Состав атмосферы строение атмосферы земли: Ой! Страница не найдена :(

Урок 7. атмосфера. состав и строение — География — 6 класс

География, 6 класс

Урок 07. Атмосфера. Состав и строение

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке

  1. Урок посвящён изучению воздушной оболочки Земли – атмосфере.
  2. В ходе урока школьники познакомятся со строением атмосферы.
  3. Узнают состав атмосферы.

Тезаурус

Атмосфера – воздушная оболочка Земли.

Тропосфера нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8–10 км, в умеренных широтах до 10 – 12 км, а на экваторе – 18 – 19 км.

Стратосфера – слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км.

Озоновый слой – часть стратосферы на высоте от 20 до 25 км, самый тонкий и лёгкий слой в атмосфере, защищает от ультрафиолетового излучения.

Основная и дополнительная литература по теме

  1. География. 5 – 6 класс / А. И. Алексеев, В. В. Николина, Е. К. Липкина и др. – М.: Просвещение, 2019.
  2. Сайт: Научно-популярная энциклопедия. Вода России. http://water-rf.ru/.
  3. Сайт: География. https://geographyofrussia.com/mirovoj-okean-i-ego-chasti/.
  4. Сайт: Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов www.school-collection.edu.ru.
  5. Сайт: Издательство «Просвещение» www.prosv.ru.
  6. Сайт: Российская версия международного проекта Сеть творческих учителей www.it-n.ru.
  7. Сайт: Российский общеобразовательный Портал www.school.edu.ru.
  8. Сайт: Федерация Интернет-образования, сетевое объединение методистов www.som.fio.ru.
  9. Сайт. Мир океана. http://www.seapeace.ru.
  10. Сайт. Гидрометцентр России. https://meteoinfo.ru.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сегодня мы начинаем изучать новую оболочку Земли. Оболочку, которая защищает нашу планету от губительного влияния у три фиолетовых лучей и поступающих от солнца от летящих на землю метеоритов от перегревания и переохлаждения.

Воздушная оболочка Земли называется атмосферой. Сила притяжения Земли удерживает её вокруг себя и не даёт рассеяться в космосе. Воздух атмосферы – это смесь различных газов. Больше всего в составе воздуха азота и кислорода Кислород необходим человеку для жизни и хозяйственной деятельности. Чистый воздух самое главное условие жизни человека и всего живого. Атмосфера состоит из слоёв: тропосфера, стратосферы и ионосферы. Состав и свойства воздуха в них различаются.

Тропосфера – самый важный для человека нижний слой атмосферы. Выше находится стратосфера, которая переходит в верхние слои атмосферы. В нижней части стратосферы находится озоновый слой, где в небольших концентрациях содержится газ озон. Озоновый слой выполняет важную функцию задерживает ультрафиолетовые лучи.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1.

Установите соответствие между явлением и его определением.

Варианты ответов:

Погода

Состояние атмосферы в данный момент в данном месте

Воздушные массы

Перемещение воздушных масс в горизонтальном направлении

Ветер

Большие объёмы примерно одинакового по свойствам воздуха тропосферы

Атмосферное давление

Вес столба воздуха от верхней границы атмосферы до земной поверхности

Правильный вариант ответа:

Погода

Состояние атмосферы в данный момент в данном месте

Воздушные массы

Большие объёмы примерно одинакового по свойствам воздуха тропосферы

Ветер

Перемещение воздушных масс в горизонтальном направлении

Атмосферное давление

Вес столба воздуха от верхней границы атмосферы до земной поверхности

Задание 2. Рассортируйте по группам.

Стратосфера

Мезосфера

Варианты ответов:

Расположена на высоте 20 – 50 км.

Здесь могут летать только ракеты.

Расположена на высоте 50 – 80 км.

Это промежуточный слой.

С высотой (20 – 30 км) происходит повышение температуры.

Правильный вариант:

Стратосфера

Мезосфера

Расположена на высоте 20 – 50 км

Это промежуточный слой

С высотой (20 – 30 км) происходит повышение температуры

Здесь могут летать только ракеты

Расположена на высоте 50 – 80 км

Состав и строение атмосферы

Атмосферой называют газовую оболочку нашей планеты. Наука, изучающая атмосферу Земли и происходящие в ней процессы, называется метеорологией.

Атмосфера удерживается около Земли благодаря силе тяжести. Вместе с Землей атмосфера принимает участие в суточном и годовом вращении.

Масса атмосферы составляет одну миллионную долю массы земного шара и примерно равна 5,3 х 1015 тонн.

Атмосферный воздух представляет собой механическую смесь газов, водяного пара и примесей. Состав воздуха изменяется с ростом высоты. По мере удаления от земной поверхности действие силы тяжести ослабевает и концентрация газов в воздухе понижается, атмосфера становится разреженной.

На высоте до 100 км состав воздуха таков: 78,09 % азота, 20,95 % кислорода, 0,93 % аргона, 0,03 % углекислого газа и 0,01 % всех остальных газов: водорода, гелия, водяного пара, озона.

Процентное соотношение количества газов, составляющие воздух, довольно постоянно. Исключение составляет углекислый газ, содержание которого постоянно возрастает в результате деятельности человека. Такие процессы, как сжигание нефти, газа и угля в сочетании с вырубкой лесов, приводят к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. Углекислый газ вместе с водяным паром, метаном и озоном относится к так называемым парниковым газам, которые обладают способностью задерживать тепловое излучение Земли. Можно сравнить парниковые газы с «утеплителем» нашей планеты. Таким образом, увеличение содержания в атмосфере углекислого газа способствует повышению температуры воздуха на Земле (парниковый эффект).

Вы уже знаете, что основная масса озона (трехатомного кислорода) сосредоточена на высоте 25–35 км, где образуется озоновый экран – слой озона, поглощающий губительную для всего живого на Земле коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. В нижнем слое атмосферы озона очень мало, потому что в обычных условиях озон является нестойким и сразу же распадается на «обычный» двухатомный кислород.

Атмосферная вода находится в воздухе в виде водяного пара, но также может находиться в виде взвешенных продуктов конденсации – капель или ледяных кристаллов. Кроме водяных капель и ледяных кристаллов в нижних слоях атмосферы могут находиться другие примеси в виде жидких и твердых частиц – пыль, сажа, вулканический пепел, кристаллы морской соли и т. п. На количество и качество находящихся в воздухе атмосферных примесей влияют как географические процессы (извержения вулканов, пыльные бури), так и характер земной поверхности и наличие на ней поселений.

Над океаном в воздухе будет находиться большое количество водяных капель и кристаллов соли, а над пустынями – большое количество пыли.

Наличие атмосферы имеет большое значение для нашей планеты. Прежде всего атмосфера является условием существования органической жизни. Атмосфера препятствует чрезмерным суточным колебаниям температур уменьшая днем нагревание земной поверхности, а ночью – охлаждение. Атмосфера защищает Землю не только от губительной части солнечного излучения, но и от падения на ее поверхность большинства твердых тел космического происхождения, которые сгорают в плотных слоях атмосферы. Также атмосфера вместе с другими оболочками нашей планеты участвует в перераспределении тепла и влаги на земной поверхности.

Атмосферу Земли разделяют на три основных слоя – тропосферу, стратосферу и ионосферу.

Ионосфера, в свою очередь, делится на мезосферу и термосферу. Выше ионосферы находится экзосфера – внешняя часть верхней атмосферы Земли, которая постепенно переходит в космическое пространство (то есть, резко обозначенной верхней границы атмосфера не имеет).
Тропосфера представляет собой нижний слой атмосферы, высота (или как еще говорят – мощность) которой доходит до 8 км над полюсами и примерно до 18 км над экватором.

Состав и строение атмосферы


Услуги специалиста

Воздушная оболочка, которая окружает нашу планету и вращается вместе с ней, называется атмосферой. Половина всей массы атмосферы сосредоточена в нижних 5 км, а три четверти массы — в нижних 10 км. Выше воздух значительно разрежен, хотя его частицы обнаруживаются на высоте 2000—3000 км над земной поверхностью.

Воздух, которым мы дышим, это смесь газов. Больше всего в нём азота — 78% и кислорода — 21 %. Аргон составляет менее 1 % и 0,03% — углекислый газ. Другие многочисленные газы, например криптон, ксенон, неон, гелий, водород, озон и прочие, составляют тысячные и миллионные доли процента. Воздух содержит также водяной пар, частички различных веществ, бактерии, пыльцу и космическую пыль.

Атмосфера состоит из нескольких слоев. Нижний слой до высоты 10—15 км над поверхностью Земли называется тропосфера. Она нагревается от Земли, поэтому температура воздуха здесь с высотой падает на 6 °С на 1 километр подъёма. В тропосфере находится почти весь водяной пар и образуются практически все облака — прим. от geoglobus.ru. Высота тропосферы над разными широтами планеты неодинакова. Над полюсами она поднимается до 9 км, над умеренными широтами — до 10—12 км, а над экватором — до 15 км. Процессы, происходящие в тропосфере — формирование и перемещение воздушных масс, образование циклонов и антициклонов, появление облаков и выпадение осадков, — определяют погоду и климат у земной поверхности.


Распределение температуры в атмосфере в зависимости от высоты

Выше тропосферы располагается стратосфера, которая простирается до 50—55 км. Тропосферу и стратосферу разделяет переходный слой тропопауза, толщиной 1—2 км. В стратосфере на высоте около 25 км температура воздуха постепенно начинает расти и на 50 км достигает + 10 +30 °С. Такое повышение температуры связано с тем, что в стратосфере на высотах 25—30 км находится слой озона. У поверхности Земли его содержание в воздухе ничтожно мало, а на больших высотах двухатомные молекулы кислорода поглощают ультрафиолетовую солнечную радиацию, образуя трёхатомные молекулы озона.

Если бы озон располагался в нижних слоях атмосферы, на высоте с нормальным давлением, толщина его слоя была бы всего 3 мм. Но и в таком небольшом количестве он играет очень важную роль: поглощает вредную для живых организмов часть солнечного излучения.

Выше стратосферы примерно до высоты 80 км простирается мезосфера, в которой температура воздуха с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля.

Верхняя часть атмосферы характеризуется очень высокими температурами и называется термосферой — прим. от geoglobus.ru. Её разделяют на две части — ионосферу — до высоты около 1000 км, где воздух сильно ионизован, и экзосферу — свыше 1000 км.

В ионосфере молекулы атмосферных газов поглощают ультрафиолетовую радиацию Солнца, при этом образуются заряженные атомы и свободные электроны. В ионосфере наблюдаются полярные сияния.

Атмосфера играет очень важную роль в жизни нашей планеты. Она предохраняет Землю от сильного нагрева солнечными лучами днём и от переохлаждения ночью. Большая часть метеоритов сгорает в атмосферных слоях, не долетая до поверхности планеты. Атмосфера содержит кислород, необходимый всем организмам, озоновый экран, защищающий жизнь на Земле от губительной части ультрафиолетовой радиации Солнца.


Строение атмосферы

АТМОСФЕРЫ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Атмосфера Меркурия так сильно разрежена, что, можно сказать, её практически нет. Воздушная оболочка Венеры состоит из углекислого газа (96%) и азота (около 4%), она очень плотная — атмосферное давление у поверхности планеты почти в 100 раз больше, чем на Земле. Марсианская атмосфера тоже состоит преимущественно из углекислого газа (95%) и азота (2,7%), но её плотность меньше земной примерно в 300 раз, а давление — почти в 100 раз. Видимая поверхность Юпитера на самом деле представляет собой верхний слой водородно-гелиевой атмосферы. Такие же по составу воздушные оболочки Сатурна и Урана. Красивый голубой цвет Урана обусловлен высокой концентрацией метана в верхней части его атмосферы — прим. от geoglobus.ru. У Нептуна, окутанного углеводородной дымкой, выделяют два основных слоя облаков: один состоит из кристаллов замёрзшего метана, а второй, расположенный ниже, содержит аммиак и сероводород.


Услуги специалиста

Слои атмосферы — урок. География, 6 класс.

Атмосфера состоит из \(5\) слоёв, которые различаются по составу, плотности и температуре.

 

Рис. \(1\). Слои атмосферы

 

Нижние слои атмосферы — тропосфера и стратосфера — содержат почти весь воздух Земли.

 

Тропосфера — самый нижний и наиболее плотный слой атмосферы. Тропосфера наиболее пригодна для жизни. Здесь обитает большинство живых организмов Земли, включая людей. Атмосфера вращается вместе с планетой, поэтому она так же сплюснута у полюсов. Верхняя граница тропосферы проходит на высоте \(16\)–\(18\) км над экватором, \(10\)–\(12\) км в умеренных широтах и \(8\)–\(9\) км над полюсами. В тропосфере находится \(80\) % массы воздуха, почти весь водяной пар и примеси. Здесь происходят горизонтальные и вертикальные движения воздуха, формируются облака, выпадают атмосферные осадки (дождь, снег и другие). Тропосферу называют «фабрикой погоды». Воздух нижнего слоя атмосферы нагревается от поверхности Земли, но при подъёме вверх температура воздуха понижается и достигает у верхней границы тропосферы \(-50\) °С.

 

Стратосфера — второй слой от поверхности Земли. Он простирается до высоты \(50\)–\(55\) км. Воздух здесь разрежён (\(20\) % массы атмосферы), им невозможно дышать. В стратосфере температура воздуха с подъёмом повышается и на верхней границе почти достигает \(0\) °С. На высоте \(20\)–\(25\) км располагается озоновый слой. Этот слой служит своеобразным экраном, который защищает всё живое на Земле от губительных ультрафиолетовых лучей. Но под действием продуктов сгорания топлива и фреонов озон разрушается, появляются озоновые дыры (например над Антарктидой).

 

Выше \(50\)–\(55\) км располагаются верхние слои атмосферы — мезосфера, термосфера и экзосфера. Плотность воздуха в этих слоях ничтожно мала. Здесь происходят удивительные явления природы: полярные сияния (свечение разрежённых газов) и метеоры (вспышки при сгорании в атмосфере метеорных тел). В экзосфере происходит ускользание в космическое пространство водорода, кислорода и гелия.

Источники:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Атмосфера_Земли

Состав и строение атмосферы

Атмосфера

– воздушная внешняя оболочка Земли, состоящая из смеси газов – воздуха. Состав воздуха атмосферы: азот – 78,09%, кислород – 20,95%, аргон – 0,93%, углекислый газ – 0,03%, менее 0,01% приходится на неон, гелий, метан, криптон, ксенон, водород, озон, йод. Соотношение между азотом и кислородом в атмосфере постоянно.

 

Гетеросфера
– верхняя часть атмосферы, где состав воздуха неоднороден.

Гомосфера – часть атмосферы, где наблюдается полное перемешивание газов атмосферы, простирается до высоты 100-120 км.

 

Ионосфера
– атмосферные слои от высот 50-80 км характеризующиеся относительно высокой концентрацией ионов.

Мезопауза – переходный слой между мезосферой и термосферой, на высоте 86-90 км.

 

Мезосфера

– слой атмосферы, лежащий над стратосферой, начиная с высоты около 50 км, и простирающийся до 80-85 км. Мезосфера характеризуется понижением температуры с высотой примерно от 0ºС от нижней границе до -90ºС на верхней, ураганными ветрами неустойчивых направлений.

 

Нейтросфера

– нижняя часть атмосферы (до высоты 80 км), незаряженные частицы воздуха преобладают над ионами.

 

Стратопауза

– пограничный слой между стратосферой и мезосферой на высоте порядка 50-55 км.

 

Стратосфера

– атмосферный слой лежащий выше тропосферы до высоты 50 км. Характеризуется разреженностью воздуха, почти полным отсутствием водяного пара, западным переносом масс, большим содержанием озона (максимум на высотах 15-20 км в приполярных широтах, 25-30 км в тропических). Распределение температуры в нижней части изотермическое, в верхней части наблюдается повышение температуры, достигая +10ºС — +20ºС.

 

Термосфера

– слой атмосферы выше мезосферы, начиная с высот 80-90 км. Температура с высотой растет (переходя через 0ºС на высоте 100 км) до высот порядка 200-300 км, где достигает значений порядка 1500ºС, а затем с высотой почти не изменяется. Газы Т. находятся в ионизированном состоянии.

 

Тропопауза

– переходный слой от тропосферы к стратосфере. В средних широтах наблюдаются постоянные разрывы (сильное утончение) тропопаузы, поэтому Т. делят на тропическую и полярную. Самая низкая температура, зарегистрированная в Т. -92ºС.

 

Тропосфера
– нижняя, наиболее плотная, основная часть атмосферы (80% массы), особенно подверженная воздействию со стороны земной поверхности. Мощность Т. меняется от 17 км на экваторе до 8-10 км на полюсах. Содержит преобладающую часть водяного пара атмосферы. В Т. возникают основные типы облаков. Температура с высотой понижается (0,6ºС/100 м) до -70ºС над экватором и на полюсах до -68ºС зимой, летом до -43ºС.
Экзосфера

– слои атмосферы, начиная от высот 450 км., из которых происходит утечка наиболее легких частиц (атомов водорода) в космическое пространство. Утекающий водород образует земную корону.

 

Статьи о атмосфере

Атмосфера Земли: ее состав и строение


НАУЧНЫЕ СТАТЬИ


Атмосфера Земли: ее состав и строение

Атмосфера это внешняя газовая оболочка Земли, которая начинается у ее поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает близко 3 млрд лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн лет, как считают ученые, они стабилизировались.

Масса современной атмосферы составляет приблизительно одну миллионную часть массы Земли. С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь. Изменение температуры в границах атмосферы на разных высотах поясняется неодинаковым поглощением солнечной энергии газами. Наиболее интенсивнее тепловые процессы происходят в тропосфере, причем атмосфера нагревается снизу, от поверхности океана и суши.

Следует отметить, что атмосфера имеет очень большое экологическое значение. Она защищает все живые организмы Земли от губительного влияния космических излучений и ударов метеоритов, регулирует сезонные температурные колебания, уравновешивает и выравнивает суточные. Если бы атмосферы не существовало, то колебание суточной температуры на Земле достигло бы ±200 °С. Атмосфера есть не только животворным «буфером» между космосом и поверхностью нашей планеты, носителем тепла и влаги, через нее происходят также фотосинтез и обмен энергии — главные процессы биосферы. Атмосфера влияет на характер и динамику всех экзогенных процессов, которые происходят в литосфере (физическое и химическое выветривания, деятельность ветра, природных вод, мерзлоты, ледников).

Развитие гидросферы также в значительной мере зависел от атмосферы из-за того, что водный баланс и режим поверхностных и подземных бассейнов и акваторий формировались под влиянием режима осадков и испарений. Процессы гидросферы и атмосферы тесно связанные между собою.

Одной из главнейших составных атмосферы есть водный пар, который имеет большую пространственно-временную изменяемость и сосредоточенный преимущественно в тропосфере. Важной изменчивой составной атмосферы есть также углекислый газ, изменчивость содержания которого связанна с жизнедеятельностью растений, его растворимостью в морской воде и деятельностью человека (промышленные и транспортные выбросы). В последнее время все более большую роль в атмосфере сыграют аэрозольные пылеватые частицы — продукты человеческой деятельности, которые можно обнаружить не только в тропосфере, но и на больших высотах (щоправда, в мизерных концентрациях). Физические процессы, которые происходят в тропосфере, оказывают большое влияние на климатические условия разных районов Земли.

СЛОИ АТМОСФЕРЫ

Атмосфера имеет слоистую структуру.
От поверхности Земли вверх эти слои:

Тропосфера
Стратосфера
Мезосфера
Термосфера
Экзосфера

Границы между слоями не резкие и их высота зависит от широты и времени года. Слоистая структура — результат температурных изменений на разных высотах. Погода формируется в тропосфере ( нижние примерно 10 км:
около 6 км над полюсами и более 16 км над экватором). И верхняя граница тропософеры выше летом, чем зимой.

ТРОПОСФЕРА

Нижняя часть атмосферы, до высоты 10-15 км, в которой сосредоточено 4/5 всей массы атмосферного воздуха, носит название тропосферы. Для нее характерно, что температура здесь с высотой падает в среднем на 0.6°/100 м (в отдельных случаях распределение температуры по вертикали варьирует в широких пределах). В тропосфере содержится почти весь водяной пар атмосферы и возникают почти все облака. Сильно развита здесь и турбулентность, особенно вблизи земной поверхности, а также в так называемых струйных течениях в верхней части тропосферы.
Высота, до которой простирается тропосфера, над каждым местом Земли меняется изо дня в день. Кроме того, даже в среднем она различна под разными широтами и в разные сезоны года. В среднем годовом тропосфера простирается над полюсами до высоты около 9 км, над умеренными широтами до 10-12 км и над экватором до 15-17 км. Средняя годовая температура воздуха у земной поверхности около +26° на экваторе и около -23° на северном полюсе. На верхней границе тропосферы над экватором средняя температура около -70°, над северным полюсом зимой около -65°, а летом около -45°.
Давление воздуха на верхней границе тропосферы соответственно ее высоте в 5-8 раз меньше, чем у земной поверхности. Следовательно, основная масса атмосферного воздуха находится именно в тропосфере. Процессы, происходящие в тропосфере, имеют непосредственное и решающее значение для погоды и климата у земной поверхности.

В тропосфере сосредоточен весь водяной пар и именно поэтому все облака образуются в пределах тропосферы. Температура уменьшается с высотой.
Солнечные лучи легко проходят через тропосферу, а тепло, которое излучает нагретая солнечными лучами Земля, накапливается в тропосфере: такие газы, как углекислый газ, метан а также пары воды удерживают тепло. Такой механизм прогревания атмосферы от Земли, нагретой солнечной радиацией, называется парниковый эффект ( greenhouse effect). Именно потому, что источником тепла для атмосферы является Земля, температура воздуха с высотой уменьшается >>>

Граница между турбулентной тропосферой и спокойной стратосферой называется тропопауза. Здесь образуются быстро движущиеся ветры, называемые «реактивные потоки» ( jet streams)

Когда-то предполагали, что температура атмосферы падает и выше тропософеры, однако измерения в высоких слоях атмосферы показали, что это не так : сразу выше тропопаузы температура почти постоянна, а затем начинает увеличиваться Сильные горизонтальные ветры дуют в стратосфере не образуя турбулентности. Воздух стратосферы очень сухой и поэтому облака редки. Образуются так называемые перламутровые облака ( nacreous or mother-of-perl).
Стратосфера очень важна для жизни на Земле, так именно в этом слое находится небольшое количество озона, которое поглощает сильное ультафиолетовое излучение, вредное для жизни. Поглощая ульрафиолетовое излучение озон нагревает стратосферу.

СТРАТОСФЕРА

Над тропосферой до высоты 50-55 км лежит стратосфера, характеризующаяся тем, что температура в ней в среднем растет с высотой. Переходный слой между тропосферой и стратосферой (толщиной 1-2 км) носит название тропопаузы.
Выше были приведены данные о температуре на верхней границе тропосферы. Эти температуры характерны и для нижней стратосферы. Таким образом, температура воздуха в нижней стратосфере над экватором всегда очень низкая; притом летом много ниже, чем над полюсом.
Нижняя стратосфера более или менее изотермична. Но, начиная с высоты около 25 км, температура в стратосфере быстро растет с высотой, достигая на высоте около 50 км максимальных, притом положительных значений (от +10 до +30°). Вследствие возрастания температуры с высотой турбулентность в стратосфере мала.
Водяного пара в стратосфере ничтожно мало. Однако на высотах 20-25 км наблюдаются иногда в высоких широтах очень тонкие, так называемые перламутровые облака. Днем они не видны, а ночью кажутся светящимися, так как освещаются солнцем, находящимся под горизонтом. Эти облака состоят из переохлажденных водяных капелек. Стратосфера характеризуется еще тем, что преимущественно в ней содержится атмосферный озон, о чем было сказано выше

МЕЗОСФЕРА

Над стратосферой лежит слой мезосферы, примерно до 80 км. Здесь температура с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля . Вследствие быстрого падения температуры с высотой в мезосфере сильно развита турбулентность. На высотах, близких к верхней границе мезосферы (75-90 км), наблюдаются еще особого рода облака, также освещаемые солнцем в ночные часы, так называемые серебристые. Наиболее вероятно, что они состоят из ледяных кристаллов.
На верхней границе мезосферы давление воздуха раз в 200 меньше, чем у земной поверхности. Таким образом, в тропосфере, стратосфере и мезосфере вместе, до высоты 80 км, заключается больше чем 99,5% всей массы атмосферы. На вышележащие слои приходится ничтожное количество воздуха

На высоте около 50 км над Землей температура снова начинает падать, обозначая верхнюю границу стратосферы и начало следующего слоя — мезосферы. Мезосфера имеет самую холодную температуру в атмосфере: от -2 до — 138 градусов Цельсия. Здесь же находятся самые высокие облака : в ясную погоду их можно видеть при закате. Они называются noctilucent ( светящиеся ночью).

ТЕРМОСФЕРА

Верхняя часть атмосферы, над мезосферой, характеризуется очень высокими температурами и потому носит название термосферы. В ней различаются, однако, две части: ионосфера, простирающаяся от мезосферы до высот порядка тысячи километров, и лежащая над нею внешняя часть — экзосфера, переходящая в земную корону.
Воздух в ионосфере чрезвычайно разрежен. Мы уже указывали , что на высотах 300-750 км его средняя плотность порядка 10-8-10-10 г/м3. Но и при такой малой плотности каждый кубический сантиметр воздуха на высоте 300 км еще содержит около одного миллиарда (109) молекул или атомов, а на высоте 600 км — свыше 10 миллионов (107). Это на несколько порядков больше, чем содержание газов в межпланетном пространстве.
Ионосфера, как говорит само название, характеризуется очень сильной степенью ионизации воздуха — содержание ионов здесь во много раз больше, чем в нижележащих слоях, несмотря на сильную общую разреженность воздуха. Эти ионы представляют собой в основном заряженные атомы кислорода, заряженные молекулы окиси азота и свободные электроны. Их содержание на высотах 100-400 км — порядка 1015-106 на кубический сантиметр.
В ионосфере выделяется несколько слоев, или областей, с максимальной ионизацией, в особенности на высотах 100- 120 км (слой Е) и 200-400 км (слой F). Но и в промежутках между этими слоями степень ионизации атмосферы остается очень высокой. Положение ионосферных слоев и концентрация ионов в них все время меняются. Спорадические скопления электронов с особенно большой концентрацией носят название электронных облаков.
От степени ионизации зависит электропроводность атмосферы. Поэтому в ионосфере электропроводность воздуха в общем в 1012 раз больше, чем у земной поверхности. Радиоволны испытывают в ионосфере поглощение, преломление и отражение. Волны длиной более 20 м вообще не могут пройти сквозь ионосферу: они отражаются уже электронными слоями небольшой концентрации в нижней части ионосферы (на высотах 70- 80 км). Средние и короткие волны отражаются вышележащими ионосферными слоями.
Именно вследствие отражения от ионосферы возможна дальняя связь на коротких волнах. Многократное отражение от ионосферы и земной поверхности позволяет коротким волнам зигзагообразно распространяться на большие расстояния, огибая поверхность Земного шара. Так как положение и концентрация ионосферных слоев непрерывно меняются, меняются и условия поглощения, отражения и распространения радиоволн. Поэтому для надежной радиосвязи необходимо непрерывное изучение состояния ионосферы. Наблюдения над распространением радиоволн как раз являются средством для такого исследования.
В ионосфере наблюдаются полярные сияния и близкое к ним по~ природе свечение ночного неба — постоянная люминесценция атмосферного воздуха, а также резкие колебания магнитного поля — ионосферные магнитные бури.
Ионизация в ионосфере обязана своим существованием действию ультрафиолетовой радиации Солнца. Ее поглощение молекулами атмосферных газов приводит к возникновению заряженных атомов и свободных электронов, о чем говорилось выше. Колебания магнитного поля в ионосфере и полярные сияния зависят от колебаний солнечной активности . С изменениями солнечной активности связаны изменения в потоке корпускулярной радиации, идущей от Солнца в земную атмосферу. А именно корпускулярная радиация имеет основное значение для указанных ионосферных явлений.
Температура в ионосфере растет с высотой до очень больших значений. На высотах около 800 км она достигает 1000°.
Говоря о высоких температурах ионосферы, имеют в виду то, что частицы атмосферных газов движутся там с очень большими скоростями. Однако плотность воздуха в ионосфере так мала, что тело, находящееся в ионосфере, например летящий спутник, не будет нагреваться путем теплообмена с воздухом. Температурный режим спутника будет зависеть от непосредственного поглощения им солнечной радиации и от отдачи его собственного излучения в окружающее пространство. Термосфера находится выше мезосферы на высоте от 90 до 500 км над поверхностью Земли. Молекулы газа здесь сильно рассеянны, поглощают рентгеновское излучение ( X rays) и коротковолновую часть ультрафиолетового излучения. Из-за этого температура может достигать 1000 градусов Цельсия.
термосфера в основном соответствует ионосфере, где ионизированный газ отражает радиоволны обратно к Земле — это явление дает возможным устанавливать радиосвязь.

ЭКЗОСФЕРА

Выше 800-1000 км атмосфера переходит в экзосферу и постепенно в межпланетное пространство. Скорости движения частиц газов, особенно легких, здесь очень велики, а вследствие чрезвычайной разреженности воздуха на этих высотах частицы могут облетать Землю по эллиптическим орбитам, не сталкиваясь между собою. Отдельные частицы могут при этом иметь скорости, достаточные для того, чтобы преодолеть силу тяжести. Для незаряженных частиц критической скоростью будет 11,2 км/сек. Такие особенно быстрые частицы могут, двигаясь по гиперболическим траекториям, вылетать из атмосферы в мировое пространство, «ускользать», рассеиваться. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния.
Ускользанию подвергаются преимущественно атомы водорода, который является господствующим газом в наиболее высоких слоях экзосферы.
Недавно предполагалось, что экзосфера, и с нею вообще земная атмосфера, кончается на высотах порядка 2000-3000 км. Но из наблюдений с помощью ракет и спутников создалось представление, что водород, ускользающий из экзосферы, образует вокруг Земли так называемую земную корону, простирающуюся более чем до 20 000 км. Конечно, плотность газа в земной короне ничтожно мала. На каждый кубический сантиметр здесь приходится в среднем всего около тысячи частиц. Но в межпланетном пространстве концентрация частиц (преимущественно протонов и электронов) по крайней мере в десять раз меньше.
С помощью спутников и геофизических ракет установлено существование в верхней части атмосферы и в околоземном космическом пространстве радиационного пояса Земли, начинающегося на высоте нескольких сотен километров и простирающегося на десятки тысяч километров от земной поверхности. Этот пояс состоит из электрически заряженных частиц — протонов и электронов, захваченных магнитным полем Земли и движущихся с очень большими скоростями. Их энергия — порядка сотен тысяч электрон-вольт. Радиационный пояс постоянно теряет частицы в земной атмосфере и пополняется потоками солнечной корпускулярной радиации.

 

Атмосфера Земли: строение и оптика

В лекции рассказывается о строении, тепловом режиме и особенностях химического состава различных слоев атмосферы Земли. Отмечается сильное влияние малых газовых составляющих на физические свойства атмосферы, хотя относительное содержание этих газов исчисляется долями процента. Рассматриваются слои твердых и жидких частиц на различных высотах в атмосфере, механизм их формирования и наблюдательные проявления, а также оптические явления, происходящие в атмосфере.

Введение

Эра астрономических исследований из космоса началась несколько десятилетий назад. Но и сейчас подавляющее большинство астрономических наблюдений проводится с поверхности нашей планеты Земли. Относится это не только к любительским телескопам, но и к исследованиям на передовом фронте астрономической науки. За последние десятилетия в строй было введено несколько наземных оптических телескопов с диаметром объектива от 5 до 10 м, еще больше проектов находятся в стадии разработки.

Во время любых наземных астрономических наблюдений, будь то обычная зрительная труба или телескоп им. Кека, мы регистрируем излучение далеких объектов, которое пришло к нам на поверхность Земли сквозь газовую оболочку нашей планеты — атмосферу. Сама же атмосфера Земли очень сложна и во многом уникальна по сравнению с другими планетами Солнечной системы. Уникальность заключается не только в обилии кислорода, дающего нам возможность дышать. Наша газовая оболочка имеет сложный химический состав, высотное строение, физические и оптические свойства. Что особенно важно, все эти свойства оптимальны для поддержания жизни на нашей планете, по крайней мере если не подвергать атмосферу сильному физическому или химическому возмущению (как внешнему, так и внутреннему).

Естественно, атмосфера изменяет излучение далеких объектов, проходящее сквозь нее. Взаимодействие излучения с атмосферой включает в себя несколько разных процессов, и при проведении астрономических исследований ученые должны четко представлять, каким образом атмосфера влияет на вид небесных объектов и как правильно учесть это влияние.

Не менее важной задачей является выбор правильного места для строительства обсерваторий и проведения наблюдений. К этому пункту на Земле предъявляются серьезные требования: все атмосферные эффекты, влияющие на изображение небесных объектов, должны быть если не минимальными, то легко учитываемыми, предсказуемыми. Помимо этого в пункте наблюдений часто должна быть ясная погода. Ведь облака — достаточно распространенные и элементарные атмосферные образования — сильнейшим образом влияют на условия астрономических наблюдений, зачастую делая их просто невозможными.

Все вышеперечисленное тесно связывает астрономическую науку с физикой и оптикой атмосферы Земли. Поэтому многие астрономы, особенно экспериментаторы, занимающиеся наблюдениями, являются хорошими специалистами в атмосферной оптике. С другой стороны, астрономическая наука на протяжении многих десятилетий способствовала развитию науки об атмосфере, особенно о ее верхних слоях. И сейчас одним из главных инструментов изучения физики атмосферы являются космические проекты. А когда мы говорим о наземных астрономических наблюдениях, мы не можем не учитывать свойства атмосферы, поэтому они должны быть хорошо известны любому астроному-экспериментатору.

Читать далее в сборнике трудов 41-й Международной студенческой научной конференции «Физика космоса» (.pdf), сс. 158–176

Атмосфера, состав и структура | Encyclopedia.com

Состав атмосферы

Структура атмосферы

Прошлое и будущее атмосферы

Ресурсы

Атмосфера Земли состоит из примерно 78% азота, 21% кислорода и 0,93% аргона. Остальное, менее 0,1%, содержит такие следовые газы, как водяной пар, диоксид углерода и озон. Все эти следовые газы оказывают важное влияние на климат Земли. Атмосферу можно разделить на вертикальные слои, в зависимости от того, как температура изменяется с высотой.Самый близкий к поверхности слой — это тропосфера, которая содержит более 80% массы атмосферы и почти весь водяной пар. Следующий слой, стратосфера, содержит большую часть атмосферного озона, который поглощает высокоэнергетическое излучение солнца и делает возможной жизнь на поверхности. Выше стратосферы находятся мезосфера и термосфера. Эти два слоя включают области заряженных атомов и молекул или ионов. Верхняя мезосфера и нижняя термосфера называются ионосферой, эта область важна для радиосвязи, потому что радиоволны могут отражаться от слоя и распространяться на большие расстояния.Считается, что нынешняя атмосфера образовалась из газов, выброшенных вулканами. Кислород, от которого зависит вся жизнь животных, вероятно, накапливается в виде избыточных выбросов от растений, которые производят его как побочный продукт во время фотосинтеза. Деятельность человека может влиять на уровни некоторых важных компонентов атмосферы, особенно углекислого газа и озона.

Основные газы

Самый распространенный атмосферный газ, азот (химический символ N 2 ), в значительной степени инертен, что означает, что он с трудом вступает в реакцию с другими веществами с образованием новых химических соединений.Следующий по распространенности газ, кислород (O 2 ), необходим для дыхания (дыхания) всего животного мира на Земле, от людей до бактерий. В отличие от азота кислород чрезвычайно реактивен. Он участвует в окислении, примерами которого являются превращение яблок от белого до коричневого после нарезания ломтиками, ржавление железа и очень быстрая реакция окисления, известная как огонь. Чуть менее 1% атмосферы состоит из аргона (Ar), который является инертным благородным газом, что означает, что он не принимает участия в каких-либо химических реакциях при нормальных условиях.Вместе эти три газа составляют 99,96% атмосферы. Остальные 0,04% содержат большое количество газовых примесей, некоторые из которых имеют решающее значение для жизни на Земле.

Важные следовые газы

Двуокись углерода (CO 2 ) влияет на климат Земли и играет важную вспомогательную роль в биосфере, скоплении живых существ, населяющих поверхность Земли. Только около 0,0325% атмосферы составляет CO 2 . Углекислый газ необходим растениям для фотосинтеза, процесса использования солнечного света для хранения энергии в виде простых сахаров, от которых зависит вся жизнь на Земле.Углекислый газ также является одним из класса соединений, называемых парниковыми газами. Эти газы состоят из молекул, которые поглощают и излучают инфракрасное излучение, которое ощущается как тепло. Солнечная энергия, излучаемая солнцем, находится в основном в видимом диапазоне, в узком диапазоне длин волн. Это излучение поглощается поверхностью Земли, а затем повторно излучается обратно в космос не в виде видимого света, а в виде более длинноволнового инфракрасного излучения. Молекулы парникового газа поглощают часть этого излучения до того, как оно улетает в космос, и повторно излучают его обратно на поверхность.Таким образом, эти газы улавливают часть уходящего тепла и повышают общую температуру атмосферы. Если бы в атмосфере не было парниковых газов, по оценкам, поверхность Земли была бы холоднее на 90 ° F (32 ° C).

Водяной пар (H 2 O) содержится в атмосфере в небольших и очень изменчивых количествах. Хотя он почти отсутствует в большей части атмосферы, его концентрация может достигать 4% в очень теплых и влажных областях вблизи поверхности. Несмотря на свою относительную нехватку, атмосферная вода, вероятно, оказывает большее влияние на Землю, чем любой из основных газов, кроме кислорода.Водяной пар является элементом гидрологического цикла, процесса, который перемещает воду между океанами, поверхностными водами суши, атмосферой и полярными ледяными шапками. Водный цикл вызывает эрозию и выветривание горных пород, определяет погоду на Земле и создает климатические условия, которые делают земли сухими или влажными, пригодными для жилья или негостеприимными. При достаточном охлаждении водяной пар образует облака, конденсируясь в жидкие капли воды или, при более низких температурах, в твердые кристаллы льда. Помимо дождя или снега, облака влияют на климат Земли, отражая часть энергии, исходящей от Солнца, делая планету несколько холоднее.Водяной пар также является важным парниковым газом. Он сконцентрирован у поверхности и гораздо более распространен в тропиках, чем в полярных регионах.

Озон (O 3 ) находится почти исключительно в слое высотой около 9–36 миль (15–60 км). На более низких высотах газообразный озон раздражает глаза и кожу и химически разрушает резину и ткани растений. Тем не менее, он жизненно важен для жизни на Земле, потому что поглощает большую часть высокоэнергетического излучения солнца, вредного для растений и животных.Часть энергии, излучаемой солнцем, находится в ультрафиолетовой (УФ) области. Это более коротковолновое излучение отвечает за загар и является достаточно мощным, чтобы повредить клетки, вызвать рак кожи и обжечь кожу. Молекулы озона вместе с молекулами O 2 поглощают почти все высокоэнергетические УФ-лучи, защищая поверхность Земли от наиболее разрушительного излучения. Первый шаг в этом процессе происходит высоко в атмосфере, где молекулы O 2 поглощают ультрафиолетовое излучение очень высокой энергии.При этом каждая поглощающая молекула распадается на два атома кислорода. Атомы кислорода в конечном итоге сталкиваются с другой молекулой O 2 , образуя молекулу озона, O 3 (при столкновении требуется третья молекула, которая уносит избыточную энергию). Озон, в свою очередь, может поглощать УФ с немного большей длиной волны, что удаляет один из его атомов кислорода и оставляет O 2 . Свободный атом кислорода, будучи очень реактивным, почти сразу же рекомбинирует с другим атомом кислорода O 2 , образуя больше озона.Последние два шага этого цикла повторяются, но не создают никаких новых химических соединений; они действуют только на поглощение ультрафиолетового излучения. Количество озона в стратосфере невелико. Если бы все это было перенесено на поверхность, газообразный озон образовал бы слой толщиной примерно 0,1–0,16 дюйма (2,5–4,0 мм). Этот слой, сколь бы тонким он ни был, достаточен для защиты жителей Земли от вредного солнечного излучения.

Аэрозоли

Помимо газов, в атмосфере имеется большое количество взвешенных частиц, известных под общим названием аэрозоли.Эти частицы могут быть жидкими или твердыми, и они достаточно малы, поэтому им может потребоваться очень много времени, чтобы осесть из атмосферы под действием силы тяжести. Примеры аэрозолей включают взвешенную почву или частицы песка пустыни, частицы дыма от лесных пожаров, частицы соли из испарившейся океанской воды, пыльцу растений, вулканическую пыль и частицы, образующиеся в результате загрязнения, создаваемого электростанциями, сжигающими уголь. Аэрозоли существенно влияют на тепловой баланс атмосферы, рост облаков и оптические свойства.

Частицы в аэрозолях имеют широкий диапазон размеров.Капли дождя, подвешенные в облаке, имеют диаметр примерно 0,04–0,24 дюйма (1–6 мм). Мелкий песок пустыни и облачные капли имеют диаметр примерно до 0,0004 дюйма (0,01 мм). Частицы морской соли и частицы дыма составляют 1/100 этого диаметра, примерно 0,0001 мм или 0,1 микрометра (1 микрометр = одна тысячная миллиметра). Наименьшими из них являются частицы, которые образуются при конденсации определенных газов, то есть, когда несколько молекул газа объединяются, чтобы сформировать стабильный кластер. Это ядра Айткина, диаметр которых можно измерить с точностью до нескольких нанометров (1 нанометр = одна миллионная миллиметра).

Размер некоторых аэрозольных частиц позволяет им эффективно рассеивать солнечный свет и создавать атмосферную дымку. При некоторых условиях аэрозоли действуют как точки сбора молекул водяного пара, способствуя росту облачных капель и ускоряя образование облаков. Они также могут играть роль в климате Земли. Известно, что аэрозоли отражают часть поступающей солнечной радиации обратно в космос, что снижает температуру поверхности Земли. Текущие исследования сосредоточены на оценке степени охлаждения, обеспечиваемой аэрозолями, а также на том, как и когда аэрозоли образуются в атмосфере.

Атмосфера может быть разделена на слои на основе профилей атмосферного давления и температуры (как эти величины меняются с высотой). Атмосферная температура неуклонно снижается от своего значения на поверхности, примерно 290K (63 ° F; 17 ° C), до тех пор, пока не достигнет минимального значения около 220K (-64 ° F; -53 ° C) на высоте 6 миль (10 км) над уровнем моря. поверхность. Этот первый слой называется тропосферой, и его давление колеблется от более 1000 миллибар на уровне моря до 100 миллибар в верхней части слоя, тропопаузы.Выше тропопаузы температура повышается с увеличением высоты примерно до 27 миль (45 км). Эта область повышения температуры представляет собой стратосферу, охватывающую диапазон давления от 100 миллибар в ее основании до примерно 10 миллибар в стратопаузе, верхней части слоя. Выше 30 миль (50 км) температура снова начинает падать с высотой, достигая очень холодного минимума 180K (–135 ° F; –93 ° C) на расстоянии около 48 миль (80 км). Этот слой — мезосфера, у которой на ее вершине (мезопауза) атмосферное давление всего 0.01 миллибар (то есть только 1/100 000 от поверхностного давления). Над мезосферой находится термосфера, простирающаяся на сотни миль вверх в сторону космического вакуума. Невозможно точно установить верхнюю часть атмосферы, потому что молекул воздуха становится меньше, пока атмосфера не смешается с материалом, находящимся в космосе.

Тропосфера

Тропосфера содержит более 80% массы атмосферы, а также почти весь водяной пар. Этот слой содержит воздух, которым мы дышим, наблюдаемые нами ветры и облака, которые приносят нам дождь.Все, что мы называем погодой, происходит в тропосфере, название которой означает «изменяющаяся сфера». Все холодные фронты, теплые фронты, системы высокого и низкого давления, штормовые системы и другие особенности, видимые на погодной карте, находятся в этом самом нижнем слое. Сильные грозы могут нарушить тропопаузу.

В тропосфере температура снижается с увеличением высоты в среднем примерно на 11,7 ° F на каждые 3281 фут (6,5 ° C на каждые 1000 метров). Эта величина известна как погрешность.Когда воздух начинает подниматься, он расширяется и остывает с более высокой скоростью, определяемой законами термодинамики. Это означает, что если воздушная струя начинает подниматься, она скоро окажется холоднее и плотнее, чем ее окружение, и снова опустится вниз. Это пример стабильной атмосферы, в которой предотвращается вертикальное движение воздуха. Поскольку воздушные массы движутся в тропосфере, холодная воздушная масса может перемещаться в определенную область и иметь более высокую скорость градиента. То есть его температура быстрее спадает с высотой.В этих погодных условиях воздух, который начинает подниматься и остывать, становится теплее, чем его окружение. В этом случае он похож на воздушный шар: он менее плотен, чем окружающий воздух, и обладает плавучестью, поэтому он будет продолжать подниматься и охлаждаться в процессе, называемом конвекцией. Если это будет продолжаться, атмосфера считается нестабильной, и поднимающийся слой воздуха охладится до точки, в которой его водяной пар конденсируется с образованием облачных капель. Воздушный пакет теперь представляет собой конвективное облако. Если плавучесть достаточно велика, грозовое облако разовьется, когда капли облака вырастут до размеров дождевых капель и начнут выпадать из облака в виде дождя.Таким образом, при определенных условиях температурный профиль тропосферы делает возможными грозовые облака и осадки.

Во время сильной грозы кучево-дождевые облака (тип, вызывающий сильный дождь, сильный ветер и град) могут вырасти достаточно высокими, чтобы достичь тропопаузы или простираться в нее. Здесь они сталкиваются с сильными стратосферными ветрами, которые могут срезать верхнюю часть облаков и остановить их рост. Этот эффект можно увидеть в облаках наковальни, связанных с сильными летними грозами.

Стратосфера

Начало стратосферы определяется как точка, в которой температура достигает минимума, а градиент резко падает до нуля. Такая структура температуры имеет одно важное последствие: она препятствует поднятию воздуха. Любой воздух, который начинает подниматься, станет холоднее и плотнее, чем окружающий воздух. Поэтому стратосфера очень стабильна.

Стратосфера содержит большую часть озона, присутствующего в атмосфере Земли, и присутствие озона является причиной температурного профиля в стратосфере.Озон и кислород поглощают коротковолновое солнечное излучение. В следующей серии реакций выделяется тепло. Это тепло нагревает атмосферу в слое на расстоянии около 12–27 миль (20–45 км) и придает стратосфере характерное повышение температуры с высотой.

Озоновый слой был предметом озабоченности. В 1985 году ученые из Британской антарктической службы заметили, что количество стратосферного озона над Южным полюсом резко упало в весенние месяцы и несколько восстановилось, когда весна сменилась летом.Изучение исторических данных показало, что весенние потери озона начались примерно в конце 1960-х годов и стали намного более значительными к концу 1970-х годов. К середине 1980-х годов практически весь озон исчез из частей полярной стратосферы в конце зимы и начале весны. Эти потери озона, получившие название «озоновая дыра», были предметом интенсивных исследований как в полевых условиях, так и в лаборатории.

Хотя в стратосфере очень мало воды, облака кристаллов льда могут иногда образовываться в нижних слоях стратосферы над полярными регионами.Первые исследователи Арктики назвали эти облака перламутровыми или перламутровыми облаками из-за их переливающегося вида. Совсем недавно было обнаружено, что очень тонкие и обширные облака образуются в полярной стратосфере в чрезвычайно холодных условиях. Эти облака, называемые полярными стратосферными облаками или PSC, кажутся небольшими кристаллами льда или замороженными смесями льда и азотной кислоты. PSC играют ключевую роль в развитии озоновой дыры.

Появившееся понимание предполагает, что хлор является химическим веществом, ответственным за разрушение озона в озоновой дыре.Хлор, очевидно, попадает в стратосферу из хлорфторуглеродов или CFCs — промышленных химикатов, широко используемых в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов и растворителей. Лабораторные эксперименты показывают, что после разрушения молекулы озона хлор связывается в форме, неспособной больше вступать в реакцию с озоном. Тем не менее, он может химически реагировать с другими соединениями хлора на поверхности частиц полярных стратосферных облаков, что освобождает хлор, чтобы атаковать большее количество озона. Другими словами, каждая молекула хлора многократно перерабатывается, чтобы разрушить тысячи молекул озона.Осознание роли хлора в разрушении озонового слоя привело к заключению в 1987 году международного соглашения, Монреальского протокола, по которому участвующие промышленно развитые страны обязались начать поэтапный отказ от ХФУ.

Мезосфера и термосфера

Верхняя мезосфера и нижняя термосфера содержат заряженные атомы и молекулы (ионы) в области, известной как ионосфера. Составляющие атмосферы на этом уровне включают газообразный азот, атомарный кислород, азот (O и N) и оксид азота (NO).Все они подвергаются сильному солнечному излучению ультрафиолетового и рентгеновского излучения, что может привести к ионизации, сбиванию электрона с образованием атома или молекулы с положительным зарядом. Ионосфера — это область, богатая свободными электронами и положительными ионами. Эта область заряженных частиц влияет на распространение радиоволн, отражая их, как зеркало отражает свет. Ионосфера позволяет настраиваться на радиостанции очень далеко от передатчика. Даже если радиоволны, идущие непосредственно от передатчика, блокируются горами или кривизной Земли, все равно можно принимать волны, отражающиеся от ионосферы.После захода солнца количество электронов и ионов в нижних слоях резко падает, потому что солнечное излучение больше не доступно для их ионизации. Однако даже ночью более высокие слои задерживают некоторые ионы. В результате ионосфера ночью находится выше, что позволяет радиоволнам распространяться на большие расстояния. Это причина того, что ночью можно чаще настроиться на более далекие радиостанции, чем днем.

Верхняя термосфера — это также место, где в ночное время наблюдаются яркие вспышки цветов и вспышек, известные как полярное сияние.Полярное сияние вызывается энергичными частицами, испускаемыми Солнцем. Эти частицы захватываются магнитным полем Земли и сталкиваются с относительно небольшим количеством атомов газа, находящихся на высоте более 60 миль (100 км), в основном с атомарным кислородом (O) и газообразным азотом (N 2 ). Эти столкновения заставляют атомы и молекулы излучать свет, что приводит к впечатляющим проявлениям.

Если после образования Земли около 4,5 миллиардов лет назад и существовала какая-либо атмосфера, она, вероятно, сильно отличалась от сегодняшней.Скорее всего, он напоминал планеты внешних планет — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — с обилием газов водорода, метана и аммиака. Настоящая атмосфера сформировалась только после того, как эта первичная атмосфера была потеряна. Одна теория утверждает, что первичная атмосфера была взорвана с Земли Солнцем. Если Солнце похоже на другие звезды этого типа, возможно, оно прошло через фазу, когда оно сильно выбрасывало материал наружу, к планетам. Все внутренние планеты,

КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ

Инфракрасное излучение — Излучение, подобное видимому свету, но с немного большей длиной волны.Мы воспринимаем инфракрасное излучение как тепло.

Ионосфера — Область атмосферы выше 48 миль (80 км) с повышенными концентрациями заряженных атомов и молекул (ионов).

Lapse rate — Скорость, с которой атмосфера охлаждается с увеличением высоты.

Мезосфера — Третий слой атмосферы, расположенный примерно в 30–48 миль (50–80 км) в высоту и характеризующийся небольшой градиентной скоростью.

Озоновая дыра — Резкое уменьшение стратосферного озона над Антарктидой, которое происходит каждую весну.

Стратосфера —Слой верхних слоев атмосферы на высоте 5–10,6 миль (8–17 км), который простирается примерно на 31 милю (50 км), в зависимости от сезона и широты. В стратосфере температура воздуха мало меняется с высотой, а конвективных воздушных потоков мало.

Термосфера — Верхний слой атмосферы, начинающийся примерно с 80 км (48 миль) и простирающийся на сотни миль в космос. Из-за бомбардировки очень мощным солнечным излучением этот слой может иметь очень высокие температуры газа.

Тропосфера — слой воздуха на высоте до 15 миль (24 км) над поверхностью Земли, также известный как нижняя атмосфера.

Ультрафиолетовое излучение — Излучение, подобное видимому свету, но с более короткой длиной волны и, следовательно, более высокой энергией.

рентгеновское излучение — световое излучение с длинами волн короче самого короткого ультрафиолета; очень энергичный и вредный для живых организмов.

, включая Землю, потеряли бы свои газовые оболочки.Вторичная атмосфера начала формироваться, когда газы были выпущены из коры ранней Земли в результате вулканической активности. Эти газы включали водяной пар, двуокись углерода, азот и серу или соединения серы. Кислород отсутствовал в этой ранней вторичной атмосфере.

Большое количество водяного пара, выпущенного вулканами, сформировало облака, которые непрерывно лили дождем на раннюю Землю, образуя океаны. Поскольку углекислый газ легко растворяется в воде, новые океаны постепенно поглотили большую его часть.Азот, будучи инертным, остался наиболее распространенным газом в атмосфере. Оставшийся углекислый газ начал использоваться на ранних этапах жизни растений в процессе фотосинтеза. Геологические данные указывают на то, что это могло начаться около двух-трех миллиардов лет назад, вероятно, в океане или водной среде. Примерно в это же время появились аэробные (использующие кислород) бактерии и другие ранние животные, которые потребляли продукты фотосинтеза и выделяли CO 2 . Это завершило цикл для CO 2 и O 2 ; два газа оставались в равновесии до тех пор, пока весь растительный материал потреблялся организмом, дышащим кислородом.Однако часть растительного материала была неизбежно потеряна или захоронена, прежде чем она могла разложиться. Это эффективно удалило углекислый газ из атмосферы и привело к чистому увеличению количества кислорода. В течение миллиардов лет таким образом накапливался значительный избыток, так что теперь кислород составляет более 20% атмосферы (а углекислый газ составляет менее 0,033%). Таким образом, вся жизнь животных зависит от кислорода, постепенно накопленного биосферой за последние два миллиарда лет.

Трудно предсказать будущие изменения атмосферы.В настоящее время растет беспокойство по поводу того, что деятельность человека может изменить атмосферу до такой степени, что она может повлиять на климат Земли. Особенно это касается двуокиси углерода. Когда ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, выкапываются и сжигаются, захороненный углекислый газ выбрасывается обратно в воздух. Поскольку углекислый газ является парниковым газом, он улавливает инфракрасную (тепловую) энергию, излучаемую Землей, нагревая атмосферу.

См. Также Циркуляция атмосферы; Парниковый эффект.

КНИГИ

Хоббс П. В. Введение в химию атмосферы . Нью-Йорк: Cambridge University Press, 2006.

Джеймс Марти

6.1: Состав и структура атмосферы

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Выбросы от этой электростанции в Нью-Мексико содержат чрезмерное количество диоксида серы. Изображение из Службы национальных парков (общественное достояние).

цели обучения

К концу этой главы учащиеся смогут

  • Опишите состав и структуру атмосферы.
  • Объясните важность озонового слоя, его разрушения и конкретные шаги, предпринятые для решения этой проблемы.
  • Различия между загрязнением воздуха внутри и снаружи помещений и сравнение этих показателей в промышленно развитых и менее индустриальных странах
  • Определить естественные и антропогенные источники загрязнения воздуха
  • Объясните влияние загрязнения воздуха на здоровье человека и экосистемы
  • Объясните, как работает Закон о чистом воздухе, и опишите его результаты

Атмосфера — это слой газов, который окружает Землю и удерживается на месте гравитационным притяжением (гравитацией) Земли.Смесь газов в атмосфере образует сложную систему, организованную в слои, которые вместе поддерживают жизнь на Земле. Хотя существует множество газов, как показано в Таблице \ (\ PageIndex {1} \), четыре верхних газа составляют 99,998% объема чистого сухого воздуха (незагрязненный воздух, не содержащий водяного пара). Из этого сухого состава атмосферы азот , безусловно, является наиболее распространенным (78%). Азот разбавляет кислород и предотвращает быстрое или мгновенное горение на поверхности Земли, поскольку газообразный кислород является необходимым реагентом процесса горения.Азот также необходим и используется живыми существами для производства белков, хотя, как газообразный азот, N 2 , он недоступен для большинства живых существ. Кислород используется всеми живыми существами для образования молекул, необходимых для жизни. Он также важен для аэробного дыхания, а также для горения или горения. Аргон — это неактивный газ, и мы используем его в лампах, в окнах с двойным стеклопакетом, а также для сохранения бесценных документов, таких как оригинал Декларации независимости и Конституции. Двуокись углерода — это важный газ, используемый растениями и другими организмами для производства сахара (пищи) посредством фотосинтеза. Этот процесс важен и для других форм жизни, потому что во время фотосинтеза молекулы воды расщепляются, и их кислород возвращается обратно в атмосферу. Углекислый газ также действует как одеяло, предотвращающее утечку тепла в космическое пространство (подробнее об этом см. В главе 7). Атмосфера редко бывает полностью сухой, если вообще бывает. Водяной пар (вода в «газовом» состоянии) обычно присутствует примерно до 4% от общего объема в зависимости от местоположения.В пустынных регионах Земли (30 ° с. / Ю.), Когда дуют сухие ветры, вклад водяного пара в состав атмосферы будет близок к нулю.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Средний состав чистого сухого воздуха в нижних слоях атмосферы

Газ Символ Содержание
Азот N 2 78,08%
Кислород О 2 20.95%
Аргон Ar 0,93%
Углерод CO 2 0,03% (это и три выше в сумме составляют 99,998%)
Неон Ne 18,20 частей на миллион
Гелий He 5,20 частей на миллион
Криптон Кр 1.10 страниц в минуту
Диоксид серы СО 2 1,00 частей на миллион
метан СН 4 2,00 частей на миллион
Водород H 2 0,50 частей на миллион
Закись азота N 2 O 0.50 страниц в минуту
Ксенон Xe 0,09 частей на миллион
Озон О 3 0,07 частей на миллион
Двуокись азота НЕТ 2 0,02 частей на миллион
Йод I 2 0,01 частей на миллион
Окись углерода CO След
Аммиак NH 3 След

Источник: Национальная служба погоды www.srh.noaa.gov/jetstream/at…tmos_intro.htm

Атмосфера Земли делится на четыре отдельных слоя в зависимости от тепловых характеристик (изменения температуры), химического состава, движения и плотности (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)). Тропосфера — это самый нижний слой, простирающийся от поверхности до примерно 18 км над поверхностью в зависимости от местоположения (варьируется от 6 км до 20 км). Воздух непрерывно циркулирует и циркулирует за счет конвекционных потоков, перераспределяющих тепло и влагу по всему земному шару.Это приводит к краткосрочным и локальным моделям температуры и влажности, которые мы называем погодой , погодой . Поскольку гравитация удерживает большинство молекул воздуха близко к поверхности Земли, тропосфера — самый плотный из всех слоев, содержащий около 75% общей массы атмосферы. Плотность газов в этом слое уменьшается с высотой, поэтому воздух становится тоньше. В ответ температура в тропосфере также понижается с высотой. По мере того, как человек поднимается выше, температура падает со средней примерно 17 ° C (62 ° F) на уровне моря до примерно -51 ° C (-60 ° F) в тропопаузе, резкой границе в верхней части тропосферы, которая ограничивает перемешивание тропосферы и верхних слоев.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): профиль средней температуры в нижних слоях атмосферы. Высота (в милях и километрах) указана с каждой стороны. Источник: Национальная метеорологическая служба www.srh.noaa.gov/jetstream/at…atmprofile.htm

Стратосфера — это слой, который простирается от тропопаузы примерно до 50-53 км над поверхностью Земли в зависимости от на месте. Пропорции большинства газов в этом слое аналогичны пропорциям тропосферы за двумя основными исключениями: 1) в стратосфере почти нет водяного пара и 2) в стратосфере почти в 1000 раз больше озона (O 3 ), чем в тропосфера.Плотность стратосферы, составляющей всего около 19% от общей массы атмосферы, значительно ниже, чем плотность тропосферы. Однако температура в этой области увеличивается с высотой в результате тепла, выделяемого при образовании озона (подробнее об озоне в разделе 6.2). Это тепло отвечает за повышение температуры от среднего значения -51 ° C (-60 ° F) в тропопаузе до максимального значения примерно -15 ° C (5 ° F) в верхней части стратосферы. Это повышение температуры с высотой означает, что более теплый воздух располагается над более холодным.Это предотвращает «конвекцию», поскольку нет вертикального движения газов вверх. Последствия этого незначительного или полного отсутствия смешения газов в стратосфере делают ее относительно спокойной, но также означает, что как только такие вещества, как загрязнители, попадают в эту зону, они могут оставаться во взвешенном состоянии в течение многих лет. Верх стратосферы ограничен границей, известной как стратопауза .

Над стратосферой находится мезосфера , простирающаяся примерно на 85 км над поверхностью Земли.В мезосфере нет молекул озона, а другие газы, такие как кислород и азот, продолжают становиться менее плотными с высотой. В результате молекулы в этом слое поглощают небольшое количество ультрафиолетового и рентгеновского излучения от Солнца, поэтому температура уменьшается с высотой. И стратосфера, и мезосфера считаются средней атмосферой.

Между примерно 85 км и 600 км находится термосфера . Этот слой известен как верхняя атмосфера. В отличие от мезосферы, газы в этом слое легко поглощают поступающее высокоэнергетическое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение от Солнца.Из-за этого поглощения температура в термосфере увеличивается с высотой и может достигать 2000 ° C (3600 ° F) вблизи вершины, в зависимости от солнечной активности. Однако, несмотря на высокую температуру, этот слой атмосферы все равно будет очень холодным для нашей кожи из-за очень тонкой атмосферы. Высокая температура указывает на количество энергии, поглощаемой молекулами, но при таком небольшом количестве в этом слое общего количества молекул недостаточно, чтобы нагреть нашу кожу. Нет резкой границы, знаменующей конец атмосферы.Давление и плотность просто продолжают уменьшаться с расстоянием, пока не станут неотличимы от почти полного вакуума космического пространства.

Атмосфера Земли | UCAR Center for Science Education

Слоистая структура атмосферы Земли видна на этом закате с Международной космической станции.
Предоставлено: Лаборатория науки и анализа изображений, Космический центр имени Джонсона НАСА

Атмосфера Земли представляет собой смесь газов, которая окружает нашу родную планету.Помимо того, что нам есть чем дышать, атмосфера помогает сделать жизнь на Земле возможной несколькими способами. Он защищает нас от большей части вредного ультрафиолетового (УФ) излучения, исходящего от Солнца, нагревает поверхность нашей планеты примерно на 33 ° C (59 ° F) за счет парникового эффекта и в значительной степени предотвращает резкую разницу между дневными и ночными температурами.

Газы в атмосфере Земли

Азот и кислород являются наиболее распространенными; сухой воздух примерно на 78% состоит из азота (N 2 ) и примерно на 21% из кислорода (O 2 ).Аргон, диоксид углерода (CO 2 ) и многие другие газы также присутствуют в гораздо меньших количествах; каждый составляет менее 1% газовой смеси атмосферы. В атмосферу также входит водяной пар. Количество присутствующего водяного пара сильно различается, но в среднем составляет около 1%. Есть также много мелких частиц — твердых и жидких — «плавающих» в атмосфере. Эти частицы, которые ученые называют «аэрозолями», включают пыль, споры и пыльцу, соль из морских брызг, вулканический пепел, дым и многое другое.

Слои атмосферы Земли

Атмосфера становится тоньше (менее плотной и более низкой по давлению) по мере того, как человек движется вверх от поверхности Земли. Он постепенно уступает место космическому вакууму. Точного «верха» атмосферы нет. На высотах от 100 до 120 км (62-75 миль) воздух становится настолько разреженным, что для многих целей этот диапазон высот можно рассматривать как границу между атмосферой и космосом. Однако есть очень тонкие, но измеримые следы атмосферных газов на сотни километров над поверхностью Земли.

В атмосфере есть несколько различных областей или слоев. У каждого есть характерные температуры, давления и явления. Мы живем в тропосфере, самом нижнем слое, где находится больше всего облаков и где бывает почти любая погода. Некоторые реактивные самолеты летают в следующем более высоком слое, стратосфере, которая содержит реактивные течения и озоновый слой. Еще выше находятся мезосфера, термосфера и экзосфера. Узнайте о слоях атмосферы Земли:

Слои атмосферы | NIWA

Атмосфера состоит из слоев в зависимости от температуры.Эти слои — тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера. Еще одна область на высоте около 500 км над поверхностью Земли называется экзосферой.

Различные слои атмосферы

Атмосфера может быть разделена на слои в зависимости от ее температуры, как показано на рисунке ниже. Эти слои — тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера. Дальнейшая область, начинающаяся примерно на 500 км над поверхностью Земли, называется экзосферой.

Красная линия на рисунке ниже показывает, как температура изменяется с высотой (шкала температур приведена в нижней части диаграммы). Шкала справа показывает давление. Например, на высоте 50 км давление составляет всего одну тысячную от давления у земли.

Тропосфера

Это самая нижняя часть атмосферы — та часть, в которой мы живем. Она содержит большую часть нашей погоды — облака, дождь, снег. В этой части атмосферы температура становится ниже по мере увеличения расстояния над землей примерно на 6 градусов.5 ° C на километр. Фактическое изменение температуры с высотой меняется день ото дня в зависимости от погоды.

Тропосфера содержит около 75% всего воздуха в атмосфере и почти весь водяной пар (который образует облака и дождь). Снижение температуры с высотой является результатом снижения давления. Если воздушная струя движется вверх, она расширяется (из-за более низкого давления). Когда воздух расширяется, он охлаждается. Таким образом, воздух вверху холоднее, чем воздух внизу.

Самая нижняя часть тропосферы называется пограничным слоем.Здесь движение воздуха определяется свойствами поверхности Земли. Турбулентность возникает, когда ветер дует над поверхностью Земли, и термиками, поднимающимися с земли, когда она нагревается солнцем. Эта турбулентность перераспределяет тепло и влагу в пограничном слое, а также загрязняющие вещества и другие составляющие атмосферы.

Верхняя часть тропосферы называется тропопаузой. Это самый низкий уровень на полюсах, где он находится примерно на 7-10 км над поверхностью Земли.Самый высокий (около 17-18 км) у экватора.

Стратосфера

Он простирается вверх от тропопаузы примерно до 50 км. Он содержит много озона в атмосфере. Повышение температуры с высотой происходит из-за поглощения этим озоном ультрафиолетового (УФ) излучения солнца. Температуры в стратосфере самые высокие над летним полюсом и самые низкие над зимним.

Поглощая опасное УФ-излучение, озон в стратосфере защищает нас от рака кожи и других повреждений здоровья.Однако химические вещества (называемые ХФУ или фреоны и галоны), которые когда-то использовались в холодильниках, аэрозольных баллончиках и огнетушителях, уменьшили количество озона в стратосфере, особенно в полярных широтах, что привело к так называемой «озоновой дыре в Антарктике».

Сейчас люди перестали производить большую часть вредных ХФУ, мы ожидаем, что озоновая дыра в конечном итоге восстановится в течение 21 -го века, но это медленный процесс.

Мезосфера

Область над стратосферой называется мезосферой.Здесь температура снова понижается с высотой, достигая минимума около -90 ° C в «мезопаузе».

Термосфера и ионосфера

Термосфера расположена выше мезопаузы и представляет собой область, в которой температура снова увеличивается с высотой. Это повышение температуры вызвано поглощением энергичного ультрафиолетового и рентгеновского излучения от солнца.

Область атмосферы выше 80 км также вызвана «ионосферой», поскольку энергичное солнечное излучение сбивает электроны с молекул и атомов, превращая их в «ионы» с положительным зарядом.Температура термосферы варьируется от ночи к дню и от сезона к сезону, как и количество присутствующих ионов и электронов. Ионосфера отражает и поглощает радиоволны, что позволяет нам принимать коротковолновые радиопередачи в Новой Зеландии из других частей мира.

Экзосфера

Область выше 500 км называется экзосферой. Он содержит в основном атомы кислорода и водорода, но их настолько мало, что они редко сталкиваются — они следуют по «баллистическим» траекториям под действием силы тяжести, а некоторые из них уходят прямо в космос.

Магнитосфера

Земля ведет себя как огромный магнит. Он улавливает электроны (отрицательный заряд) и протоны (положительный), концентрируя их в двух полосах на высоте примерно 3000 и 16000 км над земным шаром — «радиационных» поясах Ван Аллена. Эта внешняя область, окружающая Землю, где заряженные частицы вращаются по спирали вдоль силовых линий магнитного поля, называется магнитосферой.

Дополнительная информация

Посетите наш Национальный научный центр атмосферы

Узнайте о наших исследованиях УФ-излучения и озона

ТЕМПЕРАТУРА И ФУНКЦИЯ АТМОСФЕРНОГО СОСТАВА

Атмосфера Земли — это резервуар газов.Воздуха смесь газов без запаха, цвета и вкуса. и бесформенный. Атмосфера связана с Землей гравитацией.

а) Воздух среда жизни на поверхности Земли

б) мажор промышленное и химическое сырье

c) Поглощает и взаимодействует с вредными электромагнитное излучение и поток заряженных частиц в солнечном ветре.

г) Защищает землю от природных и антропогенный космический мусор.

Столб воздуха длиной 300 миль (480 км) (составляющий атмосфера) оказывает свой вес, давя вниз под действием силы тяжести.

Вес атмосферы, оказываемой на поверхность, составляет ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА . Эта сила (давление воздуха) составляет приблизительно 14,7 фунта на квадратный дюйм при на уровне моря, что эквивалентно 1013,12 мб / м 2 или 29,92 дюйма ртуть (в барометре).

Молекулы воздуха создают давление на все поверхности через их движение , размер и номер .

СТРУКТУРА И СОСТАВ АТМОСФЕРЫ

Атмосфера классифицируется с помощью 3 критерии:

а) Состав

б) Температура

c) Функция.

КРИТЕРИЙ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА :

По химическому составу атмосфера делится на в 2 широких региона:

а) В Гетеросфера и

б) Гомосфера.

а) ГЕТЕРОСФЕРА:

внешняя атмосфера, начиная примерно с 50 миль от поверхности Земли и распространяется в космос. Газы не смешиваются равномерно, а сортируются под действием силы тяжести в соответствии с их атомному весу и реакции газов с солнечным излучением. Меньше чем 0,001% массы земной атмосферы находится в гетеросфера.

б) ГОМОСФЕРА:

простирается от поверхности земли примерно на 50 миль (80 км).Плотность воздуха меняется с высотой, но доля газов почти униформа. Исключения: Озон O3, водяной пар, загрязняющие вещества и некоторые следы. химикаты.

Смесь газов в Гомосфера:

N
2 78,084 780,840

О 2 20,946 209,460

Ar 0.934 9,340

CO 2 0,037 368

Азот: в основном инертный газ происходящие из вулканических источников. Кислород: побочный продукт фотосинтез. Аргон , инертный газ, который является остатком радиоактивный распад формы калия. Двуокись углерода — природный побочный продукт жизненных процессов.

Критерий АТМОСФЕРНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Используя температуру, атмосферу можно разделить на 4 отдельные зоны .

а) В Термосфера

б) Мезосфера

c) Стратосфера и

г) Тропосфера

a ) Термосфера : Между 50300 миль (80 480 км в открытый космос. Температура повышается до 2200 0 F (1200 0 C) и выше.

б) Мезосфера : С высоты 3050 миль (5080 км / сек) над поверхностью земли.

Мезопауза (внешний слой мезосферы) — самый холодный регион в атмосфере. около 130 0 F (-90 0 C)

c) Stratosphere : 1131 миля (1850 км / с) от поверхность Земли. Температура увеличивается с высотой

d) Тропосфера: атмосферный слой, поддерживающий жизнь. Дом биосферы.Удерживает 90% общей массы атмосферы и весь водяной пар, облака, погоду и загрязнение воздуха.

Normal Lapse Rate : явления, за счет которых температура быстро уменьшается с высотой. Температурная инверсия: феномен температура которой увеличивается с высотой.

Критерий АТМОСФЕРНОЙ ФУНКЦИИ

В зависимости от функции атмосфера имеет 2 зоны, которые удалить вредное солнечное излучение и заряженные частицы:

а) В Ионосфера и

б) озоносфера (озоновый слой).

а) Ионосфера: распространяется через термосферу в мезосферу. Я поглощаю космические лучи, гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение.

б) Озоносфера: а слой озонового газа (O3). Поглощает ультрафиолетовый свет и повторно излучает его в виде длинных волн инфракрасное излучение.

ЗАГРЯЗНИТЕЛИ В ТРОПОСФЕРЕ

тропосфера содержит переменные количества как природных, так и антропогенных газов. и химические вещества, вызывающие загрязнение воздуха.

ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ВОЗДУХА

а) Вулканы твердые частицы, оксиды серы.

b) Лесные пожары — окись углерода (CO) и диоксид (CO 2 ), оксиды азота, твердые частицы

в) Растения пыльца, углеводороды

г) Гниющие растения — метан, сероводород

д) Почва — пыль, вирусы

е) Океан солевой туман и твердые частицы

Природные факторы, влияющие на загрязнение воздуха

1.Winds : переносить загрязняющие вещества из одного места в другое, сокращая концентрируясь в одной точке, увеличивая ее в другом регионе.

2. Горы и холмы (местный ландшафт) могут образовывать препятствия для движения воздуха или прямые выбросы загрязняющих веществ из одной области в другую.

3. Инверсия температуры : Инверсия температуры предотвращает подъем более холодного (следовательно, более плотного) воздуха, чтобы подняться ниже, тем самым останавливая вертикальное смешивание загрязняющих веществ и предотвращение ветров.

ЧЕЛОВЕКА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА

Человеческое происхождение Загрязняющие вещества находятся в городских районах. Около 2% всех ежегодных смертей (50 000 человек) в США связаны с загрязнением воздуха.

Фотохимический смог Загрязнение

Разработан с появлением автомобилей. Это возникает в результате взаимодействия солнечного света с продуктами горения в автомобиле. выхлопные газы (оксиды азота, летучие органические соединения).

Промышленный смог и оксиды серы:

Промышленный смог связан с сжиганием угля отрасли. Лондонский врач ввел термин SMOG для описания комбинации дыма и тумана. Попадая в атмосферу, диоксид серы (SO2) реагирует с кислород (O) с образованием триоксида серы (SO3) и в присутствии воды образует (сульфатные аэрозоли) Серная кислота (h3SO4). Вода может стать кислой. КИСЛОТНЫЙ ДОЖДЬ.

Антропогенные источники загрязнения воздуха

НАИМЕНОВАНИЕ

СИМВОЛ

ИСТОЧНИК

ЭФФЕКТЫ

Окись углерода

CO

Неполное сгорание топлива

Вытесняет O2 в кровоток

Двуокись углерода

CO2

Полное сгорание в основном за счет ископаемого топлива

Основной парниковый газ,

оксиды азота

НЕТ, НЕТ2

Высокая температура и давление горения.

Разрушает легочную ткань, вредит растениям

Летучие органические соединения

ЛОС

Неполное сгорание ископаемого топлива

Образует озон низкого уровня, вредит дыхательной системе.

пероксикатил

PAN

Фотохимические реакции

Озон

O3

Фотохимические реакции

Повреждает растения

Оксиды серы

SO2, SO3

Сжигание серосодержащего топлива e.грамм. уголь

Нарушение дыхания, астма и бронхит

Твердые частицы

PM

Строительная пыль, грязь и соль, сельское хозяйство, дороги

Влияет на видимость, дыхательную систему

Метан

Ch5

Органические процессы

Вторичный парниковый газ

Водяной пар

h3O

Процессы горения, испарение

Атмосфера Земли | Введение в химию

Цель обучения
  • Вспомните состав и относительное количество различных газов, составляющих атмосферу Земли, и то, как атмосфера помогает планете выжить

Ключевые моменты
    • Атмосферная стратификация описывает структуру атмосферы, разделяя ее на отдельные слои, каждый со своими характеристиками, такими как температура или состав.
    • Сухой воздух содержит примерно (по объему) 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,039% углекислого газа и небольшие количества других газов.
    • Атмосфера защищает жизнь на Земле, поглощая ультрафиолетовое солнечное излучение и нагревая поверхность за счет удержания тепла (парниковый эффект).
    • Атмосфера далее подразделяется на несколько слоев по температуре, которые включают термосферу, мезосферу, стратосферу и тропосферу.
    • Обычно давление и плотность воздуха снижаются с высотой в атмосфере.

Условия
  • озоновый слой область стратосферы, которая поглощает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения; в прошлом веке из-за выброса ХФУ в этом слое образовалась дыра
  • атмосфера Слой газов, который может окружать материальное тело достаточной массы, например Землю, и удерживаемый силой тяжести тела.
  • парниковый газ: серия соединений, которые особенно хорошо удерживают тепло; в результате Земля начинает нагреваться

Атмосфера Земли состоит из слоя газов, окружающих планету и сдерживаемых гравитационными силами.

Атмосфера Земли Вид Земли из космоса с орбиты за пределами экзосферы, сквозь слои термосферы, мезосферы и стратосферы, на толстый слой облаков, покрывающий тропосферу.

В 1800-х годах ученые, в том числе Джон Далтон, осознали, что атмосфера состоит из множества газов. По объему воздух состоит из примерно 78% азота, 21% кислорода и 1% аргона с небольшими количествами дополнительных газов, включая водяной пар и диоксид углерода.В то время как три основных компонента оставались относительно постоянными во времени и пространстве, второстепенные компоненты, которые также включают метан, диоксид серы, озон и оксиды азота, варьировались более широко. Эти второстепенные компоненты вносят основной вклад в такие явления, как погода, парниковый эффект и глобальное потепление.

В последние годы дополнительный выброс углекислого газа помог удержать дополнительное тепло, излучаемое планетой. Углекислый газ, водяной пар и другие парниковые газы способны не допускать выхода тепла из атмосферы, вызывая нагрев Земли.Некоторые парниковые газы полезны — без них Земля была бы такой же холодной, как Луна, — но недавнее увеличение углекислого газа нарушило точный баланс между слишком холодным, слишком горячим и правильным.

Атмосфера далее подразделяется на несколько слоев по температуре, которые включают термосферу, мезосферу, стратосферу и тропосферу. Как давление, так и плотность воздуха увеличиваются при приближении к поверхности Земли. Самый близкий к Земле слой, тропосфера, содержит большую часть водяного пара и является местом, где возникают погодные условия.Следующий слой, стратосфера, содержит озоновый слой, который является результатом реакции ионизирующего солнечного излучения с газообразным кислородом; этот озоновый слой отвечает за поглощение ультрафиолетового света.

В недавнем прошлом мы повредили озоновый слой, выбрасывая хлорфторуглероды (ХФУ) в атмосферу. ХФУ повредили озон, в результате чего в озоновом слое образовалась дыра. В последние годы ХФУ были запрещены, а озоновая дыра сокращается. Дальше от поверхности мезосфера, термосфера, а затем и экзосфера составляют верхние слои нашей атмосферы.Самолеты обычно летают в стратосфере.

Атмосфера выполняет различные полезные функции для жителей Земли, в том числе: поглощает УФ-излучение, нагревает поверхность Земли и смягчает колебания температуры.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Земля | Разработка, информация, состав и факты

Земля , третья планета от Солнца и пятая по величине планета в Солнечной системе по размеру и массе.Его единственная наиболее выдающаяся особенность заключается в том, что его приповерхностная среда — единственное известное место во Вселенной, где есть жизнь. Обозначается символом ♁. Название Земли на английском языке, международном языке астрономии, происходит от древнеанглийских и германских слов, обозначающих earth и earth , и это единственное название планеты Солнечной системы, которое не происходит из греко-римской мифологии.

Земля

Составное изображение Земли, полученное инструментами на борту спутника НАСА Национального полярно-орбитального партнерства Суоми, 2012 г.

NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring

Британская викторина

Планета Земля: факт или вымысел?

Все ли айсберги находятся у полюсов Земли? Повсюду ли на Земле водород? Проверьте свои знания о планете Земля в этой викторине.

После Коперниканской революции 16 века, когда польский астроном Николай Коперник предложил солнечно-центрированную модель Вселенной ( см. гелиоцентрическая система), просвещенные мыслители рассматривали Землю как планету, как и другие планеты Солнечной системы. .Параллельные морские путешествия предоставили практическое доказательство того, что Земля — ​​это глобус, точно так же, как использование Галилеем его недавно изобретенного телескопа в начале 17 века вскоре показало, что различные другие планеты также являются глобусами. Однако только на заре космической эры, когда фотографии с ракет и орбитальных космических кораблей впервые зафиксировали резкую кривизну земного горизонта, концепция Земли как приблизительно сферической планеты, а не как плоского объекта была подтверждена непосредственным человеком. наблюдение.Люди впервые увидели Землю как полный шар, плавающий в чернильной черноте космоса в декабре 1968 года, когда Аполлон-8 возил астронавтов вокруг Луны. Роботизированные космические зонды на пути к пунктам назначения за пределами Земли, такие как космические корабли Galileo и Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) в 1990-х годах, также оглянулись назад со своими камерами, чтобы получить другие уникальные портреты планеты.

Если смотреть с другой планеты Солнечной системы, Земля будет казаться яркой и голубоватой.Легче всего увидеть в большой телескоп его атмосферные особенности, в основном узоры закрученных белых облаков средних широт и тропических штормов, расположенных примерно в широтных поясах вокруг планеты. Полярные регионы также казались бы ярко-белыми из-за облаков наверху и снега и льда внизу. Под изменяющимися узорами облаков появлялись гораздо более темные иссиня-черные океаны, прерываемые случайными желтовато-коричневыми пятнами пустынных земель. Зеленые пейзажи, в которых обитает большая часть человеческой жизни, нелегко увидеть из космоса.Они не только составляют скромную часть суши, которая сама по себе составляет менее одной трети поверхности Земли, но и часто закрыты облаками. В течение сезонов будут наблюдаться некоторые изменения в характере штормов и поясах облаков на Земле. Также заметным будет рост и спад зимнего снежного покрова на суше в Северном полушарии.

Ученые применили полную батарею современных приборов для изучения Земли способами, которые еще не были возможны для других планет; таким образом, о его структуре и составе известно гораздо больше.Это подробное знание, в свою очередь, обеспечивает более глубокое понимание механизмов, с помощью которых планеты в целом охлаждаются, с помощью которых генерируются их магнитные поля, и посредством которых отделение более легких элементов от более тяжелых по мере развития внутренней структуры планет высвобождает дополнительную энергию для геологические процессы и изменяет состав земной коры.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Поверхность Земли традиционно делится на семь континентальных масс: Африка, Антарктида, Азия, Австралия, Европа, Северная Америка и Южная Америка.Эти континенты окружены четырьмя основными водоемами: Северным Ледовитым, Атлантическим, Индийским и Тихим океанами. Однако удобно рассматривать отдельные части Земли в терминах концентрических, примерно сферических слоев. Проходя изнутри наружу, это ядро, мантия, кора (включая скалистую поверхность), гидросфера (преимущественно океаны, которые заполняют низкие места в земной коре), атмосфера (сама разделенная на сферические зоны, такие как тропосфера, где наблюдается погода, и стратосфера, где лежит озоновый слой, который защищает поверхность Земли и ее организмы от ультрафиолетовых лучей Солнца), и магнитосфера (огромная область в космосе, где магнитное поле Земли доминирует над поведением электрически заряженных частиц. исходящий от Солнца).

Знания об этих делениях обобщены в этом астрономически ориентированном обзоре. Обсуждение дополняет другие методы лечения, ориентированные на науки о Земле и науки о жизни. О фигуре и размерах Земли рассказывается в статье «Геодезия». Его магнитное поле рассматривается в статье геомагнитное поле. Ранняя эволюция твердой Земли, ее атмосферы и океанов отражена в геологической истории Земли. Геологическое и биологическое развитие Земли, включая особенности ее поверхности и процессы, посредством которых они создаются и модифицируются, обсуждаются в геохронологии, континентальной форме рельефа и тектонике плит.Поведение атмосферы и ее тонких, ионизированных внешних участков рассматривается в атмосфере, в то время как круговорот воды и основные гидрологические особенности описываются в гидросфере, океане и реке. Твердая Земля как область исследования охватывается геологическими науками, методы и инструменты, используемые для исследования поверхности и недр Земли, обсуждаются в исследовании Земли, а история изучения Земли с древних времен до наших дней изучается в науках о Земле.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *