پاکت هوای جامد زمین نامیده می شود. حوزه های اصلی سیاره زمین: لیتوسفر ، هیدروسفر ، زیست کره و جو

پوسته هوای سیاره ما - جو - موجودات زنده موجود در سطح زمین را از اثرات مخرب اشعه ماوراio بنفش خورشید و سایر تشعشعات سخت کیهانی محافظت می کند. از زمین در برابر شهاب سنگ ها و گرد و غبار کیهانی محافظت می کند. جو همچنین به عنوان یک "لباس" عمل می کند که اجازه نمی دهد گرمای تابش شده توسط زمین به فضا برود. هوای جوی منبع تنفس برای انسان ، حیوانات و پوشش گیاهی ، مواد اولیه برای فرآیندهای احتراق و تجزیه و ترکیب مواد شیمیایی است. این ماده ای است که برای خنک سازی تاسیسات مختلف صنعتی و حمل و نقل ، و همچنین محیطی که در آن زباله های انسانی ، حیوانات و گیاهان بالاتر و پایین تر ، زباله های تولید و مصرف ریخته می شود ، استفاده می شود.

فعل و انفعال هوای جوی با آب و خاک تغییرات خاصی را در زیست کره به طور کلی و در اجزای جداگانه آن به همراه دارد ، تغییرات نامطلوب در ترکیب و ساختار هوای جو و آب و هوای زمین را تشدید و تسریع می کند.

شناخته شده است که فرد می تواند حدود 5 هفته بدون غذا ، حدود 5 روز بدون آب زندگی کند و بدون هوا حتی 5 دقیقه زندگی نخواهد کرد. نیاز فرد به هوای پاک ("پاک" به معنای هوای مناسب برای تنفس و بدون عواقب منفی برای بدن انسان است) از 5 تا 10 لیتر در دقیقه یا 12-15 کیلوگرم در روز است. از اینجا مشخص می شود که جو تا چه اندازه در حل مشکلات زیست محیطی اهمیت دارد.

اگزوسفر

ترموسفر

شفق های قطبی در یونوسفر تحتانی

میان سالی

ابرهای شفاف

استراتوسفر

تروپوپوز ^

• 1,9-10 8
• 3.8-10 ^ 1.4-10 7 2.2-10 "7 3-S" 7
• 1- 10- 6
• 2- 10 ^ 7-10 *
• 4 10 5 0,0004

سطح دریا

120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 1 درجه

درجه حرارت، ° С

شکل: 21 بخش عمودی جو

بشریت در انتهای اقیانوس بزرگ هوایی زندگی می کند ، که به طور مداوم پوسته ای است و کره زمین را کاملاً احاطه کرده است. بیشترین قسمت مورد مطالعه جو از سطح دریا تا ارتفاع 100 کیلومتری است. به طور کلی ، جو به چندین حوزه تقسیم می شود: تروپوسفر ، استراتوسفر ، مزوسفر ، یونوسفر (ترموسفر) ، اگزوسفر. مرزهای بین کره ها مکث نامیده می شود (شکل 21). از نظر ترکیب شیمیایی ، جو زمین به قسمت پایین (تا 100 کیلومتر) تقسیم می شود - هوموسفر ، که ترکیبی شبیه هوای سطح دارد و قسمت فوقانی - هتروسفر ، ناهمگن ترکیب شیمیایی... علاوه بر گازها ، جو حاوی ذرات معلق در هوا - ذرات گرد و غبار یا آب معلق در یک محیط گازی است. هم منشأ طبیعی دارند و هم منشأ فن آوری.

تروپوسفر سطح است قسمت پایین جو ، یعنی منطقه ای که بیشتر موجودات زنده از جمله انسان در آن زندگی می کنند. بیش از 80٪ جرم کل جو در این منطقه متمرکز شده است. قدرت آن (ارتفاع روی سطح زمین) با توجه به شدت جریانهای عمودی (صعودی و نزولی) هوا که در اثر گرم شدن سطح زمین ایجاد می شود ، تعیین می شود. در نتیجه ، در خط استوا ، تا ارتفاع 16-18 کیلومتری ، در عرض های جغرافیایی میانه (معتدل) - تا 10-11 کیلومتر ، و در قطب ها - تا 8 کیلومتر امتداد می یابد. کاهش منظم دمای هوا با میانگین ارتفاع 0.6 در C برای هر 100 متر مشاهده شد.

تروپوسفر حاوی بیشتر گرد و غبار کیهانی و انسانی ، بخار آب ، نیتروژن ، اکسیژن و گازهای بی اثر است. تابش خورشیدی موج کوتاه که از آن عبور می کند عملاً شفاف است. در همان زمان ، بخار آب ، ازن و دی اکسید کربن موجود در آن تابش گرمایی (موج بلند) سیاره ما را به شدت جذب می کند ، در نتیجه برخی از گرم شدن تروپوسفر اتفاق می افتد. این امر منجر به حرکت عمودی جریانهای هوا ، تراکم بخار آب ، تشکیل ابر و بارش می شود.

استراتوسفر در بالای تروپوسفر تا ارتفاع 50-55 کیلومتری واقع شده است. درجه حرارت در مرز فوقانی آن به دلیل وجود ازن افزایش می یابد.

Mesosphere - مرز فوقانی این لایه در ارتفاعات حدود 80 کیلومتری ثابت است. ویژگی اصلی آن افت شدید دما (-75 ° - 90 ° C) در مرز بالایی است. ابرهای به اصطلاح نقره ای ، متشکل از بلورهای یخ ، در اینجا مشاهده می شوند.

یونوسفر (ترموسفر) تا ارتفاع 800 کیلومتری قرار دارد و با افزایش قابل توجه دما (بیش از 1000 درجه سانتیگراد) مشخص می شود. تحت تأثیر اشعه ماورا بنفش خورشید ، گازهای جوی در یونیزه هستند. این حالت به عنوان درخشش گازها با ظاهر شفق قطبی همراه است. یونوسفر توانایی انعکاس مکرر امواج رادیویی را دارد که ارتباطات رادیویی دوربرد روی زمین را فراهم می کند.

اگزوسفر از ارتفاع 800 کیلومتری تا ارتفاع 2000-3000 کیلومتری گسترش می یابد. در این دامنه از ارتفاعات ، دما تا 2000 "سانتیگراد افزایش می یابد. بسیار مهم است که سرعت حرکت گاز در حال نزدیک شدن به مقدار حیاتی 11.2 کیلومتر بر ثانیه باشد. ترکیب ترکیب شده توسط اتم های هیدروژن و هلیوم است که به اصطلاح تاج را در اطراف سیاره ما تشکیل می دهند تا ارتفاعات 20 هزار کیلومتری.

همانطور که از مطالب بالا مشخص است ، درجه حرارت در جو به روشی کاملاً پیچیده تغییر می کند (شکل 21 را ببینید) و در هنگام مکث حداکثر یا حداقل مقدار را دارد. هرچه بالاتر از سطح زمین افزایش یابد ، فشار جو نیز کاهش می یابد. به دلیل تراکم پذیری زیاد جو ، فشار آن از مقدار متوسط \u200b\u200b760 میلی متر جیوه کاهش می یابد. هنر (101 325 Pa) در سطح دریا تا 2.3 -K) "mm Hg. (0.305 Pa) در ارتفاع 100 کیلومتری و فقط تا 1 -10 6 mm Hg. (1.3! 0" 4 Pa ) در ارتفاع 200 کیلومتری.

شرایط زندگی در سطح زمین از نظر "حمایت" اتمسفری آن در ارتفاعات به شدت متفاوت است ، یعنی در ارتفاعات استراتوسفر ، بیشتر اشکال حیات زمین بدون ابزار محافظت وجود ندارد.

ترکیب جو از نظر ارتفاع ثابت نیست و در یک دامنه نسبتاً گسترده متفاوت است. دلایل اصلی این امر عبارتند از: نیروی جاذبه ، اختلاط نفوذ ، عملکرد پرتوهای کیهانی و خورشیدی و ذرات پرانرژی که از آنها ساطع می شود (جدول 8).

طیف نور خورشید

جدول 8

تحت تأثیر نیروی جاذبه ، اتم ها و مولکول های سنگین تری به قسمت تحتانی جو فرو می روند ، در حالی که عناصر سبک تر در قسمت بالایی آن باقی می مانند. جدول 9 ترکیب هوای خشک نزدیک سطح دریا را نشان می دهد ، و شکل. 21 تغییر در وزن مولکولی متوسط \u200b\u200bجو را بسته به ارتفاع بالای سطح زمین نشان می دهد.

به طور کلی ، مخلوط مکانیکی گازهای جوی به طور متوسط \u200b\u200bتوسط نیتروژن - 78٪ از حجم آن نشان داده می شود. اکسیژن - 21؛ ؛ هلیوم ، آرگون ، کریپتون و سایر اجزای فوق الذکر - 1٪ یا کمتر.

ترکیب هوای جوی

یادداشت ها: I. ازن O ، دی اکسید گوگرد 50 ؛ دی اکسید نیتروژن NO ^ amchiacMH ^ و CO مونوکسید به صورت آلاینده وجود دارد و در نتیجه ، محتوای آنها می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. 2. کسر مول به عنوان نسبت تعداد مول یک جز particular خاص در نمونه هوای در نظر گرفته شده به تعداد کل مول همه اجزای موجود در این نمونه قابل درک است.

میانگین وزن مولکولی چنین هوا 28.96 amu است. متر است و تقریباً بدون تغییر تا ارتفاع 90 کیلومتری باقی مانده است. در ارتفاعات ، وزن مولکولی به شدت کاهش می یابد و در ارتفاعات 500 کیلومتری و بالاتر ، هلیوم به مهمترین جز component جو تبدیل می شود ، اگرچه محتوای آن در سطح دریا بسیار کم است. اجزای اصلی هوا (99 % از کل ترکیبات) گازهای دیاتومیک هستند (اکسیژن 0 2 و نیتروژن N 2).

اکسیژن ضروری ترین عنصر جوی برای عملکرد زیست کره است. اگر در جو بتواند تا 23٪ از نظر وزنی باشد ، سپس در آب - حدود 89٪ و در بدن انسان - تقریبا 65٪. در کل ، در همه ژئوسفرها - جو ، هیدروسفر و در قسمت قابل دسترسی لیتوسفر ، اکسیژن 50٪ از کل جرم هوا را تشکیل می دهد. اما در حالت آزاد اکسیژن در اتمسفر متمرکز می شود ، جایی که مقدار آن 1.510 15 گرم تخمین زده می شود. مصرف اکسیژن در هنگام تنفس انسان و حیوانات ، در طی مراحل مختلف اکسیداتیو ، مانند احتراق ، خوردگی فلزات ، باقی مانده های آلی دودزا رخ می دهد. در نتیجه ، اکسیژن از یک حالت آزاد به یک حالت محدود تبدیل می شود. با این حال ، مقدار آن به دلیل فعالیت حیاتی گیاهان عملاً بدون تغییر باقی می ماند. اعتقاد بر این است که فیتوپلاکتون اقیانوس ها و گیاهان خشکی نقش عمده ای در بازیابی اکسیژن دارند. تراز کردن-

اکسیژن در جو به صورت تغییرات آلوتروپیک - 0 2 و 0 3 (ازن) وجود دارد. در همه حالت ها (گازی ، مایع و جامد) 0 2 از نوع مغناطیسی است و دارای انرژی تفکیک بسیار بالایی است - 496 کیلوژول بر مول. در حالت گازی 0 2 بی رنگ است ، در مایع و جامد دارای رنگ آبی روشن است. از نظر شیمیایی بسیار فعال ، ترکیباتی با همه عناصر به جز هلیوم و نئون تشکیل می دهد.

ازن Oj گازی است که از صفر 2 در تخلیه الکتریکی ساکت و با غلظت حداکثر 10٪ تشکیل می شود ، دیامغناطیسی ، سمی است ، دارای رنگ آبی تیره (آبی) می باشد. حداکثر غلظت 0 3 در اتمسفر فوقانی در ارتفاعات 25-45 کیلومتری ، صفحه اوزون (لایه) اکنون شناخته شده را تشکیل می دهد.

یکی دیگر از اجزای بسیار مهم و ثابت هوا نیتروژن است که جرم آن 75.5٪ (4 تا 10 گرم 15 گرم) است. این بخشی از پروتئین ها و ترکیبات ازته است که پایه و اساس همه حیات کره زمین ما است.

نیتروژن N 2 یک گاز بی رنگ و غیرفعال از نظر شیمیایی است. انرژی تفکیک N2 - 2N تقریباً دو برابر بیشتر از O 2 است و به 944.7 kJ / mol می رسد. قدرت پیوند بالا N و N واکنش کم آن را تعیین می کند. با این وجود ، با وجود این ، نیتروژن ترکیبات مختلفی از جمله با اکسیژن را تشکیل می دهد. بنابراین ، N ، 0 - اکسید دینیتروژن نسبتاً بی اثر است ، اما با گرم شدن ، به N 2 و O 2 تبدیل می شود. مونوکسید نیتروژن - NO فوراً با توجه به واکنش با ازن واکنش نشان می دهد:

2NO + O ، \u003d 2N0 3

مولکول NO پارامغناطیس است. الکترون n-orbital با تشکیل کاتیون نیتروزونیوم NO * ، پیوندی که در آن تقویت می شود ، به راحتی جدا می شود. دی اکسید نیتروژن NO ، بسیار سمی ، در اثر تماس با آب ، اسید نیتریک قوی ایجاد می کند

2NOj + H ، 0 - HN0 3 + HNOj

در شرایط طبیعی ، تشکیل اکسیدهای نیتروژن در نظر گرفته شده در هنگام تخلیه صاعقه و در نتیجه فعالیت باکتری های تثبیت کننده ازت و تجزیه کننده پروتئین رخ می دهد.

استفاده از کودهای ازته (نیترات ، آمونیاک) منجر به افزایش مقدار اکسیدهای نیتروژن با منشا باکتریایی در جو می شود. سهم فرآیندهای طبیعی در تشکیل اکسیدهای نیتروژن 50٪ تخمین زده می شود.

ترکیب جو ، به ویژه در لایه های بالایی (بالای تروپوسفر) ، بسیار تحت تأثیر تابش کیهانی و خورشیدی است و ذرات پرانرژی از خود ساطع می کند.

خورشید انرژی تابشی - یک جریان فوتون - از طیف گسترده ای از طول موج ها را ساطع می کند. انرژی E هر فوتون با نسبت تعیین می شود

جایی که و - ثابت پلانک ؛ V - فرکانس تابش ، V \u003d 1D (X - طول موج).

به عبارت دیگر ، هرچه طول موج کوتاهتر باشد ، فرکانس تابش بالاتر است و بر این اساس ، انرژی نیز بالاتر می رود. هنگامی که یک فوتون با یک اتم یا یک مولکول یک ماده برخورد می کند ، تغییرات شیمیایی مختلفی مانند تفکیک ، یونیزاسیون و غیره آغاز می شود. اما برای این امر ، شرایط خاصی باید رعایت شود: اول ، انرژی فوتون نباید کمتر از آن باشد که برای شکستن یک پیوند شیمیایی لازم است ، حذف یک الکترون و غیره. دوم ، مولکول ها (اتم ها) باید این فوتون ها را جذب کنند.

یکی از مهمترین فرایندهای مهمدر اتمسفر فوقانی ، تجزیه نوری مولکول های اکسیژن در نتیجه جذب فوتون است:

با دانستن انرژی تفکیک پیوند در مولکول اکسیژن (495 کیلوژول بر مول) ، می توان حداکثر طول موج فوتون را که باعث تشکیل O می شود محاسبه کرد. این طول معادل 242 نانومتر است ، به این معنی که تمام فوتون های دارای طول موج کمتر و کمتر انرژی دارند برای ادامه واکنش فوق کافی است.

مولکول های اکسیژن همچنین قادر به جذب طیف گسترده ای از تابش موج کوتاه با انرژی بالا از طیف خورشید هستند. ترکیب اکسیژن اتمسفر (شکل 21 را ببینید) نشان می دهد که جداشدگی نوری اکسیژن در ارتفاعات به چه شدت رخ می دهد. در ارتفاع 400 کیلومتری ، 99٪ اکسیژن جدا می شود ، در حالی که O ، به ترتیب ، فقط 1٪ را تشکیل می دهد. در ارتفاع 130 کیلومتری ، محتوای O و O تقریباً یکسان است ؛ در ارتفاعات پایین تر ، محتوای O 2 به طور قابل توجهی بیش از O است.

با توجه به انرژی اتصال بالای مولکول K (944 کیلوژول در مول) ، فوتونهایی که فقط طول موج بسیار کمی دارند انرژی کافی برای ایجاد تفکیک این مولکول دارند. علاوه بر این ، و ، فوتون ها را به میزان کمی جذب می کند ، حتی اگر انرژی کافی داشته باشند. در نتیجه ، تجزیه نوری N3 در جو فوقانی بسیار ناچیز است و ازت جوی بسیار کمی تشکیل می شود.

آب بخار در نزدیکی سطح زمین قرار دارد و در حال حاضر در ارتفاع 30 کیلومتری محتوای آن 3 میلیون است و در ارتفاعات حتی بالاتر ، محتوای بخار آب حتی کمتر است. این بدان معناست که مقدار آب منتقل شده به فضای فوقانی بسیار ناچیز است. بخار آب پس از ورود به اتمسفر فوقانی ، تحت تجزیه نوری قرار می گیرد:

H 2 0 + -> H + OH

OH + Ay -\u003e H + O

ارسال شده توسط تعدادی از متخصصان در مراحل اولیه توسعه زمین ، هنگامی که جو اکسیژن هنوز تشکیل نشده بود ، این تفکیک نوری بود که تا حد زیادی به شکل گیری آن کمک کرد.

در نتیجه عملکرد تابش خورشید بر روی مولکول های ماده موجود در جو ، الکترون های آزاد و یون های مثبت تشکیل می شوند. چنین فرآیندهایی را فتونیون سازی می نامند. برای دوره آنها ، شرایط فوق نیز باید رعایت شود. جدول 10 برخی از مهمترین فرایندهای فتونیون سازی را که در جو بالایی اتفاق می افتد ، نشان می دهد. همانطور که از جدول مشخص می شود ، فوتون های ایجاد کننده فتونیون به قسمت ماوراlet بنفش طیف موج کوتاه (با فرکانس بالا) تعلق دارند. تابش از این قسمت از طیف به سطح زمین نمی رسد ، توسط لایه های بالایی جو جذب می شود.

جدول 10

پارامترهای انرژی و موج فرآیندهای فوتونیزاسیون

	انرژی یونیزاسیون ، kJ / mop
O) + yy -\u003e O / + e

یونهای مولکولی حاصل بسیار واکنش پذیر هستند. بدون هیچگونه انرژی اضافی ، هنگام برخورد با انواع ذرات باردار و مولکولهای خنثی ، آنها خیلی سریع وارد واکنش می شوند.

یکی از واضح ترین واکنش ها ، ترکیب مجدد یون مولکولی با الکترون است - واکنش معکوس فوتونیزاسیون. با این کار مقداری انرژی برابر با انرژی یونیزاسیون یک مولکول خنثی آزاد می شود. و اگر راهی برای دست کشیدن از این انرژی اضافی وجود ندارد ، به عنوان مثال ، در نتیجه برخورد با یک مولکول دیگر ، این امر باعث جدا شدن مولکول تازه شکل گرفته می شود. در اتمسفر فوقانی ، به دلیل تراکم بسیار کم ماده ، احتمال برخورد بین مولکول ها و انتقال انرژی بسیار ناچیز است. بنابراین ، تقریباً تمام اقدامات نوترکیبی الکترون ها با یون های مولکولی منجر به تجزیه می شود:

N5 + e-\u003e N + N1 ، DN

SG! + c-\u003e o + o ، dn

G ^ O "+ c-\u003e N + O ، DN

نیتروژن اتمی موجود در جو فوقانی عمدتا در نتیجه ترکیب مجدد تجزیه شکل می گیرد.

در مواردی که یون مولکولی با هر مولکول خنثی برخورد کند ، می تواند انتقال الکترون بین آنها ایجاد شود ، به عنوان مثال

N ، + 0 ، - "Ы 2 + 0" ،

به این نوع واکنش گفته می شود واکنش انتقال بار.

برای اینکه چنین واکنشی اتفاق بیفتد ، انرژی یونیزاسیون مولکولی که الکترون را از دست می دهد باید کمتر از انرژی یونیزاسیون یک مولکول باشد که در نتیجه انتقال بار تشکیل شده است. همانطور که از جدول می بینید. 10 ، انرژی یونیزاسیون O کمتر از N2 است ، واکنش انتقال بار گرمازا است ، انرژی اضافی به شکل انرژی جنبشی محصولات حاصل آزاد می شود. با توجه به این داده ها ، واکنش های نشان داده شده در زیر نیز باید انجام شوند و گرمازا باشند (به عنوان مثال ، DN)

SG + 0 ، -\u003e O + O2

در باره؛ + نه- "o ، - + - oo"

N2 + N0 - "+ N0 *

از آنجا که مولکول N2 بالاترین انرژی یونیزاسیون را در بین تمام ذرات موجود در جو بالایی دارد ، یون N2 قادر است با هر مولکولی که با آن برخورد کند واکنش های انتقال را وارد کند. سرعت واکنش انتقال بار نسبتاً زیاد است ، بنابراین ، اگرچه فرایند فتونیون زدایی منجر به تشکیل شدید یونهای N3 می شود ، اما غلظت آنها در جو upper فوقانی بسیار کم است.

علاوه بر موارد ذکر شده ، واکنش هایی در لایه های بالایی جو رخ می دهد که طی آن ذرات متقابل اتم ها را تبادل می کنند:

O + N5 - »NO + N HM ؛ + 0-\u003e N0 + N

این واکنش ها همچنین گرمازا و بسیار آسان هستند. از آنجا که انرژی یونیزاسیون NO نسبت به ذرات دیگر کمتر است (جدول 10 را ببینید) ، یونهای NO حاصل نمی توانند در نتیجه واکنش انتقال بار خنثی شوند و تنها دلیل مرگ این یون واکنش جداسازی تجزیه جدا است. این دلیل گسترده ترین توزیع یون NO "در جو بالایی است.

اگرچه لایه های بالایی اتمسفر قسمت نسبتاً کمی از کل جرم آن را تشکیل می دهند ، اما این منطقه از جو است که به دلیل واکنش های شیمیایی رخ داده در آن ، نقش بسزایی در شکل گیری شرایط روند زندگی در سیاره ما دارد. این لایه های بالایی جو هستند که نقش یک "سنگر" پیشرفته را بازی می کنند که سطح زمین را از برخورد مخرب پرتوهای کیهانی و "تگرگ" ذرات پرانرژی برای همه موجودات زنده محافظت می کند. لازم به ذکر است که مولکول های N5 ، 02 و N0 نمی توانند کل حجم تابش موج کوتاه را که باقی مانده های آن هنگام نزدیک شدن به سطح زمین در جو "خنثی می شوند" فیلتر کنند.

ازن به عنوان فیلتر تابش موج کوتاه. فرآیندهای شیمیایی رخ داده در اتمسفر ، در لایه هایی که در زیر 90 کیلومتر قرار دارند ، علاوه بر تجزیه نوری O ، تفاوت قابل توجهی با فرآیندهای مشاهده شده در ارتفاعات دارند. در مزو و استراتوسفر ، بر خلاف لایه های بالاتر ، غلظت 0 2 افزایش می یابد ، بنابراین احتمال برخورد 0 2 با O که منجر به تشکیل 0 3 می شود ، به شدت افزایش می یابد.

این فرایند با معادلات زیر توصیف می شود:

0 3 + و - "0 + 0

در باره؛ + m -\u003e o ، + m ln

جایی که M - 0 2 ، K.

مولکول O می تواند هنگام برخورد با مولکول های O و Y انرژی را رها کند. با این حال ، بیشتر مولکول های O ، قبل از اینکه دچار یک برخورد تثبیت کننده شوند ، یعنی تعادل فرآیند ، به O 2 و O تجزیه می شوند 0 7 + O ^ 0 3 به شدت به سمت چپ منتقل می شود.

نفوذ تیرهای زائد

شکل: 22

میزان تشکیل ازن به عوامل متضاد بستگی دارد. از یک طرف ، با کاهش ارتفاع لایه های جوی افزایش می یابد ، زیرا غلظت ماده جوی افزایش می یابد ، و در نتیجه ، فرکانس برخورد تثبیت کننده نیز افزایش می یابد. از طرف دیگر ، با کاهش ارتفاع ، سرعت کاهش می یابد ، زیرا مقدار اکسیژن جوی تشکیل شده توسط واکنش درباره g + Ay -\u003e 20 ، به دلیل کاهش نفوذ تابش فرکانس بالا. بنابراین ، حداکثر غلظت ازن ، حدود 10٪ 5 از نظر حجم ، در ارتفاع 40 تا 25 کیلومتری مشاهده می شود (شکل 22).

روند تشکیل ازن گرمازا است. اشعه ماوراlet بنفش خورشید توسط اکسیژن جذب می شود - واکنش 0 2 + 20 ،

با واکنش به انرژی گرمایی تبدیل می شود

در باره؛ + M-\u003e 0 3 + M ’، DN

که به احتمال زیاد با افزایش دما در استراتوسفر همراه است ، که در استراتوپوز به حداکثر می رسد (شکل 22 را ببینید).

مولکولهای ازن تشکیل شده بسیار بادوام نیستند ، ازن خود قادر به جذب تابش خورشید است ، در نتیجه آن تجزیه می شود:

0 3 + dy - »O ، + O

برای اجرای این فرآیند ، فقط 105 کیلوژول بر میلی لیتر مورد نیاز است. این انرژی را می توان توسط فوتون ها در محدوده طول موج گسترده تا 1140 نانومتر تأمین کرد. مولکولهای ازن اغلب فوتونهایی با طول موج از 200 تا 310 نانومتر را جذب می کنند ، که برای موجودات زنده روی زمین بسیار مهم است. تابش در محدوده مشخص شده به اندازه اوزون توسط ذرات دیگر جذب می شود. این وجود یک لایه ازن در استراتوسفر است که از نفوذ فوتون های موج کوتاه با انرژی زیاد در جو و رسیدن به سطح زمین جلوگیری می کند. همانطور که می دانید ، گیاهان و حیوانات در صورت وجود چنین تشعشعی نمی توانند وجود داشته باشند ، بنابراین "سپر ازن" نقش مهمی در حفظ حیات بر روی زمین دارد.

به طور طبیعی ، "سپر ازن" یک مانع کاملا غیر قابل عبور در برابر اشعه ماوراlet بنفش نیست. حدود یک صدم آن به سطح زمین می رسد. با افزایش تابش نافذ ، موارد نقض در مکانیسم های ژنتیکی برخی موجودات زنده ، و در انسان ، انواع مختلفی رخ می دهد بیماری های پوستی... ازن از نظر شیمیایی بسیار فعال است و بنابراین نه تنها با اشعه ماورا بنفش خورشید تعامل می کند. اکسیدهای نیتروژن نقش مهمی در چرخه ازن بازی می کند ، سرعت تجزیه ازن را افزایش می دهد و به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند:

0 3 + NO-\u003e N0.4-0 ،

N02 + O - »N0 + 02 0 3 + 0-\u003e 20 3

دمای بالا که به ویژه در حین کار با انواع خاصی از هواپیماها بوجود می آید ، تأثیر زیادی در تخریب ازن دارد. در این حالت ، واکنش ادامه می یابد:

О، + N2 PRN\u003e 2N0، DN\u003e О

سوال در مورد تأثیر کلروفلوئورومتانها (فرئون ها) بر ازن کاملاً بحث برانگیز است ، اما در هر صورت لازم است که در مورد واکنش های احتمالی با مشارکت این ترکیبات ، ازن ، نیتروژن ، اکسیژن اتمی و اشعه ماورا بنفش در لایه های مختلف جو.

در اتمسفر فوقانی ، در حضور اشعه ماورا بنفش موج کوتاه ، تعدادی واکنش با مشارکت کلروفلوئورومتان ها رخ می دهد ، به ویژه ، عملکرد فوتون ها با طول موج 190 تا 225 نانومتر منجر به فوتولیز کلروفلوئورومتان ها با تشکیل چندین ده ترکیب و رادیکال مختلف می شود ، به عنوان مثال:

CFCL + Av- »CFC + C1

در اصل ، واکنش به اینجا ختم نمی شود ، و تجزیه فتوشیمیایی بیشتر CF x Cl 3 x ، دوباره با تشکیل کلر آزاد ، امکان پذیر است.

مشخص شد که کلر با حداکثر سرعت، بیشینه سرعت در ارتفاع حدود 30 کیلومتری خودنمایی می کند و این فقط در منطقه حداکثر غلظت ازن قرار می گیرد.

کلر اتمی آزاد تشکیل شده خیلی سریع با ازن واکنش نشان می دهد:

C1 +0 ، -\u003e CU + o ،

C1 + 20C1 + O ،

دو واکنش آخر و همچنین واکنش ها:

اوه ، + نه-\u003e نه ، + ای ،

به طور کلی منجر به از بین رفتن ازن و اکسیژن اتمی می شود و عملا منجر به محتوای ثابت مونوکسید نیتروژن و کلر اتمی می شود.

مونوکسید کلر قادر به تعامل با اکسیدهای نیتروژن است:

СЮ + N0 -\u003e С1 + N0 ،

C10 + N0 ، - "CINO ،

کلرونیترات را می توان با اشعه ماورا بنفش یا واکنش با اکسیژن اتمی تجزیه کرد:

CINO ، - »O -\u003e O ، + CIO + N0

واکنش های مربوط به مونوکسید کلر از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا آنها به طور موثر ترکیبات نیتروژن و کلر را از چرخه کاهش ازن خارج می کنند. متان و هیدروژن اثر مشابهی دارند:

شکل: 23

C1 + CH ، -\u003e HC1 + CH ،

a + n g -\u003e ns1 + n

بخشی از کلرید هیدروژن با هیدروکسید واکنش نشان می دهد که کلر را به حالت اتمی خود برمی گرداند:

НСН-ОН -\u003e Н، 0 + С1

اما بخش اصلی HC1 به تروپوسفر منتقل می شود و در آنجا با بخار آب یا آب مایع مخلوط می شود و به اسید کلریدریک تبدیل می شود.

واکنش های در نظر گرفته شده در بالا به دلیل ورود معرف ها از منابع طبیعی و ساخته شده توسط بشر در جو پیش می رود و این فرآیند با غلظت های مختلف معرف ، کل تاریخ شکل گیری و وجود جو زمین را همراهی می کند. واقعیت این است که کلروفلوئورومتانها حتی در شرایط طبیعی نیز می توانند تشکیل شوند ، بنابراین مسئله اصلی در مورد وجود واکنشهای متقابل مشابه آنچه در بالا شرح داده نشده است ، بلکه در مورد شدت و حجم اجزای جو تشکیل شده و در حال پوسیدگی است که وارد واکنش می شوند و عمدتا آنهایی که بهینه شرایط جریان روند زندگی در سیاره ما.

رژیم گرمایی جو و منطقه سطح زمین. منبع اصلی انرژی گرمایی که به سطح زمین می آید و همزمان جو را گرم می کند ، به طور طبیعی خورشید است. منابعی مانند ماه ، ستارگان و سیارات دیگر هستند

مقدار ناچیزی از گرما قرار دهید. روده های گرم شده زمین کاملاً ملموس هستند ، اما همچنین منبع آنها خیلی بزرگ نیست (شکل 23).

شناخته شده است که خورشید به صورت گرما ، نور ، اشعه ماورا بنفش و سایر اشعه ها انرژی عظیم را به فضای جهان ساطع می کند. در مورد اثر انواع خاص تابش بر واکنشهای شیمیایی در جو و تشکیل ترکیبات مختلف قبلاً در بالا بحث شد.

به طور کلی ، کل مجموعه انرژی تابشی خورشید نامیده می شود تابش خورشیدی. زمین قسمت بسیار کمی از آن را دریافت می کند - یک قسمت دو میلیاردم ، اما این حجم برای اجرای تمام فرآیندهای شناخته شده روی زمین ، از جمله حیات کافی است.

تابش خورشید به مستقیم ، پراکنده و کل تقسیم می شود.

تأثیر سطح زمین و گرمایش در هوای پاک و بدون ابر به این صورت تعریف شده است سر راست تابش - تشعشع. تابش مستقیم مستقیماً از طریق اشعه ماورا بنفش ، به عنوان مثال بر روی رنگدانه سازی پوست انسان و حیوانات و برخی پدیده های دیگر موجودات زنده تأثیر می گذارد.

هنگامی که پرتوهای خورشید از جو عبور می کنند ، آنها ، با ملاقات با مولکول های مختلف ، گرد و غبار ، قطرات آب بر روی کدورت خود ، از یک مسیر مستقیم منحرف می شوند ، در نتیجه تابش خورشید پراکنده می شود. بسته به میزان ابر ، درجه رطوبت هوا ، گرد و غبار آن ، درجه پراکندگی به 45٪ می رسد. مقدار پراکنده تابش بسیار زیاد است - به طور کلی میزان روشنایی عناصر مختلف تسکین دهنده و همچنین رنگ آسمان را تعیین می کند.

جمع تابش ، به ترتیب ، از تابش مستقیم و منتشر تشکیل شده است.

زاویه بروز نور خورشید در سطح زمین شدت تابش را تعیین می کند ، که به نوبه خود بر دمای هوا در طول روز تأثیر می گذارد.

توزیع تابش خورشید بر روی سطح زمین و گرم شدن هوای جو به شکل کروی سیاره و تمایل محور زمین به صفحه مداری بستگی دارد. در عرض های استوایی و گرمسیری ، خورشید در طول سال بسیار بالاتر از افق است ، در عرض های میانه ای ارتفاع آن بسته به فصل تغییر می کند و در مناطق قطب جنوب و قطب شمال خورشید هرگز از افق بالا نمی رود. این امر به طور کلی بر میزان اتلاف انرژی خورشیدی در جو تأثیر می گذارد ، در نتیجه در واحد سطح سطح زمین در مناطق استوایی ، نور خورشید بیشتر از عرض های جغرافیایی میانی یا زیاد است. به همین دلیل ، میزان تابش به عرض جغرافیایی مکان بستگی دارد: هرچه از خط استوا دورتر باشد ، کمتر به سطح زمین وارد می شود.

تابش خورشیدی100%

/// / V /// /// /// /// / V /// /// /// /\u003e / / LH // y / y /

جذب

خاک

شکل: 24 تعادل تابش خورشید در سطح زمین در طول روز

(T.K. گوریشینا ، 1979)

حرکت فوری زمین همچنین بر میزان انرژی تابشی ورودی تأثیر می گذارد. در عرض های جغرافیایی متوسط \u200b\u200bو زیاد ، مقدار آن به فصل بستگی دارد. همانطور که می دانید در قطب شمال ، خورشید به مدت 6 ماه (دقیق تر ، 186 روز) در افق قرار نمی گیرد و مقدار انرژی تابشی ورودی بیشتر از خط استوا است. با این حال ، اشعه خورشید زاویه کمی از بروز دارد و بنابراین بخش قابل توجهی از تابش خورشید در جو پراکنده می شود. از این نظر ، هم سطح زمین و هم خود اتمسفر کمی گرم می شوند. در زمستان ، در عرض های قطبی و قطب جنوب ، خورشید از افق بالا نمی رود و بنابراین تابش خورشید به هیچ وجه به سطح زمین نمی رسد.

تأثیر قابل توجهی بر میزان تابش خورشید توسط سطح زمین ، از جمله سطح اقیانوس ها و همچنین جو ، توسط ویژگی های برجسته ، تشریح ، ارتفاع مطلق و نسبی سطح ، "قرار گرفتن در معرض" دامنه ها (یعنی "جهت گیری" آنها به خورشید) اعمال می شود ، حتی وجود یا عدم وجود پوشش گیاهی و ماهیت آن ، و همچنین "رنگ" سطح زمین. مورد دوم با توجه به مقدار تعیین می شود apbedo ، که به طور کلی به معنای مقدار نور منعکس شده از سطح واحد است و گاهی اوقات آلبدو به عنوان کمیت تعریف می شود

انعکاس بدن یا سیستم اجسام ، که معمولاً به عنوان کسری (در)) از انرژی نور حادثه منعکس شده از سطح زمین در نظر گرفته می شود.

میزان بازتابندگی سطح زمین تحت تأثیر قرار می گیرد ، به عنوان مثال ، وجود برف بر روی آن ، خلوص آن و غیره.

ترکیبی از همه این عوامل نشان می دهد که عملا هیچ مکانی در سطح زمین وجود ندارد که اندازه و شدت تابش خورشید یکسان باشد و با گذشت زمان تغییر نکند (شکل 24).

گرم شدن زمین و آب به دلیل تفاوت در ظرفیت گرمایی مواد "تشکیل" آنها بسیار متفاوت است. زمین به سرعت کافی گرم و سرد می شود. توده های آب در اقیانوس ها و دریاها به آرامی گرم می شوند ، اما گرما را برای مدت طولانی تری حفظ می کنند.

در خشکی ، تابش خورشید فقط لایه سطحی خاک و سنگهای زیرین را گرم می کند ، در حالی که در آب شفاف ، گرما تا عمق قابل توجهی نفوذ می کند و روند گرمایش با کندی پیش می رود. تبخیر اثر قابل توجهی دارد ، زیرا برای اجرای آن مقدار زیادی انرژی گرمایی ورودی مصرف می شود. خنک شدن آب به دلیل اینکه حجم آب گرم شده به طور قابل توجهی بیشتر از حجم زمین گرم است ، به آرامی پیش می رود. توده های آب ، به دلیل تغییرات دما در لایه های بالا و پایین ، در حالت "مخلوط کردن" مداوم قرار دارند. لایه های فوقانی خنک شده ، متراکم تر و سنگین تر ، فرو رفته و آب گرم تری از پایین به سمت آنها بالا می رود. آبهای دریاها و اقیانوسها گرمای انباشته شده را "از نظر اقتصادی" و یکنواختتر از سطح زمین مصرف می کنند. در نتیجه ، دریا به طور متوسط \u200b\u200bهمیشه گرمتر از خشکی است و نوسانات دمای آب هرگز به اندازه نوسانات دمای زمین شدید نیست.

دمای هوای محیط. هوا مانند هر بدن شفاف با عبور اشعه خورشید از آن بسیار کم گرم می شود. گرمایش هوا به دلیل گرمای داده شده توسط زمین گرم شده یا سطح آب انجام می شود. در نتیجه هوا با دمای بالاتر و جرم کمتری به لایه های سرد بالاتر جو می رسد و در آنجا گرمای خود را به آنها منتقل می کند.

با بالا رفتن هوا ، سرد می شود. دمای هوا در ارتفاع 10 کیلومتری تقریباً همیشه ثابت است و به -45 "سانتیگراد می رسد. کاهش طبیعی دمای هوا با ارتفاع گاهی به اصطلاح وارونگی دما (تغییر مکان دما) مختل می شود. وارونگی با افت شدید یا افزایش دمای سطح زمین و هوای مجاور رخ می دهد ، که گاهی نشان دهنده "تورم" سریع هوای سرد در امتداد دامنه کوه به دره ها.

هوای جوی با تغییر درجه حرارت روزانه مشخص می شود. در طول روز ، سطح زمین گرم می شود و گرما را به هوای اطراف منتقل می کند ، در شب روند معکوس می شود.

کمترین دما نه در شب ، بلکه قبل از طلوع خورشید ، زمانی که سطح زمین گرمای خود را از دست داده است ، مشاهده می شود. به همین ترتیب بیشترین دمای هوا در بعد از ظهر با تأخیر 2-4 ساعت برقرار می شود.

در مناطق مختلف جغرافیایی زمین ، تغییر دما روزانه متفاوت است ، در خط استوا ، در دریاها و در نزدیکی سواحل دریا ، دامنه نوسانات درجه حرارت هوا بسیار کم است ، و به عنوان مثال در بیابانها ، در طول روز ، سطح زمین تا دمای حدود 60 درجه سانتیگراد گرم می شود و در شب تقریبا به 0 درجه کاهش می یابد C ، یعنی "دوره" روزانه دما 60 درجه سانتیگراد است.

در عرض های میانی ، بیشترین میزان تابش خورشید در روزهای انقلاب به زمین می رسد (22 ژوئن در نیمکره شمالی و 21 دسامبر در جنوب). با این حال ، گرمترین ماهها ژوئن (دسامبر) نیست ، بلکه ژوئیه (ژانویه) است به این دلیل که در ژوئن (دسامبر) گرم شدن واقعی سطح زمین اتفاق می افتد که قسمت قابل توجهی از تابش خورشید را مصرف می کند و در ژوئیه (دسامبر) از دست دادن مقدار ورودی تابش خورشید رخ می دهد. تابش نه تنها جبران می شود ، بلکه به شکل گرما از سطح زمین گرم شده از آن فراتر می رود. به همین ترتیب ، می توان توضیح داد که چرا سردترین ماه دسامبر (ژوئن) نیست ، بلکه ژانویه (ژوئیه) است. در دریا ، با توجه به اینکه آب سردتر و گرمتر می شود ، گرمترین ماه در آگوست (فوریه) ، سردترین - در فوریه (آگوست) است.

عرض جغرافیایی یک مکان بر دامنه سالانه دمای هوا تأثیر می گذارد. در قسمت های استوایی ، دما در طول سال تقریباً ثابت است و به طور متوسط \u200b\u200b23 درجه سانتی گراد است. بالاترین دامنه های سالانه برای سرزمین های واقع در عرض های میانی در اعماق قاره ها معمول است.

هر منطقه مقادیر مطلق و متوسط \u200b\u200bدمای هوا را دارد. دمای مطلق براساس مشاهدات طولانی مدت در ایستگاه های هواشناسی تنظیم می شود. به عنوان مثال ، گرمترین مکان کره زمین در صحرای لیبی (58+ درجه سانتیگراد) ، سردترین آن در قطب جنوب (89.2 درجه سانتیگراد) است. در کشور ما کمترین دما -70.2 درجه سانتی گراد در سیبری شرقی (روستای اویاماکون) ثبت شد.

میانگین دما برای یک منطقه معین با توجه به اندازه گیری های دماسنجی در 1 ، 7 ، 13 و 19 ساعت ، یعنی چهار بار در روز ، در اول روز محاسبه می شود. سپس ، با توجه به میانگین داده های روزانه ، میانگین دمای ماهانه و متوسط \u200b\u200bسالانه محاسبه می شود.

برای اهداف عملی ، نقشه های ایزوترم انجام می شود که شاخص ترین آنها ایزوترم های ژانویه و ژوئیه ، یعنی گرمترین و سردترین ماهها است.

آب در جو. گازهایی که جو را تشکیل می دهند شامل بخار آب است که در اثر تبخیر آب از سطح اقیانوس ها و قاره ها تشکیل می شود. هرچه دما بالاتر باشد و ظرفیت بیشتر باشد

بخار ، تبخیر بیشتر است. سرعت تبخیر تحت تأثیر سرعت باد و زمین در زمین و همچنین به طور طبیعی نوسانات دما است.

توانایی آزاد کردن مقدار مشخصی از بخار آب از هر سطحی هنگام قرار گرفتن در معرض دما نامیده می شود نوسان. این مقدار شرطی تبخیر تحت تأثیر درجه حرارت هوا و مقدار بخار آب موجود در آن است. حداقل مقادیر برای کشورهای قطبی و خط استوا ثبت شده و بیشترین تبخیر برای بیابانهای گرمسیری ذکر شده است.

هوا هنگام اشباع شدن می تواند بخار آب را تا حد مشخصی بپذیرد. با گرم شدن بیشتر هوا ، توانایی پذیرش مجدد بخار آب ، یعنی غیر اشباع فراهم می شود. وقتی هوا غیر اشباع خنک شود ، به حالت اشباع می رود. بین دما و محتوای بخار آب که در لحظه در هوا وجود دارد (در گرم در هر 1 متر 5) رابطه وجود دارد ، که به آن رطوبت مطلق می گویند.

نسبت مقدار بخار آب موجود در هوا در یک لحظه معین به مقداری که بتواند در دمای معین جای دهد ، گفته می شود. رطوبت نسبی (٪).

لحظه انتقال هوا از حالت اشباع نشده به حالت اشباع نامیده می شود نقطه شبنم هرچه دمای هوا کمتر باشد ، می تواند بخار آب کمتری داشته و رطوبت نسبی بیشتری داشته باشد. این بدان معنی است که نقطه شبنم در هوای سرد سریعتر است.

در شروع نقطه شبنم ، یعنی وقتی هوا کاملاً با بخار آب اشباع شده است ، وقتی رطوبت نسبی به 100 نزدیک می شود %, تراکم بخار آب ، انتقال آب از حالت گازی به مایع رخ می دهد.

بنابراین ، روند تراکم بخار آب یا با تبخیر شدید رطوبت و اشباع هوا با بخار آب ، یا با کاهش دمای هوا و رطوبت نسبی رخ می دهد. در دمای منفی ، بخار آب ، با دور زدن حالت مایع ، به بلورهای یخ و برف تبدیل می شود ، یعنی به حالت جامد در می آید. این فرآیند نامیده می شود تصعید بخار آب.

چگالش و تصعید بخار آب فرایندهایی است که منبع بارش جوی است. یکی از بارزترین نمودهای تراکم بخار آب در جو ، تشکیل ابرهایی است که معمولاً در ارتفاعات از چند ده و صدها متر تا چندین کیلومتر دیده می شوند. یک جریان صعودی از هوای گرم با بخار آب با شرایطی برای تشکیل ابرهایی متشکل از قطرات آب یا بلورهای یخ و برف که با دمای خود ابر همراه است ، وارد جو می شود. کریستالهای یخ و برف ، قطرات آب چنان جرم کمی دارند که حتی به دلیل جریانهای صعودی بسیار ضعیف ، می توانند معلق نگه داشته شوند.

ابرها شکل متنوعی دارند که به عوامل زیادی بستگی دارد: ارتفاع ، سرعت باد ، رطوبت و غیره. مشهورترین آنها کومولوس ، سیروس و استراتوس و همچنین انواع آنهاست. ابرهایی را که با بخار آب اشباع شده اند و دارای رنگی بنفش تیره یا تقریباً سیاه هستند ، می نامند ابرها آسمان به درجات مختلف پوشیده از ابر است و به این درجه که در نقاط بیان می شود (از 1 تا 10) گفته می شود ابری ابرهایی که نمره بالایی دارند شرایط را برای بارش ایجاد می کنند.

بارش جوی آب در انواع فازهای جامد و مایع است که سطح زمین به صورت باران ، برف ، مه ، تگرگ یا شبنم متراکم شده روی سطح اجسام مختلف دریافت می کند. به طور کلی ، بارش یکی از مهمترین عوامل غیر زنده است که به طور قابل توجهی بر شرایط موجود موجودات زنده تأثیر می گذارد. علاوه بر این ، بارش جوی تعیین کننده مهاجرت و انتشار مواد مختلف از جمله آلاینده ها در محیط است. در گردش عمومی رطوبت ، این بارندگی است که بیشترین تحرک را دارد ، زیرا حجم رطوبت در سال 40 بار در سال می چرخد. هنگامی که کوچکترین قطرات رطوبت موجود در ابر در بزرگترها ادغام می شوند و با غلبه بر مقاومت جریانهای هوای گرم صعودی ، تحت تأثیر گرانش بر روی سطح زمین قرار می گیرند ، باران تشکیل می شود. در هوای حاوی ذرات گرد و غبار ، روند چگالش بسیار سریعتر است ، زیرا این ذرات گرد و غبار به عنوان هسته های چگالش عمل می کنند. در بیابانی ، که رطوبت نسبی آن بسیار کم است ، تراکم بخار آب فقط در حد قابل توجهی امکان پذیر است

ارتفاعات ، در دمای پایین. با این حال ، باران در صحرا

1 دما در زیر O C

دما بالاتر 0 درجه سانتیگراد

نمی ریزد ، زیرا دانه های برف وقت ریختن روی سطح را ندارند ، اما بخار می شوند. این پدیده نامیده می شود باران خشک در مورد میعان بخار آب ، که در دمای منفی رخ می دهد ، بارش به صورت برف تشکیل می شود. هنگام مخلوط کردن دانه های برف با قطرات آب ، گلوله های برفی کروی به قطر 2-3 میلی متر تشکیل می شود که به شکل کولاک ریخته می شوند. برای تشکیل تگرگ ، لازم است که ابر از اندازه قابل توجهی برخوردار باشد و قسمت تحتانی آن شکل باشد. 25. طرح تشکیل تگرگ در ابرها VZONE از موضوعات مثبت توسعه عمودی psratur بود ، و یکی از بالا منفی بود.

تلفن توده های کولاک حاصل ، به سمت بالا ، به تکه های یخی کروی تبدیل می شوند - سنگ های تگرگ. اندازه سنگ های تگرگ به تدریج افزایش یافته و روی سطح زمین می افتد و بر نیروهای جریان هوای صعودی تحت تأثیر نیروی جاذبه غلبه می کند. اندازه سنگ های تگرگ متفاوت است: از یک نخود تا یک تخم مرغ (شکل 25).

بارش هایی مانند شبنم ، یخبندان ، مه ، یخبندان ، یخ نه در جو بالایی ، بلکه در لایه سطحی ایجاد می شود. با کاهش دما در سطح زمین ، هوا همیشه نمی تواند بخار آب را نگه دارد ، که به شکل مختلف روی اجسام مختلف می ریزد شبنم ، و اگر این اجسام دمای منفی دارند ، در فرم قرار می گیرند سرما وقتی در معرض هوای گرم اجسام سرد قرار بگیرید ، فراست - شکوفه های یخ سست و بلورهای برف. در غلظت قابل توجهی از بخار آب در لایه سطحی جو ، مه به تشکیل پوسته یخ در سطح زمین از بارندگی گفته می شود یخ، اتفاقاً تحت یخ سقوط و یخ زدن را هنگام سقوط درک کنید.

شرایط اصلی وقوع انواع متفاوت بارش دمای هوا ، گردش هوا ، جریان های دریایی ، امداد و غیره است. در توزیع بارش بر روی سطح زمین یک منطقه بندی وجود دارد ، مناطق زیر مشخص شده است:

• استوایی مرطوب (تقریباً بین 20 درجه شمالی تا 20 اینچ): این شامل حوضه های رود آمازون ، رود کنگو ، ساحل خلیج گینه ، منطقه هندو مالایی است ؛ بیش از 2000 میلی متر بارندگی در اینجا وجود دارد که بیشترین میزان بارندگی است در جزیره کاوان (جزایر هاوایی) سقوط می کند - 11 684 میلی متر و در چراپونجا (دامنه های جنوبی هیمالیا) - 11 633 میلی متر ، در این منطقه جنگل های استوایی مرطوب واقع شده است - یکی از غنی ترین انواع پوشش گیاهی در جهان (بیش از 50000 گونه).
• مناطق خشک کمربندهای گرمسیری (بین 20'N و 40'S) - شرایط ضد سیکلونیک با جریان هوای نزولی در اینجا حاکم است. به طور معمول ، میزان بارش کمتر از 200-250 میلی متر است. بنابراین ، گسترده ترین صحراهای جهان در این مناطق (صحرا ، لیبی ، صحراهای شبه جزیره عربستان ، استرالیا و غیره) متمرکز شده اند. کمترین میزان بارش سالانه در جهان (فقط 0.8 میلی متر) در کویر آتاکاما (آمریکای جنوبی) مشاهده می شود.
• مناطق مرطوب از عرض های معتدل (بین 40 درجه شمالی و 60 درجه سانتیگراد) - مقدار قابل توجهی از بارش جوی (بیش از 500 میلی متر) به دلیل فعالیت سیکلونیک توده های هوا است. بنابراین ، در منطقه جنگلی اروپا و آمریکای شمالی ، میزان بارش سالانه از 500 تا 1000 میلی متر متغیر است ، فراتر از اورال به 500 میلی متر کاهش می یابد ، و سپس در شرق دور ، به دلیل فعالیت موسمی ، دوباره به 1000 میلی متر افزایش می یابد.
• مناطق قطبی هر دو نیمکره با مقدار ناچیز بارش (به طور متوسط \u200b\u200bتا 200-250 میلی متر) مشخص می شوند. این حداقل بارش با دمای پایین هوا ، تبخیر ناچیز و گردش هوا ضد سیکلونیک همراه است. بیابان های قطبی با پوشش گیاهی بسیار ضعیف وجود دارد (به طور عمده خزه ها و گلسنگ ها). در روسیه ، بیشترین میزان بارندگی در دامنه های جنوب غربی قفقاز بزرگ رخ می دهد - حدود 4000 میلی متر (کوه آچیشکو - 3682 میلی متر و کمترین میزان آن) در تاندرا در شمال شرقی (حدود 250 میلی متر) و در بیابان های منطقه خزر (کمتر از 300 میلی متر).

فشار جو. جرم 1 متر مکعب هوا در سطح دریا در دمای 4+ درجه سانتیگراد به طور متوسط \u200b\u200b1.3 کیلوگرم است که وجود فشار جو را تعیین می کند. یک فرد مانند سایر موجودات زنده ، اثرات این فشار را احساس نمی کند ، زیرا فشار داخلی متعادل کننده ای دارد. فشار جوی در عرض جغرافیایی 45 درجه در ارتفاع برابر با سطح دریا در دمای 4+ درجه سانتیگراد طبیعی در نظر گرفته می شود ، مربوط به 1013 اسب بخار یا 760 میلی متر جیوه است. هنر یا 1 اتمسفر به طور طبیعی ، فشار جو با ارتفاع کاهش می یابد و به طور متوسط \u200b\u200bبرای هر 8 متر ارتفاع 1 hPa است. باید گفت که فشار بسته به تراکم هوا تغییر می کند ، که به نوبه خود به دما بستگی دارد. مخصوص خاص

چرخش

لندن قطب شمال

شکل: 26

در نقشه های دیگر ، خطوط با همان مقادیر فشار نشان داده شده اند ؛ این نقشه ها به اصطلاح نقشه های ایزوبار هستند. دو الگو زیر مشخص شده است:

• تغییرات فشار از خط استوا به قطبهای منطقه ای ؛ در استوا کم است ، در مناطق استوایی (به ویژه در اقیانوس ها) - زیاد ، در معتدل - متغیر از فصلی به فصلی. در قطبی - افزایش یافته است
• در قاره ها ، فشار بیشتری در زمستان و فشار کمتری در تابستان ایجاد می شود - شکل 27. سیم پیچ گل رز (شکل 26).

باد حرکت هوا در اثر اختلاف فشار جو نامیده می شود توسط باد سرعت باد انواع آن را تعیین می کند ، به عنوان مثال ، چه زمانی آرام سرعت باد صفر است و باد با سرعت بیش از 29 متر بر ثانیه نامیده می شود طوفان بیشترین سرعت باد بیش از 100 متر در ثانیه در قطب جنوب ثبت شده است. برای اهداف عملی ، هنگام حل مشکلات مختلف مهندسی ، زیست محیطی و سایر موارد ، به اصطلاح گل رز (شکل 27)

برخی از قاعده های کلی جهت جریان های اصلی هوا در لایه های پایین جو نشان داده می شود:

• از مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری فشار خون بالا جریان اصلی هوا در ناحیه فشار کم ثابت به سمت استوا حرکت می کند. هنگام چرخش زمین ، این جریان ها به سمت راست در نیمکره شمالی و به سمت چپ در جنوب جهت دارند. این جریانات بادهای ثابت نامیده می شوند بادهای تجاری؛
• برخی از هوای گرمسیری به سمت عرض های جغرافیایی معتدل حرکت می کنند. این روند به ویژه در تابستان فعال است ، زیرا در عرض های جغرافیایی معتدل در تابستان فشار معمولاً کم است. این جریان نیز به دلیل چرخش زمین جهت دارد ، اما کند و تدریجی است. به طور کلی ، در عرض های جغرافیایی معتدل هر دو نیمکره ، حمل و نقل هوایی غرب غالب است.
• از مناطق قطبی فشار بالا ، هوا به سمت عرض های معتدل حرکت می کند و جهت شمال شرقی در نیمکره شمالی و جنوب شرقی در جنوب را می گیرد.

علاوه بر آنچه در بالا گفته شد به اصطلاح بادهای سیاره ای ، موسمی - بادهایی که متناسب با فصول تغییر جهت می دهند: در زمستان باد از زمین به دریا می رود و در تابستان - از دریا به خشک. این بادها نیز به دلیل چرخش زمین در جهات خود تکان می خورند. بادهای موسمی خصوصاً در خاور دور و چین شرقی مشخص است.

علاوه بر بادهای سیاره ای و موسمی ، بادهای محلی یا محلی وجود دارد: نسیم - بادهای ساحلی سشوار - باد خشک و خشک دامنه کوه؛ بادهای خشک - بادهای خشک و بسیار گرم کویرها و نیمه بیابان ها ؛ بورا (سارما ، چیپوک ، میسترال) - بادهای سرد متراکم از موانع کوهستانی.

باد یک عامل غیر زنده مهم است که به طور قابل توجهی شرایط زندگی موجودات را شکل می دهد و همچنین بر شکل گیری آب و هوا و آب و هوا تأثیر می گذارد. علاوه بر این ، باد یکی از منابع انرژی بسیار امیدوار کننده است.

آب و هوا وضعیت جو پایین در یک زمان و مکان مشخص است. مشخصه ترین ویژگی آب و هوا تغییرپذیری یا بهتر بگوییم تغییر مداوم است. این امر اغلب و به وضوح در هنگام تغییر توده های هوا نمایان می شود. توده هوا حجم متحرک عظیمی از هوا با درجه حرارت ، چگالی ، رطوبت ، شفافیت و غیره است.

بسته به محل تشکیل ، توده های هوای قطب شمال ، معتدل ، گرمسیری و استوایی از یکدیگر متمایز می شوند. محل تشکیل و مدت زمان آن بر خصوصیات توده های هوای بالای آنها تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، رطوبت و درجه حرارت توده های هوا تحت تأثیر واقعیت تشکیل آنها در یک قاره یا اقیانوس ، در زمستان یا تابستان است.

روسیه در منطقه معتدل واقع شده است ، بنابراین ، در غرب آن ، توده های هوای معتدل دریایی و بالاتر از آن غالب هستند در بیشتر موارد بقیه سرزمین قاره است. فراتر از دایره قطب شمال توده های هوای قطبی تشکیل شده اند.

برخوردهای توده های مختلف هوا در تروپوسفر مناطق انتقالی - جبهه های جوی - را تا 1000 کیلومتر طول و چند صد متر ضخامت ایجاد می کند. جبهه ای گرم هنگام پیشروی هوای گرم بر روی یک سرد و یک جبهه سرد هنگام حرکت توده هوا در جهت مخالف شکل می گیرد (شکل 28 ، 29).

تحت شرایط خاص ، گردابه های قدرتمند با قطر تا 3 هزار کیلومتر در جبهه ها تشکیل می شود. در فشار کاهش یافته در مرکز چنین گردابی ، آن را صدا می زنند سیکلون ، با افزایش - آنتی سیکلون (شکل 30) سیکلون ها معمولاً با سرعت 700 کیلومتر در روز از غرب به شرق حرکت می کنند. نوعی گردباد سیکلونی ، طوفان های استوایی است که از نظر آب و هوا دارای اندازه کوچکتر و بسیار طوفانی هستند. فشار در مرکز آنها به 960 اسب بخار کاهش می یابد و بادهای همراه آن از نوع طوفانی (\u003e 50 متر بر ثانیه) با عرض جلو طوفان تا 250 کیلومتر هستند.

آب و هوا یک رژیم آب و هوایی طولانی مدت است که برای یک منطقه خاص معمول است. آب و هوا یکی از مهمترین عوامل غیر زنده در طولانی مدت است. بر رژیم رودخانه ها ، شکل گیری انواع مختلف خاک ، انواع گیاهان و حیوانات تأثیر می گذارد

شکل: 28

00 700 800 کیلومتر سرد

فاصله افقی جلو

موجودیت ها. در مناطقی از زمین ، که سطح گرما و رطوبت زیادی دریافت می کند ، جنگل های همیشه سبز و مرطوب با قابلیت تولید بیولوژیک بسیار گسترده است. مناطقی که در نزدیکی مناطق گرمسیری قرار دارند گرمای کافی دریافت می کنند ، اما رطوبت بسیار کمتری دارند ، که منجر به شکل گیری فرم های نیمه بیابانی پوشش گیاهی می شود. عرض های معتدل دارای ویژگی های خاص خود هستند که با سازگاری پایدار پوشش گیاهی به شرایط آب و هوایی نسبتاً دشوار مرتبط است. تأثیر اصلی در شکل گیری آب و هوا است موقعیت جغرافیایی زمین ، به ویژه بیش از آب

هوا

6 هوای گرم

ابر تندر

* بلورهای یخ

سیروس گرم

هوا پریستو - لایه لایه

یخی -د - - *

بلورها . .

آبزی * ,

قطره ^ ^

- ____ در سرد

شکل: 29

سطح و روی زمین توسط الگوهای مختلف آب و هوا تشکیل می شود. با فاصله از اقیانوس ، میانگین دمای گرم ترین ماه افزایش می یابد و سردترین ماه کاهش می یابد ، یعنی دامنه دمای سالانه افزایش می یابد. بنابراین ، در Nerchinsk به 53.2 درجه سانتیگراد و در ایرلند در سواحل اقیانوس اطلس - فقط 8.1 درجه سانتیگراد می رسد.

کوه ها ، تپه ها ، گودال ها اغلب مناطق آب و هوایی خاصی هستند و رشته کوه ها تقسیمات اقلیمی هستند.

جریان های دریا بر آب و هوا تأثیر می گذارند ، کافی است به تأثیر جریان خلیج فارس در آب و هوای اروپا اشاره کنیم. به گفته B.P. Alisov ، مناطق زیر با توجه به آب و هوا غالب است.

1. کمربند استوایی ، پوشش حوضه های رودخانه های کنگو و آمازون ، ساحل خلیج گینه ، جزایر سوندا. دمای متوسط \u200b\u200bسالانه از 25 تا 28 درجه سانتیگراد است ، حداکثر دما از 30+ درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند ، اما رطوبت نسبی 70-90 است. میزان بارش از 2000 میلی متر و در بعضی مناطق تا 5000 میلی متر بیشتر است. توزیع میزان بارش در طول سال یکنواخت است.

بالا

فشار

فشار کم

کم

فشار

بالا

فشار

شکل: 30. طرح حرکت هوا در یک طوفان (آ) و آنتی سیکلون (ب)

• 2. کمربند زیرشبکه ای مناطق مرتفع برزیل ، آمریکای مرکزی ، بیشتر هندوستان و هندوچین ، شمال استرالیا را اشغال می کند. مشخصه ترین ویژگی تغییر فصلی در توده های هوا است: فصول مرطوب (تابستان) و خشک (زمستان) مشخص می شوند. در این کمربند در شمال شرقی هندوستان و در جزایر هاوایی است که مرطوب ترین مکانهای کره زمین قرار دارد ، جایی که بیشترین میزان بارش در آنها رخ می دهد.
• 3- کمربند گرمسیری ، واقع در دو طرف مناطق استوایی ، هم در اقیانوس ها و هم در قاره ها. میانگین دما به طور قابل توجهی از 30+ درجه سانتیگراد فراتر می رود (حتی 55+ درجه سانتیگراد نیز مشخص شد). میزان بارندگی اندک است (کمتر از 200 میلی متر). بزرگترین بیابانهای جهان در اینجا قرار دارد - صحرا ، استرالیای غربی ، عربی ، اما در همان زمان ، در مناطق بادی تجاری - آنتیل های بزرگ ، سواحل شرقی برزیل و آفریقا - بارندگی زیادی رخ می دهد.
• 4- کمربند نیمه گرمسیری ، که مناطق وسیعی را بین موازی 25 و 40 امتداد عرض شمالی و جنوبی اشغال می کند. این کمربند با تغییر فصلی در توده های هوا مشخص می شود: در تابستان ، کل منطقه توسط هوای گرمسیری اشغال می شود ، در زمستان - توسط هوای عرض های معتدل. سه منطقه آب و هوایی وجود دارد - غربی ، مرکزی و شرقی. منطقه اقلیمی غربی شامل سواحل مدیترانه ، کالیفرنیا ، آند مرکزی ، جنوب غربی استرالیا است - آب و هوای اینجا را مدیترانه می نامند (در تابستان هوا خشک و آفتابی است و در زمستان گرم و مرطوب است). در آسیای شرقی و جنوب شرقی آمریکای شمالی ، آب و هوا تحت تأثیر موسمی ایجاد می شود ، دمای سردترین ماه همیشه بیش از 0 درجه سانتیگراد است. در ترکیه شرقی ، ایران ، افغانستان ، حوزه بزرگ آمریکای شمالی ، هوای خشک در تمام طول سال حاکم است: گرمسیری در تابستان ، زمستان - قاره. میزان بارش از 400 میلی متر بیشتر نیست. در زمستان ، درجه حرارت زیر 0 درجه سانتیگراد است ، اما بدون پوشش برف ، دامنه های روزانه مقادیر 30 "سانتی گراد ، اختلاف زیادی در دما در طول سال وجود دارد. در اینجا در مناطق مرکزی قاره ها بیابان است.
• 5- کمربند معتدل ، واقع در شمال و جنوب نیمه گرمسیری تقریباً به دایره های قطبی. در نیمکره جنوبی ، یک آب و هوای اقیانوسی حاکم است و در شمال آن سه منطقه اقلیمی وجود دارد: غربی ، مرکزی و شرقی. در غرب اروپا و کانادا ، در جنوب آند ، هوای مرطوب دریا با عرض جغرافیایی معتدل حاکم است (500-1000 میلی متر بارندگی در سال). بارش به طور مساوی کاهش می یابد ، نوسانات دما در سال کم است. تابستان طولانی و گرم است. زمستان ها معتدل است ، گاهی اوقات با بارش برف شدید. در شرق (شرق دور ، شمال شرقی چین) آب و هوا موسمی است: در تابستان ، رطوبت و بارش به دلیل وجود موسمی اقیانوسی قابل توجه است. در زمستان ، به دلیل تأثیر توده های هوای سرد قاره ، دما به بیش از -30 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. در مرکز (وسط

شکل: 31

یک نوار از روسیه ، اوکراین ، شمال قزاقستان ، جنوب کانادا) یک آب و هوای معتدل تشکیل می شود ، اگرچه این نام نسبتاً دلخواه است ، زیرا اغلب در زمستان هوای قطب شمال با دمای بسیار پایین به اینجا می آید. زمستان طولانی و یخبندان است. پوشش برف بیش از سه ماه طول می کشد ، تابستانهای بارانی و گرم. میزان بارش هنگام حرکت به داخل کشور کاهش می یابد (از 700 به 200 میلی متر). بیشترین ویژگی مشخصه آب و هوای این منطقه - تغییرات شدید دما در طول سال ، توزیع ناهموار بارش ، که گاهی باعث خشکسالی می شود (شکل 31 ، 32).

• 6. کمربند subarctic (subantarctic)؛ این مناطق انتقالی در شمال کمربند معتدل در نیمکره شمالی و جنوب آن در نیمکره جنوبی واقع شده اند. آنها با تغییر در توده های هوا با توجه به فصل مشخص می شوند: در تابستان - هوای عرض های معتدل ، در زمستان - قطب شمال (قطب جنوب). تابستان ها کوتاه ، خنک و با دمای میانگین گرم ترین ماه از 12 تا 0 درجه سانتی گراد با بارش کم (به طور متوسط \u200b\u200b200 میلی متر). زمستان طولانی ، یخبندان با برف زیاد است. در نیمکره شمالی در این عرض های جغرافیایی یک منطقه توندرا وجود دارد.
• 7. کمربند قطب شمال (قطب جنوب) منبع تشکیل توده های هوای سرد در شرایط افزایش فشار است. این کمربند با شبهای قطبی طولانی و قطبی مشخص می شود

جبهه های قطب شمال در تابستان

جبهه های قطبی در تابستان

در زمستان

شکل: 32 جبهه های جوی بیش از خاک روسیه

در زمستان

روزها؛ مدت زمان آنها در قطب ها به شش ماه می رسد. دمای زمینه کاهش یافته یک پوشش یخی دائمی را حفظ می کند ، که به شکل یک لایه ضخیم در قطب جنوب و گرینلند قرار دارد و کوه های یخی - کوه های یخ و مزارع یخی در دریاهای قطبی شناور هستند. حداقل دمای مطلق و بیشترین بادهای قوی (شکل 33)

غنی ترین انواع فرم های زمینی ، رودخانه ها ، دریاها و دریاچه ها شرایط را برای آموزش ایجاد می کند اقلیم زمین ، که برای شکل گیری محیط زندگی نیز مهم است.

جو زمین ، پوسته هوای آن به عنوان یک محیط زندگی دارای ویژگی های ناشی از خصوصیات کلی توضیح داده شده در بالا و هدایت مسیرهای اصلی تکامل ساکنان این محیط است. بنابراین ، مقدار اکسیژن کافی کافی (تا 21٪ در هوای جوی و تا حدودی کمتر در سیستم تنفسی حیوانات) امکان تشکیل سطح بالایی از متابولیسم انرژی را تعیین می کند. در این شرایط اساسی محیط جوی بود که حیوانات همو گرمایی بوجود آمدند ، که با سطح بالای انرژی ارگانیسم ، درجه بالایی از استقلال از تأثیرات خارجی و فعالیت بیولوژیکی بالا در اکوسیستم ها مشخص می شود. از طرف دیگر ، هوای جوی با رطوبت کم و متغیر مشخص می شود. این شرایط در

Tropic اشتباه است

عزیزم گرمسیری

بادهای غربی

بادهای شرقی

شکل: 33 گرداب قطبی b نیمکره شمالی

از بسیاری جهات امکان تسلط بر محیط هوا را محدود می کرد ، و برای ساکنان آن با تکامل خصوصیات اساسی سیستم متابولیسم نمک آب و ساختار اندام های تنفسی هدایت می شد.

یکی از مهمترین ویژگیهای (IA Shilov، 2000) جو به عنوان عرصه حیات ، تراکم کم محیط هوا است. منظور ما از ساکنان آن ، اشکال زمینی گیاهان و حیوانات است. واقعیت این است که تراکم کم زیستگاه امکان وجود ارگانیسم هایی را که عملکردهای حیاتی خود را بدون اتصال به بستر انجام می دهند ، بسته می کند. به همین دلیل زندگی در هوا در نزدیکی سطح زمین تحقق می یابد و بیش از 50-70 متر (تاج درختان در جنگل های گرمسیری) به جو می رسد. به دنبال ویژگی های برجسته ، موجودات زنده را می توان در ارتفاعات (تا 5-6 کیلومتر بالاتر از سطح دریا یافت ، اگرچه واقعیتی وجود پرندگان برهنه است. اورست ، و گلسنگ ها ، باکتری ها و حشرات به طور مرتب در ارتفاعات حدود 7 کیلومتری ثبت می شوند). شرایط Highland فرآیندهای فیزیولوژیکی را که با فشار جزئی جوی مرتبط هستند ، محدود می کند

گازها ، به عنوان مثال ، در هیمالیا ، در ارتفاع بیش از 6.2 کیلومتر ، مرز گیاهان سبز عبور می کند ، زیرا فشار جزئی دی اکسید کربن اجازه رشد گیاهان فتوسنتز را نمی دهد. حیوانات به دلیل داشتن توانایی حرکت ، به ارتفاعات زیادی نیز می رسند. بنابراین ، اقامت موقت موجودات زنده در جو تا ارتفاع 10-11 کیلومتری ثبت می شود ، رکورددار یک کرکس گریفون است که در ارتفاع 12.5 کیلومتری با هواپیما برخورد کرده است (I.A. شیلوف ، 2000) حشرات پرنده در همان ارتفاعات و باکتریها ، هاگها ، پروتوزوآها در ارتفاع 15 کیلومتری پیدا شدند ، حتی وجود باکتریها در ارتفاع 77 کیلومتری توصیف شد و در یک حالت مناسب بود.

زندگی در اتمسفر مطابق با جریان مواد و انرژی در حال چرخش در چرخه بیولوژیکی در هیچ ساختار عمودی فرقی نمی کند. تنوع اشکال زندگی در محیط زمینی بیشتر با عوامل آب و هوایی منطقه ای و چشم انداز ارتباط دارد. کروی بودن زمین ، چرخش و حرکت آن در مدار آن باعث ایجاد پویایی فصلی و جغرافیایی شدت انرژی خورشیدی ورودی به نقاط مختلف سطح زمین می شود ، جایی که فضاهای جغرافیایی مشابه از نظر حیات تشکیل می شوند ، که در آن ویژگی های آب و هوا ، امداد ، آب ، خاک و پوشش گیاهی به اصطلاح تشکیل می شود. مناطق چشم انداز و آب و هوایی: بیابان های قطبی ، توندرا ، جنگل های معتدل (سوزنی برگ ، برگ برگ) ، استپ ها ، دشت های خاکی ، بیابان ها ، جنگل های گرمسیری

مجموعه عوامل فیزیکی ، جغرافیایی و اقلیمی اساسی ترین شرایط زندگی را در هر یک از مناطق تشکیل می دهد و به عنوان یک عامل قدرتمند در شکل گیری تکاملی سازگاری های مورفوفیزیولوژیکی گیاهان و حیوانات با زندگی در این شرایط عمل می کند.

مناطق منظره و آب و هوایی نقش اساسی در روند چرخه زیست زایی دارند. به طور خاص ، نقش اصلی گیاهان سبز به وضوح در محیط زمینی بیان می شود. شفافیت جو شرایط رسیدن به سطح سیاره توسط جریان تابش خورشید را تعیین می کند. تقریباً نیمی از آن تابش فعال فتوسنتزی با طول موج 380-710 نانومتر است.

این قسمت از شار نور است که پایه انرژی فتوسنتز را تشکیل می دهد - روندی که در آن ، از یک طرف ، مواد آلی از اجزای غیر آلی ایجاد می شود و از طرف دیگر ، استفاده از اکسیژن آزاد شده برای تنفس خود گیاهان و ارگانیسم های هتروتروف امکان پذیر است. در این امر ، وجود گردش بیولوژیکی مواد در کره زمین تحقق می یابد.

ستاره (2) در فرمول ها به این معنی است که این مولکول حاوی انرژی اضافی است که برای از بین بردن آن در اسرع وقت به آن نیاز دارد ، در غیر این صورت واکنش معکوس رخ می دهد.

جو پاکت گازی سیاره ما است که با زمین می چرخد. به گاز موجود در جو هوا گفته می شود. جو در تماس با هیدروسفر است و تا حدی لیتوسفر را پوشش می دهد. اما تعریف مرزهای فوقانی دشوار است. به طور متعارف فرض بر این است که جو تا حدود سه هزار کیلومتر به سمت بالا گسترش می یابد. در آنجا به نرمی به فضایی بدون هوا سرازیر می شود.

ترکیب شیمیایی جو زمین

شکل گیری ترکیب شیمیایی جو از حدود چهار میلیارد سال پیش آغاز شده است. در ابتدا ، جو فقط از گازهای سبک تشکیل شده بود - هلیوم و هیدروژن. به گفته دانشمندان ، پیش نیازهای اولیه ایجاد پوسته گاز در اطراف زمین ، فوران های آتشفشانی بوده که همراه با گدازه ، مقدار زیادی گاز منتشر می کند. بعداً ، تبادل گاز با فضاهای آب ، با موجودات زنده ، با محصولات فعالیت آنها آغاز شد. ترکیب هوا به تدریج تغییر کرده و وارد می شود فرم مدرن چندین میلیون سال پیش ثبت شده است.

ترکیبات اصلی جو نیتروژن (حدود 79٪) و اکسیژن (20٪) است. درصد باقیمانده (1٪) مربوط به گازهای زیر است: آرگون ، نئون ، هلیم ، متان ، دی اکسید کربن ، هیدروژن ، کریپتون ، زنون ، ازن ، آمونیاک ، گوگرد و دی اکسید نیتروژن ، اکسید نیتروژن و مونوکسید کربن که در این یک درصد موجود است.

علاوه بر این ، هوا حاوی بخار آب و ذرات جامد (گرده گیاه ، گرد و غبار ، بلورهای نمک ، ناخالصی های آئروسل) است.

اخیراً ، دانشمندان به یک تغییر کیفی ، بلکه تغییر کمی در برخی از مواد تشکیل دهنده هوا اشاره نکرده اند. و دلیل این امر شخص و فعالیتهای اوست. فقط در 100 سال گذشته ، میزان دی اکسید کربن به طور قابل توجهی افزایش یافته است! این مسئله با مشکلات زیادی همراه است که جهانی ترین آنها تغییرات آب و هوایی است.

شکل گیری آب و هوا و آب و هوا

جو نقش مهمی در شکل گیری آب و هوا و زمین دارد. مقدار زیادی به میزان نور خورشید ، به ماهیت سطح زیرین و گردش هوا بستگی دارد.

بیایید عوامل را به ترتیب در نظر بگیریم.

1. جو اجازه می دهد تا گرمای نور خورشید از آن عبور کرده و اشعه های مضر را جذب کند. یونانیان باستان می دانستند که پرتوهای خورشید در زوایای مختلف بر روی نقاط مختلف زمین می افتند. کلمه "آب و هوا" در ترجمه از یونان باستان به معنی "شیب" است. بنابراین ، در خط استوا ، اشعه خورشید تقریباً عمودی می افتد ، زیرا در اینجا هوا بسیار گرم است. هرچه به قطب نزدیکتر باشد ، زاویه تمایل بیشتر می شود. و دما پایین می آید.

2. به دلیل گرم شدن ناهموار زمین ، جریان های هوا در جو تشکیل می شوند. آنها با توجه به اندازه آنها طبقه بندی می شوند. کوچکترین (دهها و صدها متر) بادهای محلی است. به دنبال آن موسمی و بادهای تجاری ، سیکلون ها و ضد سیکلون ها ، مناطق پیشانی سیاره ای به وجود می آیند.

تمام این توده های هوا دائماً در حال حرکت هستند. برخی از آنها کاملا ایستا هستند. به عنوان مثال ، بادهای تجاری که از نیمه گرمسیر به سمت استوا می وزند. حرکت دیگران تا حد زیادی به فشار جو بستگی دارد.

3- فشار اتمسفر یکی دیگر از عوامل موثر در شکل گیری آب و هوا است. این فشار هوا بر سطح زمین است. همانطور که مشخص است ، توده های هوا از منطقه ای با فشار اتمسفر افزایش یافته به سمت منطقه ای که این فشار کمتر است حرکت می کنند.

در کل 7 منطقه وجود دارد. خط استوا یک منطقه کم فشار است. علاوه بر این ، در دو طرف خط استوا تا عرض سی دهه - یک منطقه فشار بالا. از 30 درجه تا 60 درجه - دوباره فشار کم. و از 60 درجه به قطب ها - یک منطقه فشار بالا. توده های هوا بین این مناطق گردش می کنند. کسانی که از دریا به خشکی می روند باران و هوای نامناسب را به همراه دارند و آنهایی که از قاره ها می وزند - هوای پاک و خشک. در مکان هایی که جریان های هوا با هم برخورد می کنند ، مناطقی از جبهه جوی تشکیل می شود که مشخصه آنها بارندگی و هوای وزش باد است.

دانشمندان ثابت کرده اند که حتی رفاه فرد نیز به فشار جو بستگی دارد. طبق استانداردهای بین المللی ، فشار اتمسفر طبیعی 760 میلی متر جیوه است. ستون در دمای 0 درجه سانتیگراد. این شاخص برای مناطقی از زمین که تقریباً هم سطح با سطح دریا هستند ، طراحی شده است. فشار با ارتفاع کاهش می یابد. بنابراین ، به عنوان مثال ، برای سن پترزبورگ 760 میلی متر جیوه. هنجار است اما برای مسکو ، که در بالا واقع شده است ، فشار طبیعی - 748 میلی متر جیوه

فشار نه تنها به صورت عمودی ، بلکه به صورت افقی نیز تغییر می کند. این امر به ویژه هنگام عبور از سیکلون ها احساس می شود.

ساختار جو

جو یادآور شیرینی پفکی است. و هر لایه ویژگی های خاص خود را دارد.

. تروپوسفر- نزدیکترین لایه به زمین. "ضخامت" این لایه با فاصله از خط استوا تغییر می کند. در بالای خط استوا ، این لایه برای 16-18 کیلومتر به سمت بالا گسترش می یابد ، در مناطق معتدل - برای 10-12 کیلومتر ، در قطب ها - 8-10 کیلومتر.

در اینجاست که 80٪ از کل جرم هوا و 90٪ از بخار آب موجود است. در اینجا ابرها تشکیل می شوند ، سیکلون ها و ضد سیکلون ها ظاهر می شوند. دمای هوا به ارتفاع منطقه بستگی دارد. به طور متوسط \u200b\u200bبرای هر 100 متر 0.65 درجه سانتی گراد کاهش می یابد.

. تروپوپوز- لایه انتقالی جو. ارتفاع آن از چند صد متر تا 1-2 کیلومتر است. دمای هوا در تابستان بیشتر از زمستان است. بنابراین ، برای مثال ، در بالای قطب ها در زمستان 65 درجه سانتیگراد و بالاتر از خط استوا در هر زمان از سال -70 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود.

. استراتوسفر- این لایه ای است که مرز فوقانی آن در ارتفاع 50-55 کیلومتری جریان دارد. تلاطم در اینجا کم است ، محتوای بخار آب در هوا بسیار ناچیز است. اما ازن زیادی وجود دارد. حداکثر غلظت آن در ارتفاع 20-25 کیلومتری است. در استراتوسفر ، دمای هوا شروع به افزایش می کند و به 0.8 درجه سانتیگراد می رسد. این به دلیل این واقعیت است که لایه ازن با اشعه ماوراlet بنفش تعامل می کند.

. استراتوپوز- یک لایه متوسط \u200b\u200bکم بین استراتوسفر و مزوسفر متعاقب آن.

. ماسوسفر- مرز فوقانی این لایه 80-85 کیلومتر است. فرآیندهای پیچیده فتوشیمیایی شامل رادیکال های آزاد در اینجا اتفاق می افتد. آنها تابش آبی ملایم سیاره ما را فراهم می کنند که از فضا دیده می شود.

بیشتر دنباله دارها و شهاب سنگ ها در ماسوسفر می سوزند.

. میان سالی- لایه میانی بعدی که دمای هوا در آن حداقل -90 درجه باشد.

. ترموسفر- مرز پایین در ارتفاع 80 - 90 کیلومتری شروع می شود و مرز بالایی لایه تقریباً در 800 کیلومتری جریان دارد. دمای هوا افزایش می یابد. ممکن است از +500 درجه سانتیگراد تا + 1000 درجه سانتیگراد متغیر باشد. نوسانات دما در طول روز صدها درجه است! اما هوای اینجا آنقدر نادر است که درک اصطلاح "دما" همانطور که تصور می کنیم در اینجا مناسب نیست.

. یون کره- مزوسفر ، مزوپوز و ترموسفر را ترکیب می کند. هوا در اینجا عمدتا از مولکول های اکسیژن و نیتروژن و همچنین پلاسمای نیمه خنثی تشکیل شده است. اشعه خورشید که به یونوسفر وارد می شود ، مولکول های هوا را به شدت یونیزه می کند. در لایه پایین (تا 90 کیلومتر) ، درجه یونیزاسیون پایین است. هرچه بالاتر ، یونیزاسیون بیشتر باشد. بنابراین ، در ارتفاع 100-110 کیلومتری ، الکترون ها متمرکز شده اند. این امر به بازتاب امواج رادیویی کوتاه تا متوسط \u200b\u200bکمک می کند.

مهمترین لایه یونوسفر لایه فوقانی است که در ارتفاع 150-400 کیلومتری واقع شده است. ویژگی خاص آن این است که منعکس کننده امواج رادیویی است و این در انتقال سیگنال های رادیویی در فواصل طولانی نقش دارد.

در یونوسفر است که چنین پدیده ای مانند شفق قطبی رخ می دهد.

. اگزوسفر- از اتم های اکسیژن ، هلیوم و هیدروژن تشکیل شده است. گاز موجود در این لایه بسیار نادر است و اتم های هیدروژن اغلب به فضا می ریزند. بنابراین ، این لایه را "منطقه پراکندگی" می نامند.

اولین دانشمندی که اظهار داشت فضای ما دارای وزن است E. Torricelli ایتالیایی بود. به عنوان مثال اوستاپ بندر در رمان "گوساله طلایی" ابراز تاسف کرد که یک ستون هوا به وزن 14 کیلوگرم به هر فرد فشار می آورد! اما ترکیب عالی کمی اشتباه بود. یک بزرگسال تحت فشار 13-15 تن است! اما ما این سنگینی را احساس نمی کنیم ، زیرا فشار جوی با فشار داخلی فرد متعادل می شود. وزن جو ما 5،300،000،000،000،000،000 تن است. این رقم عظیم است ، اگرچه فقط یک میلیونیمم وزن سیاره ماست.

هوای کوه ها را خیلی دوست دارم. من ، البته ، کوهنورد نیستم ، حداکثر ارتفاع من 2300 متر بود. اما اگر 5 کیلومتر از سطح دریا صعود کنید ، چون اکسیژن کمتری وجود دارد ، وضعیت سلامتی می تواند به شدت خراب شود. اکنون در مورد این و سایر ویژگی های پاکت هوا صحبت خواهم کرد.

پوسته هوای زمین و ترکیب آن

پوسته اطراف سیاره ما ، ساخته شده از گازها ، جو نامیده می شود. به لطف اوست که من و شما می توانیم نفس بکشیم. آن شامل:

• نیتروژن؛
• اکسیژن؛
• گازهای بی اثر
• دی اکسید کربن.

78٪ هوا نیتروژن است اما اکسیژن که بدون آن نمی توانستیم وجود داشته باشیم 21٪ است. مقدار دی اکسید کربن در جو به طور منظم در حال افزایش است. دلیل این امر فعالیت انسان است. کارخانه ها و اتومبیل های صنعتی مقادیر زیادی از محصولات احتراق را در جو منتشر می کنند و منطقه جنگل هایی که می توانند وضعیت را بهبود بخشند به سرعت در حال کاهش است.

ازن نیز در جو وجود دارد که از آن یک لایه محافظ در اطراف کره زمین تشکیل شده است. در ارتفاعی حدود 30 کیلومتری قرار دارد و از سیاره ما در برابر اثرات خطرناک خورشید محافظت می کند.

در ارتفاعات مختلف ، پاکت هوا ویژگی های خاص خود را دارد. در مجموع ، 5 لایه در جو متمایز می شوند: تروپوسفر ، استراتوسفر ، مزوسفر ، ترموسفر و اگزوسفر. تروپوسفر نزدیک ترین سطح زمین است. باران ، برف ، مه دقیقاً در این لایه ایجاد می شوند.

جو چه عملکردهایی را انجام می دهد؟

اگر زمین پوسته ای نداشته باشد ، بعید است موجودات زنده در قلمرو آن باشند. اول اینکه ، از تمام حیات کره زمین در برابر تابش خورشید محافظت می کند. علاوه بر این ، جو به شما امکان می دهد تا درجه حرارت راحتی را برای زندگی حفظ کنید. ما عادت کرده ایم آسمان آبی را بالای سر خود ببینیم ، احتمالاً به دلیل ذرات مختلف موجود در هوا باشد.

پاکت هوا نور خورشید را توزیع می کند و همچنین باعث می شود صدا پخش شود. به لطف هوا است که می توانیم همدیگر را بشنویم ، آواز پرندگان ، قطره های باران و باد. البته بدون جو ، رطوبت قادر به توزیع مجدد نخواهد بود. هوا زیستگاه مطلوبی را برای انسان ، حیوان و گیاه ایجاد می کند.

هوای جوی متشکل از ازت (99/77 درصد) ، اکسیژن (21 درصد) ، گازهای بی اثر (1 درصد) و دی اکسید کربن (01/0 درصد) است. نسبت دی اکسید کربن با گذشت زمان به دلیل آزاد شدن محصولات احتراق سوخت در جو افزایش می یابد و علاوه بر این ، منطقه جنگل هایی که دی اکسید کربن را جذب می کنند و اکسیژن ساطع می کنند کاهش می یابد.

همچنین جو حاوی مقدار کمی ازن است که در ارتفاعی حدود 25-30 کیلومتری متمرکز شده و به اصطلاح لایه ازن تشکیل می شود. این لایه مانعی در برابر اشعه ماورا بنفش خورشید ایجاد می کند که برای موجودات زنده روی زمین خطرناک است.

علاوه بر این ، جو حاوی بخار آب و ناخالصی های مختلف - ذرات گرد و غبار ، خاکستر آتشفشانی ، دوده و غیره است. غلظت ناخالصی ها در سطح زمین و در مناطق خاص بیشتر است: بیش از شهرهای بزرگ ، بیابان ها.

تروپوسفر - پایین ، حاوی بیشتر هوا و. ارتفاع این لایه یکسان نیست: از 8-10 کیلومتر در مناطق استوایی تا 16-18 کیلومتر در خط استوا. در تروپوسفر ، با افزایش کاهش می یابد: 6 درجه سانتیگراد در هر کیلومتر. فرم های هوا در تروپوسفر ، وزش باد ، بارش ، ابر ، سیکلون و آنتی سیکلون ایجاد می شود.

لایه بعدی جو است استراتوسفر... هوای موجود در آن بسیار نادر است ، بخار آب بسیار کمتری در آن وجود دارد. دما در قسمت تحتانی استراتوسفر -60 - -80 درجه سانتیگراد است و با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. در استراتوسفر است که لایه ازن واقع شده است. استراتوسفر با سرعت زیاد باد (تا 80-100 متر بر ثانیه) مشخص می شود.

ماسوسفر - لایه میانی جو ، در بالای استراتوسفر در ارتفاعات 50 تا S0-S5 کیلومتر قرار دارد. Mesosphere با کاهش درجه حرارت متوسط \u200b\u200bبا ارتفاع 0 درجه سانتیگراد در مرز پایین تا -90 درجه سانتیگراد در مرز بالایی مشخص می شود. در نزدیکی مرز فوقانی ماسوسفر ، ابرهای شفاف مشاهده می شوند كه شب توسط خورشید روشن می شوند. فشار هوا در مرز بالایی ماسوسفر 200 برابر کمتر از سطح زمین است.

ترموسفر - در بالای مزوسفر ، در ارتفاعات SO تا 400-500 کیلومتر واقع شده است ، در آن درجه حرارت ابتدا به آرامی ، و سپس به سرعت شروع به افزایش دوباره می کند. دلیل آن جذب اشعه ماورا بنفش از خورشید در ارتفاعات 150-300 کیلومتری است. در ترموسفر ، دما به طور مداوم تا ارتفاع حدود 400 کیلومتری افزایش می یابد ، جایی که به 700 - 1500 درجه سانتیگراد می رسد (بستگی به فعالیت خورشیدی دارد). تحت تأثیر اشعه ماوراio بنفش و اشعه ایکس و تابش کیهانی ، یونیزاسیون هوا نیز اتفاق می افتد ("نورهای قطبی"). مناطق اصلی یونوسفر در داخل ترموسفر قرار دارد.

اگزوسفر - لایه خارجی و نادرترین جو ، از ارتفاعات 450،000 کیلومتری شروع می شود و مرز بالایی آن در فاصله چند هزار کیلومتری سطح زمین است ، جایی که غلظت ذرات همان فضای بین سیاره ای است. اگزوسفر از گاز یونیزه (پلاسما) تشکیل شده است. قسمتهای تحتانی و میانی اگزوسفر عمدتا از اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده است. با افزایش ارتفاع ، غلظت نسبی گازهای سبک ، به ویژه هیدروژن یونیزه ، به سرعت رشد می کند. دما در اگزوسفر 1300-3000 درجه سانتیگراد ؛ با رشد قد ضعیف رشد می کند در اگزوسفر ، کمربندهای تابشی زمین به طور عمده قرار دارند.

زمین سومین سیاره از خورشید است که بین زهره و مریخ واقع شده است. این متراکم ترین سیاره منظومه شمسی است ، بزرگترین این چهار منظومه و تنها شی نجومی شناخته شده حاوی حیات است. طبق تاریخ گذاری رادیومتریک و سایر روش های تحقیقاتی ، سیاره ما حدود 4.54 میلیارد سال پیش شکل گرفته است. زمین از نظر گرانشی با سایر اجسام موجود در فضا ، به ویژه خورشید و ماه تعامل دارد.

زمین از چهار کره یا پوسته اصلی تشکیل شده است که به هم بستگی دارند و از اجزای بیولوژیکی و فیزیکی سیاره ما هستند. از نظر علمی عناصر بیوفیزیکی ، یعنی هیدروسفر ("آب" برای آب) ، زیست کره ("زیست" برای موجودات زنده) ، لیتوسفر ("لیتو" برای زمین یا سطح زمین) و جو ("جو" برای هوا) نامیده می شوند. این حوزه های اصلی سیاره ما بیشتر به زیر کره های مختلف تقسیم می شوند.

بیایید هر چهار پوسته زمین را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم تا عملکرد و اهمیت آنها را درک کنیم.

لیتوسفر پوسته جامد زمین است

دانشمندان تخمین می زنند که بیش از 1386 میلیون کیلومتر مربع آب در سیاره ما وجود داشته باشد.

اقیانوس ها بیش از 97٪ از ذخایر آب زمین را در خود دارند. بقیه آب شیرین است که دو سوم آن در مناطق قطبی کره زمین و کوههای پوشیده از برف منجمد است. جالب است بدانید که اگرچه آب بیشتر سطح سیاره را پوشانده است ، اما فقط 0.023٪ از کل جرم زمین را تشکیل می دهد.

زیست کره - پوسته زنده زمین

زیست کره را گاهی اوقات یک بزرگ می دانند - یک جامعه پیچیده از اجزای زنده و غیر زنده که به صورت یک کل عمل می کنند. با این حال ، اغلب زیست کره به عنوان مجموعه ای از بسیاری از سیستم های زیست محیطی توصیف می شود.

جو - پوسته هوای زمین

جو مجموعه ای از گازهایی است که سیاره ما را احاطه کرده و توسط جاذبه زمین در جای خود نگه داشته شده است. بیشتر جو ما نزدیک سطح زمین است ، جایی که بیشترین متراکم است. هوای زمین 79٪ نیتروژن و کمی کمتر از 21٪ اکسیژن و همچنین آرگون ، دی اکسید کربن و سایر گازها است. بخار آب و گرد و غبار نیز بخشی از جو زمین است. جوهای دیگر و ماه دارای جو بسیار متفاوتی هستند و برخی دیگر اصلاً فضایی ندارند. در فضا جو وجود ندارد.

جو چنان گسترده است که تقریباً قابل رویت نیست ، اما وزن آن برابر با لایه ای از آب عمق بیش از 10 متر است که کل سیاره ما را پوشانده است. 30 کیلومتر پایین اتمسفر حدود 98٪ از جرم کل آن را شامل می شود.

دانشمندان ادعا می کنند که بسیاری از گازهای موجود در جو ما توسط آتشفشان های اولیه به هوا پرتاب شده اند. در آن زمان اکسیژن آزاد در اطراف زمین کم بود یا اصلاً وجود نداشت. اکسیژن آزاد شامل مولکول های اکسیژن است که به عنصر دیگری مانند کربن (برای تشکیل دی اکسید کربن) یا هیدروژن (برای تشکیل آب) متصل نیستند.

اکسیژن آزاد ممکن است توسط موجودات اولیه ، احتمالاً باکتریها ، در آن زمان به جو اضافه شده باشد. بعداً ، اشکال پیچیده تری اکسیژن بیشتری به جو وارد کردند. اکسیژن در جو امروز احتمالاً میلیون ها سال طول کشیده است تا تجمع یابد.

جو مانند یک فیلتر غول پیکر عمل می کند و بیشتر اشعه ماوراlet بنفش را جذب می کند و به اشعه های خورشید اجازه نفوذ می دهد. اشعه ماورا بنفش برای موجودات زنده مضر است و می تواند باعث سوختگی شود. با این وجود ، انرژی خورشیدی برای همه زندگی روی زمین ضروری است.

جو زمین داشته است. لایه های زیر از سطح سیاره به آسمان می روند: تروپوسفر ، استراتوسفر ، مزوسفر ، ترموسفر و اگزوسفر. لایه دیگری به نام یونوسفر ، از ماسوسفر به اگزوسفر گسترش می یابد. خارج از اگزوسفر فضا وجود دارد. مرزهای بین لایه های جوی به وضوح مشخص نشده است و با توجه به عرض و فصل متفاوت است.

ارتباط متقابل پوسته های زمین

هر چهار حوزه می توانند در یک مکان حضور داشته باشند. به عنوان مثال ، یک قطعه خاک حاوی مواد معدنی حاصل از لیتوسفر است. علاوه بر این ، عناصری از هیدروسفر وجود خواهد داشت که عبارتند از رطوبت در خاک ، زیست کره مانند حشرات و گیاهان و حتی جو به شکل هوای خاک.

همه کره ها به عنوان یک ارگانیسم واحد به هم پیوسته اند و به یکدیگر وابسته اند. تغییرات در یک زمینه منجر به تغییر در حوزه دیگر خواهد شد. بنابراین ، هر کاری که ما در سیاره خود انجام می دهیم ، بر سایر فرآیندهای موجود در آن تأثیر می گذارد (حتی اگر نتوانیم آن را با چشم خود ببینیم).

برای افرادی که با مشکل روبرو هستند ، درک ارتباط بین همه پوسته های زمین بسیار مهم است.