto ang pagbuo ng planeta mga 4.5 bilyong taon na ang nakalilipas. Sa panahon ng heolohikal na kasaysayan ng Daigdig, ang atmospera ay sumailalim sa mga makabuluhang pagbabago sa komposisyon nito sa ilalim ng impluwensya ng isang bilang ng mga salik: pagwawaldas (volatilization) ng mga gas, pangunahin ang mas magaan, sa kalawakan; pagpapalabas ng mga gas mula sa lithosphere bilang resulta ng aktibidad ng bulkan; mga reaksiyong kemikal sa pagitan ng mga bahagi ng atmospera at ng mga batong bumubuo sa crust ng lupa; mga reaksiyong photochemical sa atmospera mismo sa ilalim ng impluwensya ng solar UV radiation; accretion (pagkuha) ng matter mula sa interplanetary medium (halimbawa, meteoric matter). Ang pag-unlad ng atmospera ay malapit na nauugnay sa mga prosesong geological at geochemical, at sa nakalipas na 3-4 bilyong taon din sa aktibidad ng biosphere. Ang isang makabuluhang bahagi ng mga gas na bumubuo sa modernong kapaligiran (nitrogen, carbon dioxide, singaw ng tubig) ay lumitaw sa panahon ng aktibidad ng bulkan at panghihimasok, na nagdala sa kanila mula sa kailaliman ng Earth. Ang oxygen ay lumitaw sa kapansin-pansing dami mga 2 bilyong taon na ang nakalilipas bilang resulta ng mga photosynthetic na organismo na orihinal na lumitaw sa ibabaw na tubig ng karagatan.

Batay sa data sa kemikal na komposisyon ng mga deposito ng carbonate, nakuha ang mga pagtatantya ng dami ng carbon dioxide at oxygen sa kapaligiran ng nakaraan ng geological. Sa buong Phanerozoic (ang huling 570 milyong taon ng kasaysayan ng Earth), ang dami ng carbon dioxide sa atmospera ay malawak na nag-iiba depende sa antas ng aktibidad ng bulkan, temperatura ng karagatan at bilis ng photosynthesis. Para sa karamihan ng oras na ito, ang konsentrasyon ng carbon dioxide sa atmospera ay makabuluhang mas mataas kaysa ngayon (hanggang sa 10 beses). Ang dami ng oxygen sa Phanerozoic na kapaligiran ay nagbago nang malaki, na may isang nangingibabaw na ugali patungo sa pagtaas nito. Sa kapaligiran ng Precambrian, ang masa ng carbon dioxide ay, bilang panuntunan, mas malaki, at ang masa ng oxygen ay mas maliit kumpara sa Phanerozoic na kapaligiran. Ang mga pagbabago sa dami ng carbon dioxide ay nagkaroon ng malaking epekto sa klima sa nakaraan, na nagpapataas ng greenhouse effect sa pagtaas ng mga konsentrasyon ng carbon dioxide, na ginagawang mas mainit ang klima sa buong pangunahing bahagi ng Phanerozoic kumpara sa modernong panahon.

Atmospera at buhay. Kung walang atmospera, ang Earth ay magiging isang patay na planeta. Ang organikong buhay ay nangyayari sa malapit na pakikipag-ugnayan sa atmospera at sa nauugnay na klima at panahon. Hindi gaanong mahalaga sa masa kumpara sa planeta sa kabuuan (halos isang bahagi sa isang milyon), ang kapaligiran ay isang kailangang-kailangan na kondisyon para sa lahat ng anyo ng buhay. Ang pinakamahalaga sa mga atmospheric gas para sa buhay ng mga organismo ay oxygen, nitrogen, water vapor, carbon dioxide, at ozone. Kapag ang carbon dioxide ay nasisipsip ng mga halamang photosynthetic, nalilikha ang organikong bagay, na ginagamit bilang pinagmumulan ng enerhiya ng karamihan sa mga nabubuhay na nilalang, kabilang ang mga tao. Ang oxygen ay kinakailangan para sa pagkakaroon ng mga aerobic na organismo, kung saan ang daloy ng enerhiya ay ibinibigay ng mga reaksyon ng oksihenasyon ng organikong bagay. Nitrogen, assimilated sa pamamagitan ng ilang mga microorganisms (nitrogen fixers), ay kinakailangan para sa mineral na nutrisyon ng mga halaman. Ang Ozone, na sumisipsip ng matitigas na UV radiation mula sa Araw, ay makabuluhang nagpapahina sa bahaging ito ng solar radiation na nakakapinsala sa buhay. Ang paghalay ng singaw ng tubig sa atmospera, ang pagbuo ng mga ulap at ang kasunod na pag-ulan ay nagbibigay ng tubig sa lupa, kung wala ito ay walang mga anyo ng buhay na posible. Ang mahahalagang aktibidad ng mga organismo sa hydrosphere ay higit na tinutukoy ng dami at kemikal na komposisyon ng mga atmospheric gas na natunaw sa tubig. Dahil ang kemikal na komposisyon ng atmospera ay makabuluhang nakasalalay sa mga aktibidad ng mga organismo, ang biosphere at atmospera ay maaaring ituring bilang bahagi ng isang solong sistema, ang pagpapanatili at ebolusyon kung saan (tingnan ang Biogeochemical cycle) ay may malaking kahalagahan para sa pagbabago ng komposisyon ng atmospera sa buong kasaysayan ng Earth bilang isang planeta.

Mga balanse ng radiation, init at tubig ng kapaligiran. Ang solar radiation ay halos ang tanging pinagmumulan ng enerhiya para sa lahat ng pisikal na proseso sa atmospera. Ang pangunahing tampok ng rehimeng radiation ng atmospera ay ang tinatawag na greenhouse effect: ang atmospera ay nagpapadala ng solar radiation sa ibabaw ng lupa nang maayos, ngunit aktibong sumisipsip ng thermal long-wave radiation mula sa ibabaw ng lupa, na bahagi nito ay bumalik sa ibabaw. sa anyo ng counter radiation, na nagbabayad para sa radiative heat loss mula sa ibabaw ng lupa (tingnan ang Atmospheric radiation ). Kung walang atmospera, ang average na temperatura ng ibabaw ng mundo ay magiging -18°C, ngunit sa katotohanan ito ay 15°C. Ang papasok na solar radiation ay bahagyang (mga 20%) na nasisipsip sa atmospera (pangunahin sa pamamagitan ng singaw ng tubig, mga patak ng tubig, carbon dioxide, ozone at aerosol), at nakakalat din (mga 7%) ng mga particle ng aerosol at pagbabagu-bago ng density (Rayleigh scattering) . Ang kabuuang radiation na umaabot sa ibabaw ng mundo ay bahagyang (mga 23%) na naaaninag mula rito. Ang reflectance coefficient ay tinutukoy ng reflectivity ng pinagbabatayan na ibabaw, ang tinatawag na albedo. Sa karaniwan, ang albedo ng Earth para sa integral flux ng solar radiation ay malapit sa 30%. Nag-iiba ito mula sa ilang porsyento (tuyong lupa at itim na lupa) hanggang 70-90% para sa bagong bagsak na niyebe. Ang palitan ng init ng radiation sa pagitan ng ibabaw ng lupa at ng atmospera ay lubos na nakadepende sa albedo at natutukoy ng epektibong radyasyon ng ibabaw ng lupa at ang kontra-radiasyon ng atmospera na hinihigop nito. Ang algebraic sum ng radiation fluxes na pumapasok sa atmospera ng daigdig mula sa kalawakan at iniiwan ito pabalik ay tinatawag na radiation balance.

Ang mga pagbabagong-anyo ng solar radiation pagkatapos nitong masipsip ng atmospera at ng ibabaw ng lupa ay tumutukoy sa balanse ng init ng Earth bilang isang planeta. Ang pangunahing pinagmumulan ng init para sa atmospera ay ang ibabaw ng daigdig; Ang init mula dito ay inililipat hindi lamang sa anyo ng long-wave radiation, kundi pati na rin sa pamamagitan ng convection, at inilabas din sa panahon ng paghalay ng singaw ng tubig. Ang mga bahagi ng mga pag-agos ng init na ito ay nasa average na 20%, 7% at 23%, ayon sa pagkakabanggit. Humigit-kumulang 20% ​​ng init ay idinagdag din dito dahil sa pagsipsip ng direktang solar radiation. Ang flux ng solar radiation bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng isang lugar na patayo sa mga sinag ng araw at matatagpuan sa labas ng atmospera sa isang average na distansya mula sa Earth hanggang sa Araw (ang tinatawag na solar constant) ay katumbas ng 1367 W/m2, ang mga pagbabago ay 1-2 W/m2 depende sa cycle ng solar activity. Sa isang planetary albedo na humigit-kumulang 30%, ang average na oras na global influx ng solar energy sa planeta ay 239 W/m2. Dahil ang Earth bilang isang planeta ay naglalabas sa average ng parehong dami ng enerhiya sa kalawakan, kung gayon, ayon sa batas ng Stefan-Boltzmann, ang epektibong temperatura ng papalabas na thermal long-wave radiation ay 255 K (-18 ° C). Kasabay nito, ang average na temperatura ng ibabaw ng mundo ay 15°C. Ang pagkakaiba ng 33°C ay dahil sa greenhouse effect.

Ang balanse ng tubig ng atmospera sa pangkalahatan ay tumutugma sa pagkakapantay-pantay ng dami ng moisture na sumingaw mula sa ibabaw ng Earth at sa dami ng pag-ulan na bumabagsak sa ibabaw ng Earth. Ang kapaligiran sa ibabaw ng mga karagatan ay tumatanggap ng higit na kahalumigmigan mula sa mga proseso ng pagsingaw kaysa sa ibabaw ng lupa, at nawawala ang 90% sa anyo ng pag-ulan. Ang sobrang singaw ng tubig sa mga karagatan ay dinadala sa mga kontinente sa pamamagitan ng mga agos ng hangin. Ang dami ng singaw ng tubig na inilipat sa atmospera mula sa mga karagatan patungo sa mga kontinente ay katumbas ng dami ng mga ilog na dumadaloy sa mga karagatan.

Ang paggalaw ng hangin. Ang Earth ay spherical, kaya mas kaunting solar radiation ang umabot sa matataas na latitude nito kaysa sa tropiko. Bilang resulta, lumilitaw ang malalaking pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mga latitude. Malaki rin ang epekto ng distribusyon ng temperatura ng mga relatibong posisyon ng mga karagatan at kontinente. Dahil sa malaking masa ng tubig sa karagatan at sa mataas na kapasidad ng init ng tubig, ang mga pana-panahong pagbabago sa temperatura ng ibabaw ng karagatan ay mas mababa kaysa sa lupa. Kaugnay nito, sa gitna at mataas na latitude, ang temperatura ng hangin sa mga karagatan sa tag-araw ay kapansin-pansing mas mababa kaysa sa mga kontinente, at mas mataas sa taglamig.

Ang hindi pantay na pag-init ng atmospera sa iba't ibang rehiyon ng globo ay nagdudulot ng spatially inhomogeneous distribution ng atmospheric pressure. Sa antas ng dagat, ang pamamahagi ng presyon ay nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mababang mga halaga malapit sa ekwador, pagtaas sa mga subtropiko (mga high pressure belt) at bumababa sa gitna at mataas na latitude. Kasabay nito, sa mga kontinente ng extratropical latitude, ang presyon ay karaniwang tumataas sa taglamig at bumababa sa tag-araw, na nauugnay sa pamamahagi ng temperatura. Sa ilalim ng impluwensya ng isang gradient ng presyon, ang hangin ay nakakaranas ng acceleration mula sa mga lugar na may mataas na presyon patungo sa mga lugar na may mababang presyon, na humahantong sa paggalaw ng mga masa ng hangin. Ang mga gumagalaw na masa ng hangin ay apektado rin ng pagpapalihis ng puwersa ng pag-ikot ng Earth (Coriolis force), ang friction force, na bumababa sa taas, at, para sa mga curved trajectories, ang centrifugal force. Malaki ang kahalagahan ng magulong paghahalo ng hangin (tingnan ang Turbulence sa atmospera).

Ang isang kumplikadong sistema ng mga agos ng hangin (pangkalahatang sirkulasyon ng atmospera) ay nauugnay sa pamamahagi ng presyon ng planeta. Sa meridional plane, sa karaniwan, dalawa o tatlong meridional circulation cell ang maaaring masubaybayan. Malapit sa ekwador, tumataas at bumabagsak ang pinainit na hangin sa subtropiko, na bumubuo ng Hadley cell. Bumaba din doon ang hangin ng reverse Ferrell cell. Sa mataas na latitude, madalas na nakikita ang isang tuwid na polar cell. Ang mga bilis ng sirkulasyon ng meridional ay nasa pagkakasunud-sunod ng 1 m/s o mas mababa. Dahil sa pagkilos ng puwersa ng Coriolis, ang hanging pakanluran ay napapansin sa karamihan ng atmospera na may bilis sa gitnang troposphere na humigit-kumulang 15 m/s. Mayroong medyo matatag na sistema ng hangin. Kabilang dito ang trade winds - hangin na umiihip mula sa mga high pressure zone sa subtropiko hanggang sa ekwador na may kapansin-pansing bahaging silangan (mula silangan hanggang kanluran). Ang mga monsoon ay medyo matatag - ang mga agos ng hangin na may malinaw na tinukoy na pana-panahong katangian: sila ay umiihip mula sa karagatan hanggang sa mainland sa tag-araw at sa kabaligtaran ng direksyon sa taglamig. Ang mga monsoon sa Indian Ocean ay lalo na regular. Sa kalagitnaan ng latitude, ang paggalaw ng masa ng hangin ay higit sa lahat sa kanluran (mula kanluran hanggang silangan). Ito ay isang zone ng atmospheric fronts kung saan lumitaw ang malalaking vortices - mga bagyo at anticyclone, na sumasaklaw sa maraming daan-daan at kahit libu-libong kilometro. Nagaganap din ang mga bagyo sa tropiko; dito sila ay nakikilala sa pamamagitan ng kanilang mas maliliit na sukat, ngunit napakataas na bilis ng hangin, na umaabot sa lakas ng bagyo (33 m/s o higit pa), ang tinatawag na mga tropikal na bagyo. Sa Atlantiko at silangang Karagatang Pasipiko sila ay tinatawag na mga bagyo, at sa kanlurang Karagatang Pasipiko sila ay tinatawag na mga bagyo. Sa itaas na troposphere at lower stratosphere, sa mga lugar na naghihiwalay sa direktang Hadley meridional circulation cell at ang reverse Ferrell cell, medyo makitid, daan-daang kilometro ang lapad, ang mga jet stream na may malinaw na tinukoy na mga hangganan ay madalas na sinusunod, kung saan ang hangin ay umabot sa 100-150 at kahit 200 m/ Sa.

Klima at panahon. Ang pagkakaiba sa dami ng solar radiation na dumarating sa iba't ibang latitude sa ibabaw ng mundo, na iba-iba sa pisikal na katangian nito, ay tumutukoy sa pagkakaiba-iba ng mga klima ng Earth. Mula sa ekwador hanggang sa mga tropikal na latitud, ang temperatura ng hangin sa ibabaw ng daigdig ay may average na 25-30°C at kaunti ang pagkakaiba-iba sa buong taon. Sa equatorial belt, kadalasan ay maraming pag-ulan, na lumilikha ng mga kondisyon ng labis na kahalumigmigan doon. Sa mga tropikal na sona, bumababa ang ulan at sa ilang mga lugar ay nagiging napakababa. Narito ang malalawak na disyerto ng Earth.

Sa subtropikal at gitnang latitude, ang temperatura ng hangin ay nag-iiba nang malaki sa buong taon, at ang pagkakaiba sa pagitan ng tag-init at taglamig ay lalong malaki sa mga lugar ng mga kontinente na malayo sa mga karagatan. Kaya, sa ilang lugar sa Eastern Siberia, ang taunang hanay ng temperatura ng hangin ay umabot sa 65°C. Ang mga kondisyon ng humidification sa mga latitude na ito ay napaka-magkakaibang, pangunahing nakasalalay sa rehimen ng pangkalahatang sirkulasyon ng atmospera at nag-iiba nang malaki sa bawat taon.

Sa mga polar latitude, ang temperatura ay nananatiling mababa sa buong taon, kahit na may kapansin-pansing pagkakaiba-iba ng pana-panahon. Nag-aambag ito sa malawakang pamamahagi ng takip ng yelo sa mga karagatan at lupain at permafrost, na sumasakop sa higit sa 65% ng lugar nito sa Russia, pangunahin sa Siberia.

Sa nakalipas na mga dekada, ang mga pagbabago sa pandaigdigang klima ay naging lalong kapansin-pansin. Mas tumataas ang temperatura sa matataas na latitude kaysa sa mababang latitude; higit pa sa taglamig kaysa sa tag-araw; mas marami sa gabi kaysa sa araw. Sa paglipas ng ika-20 siglo, ang average na taunang temperatura ng hangin sa ibabaw ng daigdig sa Russia ay tumaas ng 1.5-2°C, at sa ilang lugar sa Siberia ay naobserbahan ang pagtaas ng ilang degree. Ito ay nauugnay sa pagtaas ng epekto ng greenhouse dahil sa pagtaas ng konsentrasyon ng mga trace gas.

Ang panahon ay tinutukoy ng mga kondisyon ng sirkulasyon ng atmospera at ang heograpikal na lokasyon ng lugar; Ang panahon ay higit sa lahat ay nagbabago sa mga zone ng pagbabago ng masa ng hangin na dulot ng pagdaan ng mga atmospheric fronts, cyclones at anticyclones na nagdadala ng precipitation at pagtaas ng hangin. Ang data para sa pagtataya ng lagay ng panahon ay kinokolekta sa ground-based na mga istasyon ng lagay ng panahon, mga barko at sasakyang panghimpapawid, at mula sa mga meteorolohiko na satellite. Tingnan din ang Meteorolohiya.

Optical, acoustic at electrical phenomena sa kapaligiran. Kapag ang electromagnetic radiation ay kumakalat sa atmospera, bilang isang resulta ng repraksyon, pagsipsip at pagkakalat ng liwanag sa pamamagitan ng hangin at iba't ibang mga particle (aerosol, ice crystals, water drops), iba't ibang optical phenomena ang lumitaw: rainbows, crowns, halos, mirage, atbp. ang pagkakalat ng liwanag ay tumutukoy sa maliwanag na taas ng vault ng langit at asul na kulay ng kalangitan. Ang hanay ng kakayahang makita ng mga bagay ay tinutukoy ng mga kondisyon ng pagpapalaganap ng liwanag sa atmospera (tingnan ang Atmospheric visibility). Tinutukoy ng transparency ng atmospera sa iba't ibang wavelength ang hanay ng komunikasyon at ang kakayahang makakita ng mga bagay na may mga instrumento, kabilang ang posibilidad ng mga astronomical na obserbasyon mula sa ibabaw ng Earth. Para sa mga pag-aaral ng optical inhomogeneities ng stratosphere at mesosphere, ang twilight phenomenon ay may mahalagang papel. Halimbawa, ang pagkuha ng takip-silim mula sa spacecraft ay ginagawang posible upang makita ang mga layer ng aerosol. Ang mga tampok ng pagpapalaganap ng electromagnetic radiation sa kapaligiran ay tumutukoy sa katumpakan ng mga pamamaraan para sa remote sensing ng mga parameter nito. Ang lahat ng mga tanong na ito, pati na rin ang marami pang iba, ay pinag-aralan ng atmospheric optics. Tinutukoy ng repraksyon at pagkalat ng mga radio wave ang mga posibilidad ng pagtanggap ng radyo (tingnan ang Propagation of radio waves).

Ang pagpapalaganap ng tunog sa atmospera ay nakasalalay sa spatial na pamamahagi ng temperatura at bilis ng hangin (tingnan ang Atmospheric acoustics). Interesado ito para sa atmospheric sensing sa pamamagitan ng malalayong pamamaraan. Ang mga pagsabog ng mga singil na inilunsad ng mga rocket sa itaas na kapaligiran ay nagbigay ng maraming impormasyon tungkol sa mga sistema ng hangin at mga pagkakaiba-iba ng temperatura sa stratosphere at mesosphere. Sa isang stably stratified atmosphere, kapag ang temperatura ay bumababa na may taas na mas mabagal kaysa sa adiabatic gradient (9.8 K/km), ang tinatawag na internal waves ay bumangon. Ang mga alon na ito ay maaaring magpalaganap paitaas sa stratosphere at maging sa mesosphere, kung saan sila ay humihina, na nag-aambag sa pagtaas ng hangin at kaguluhan.

Ang negatibong singil ng Earth at ang nagresultang electric field, ang atmospera, kasama ang electrically charged na ionosphere at magnetosphere, ay lumikha ng isang global electrical circuit. Ang pagbuo ng mga ulap at kulog na kuryente ay may mahalagang papel dito. Ang panganib ng mga paglabas ng kidlat ay nangangailangan ng pagbuo ng mga pamamaraan ng proteksyon ng kidlat para sa mga gusali, istruktura, linya ng kuryente at komunikasyon. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nagdudulot ng isang partikular na panganib sa aviation. Ang mga discharge ng kidlat ay nagdudulot ng interference ng atmospheric radio, na tinatawag na atmospherics (tingnan ang Whistling atmospherics). Sa panahon ng isang matalim na pagtaas sa lakas ng patlang ng kuryente, ang mga nagliliwanag na discharge ay sinusunod na lumilitaw sa mga dulo at matalim na sulok ng mga bagay na nakausli sa ibabaw ng lupa, sa mga indibidwal na taluktok sa mga bundok, atbp. (Mga ilaw ng Elma). Ang kapaligiran ay palaging naglalaman ng isang malaking pagkakaiba-iba ng dami ng magaan at mabibigat na ion, depende sa mga partikular na kondisyon, na tumutukoy sa electrical conductivity ng atmospera. Ang mga pangunahing ionizer ng hangin na malapit sa ibabaw ng lupa ay radiation mula sa mga radioactive substance na nakapaloob sa crust at atmospera ng lupa, pati na rin ang mga cosmic ray. Tingnan din ang Elektrisidad sa atmospera.

Impluwensiya ng tao sa kapaligiran. Sa nakalipas na mga siglo, nagkaroon ng pagtaas sa konsentrasyon ng mga greenhouse gas sa atmospera dahil sa mga aktibidad sa ekonomiya ng tao. Ang porsyento ng carbon dioxide ay tumaas mula 2.8-10 2 dalawang daang taon na ang nakalilipas hanggang 3.8-10 2 noong 2005, ang nilalaman ng methane - mula 0.7-10 1 humigit-kumulang 300-400 taon na ang nakaraan hanggang 1.8-10 -4 sa simula ng ika-21 siglo; humigit-kumulang 20% ​​ng pagtaas ng greenhouse effect noong nakaraang siglo ay nagmula sa mga freon, na halos wala sa atmospera hanggang sa kalagitnaan ng ika-20 siglo. Ang mga sangkap na ito ay kinikilala bilang stratospheric ozone depleters, at ang kanilang produksyon ay ipinagbabawal ng 1987 Montreal Protocol. Ang pagtaas ng konsentrasyon ng carbon dioxide sa atmospera ay sanhi ng pagsunog ng patuloy na pagtaas ng halaga ng karbon, langis, gas at iba pang uri ng carbon fuel, gayundin ang paglilinis ng mga kagubatan, na nagreresulta sa pagbaba ng pagsipsip ng carbon dioxide sa pamamagitan ng photosynthesis. Ang konsentrasyon ng methane ay tumataas sa pagtaas ng produksyon ng langis at gas (dahil sa mga pagkalugi nito), gayundin sa paglawak ng mga pananim na palay at pagtaas ng bilang ng mga baka. Ang lahat ng ito ay nag-aambag sa pag-init ng klima.

Upang baguhin ang lagay ng panahon, ang mga pamamaraan ay binuo upang aktibong maimpluwensyahan ang mga proseso ng atmospera. Ginagamit ang mga ito upang protektahan ang mga halamang pang-agrikultura mula sa granizo sa pamamagitan ng pagpapakalat ng mga espesyal na reagents sa mga thundercloud. Mayroon ding mga pamamaraan para sa pagpapakalat ng fog sa mga paliparan, pagprotekta sa mga halaman mula sa hamog na nagyelo, pag-impluwensya sa mga ulap na tumaas ang pag-ulan sa mga gustong lugar, o para sa pagpapakalat ng mga ulap sa mga pampublikong kaganapan.

Pag-aaral ng kapaligiran. Ang impormasyon tungkol sa mga pisikal na proseso sa atmospera ay pangunahing nakukuha mula sa mga obserbasyon ng meteorolohiko, na isinasagawa ng isang pandaigdigang network ng mga permanenteng nagpapatakbo ng mga istasyon ng meteorolohiko at mga post na matatagpuan sa lahat ng mga kontinente at sa maraming mga isla. Ang mga pang-araw-araw na obserbasyon ay nagbibigay ng impormasyon tungkol sa temperatura at halumigmig ng hangin, atmospheric pressure at precipitation, cloudiness, wind, atbp. Ang mga obserbasyon ng solar radiation at mga pagbabago nito ay isinasagawa sa mga actinometric stations. Ang pinakamahalaga para sa pag-aaral ng kapaligiran ay ang mga network ng mga istasyon ng aerological, kung saan ang mga pagsukat ng meteorolohiko ay isinasagawa hanggang sa isang altitude na 30-35 km gamit ang radiosondes. Sa isang bilang ng mga istasyon, ang mga obserbasyon ng atmospheric ozone, mga electrical phenomena sa atmospera, at ang kemikal na komposisyon ng hangin ay isinasagawa.

Ang data mula sa mga istasyon ng lupa ay dinagdagan ng mga obserbasyon sa mga karagatan, kung saan nagpapatakbo ang "mga barko ng panahon", na patuloy na matatagpuan sa ilang mga lugar ng World Ocean, pati na rin ang impormasyong meteorolohiko na natanggap mula sa pananaliksik at iba pang mga barko.

Sa nakalipas na mga dekada, dumaraming impormasyon tungkol sa atmospera ang nakuha gamit ang meteorological satellite, na nagdadala ng mga instrumento para sa pagkuha ng litrato sa mga ulap at pagsukat ng mga flux ng ultraviolet, infrared at microwave radiation mula sa Araw. Ginagawang posible ng mga satellite na makakuha ng impormasyon tungkol sa mga vertical na profile ng temperatura, cloudiness at supply ng tubig nito, mga elemento ng balanse ng radiation ng atmospera, temperatura sa ibabaw ng karagatan, atbp. Gamit ang mga sukat ng repraksyon ng mga signal ng radyo mula sa isang sistema ng navigation satellite, ito ay posible upang matukoy ang mga vertical na profile ng density, presyon at temperatura, pati na rin ang moisture content sa atmospera . Sa tulong ng mga satellite, naging posible na linawin ang halaga ng solar constant at planetary albedo ng Earth, bumuo ng mga mapa ng balanse ng radiation ng Earth-atmosphere system, sukatin ang nilalaman at pagkakaiba-iba ng maliliit na pollutant sa atmospera, at lutasin marami pang ibang problema ng atmospheric physics at environmental monitoring.

Lit.: Budyko M.I. Klima sa nakaraan at sa hinaharap. L., 1980; Matveev L. T. Kurso ng pangkalahatang meteorolohiya. Atmospheric physics. 2nd ed. L., 1984; Budyko M.I., Ronov A.B., Yanshin A.L. Kasaysayan ng kapaligiran. L., 1985; Khrgian A. Kh. Atmospheric Physics. M., 1986; Atmospera: Direktoryo. L., 1991; Khromov S.P., Petrosyants M.A. Meteorology at climatology. ika-5 ed. M., 2001.

G. S. Golitsyn, N. A. Zaitseva.