Особенность строения атмосферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Значение и функции атмосферы

Введение

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).

1. Значение и функции атмосферы

Атмосфера нашей планеты состоит в основном из азота и кислорода, которые в сухом воздухе составляют по объему соответственно 78 и 21%. Кроме того, в состав атмосферы входят углекислый газ, азот, аргон, водород, гелий и некоторые другие газы, а так же водяной пар, содержание его составляет в среднем 2,4 г/см3 .

Основным источником водяного пара в атмосфере служит испарение с поверхности наземных водоемов, и прежде всего Мирового океана. Наличие водяного пара в атмосфере создает определенную влажность, что имеет большое значение для жизнедеятельности организмов [12].

Молекулярный азот может потребляться (фиксироваться) как питательный элемент огромным числом различных почвенных и водных бактерий и по пищевым цепям поступать в многообразные живые организмы на Земле.

2. Строение атмосферы

Самая верхняя, сильно разряженная часть атмосферы, называется экзосферой. Температура здесь достигает 2000?С. В экзосфере газы пребывают в атомарном состоянии. Экзосфера постепенно переходит в межпланетное пространство

Атмосфера оказывает огромное влияние на живые организмы и биологические процессы, происходящие на суше и на море. Наибольшее значение имеют:

* кислород атмосферы, который используется в процессах дыхания и минерализации органического вещества;

* углекислый газ, необходимый для нормального протекания процесса фотосинтеза автотрофных организмов;

* озон, задерживающий смертоносное для всего живого ультрафиолетовое излучение Солнца.

Существование живого вещества биосферы невозможно без современной атмосферы. Атмосфера в ее нынешнем состоянии является продуктом длительного исторического процесса, и в процессе эволюции претерпела ряд значительных изменений [12].

Основной потребитель воздуха в природе - флора и фауна Земли. Воздух необходим всему живому на Земле. Человек ежедневно потребляет 12-15 кг воздуха, вдыхая каждую минуту от 5 до 100 л, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище и воде. Но для нормальной жизнедеятельности людей требуется не только воздух, но и определенная его чистота. От качества воздуха зависят здоровье люде, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность любых конструкций зданий, сооружений. Загрязненный воздух губителен для вод, суши, морей, почв.

Атмосфера надежно оберегает человека от многочисленных опасностей, угрожающих ему из космоса. Метеориты, в подавляющем большинстве не превышающие по величине горошину, под влиянием земного притяжения с огромной скоростью (от 11 до 64 км/ч) врезаются в атмосферу планеты, раскаляются там в результате трения о воздух и на высоте около 60-70 км по большей части сгорают. На верхнюю границу атмосферы ежесекундно обрушивается лавина космических излучений. Если бы они достигли земной поверхности, то все живущее на Земле мгновенно исчезло. атмосфера биологический воздух газ

Атмосфера определяет световой и регулирует тепловой режимы Земли, способствует перераспределению тепла на земном шаре. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник тепла для поверхности Земли - частично поглощается атмосферой, и достигшая поверхности Земли энергия - почвой и водоемами, морями и океанами, частично отражается в атмосферу.

Газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного остывания и нагревания. Благодаря ей на Земле не бывает резких перепадов от морозов к жаре и обратно. Если бы Земля не была окружена воздушной оболочкой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигла бы 200 градусов: днем стояла бы сильная жара (выше 100 С), а ночью мороз (-100 С). Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Именно благодаря атмосфере средняя температура на Земле составляет приблизительно 15 С.

Велико значение атмосферы и в распределении света. Ее воздух разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает равномерное освещение, к которому мы привыкли. Воздушная оболочка придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т.е. фиолетовые, синие и голубые.

Так же атмосфера служит проводником звуков. Без нее на Земле царила бы тишина, невозможна была бы человеческая речь .

Физические и химические характеристики атмосферы, отличающиеся от адекватных, могут отрицательно влиять на здоровье людей, их работоспособность и продолжительность жизни.

Атмосферный воздух широко используется как природный ресурс в народном хозяйстве. Из атмосферного азота производятся минеральные азотные удобрения, азотная кислота и ее соли. Аргон и азот используются в металлургии, химической и нефтехимической промышленности. Из атмосферного воздуха получают также кислород и водород .

3. Физические свойства атмосферы

Толщина атмосферы -- примерно 2000--3000 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха в атмосфере -- (5,1--5,3)Ч1018 кг. Из них масса сухого воздуха составляет 5,1352 ±0,0003Ч1018 кг, общая масса водяных паров в среднем равна 1,27Ч1016 кг.

Молярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966 г/моль, плотность воздуха у поверхности моря приблизительно равна 1,2 кг/м3. Давление при 0 °C на уровне моря составляет 101,325 кПа; критическая температура -- ?140,7 °C; критическое давление -- 3,7 МПа; Cp при 0 °C -- 1,0048Ч103 Дж/(кг·К), Cv -- 0,7159Ч103 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0 °C -- 0,0036 %, при 25 °C -- 0,0023 %.

нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,2 кг/м3, барометрическое давление 101,35 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

4. Химический состав атмосферы

Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах. В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).

В атмосфере содержатся SO2, NH3, СО, озон, углеводороды, HCl, HF, пары Hg, I2, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).

5. Границы атмосферы

Тропосфера

Её верхняя граница находится на высоте 8--10 км в полярных, 10--12 км в умеренных и 16--18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Тропопауза

Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Стратосфера

Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11--25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25--40 км от ?56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называетсястратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза

Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0 °C).

Мезосфера

Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80--90 км. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25--0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и т. д. обусловливают свечение атмосферы.

Мезопауза

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около --90 °C).

Линия Кармана

Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. В соответствии с определением ФАИ, линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы Земли

Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров.[3] Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Термосфера

Верхний предел -- около 800 км. Температура растёт до высот 200--300 км, где достигает значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной до больших высот.

Термопауза

Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.

Экзосфера (сфера рассеяния)

Атмосферные слои до высоты 120 км

Экзосфера -- зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

Список использованных источников

Размещено на Allbest.ru