Tiek saukta zemes cietā gaisa aploksne. Zemes planētas galvenās sfēras: litosfēra, hidrosfēra, biosfēra un atmosfēra

Mūsu planētas gaisa apvalks - atmosfēra - aizsargā dzīvos organismus uz zemes virsmas no Saules ultravioletā starojuma un cita cietā kosmiskā starojuma kaitīgās ietekmes. Tas aizsargā Zemi no meteorītiem un kosmiskiem putekļiem. Atmosfēra kalpo arī kā "apģērbs", kas nepieļauj Zemes izstarotās siltuma zudumus kosmosā. Atmosfēras gaiss ir cilvēku, dzīvnieku un veģetācijas elpošanas avots, izejvielas degšanas un sadalīšanās procesos, kā arī ķīmisko vielu sintēzē. Tas ir materiāls, ko izmanto dažādu rūpniecības un transporta iekārtu dzesēšanai, kā arī vide, kurā tiek izmesti cilvēku atkritumi, augstāki un zemāki dzīvnieki un augi, ražošanas un patēriņa atkritumi.

Atmosfēras gaisa mijiedarbība ar ūdeni un augsni rada zināmas izmaiņas biosfērā kopumā un atsevišķās tās sastāvdaļās, pastiprinot un paātrinot nevēlamās izmaiņas atmosfēras gaisa sastāvā un Zemes klimatā.

Ir zināms, ka cilvēks bez ēdiena var dzīvot apmēram 5 nedēļas, bez ūdens apmēram 5 dienas, un bez gaisa viņš nedzīvos pat 5 minūtes. Cilvēka nepieciešamība pēc tīra gaisa (ar "tīru" saprot gaisu, kas piemērots elpošanai un bez negatīvām sekām cilvēka ķermenim) svārstās no 5 līdz 10 l / min vai 12-15 kg / dienā. No tā ir skaidrs, cik svarīga atmosfēra ir vides problēmu risināšanā.

Eksosfēra

Termosfēra

auroras apakšējā jonosfērā

Mezopauze

Slikti mākoņi

Stratosfēra

Tropopauze ^

• 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

Jūras līmeņa

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

Temperatūra, ° С

Attēls: 21. Vertikāla atmosfēras sadaļa

Cilvēce dzīvo Lielā gaisa okeāna apakšā, kas nepārtraukti ir čaula, kas pilnībā ieskauj pasauli. Visvairāk pētītā atmosfēras daļa stiepjas no jūras līmeņa līdz 100 km augstumam. Kopumā atmosfēra ir sadalīta vairākās sfērās: troposfēra, stratosfēra, mezosfēra, jonosfēra (termosfēra), eksosfēra. Robežas starp sfērām tiek sauktas par pauzēm (21. attēls). Saskaņā ar ķīmisko sastāvu Zemes atmosfēra ir sadalīta apakšējā (līdz 100 km) - homosfērā, kuras sastāvs ir līdzīgs virszemes gaisam, un augšējā - heterosfērā, neviendabīgs ķīmiskais sastāvs... Papildus gāzēm atmosfērā ir dažādi aerosoli - putekļainas vai ūdens daļiņas, kas suspendētas gāzveida vidē. Viņiem ir gan dabiska, gan tehnogēna izcelsme.

Troposfēra ir virsma apakšējā daļa atmosfēra, tas ir, zona, kurā dzīvo lielākā daļa dzīvo organismu, ieskaitot cilvēkus. Šajā zonā ir koncentrēti vairāk nekā 80% no visas atmosfēras masas. Tās jaudu (augstumu uz zemes virsmas) nosaka vertikālo (augšupejošo un dilstošo) gaisa plūsmu intensitāte, ko izraisa zemes virsmas sasilšana. Rezultātā pie ekvatora tas sniedzas līdz 16-18 km augstumam, vidējā (mērenā) platuma grādos - līdz 10-11 km, bet stabos - līdz 8 km. Tika novērota regulāra gaisa temperatūras pazemināšanās ar vidējo augstumu 0,6 ° C uz katriem 100 m.

Troposfērā ir lielākā daļa kosmisko un antropogēno putekļu, ūdens tvaiku, slāpekļa, skābekļa un inerto gāzu. Tas praktiski ir caurspīdīgs īsviļņu saules starojumam, kas iet caur to. Tajā pašā laikā tajā esošie ūdens tvaiki, ozons un oglekļa dioksīds diezgan spēcīgi absorbē mūsu planētas termisko (garo viļņu) starojumu, kā rezultātā notiek troposfēras zināma sasilšana. Tas noved pie gaisa straumju vertikālas kustības, ūdens tvaiku kondensācijas, mākoņu un nokrišņu veidošanās.

Stratosfēra atrodas virs troposfēras līdz 50-55 km augstumam. Temperatūra pie augšējās robežas paaugstinās ozona klātbūtnes dēļ.

Mezosfēra - šī slāņa augšējā robeža ir fiksēta aptuveni 80 km augstumā. Tās galvenā iezīme ir strauja temperatūras pazemināšanās (-75 ° - 90 ° C) pie augšējās robežas. Ir tā sauktie noklusējošie mākoņi, kas sastāv no ledus kristāliem.

Jonosfēra (termosfēra) atrodas līdz 800 km augstumam, un to raksturo ievērojams temperatūras pieaugums (virs 1000 ° C). Saules ultravioletā starojuma ietekmē atmosfēras gāzes atrodas jonizētā stāvoklī. Šis stāvoklis ir saistīts ar auroras parādīšanos kā gāzu mirdzumu. Jonosfērā ir iespēja atkārtoti atspoguļot radioviļņus, kas nodrošina tālsatiksmes radiosakarus uz Zemes.

Eksosfēra stiepjas no 800 km augstuma līdz 2000-3000 km augstumam. Šajā augstuma diapazonā temperatūra paaugstinās līdz 2000 "C. Ir ļoti svarīgi, lai gāzes kustības ātrums tuvotos kritiskajai vērtībai 11,2 km / s. Kompozīcijā dominē ūdeņraža un hēlija atomi, kas ap mūsu planētu veido tā saukto koronu, kas stiepjas līdz 20 tūkstošu km augstumam.

Kā redzams no iepriekš minētā, temperatūra atmosfērā mainās ļoti sarežģīti (sk. 21. att.), Un tai ir maksimālā vai minimālā vērtība paužu laikā. Jo augstāks pieaugums virs zemes virsmas, jo zemāks ir atmosfēras spiediens. Augstās atmosfēras saspiežamības dēļ tā spiediens samazinās no vidējās vērtības 760 mm Hg. Art. (101 325 Pa) jūras līmenī līdz 2,3 -K) "mm Hg. (0,305 Pa) 100 km augstumā un tikai līdz 1 -10 6 mm Hg. (1,3! 0" 4 Pa ) 200 km augstumā.

Dzīves apstākļi uz Zemes virsmas, ņemot vērā tās atmosfēras "atbalstu", lielā augstumā krasi atšķiras, proti, stratosfēras augstumos lielākā daļa Zemes dzīvības formu nevar pastāvēt bez aizsardzības līdzekļiem.

Atmosfēras sastāvs nav nemainīgs augstumā un mainās diezgan plašā diapazonā. Galvenie iemesli tam ir: smaguma spēks, difūzijas sajaukšanās, kosmisko un saules staru un to izstaroto augstas enerģijas daļiņu darbība (8. tabula).

Saules gaismas spektrs

8. tabula

Smaguma ietekmē smagāki atomi un molekulas nolaižas atmosfēras apakšējā daļā, bet vieglākie paliek tās augšējā daļā. Tabula 9 parāda sausā gaisa sastāvu netālu no jūras līmeņa, un att. 21 parāda vidējās atmosfēras molekulmasas izmaiņas atkarībā no augstuma virs Zemes virsmas.

Parasti atmosfēras gāzu mehānisko maisījumu vidēji attēlo slāpeklis - 78% no tā tilpuma; skābeklis - 21%; hēlijs, argons, kriptons un iepriekš minētie citi komponenti - 1% vai mazāk.

Atmosfēras gaisa sastāvs

Piezīmes: I. Ozons O, sēra dioksīds 50; slāpekļa dioksīds NO ^ amhiacMH ^ un CO monoksīds atrodas piesārņotāju veidā, un tāpēc to saturs var ievērojami atšķirties. 2. Molu daļu saprot kā attiecīgā gaisa parauga konkrētā komponenta molu skaita attiecību pret visu šī parauga visu molu kopējo molu skaitu.

Šāda gaisa vidējā molekulmasa ir 28,96 amu. e. m un gandrīz nemainās līdz 90 km augstumam. Lielos augstumos molekulmasa strauji samazinās, un 500 km un augstāk hēlijs kļūst par vissvarīgāko atmosfēras sastāvdaļu, lai gan tā saturs tajā jūras līmenī ir ārkārtīgi mazs. Gaisa galvenās sastāvdaļas (99 % no visa sastāva) ir diatomiskās gāzes (skābeklis 0 2 un slāpeklis N 2).

Skābeklis ir vissvarīgākais atmosfēras elements biosfēras darbībai. Ja atmosfērā tas var būt līdz 23% no svara, tad ūdenī - aptuveni 89%, bet cilvēka ķermenī - gandrīz 65%. Kopumā visās ģeosfērās - atmosfērā, hidrosfērā un pieejamā litosfēras daļā skābeklis veido 50% no kopējās gaisa masas. Bet brīvā stāvoklī skābeklis koncentrējas atmosfērā, kur tā daudzums tiek lēsts 1,5 10 15 g. Dabā skābekļa patēriņa un izdalīšanās procesi pastāvīgi notiek. Skābekļa patēriņš notiek cilvēku un dzīvnieku elpošanas laikā, dažādu oksidācijas procesu laikā, piemēram, sadegšanas, metālu korozijas, organisko atlikumu gruzdēšanas laikā. Rezultātā skābeklis pāriet no brīvā stāvokļa uz saistīto. Tomēr tā daudzums praktiski nemainās augu vitālās aktivitātes dēļ. Tiek uzskatīts, ka okeāna fitoplaktonam un sauszemes augiem ir galvenā loma skābekļa atjaunošanā. Izlīdzināt

Skābeklis atmosfērā pastāv alotropu modifikāciju veidā - 0 2 un 0 3 (ozons). Visos stāvokļos (gāzveida, šķidrs un ciets) 0 2 ir paramagnētisks un ar ļoti lielu disociācijas enerģiju - 496 kJ / mol. Gāzveida stāvoklī 0 2 ir bezkrāsains, šķidrā un cietā - gaiši zilā krāsā. Ķīmiski ļoti aktīvs, veido savienojumus ar visiem elementiem, izņemot hēliju un neonu.

Ozona Oj ir gāze, kas veidojas no 0 2 klusā elektriskā izlādē līdz 10% koncentrācijā, ir diamagnetiska, toksiska, tai ir tumši zila (zila) krāsa. O pēdas parādās ultravioletā (UV) starojuma iedarbībā no 0 2 atmosfēras augšējā daļā. Maksimālā koncentrācija 0 3 atmosfēras augšdaļā 25-45 km augstumā veido tagad zināmo ozona sietu (slāni).

Vēl viena ļoti svarīga un pastāvīga gaisa sastāvdaļa ir slāpeklis, kura masa ir 75,5% (4 -10 15 g). Tā ir daļa no olbaltumvielām un slāpekļa savienojumiem, kas ir visas mūsu planētas dzīves pamats.

Slāpeklis N 2 ir bezkrāsaina, ķīmiski neaktīva gāze. N 2 - 2N disociācijas enerģija ir gandrīz divas reizes augstāka nekā O 2 un ir 944,7 kJ / mol. Augsts saites stiprums N un N nosaka tā zemo reaktivitāti. Tomēr, neskatoties uz to, slāpeklis veido daudz dažādu savienojumu, tostarp ar skābekli. Tātad N, 0 - dinitrogēna oksīds ir samērā inerts, bet karsējot tas pārvēršas par N 2 un 0 2. Slāpekļa monoksīds -NO uzreiz reaģē ar ozonu atbilstoši reakcijai:

2NO + O, \u003d 2N0 3

Molekula NO ir paramagnētiska. N-orbitāles elektrons ir viegli sadalāms, veidojoties nitrozonija katjonam NO *, kura saite ir nostiprināta. Slāpekļa dioksīds N0, ļoti toksisks, saskarē ar ūdeni veido spēcīgu slāpekļskābi

2NOj + H, 0 - HN03 + HNOj

Dabiskos apstākļos aplūkojamo slāpekļa oksīdu veidošanās notiek zibens izlādes laikā un slāpekli fiksējošo un olbaltumvielu sadalošo baktēriju darbības rezultātā.

Slāpekļa mēslošanas līdzekļu (nitrātu, amonjaka) izmantošana palielina baktēriju izcelsmes slāpekļa oksīdu daudzumu atmosfērā. Tiek lēsts, ka dabisko procesu daļa slāpekļa oksīdu veidošanā ir 50%.

Atmosfēras sastāvu, īpaši augšējos slāņos (virs troposfēras), lielā mērā ietekmē kosmiskais un saules starojums un izstarotās augstas enerģijas daļiņas.

Saule izstaro starojošu enerģiju - fotonu plūsmu - ar visdažādākajiem viļņu garumiem. Enerģija E katru fotonu nosaka attiecība

kur UN - Plancka konstante; V - radiācijas frekvence, V \u003d 1D (X - viļņa garums).

Citiem vārdiem sakot, jo īsāks viļņa garums, jo augstāka ir radiācijas frekvence un attiecīgi lielāka enerģija. Kad fotons saduras ar vielas atomu vai molekulu, tiek uzsāktas dažādas ķīmiskas transformācijas, piemēram, disociācija, jonizācija utt. Bet, lai to panāktu, ir jāievēro noteikti nosacījumi: pirmkārt, fotona enerģijai jābūt ne mazākai par nepieciešamo ķīmiskās saites pārraušanai; elektronu atdalīšana utt. otrkārt, molekulām (atomiem) ir jāuzņem šie fotoni.

Viens no visvairāk svarīgi procesiatmosfēras augšējā daļā notiek skābekļa molekulu fotodisociācija fotonu absorbcijas rezultātā:

Zinot skābekļa molekulā esošās saites disociācijas enerģiju (495 kJ / mol), ir iespējams aprēķināt fotona maksimālo viļņa garumu, kas izraisa O. veidošanos. Šis garums izrādās vienāds ar 242 nm, kas nozīmē, ka visiem fotoniem ar šo un mazāku viļņa garumu būs enerģija, kas pietiek ar iepriekšminētās reakcijas norisi.

Skābekļa molekulas arī spēj absorbēt plašu augstas enerģijas īsviļņu starojumu no Saules spektra. Atmosfēras skābekļa sastāvs (sk. 21. attēlu) norāda, cik intensīvi skābekļa fotodisociācija notiek lielā augstumā. 400 km augstumā 99% skābekļa ir disociēti, savukārt O attiecīgi ir tikai 1%. 130 km augstumā O un O saturs ir aptuveni vienāds, mazākā augstumā O 2 saturs ievērojami pārsniedz O saturu.

Sakarā ar lielo K molekulas saistīšanās enerģiju (944 kJ / mol), fotoniem ar tikai ļoti mazu viļņa garumu ir pietiekami daudz enerģijas, lai izraisītu šīs molekulas disociāciju. Turklāt, Un, slikti absorbē fotonus, pat ja tiem ir pietiekami daudz enerģijas. Rezultātā N3 fotodisociācija atmosfēras augšējā daļā ir ļoti nenozīmīga un atmosfēras slāpeklis veidojas ļoti maz.

Tvaika ūdens atrodas Zemes virsmas tuvumā un jau 30 km augstumā tā saturs ir 3 miljoni, un vēl lielākā augstumā ūdens tvaiku saturs ir vēl mazāks. Tas nozīmē, ka ūdens daudzums, kas pārvietojas augšējā atmosfērā, ir ļoti mazs. Kad ūdens tvaiki atrodas atmosfēras augšējā daļā, notiek fotodisociācija:

H 2 0 + -> H + OH

OH + Ay -\u003e H + O

Iesūtījuši vairāki speciālisti agrīnās stadijas Zemes attīstība, kad skābekļa atmosfēra vēl nebija izveidojusies, tās veidošanos lielā mērā veicināja fotodisociācija.

Saules starojuma iedarbības rezultātā uz vielas molekulām atmosfērā veidojas brīvie elektroni un pozitīvie joni. Šādus procesus sauc par fotoionizāciju. To plūsmai ir jāievēro arī iepriekš minētie nosacījumi. Tabula 10 parādīti daži no vissvarīgākajiem fotoionizācijas procesiem, kas notiek atmosfēras augšdaļā. Kā izriet no tabulas, fotonizāciju izraisošie fotoni pieder pie īsa viļņu (augstas frekvences) ultravioletās spektra daļas. Radiācija no šīs spektra daļas nesasniedz Zemes virsmu, to absorbē atmosfēras augšējie slāņi.

10. tabula

Fotoionizācijas procesu enerģijas un viļņu parametri

	Jonizācijas enerģija, kJ / mop
O) + yy -\u003e O / + e

Iegūtie molekulārie joni ir ļoti reaktīvi. Bez jebkādas papildu enerģijas viņi ļoti ātri nonāk reakcijās, saduroties ar dažādām uzlādētām daļiņām un neitrālām molekulām.

Viena no acīmredzamākajām reakcijām ir molekulārā jona rekombinācija ar elektronu - fotojonizācijas reversā reakcija. Tas atbrīvo enerģijas daudzumu, kas vienāds ar neitrālas molekulas jonizācijas enerģiju. Un, ja nav iespējas atteikties no šīs enerģijas pārpalikuma, piemēram, sadursmes rezultātā ar citu molekulu, tad tas izraisa jaunizveidotās molekulas disociāciju. Augšējā atmosfērā ļoti zemā vielas blīvuma dēļ molekulu sadursmes un enerģijas pārneses varbūtība ir ļoti maza. Tāpēc gandrīz visi elektronu rekombinācijas akti ar molekulāriem joniem izraisa disociāciju:

N5 + e-\u003e N + N1, DN

SG! + c-\u003e o + o, dn

G ^ O "+ c-\u003e N + O, DN

Atomu slāpeklis, kas atrodas atmosfēras augšdaļā, veidojas galvenokārt disociatīvas rekombinācijas rezultātā.

Kad molekulārais jons saduras ar jebkuru neitrālu molekulu, starp tām var notikt, piemēram, elektronu pārnese

N, + 0, - »Ы 2 + 0’,

Šāda veida reakcijas sauc lādiņa pārneses reakcija.

Lai notiktu šāda reakcija, molekulas, kas zaudē elektronu, jonizācijas enerģijai jābūt mazākai par molekulas jonizācijas enerģiju, kas izveidojusies lādiņa pārneses rezultātā. Kā jūs varat redzēt no tabulas. 10, O jonizācijas enerģija ir mazāka nekā N2 enerģija, lādiņa pārneses reakcija ir eksotermiska, enerģijas pārpalikums izdalās iegūto produktu kinētiskās enerģijas veidā. Saskaņā ar šiem datiem jāveic arī zemāk norādītās reakcijas, un tām jābūt eksotermiskām (t.i., DN

SG + 0, -\u003e O + O2

par; + Nē- "o, - + - oo"

N2 + N0 - "+ N0 *

Tā kā N2 molekulai ir visaugstākā jonizācijas enerģija no visām atmosfēras augšdaļā esošajām daļiņām, N2 jons spēj iesaistīties pārneses reakcijās ar jebkuru molekulu, kas ar to saduras. Lādiņa pārneses reakcijas ātrums ir diezgan augsts, tāpēc, lai arī fotonizācijas process noved pie intensīvas N3 jonu veidošanās, to koncentrācija atmosfēras augšdaļā ir ļoti zema.

Papildus iepriekšminētajam atmosfēras augšējos slāņos notiek reakcijas, kuru laikā mijiedarbojošās daļiņas apmainās ar atomiem:

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

Šīs reakcijas ir arī eksotermiskas un ļoti vieglas. Tā kā NO jonizācijas enerģija ir zemāka nekā citām daļiņām (sk. 10. tabulu), radušos NO jonus lādiņa pārneses reakcijas rezultātā nevar neitralizēt, un vienīgais šī jona nāves cēlonis ir disociatīvā rekombinācijas reakcija. Tas ir iemesls visplašākajam NO "jonu sadalījumam augšējā atmosfērā.

Lai arī atmosfēras augšējie slāņi veido diezgan nelielu daļu no visas tās masas, tieši šai atmosfēras zonai tajā notiekošo ķīmisko reakciju dēļ ir nozīmīga loma apstākļu veidošanā mūsu planētas dzīves procesu norisei. Tieši atmosfēras augšējie slāņi spēlē progresīvu "bastionu", kas aizsargā Zemes virsmu no kosmisko staru postošās ietekmes un augstas enerģijas daļiņu "krusa" visiem dzīvajiem organismiem. Jāatzīmē, ka molekulas N5, 02 un N0 nespēj filtrēt visu īsviļņu starojuma tilpumu, kura paliekas atmosfērā tiek “neitralizētas”, tuvojoties zemes virsmai.

Ozons kā īsviļņu starojuma filtrs. Ķīmiskie procesi, kas notiek atmosfērā, slāņos, kas atrodas zem 90 km, papildus O fotodisociācijai būtiski atšķiras no procesiem, kas novērojami lielā augstumā. Mezo- un stratosfērā, atšķirībā no augstākiem slāņiem, koncentrācija 0 2 palielinās, tāpēc strauji palielinās 0 2 sadursmes ar O iespējamība, kas noved pie 0 3 veidošanās.

Šo procesu apraksta šādi vienādojumi:

0 3 + UN - "0 + 0

par; + m -\u003e o, + m ln

kur M - 0 2, K.

O molekula, var atteikties no enerģijas, saduroties ar O un Y molekulām. Tomēr lielākā daļa O, molekulu sadalās O2 un O, pirms tās pakļaujas stabilizējošai sadursmei, tas ir, procesa līdzsvaram. 0 7 + O ^ 0 3 ir stipri nobīdīts pa kreisi.

Lieko staru iespiešanās

Attēls: 22.

Ozona veidošanās ātrums ir atkarīgs no pretējiem faktoriem. No vienas puses, tas palielinās, samazinoties atmosfēras slāņu augstumam, jo \u200b\u200bpalielinās atmosfēras vielas koncentrācija un līdz ar to arī stabilizējošo sadursmju biežums. No otras puses, samazinoties augstumam, ātrums samazinās, jo atmosfēras skābekļa daudzums, ko veido reakcija, Par g + Ay -\u003e 20, sakarā ar augstfrekvences starojuma iespiešanās samazināšanos. Tāpēc maksimālā ozona koncentrācija, kas ir aptuveni 10 5% pēc tilpuma, tiek novērota 40 līdz 25 km augstumā (22. attēls).

Ozona veidošanās process ir eksotermisks. Saules ultravioletais starojums, ko absorbē skābeklis - reakcija 0 2 + 20,

reakcijas rezultātā pārvērš siltuma enerģijā

par; + M-\u003e 0 3 + M ’, DN

kas, visticamāk, ir saistīts ar temperatūras paaugstināšanos stratosfērā, kas maksimumu sasniedz stratopauzē (sk. 22. att.).

Izveidotās ozona molekulas nav ļoti izturīgas, pats ozons spēj absorbēt saules starojumu, kā rezultātā tas sadalās:

0 3 + dy - »O, + O

Lai īstenotu šo procesu, nepieciešams tikai 105 kJ / mol. Šo enerģiju fotoni var piegādāt plašā viļņu garuma diapazonā līdz 1140 nm. Ozona molekulas visbiežāk absorbē fotonus ar viļņu garumu no 200 līdz 310 nm, kas ir ļoti svarīgi dzīvajiem organismiem uz Zemes. Radiāciju norādītajā diapazonā absorbē citas daļiņas ne tik spēcīgi kā ozons. Tieši ozona slāņa klātbūtne stratosfērā neļauj augstas enerģijas īso viļņu fotoniem iekļūt atmosfērā un sasniegt zemes virsmu. Kā jūs zināt, augi un dzīvnieki nevar pastāvēt šāda starojuma klātbūtnē, tāpēc "ozona vairogam" ir svarīga loma dzīvības saglabāšanā uz Zemes.

Dabiski, ka "ozona vairogs" nav absolūti nepārvarams šķērslis ultravioletajam starojumam; apmēram simtdaļa no tā sasniedz Zemes virsmu. Palielinoties iekļūstošajam starojumam, rodas dažu dzīvo organismu ģenētisko mehānismu traucējumi, cilvēkiem - dažādi ādas slimības... Ozons ir ķīmiski ļoti aktīvs un tāpēc mijiedarbojas ne tikai ar Saules ultravioleto starojumu. Slāpekļa oksīdiem ir svarīga loma ozona ciklā, palielinot ozona sadalīšanās ātrumu, kas darbojas kā katalizators:

0 3 + NĒ -\u003e N0,4-0,

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

Augsta temperatūra, kas rodas it īpaši dažu veidu lidmašīnu ekspluatācijas laikā, ļoti ietekmē ozona iznīcināšanu. Šajā gadījumā reakcija turpinās:

О, + N2 PRN\u003e 2N0, ДН\u003e О

Jautājums par hlorfluormetānu (freonu) ietekmi uz ozonu ir diezgan pretrunīgs, taču jebkurā gadījumā ir jāpievērš uzmanība iespējamās reakcijas piedaloties šiem savienojumiem, ozona, slāpekļa, atomu skābekļa un ultravioletais starojums dažādos atmosfēras slāņos.

Atmosfēras augšējos slāņos, īsviļņu ultravioletā starojuma klātbūtnē, notiek vairākas reakcijas ar hlorfluormetānu piedalīšanos, jo īpaši fotonu darbība ar viļņa garumu no 190 līdz 225 nm noved pie hlorfluormetānu fotolīzes, veidojot vairākus desmitus dažādu savienojumu un radikāļu, piemēram:

CFCL + Av- »CFC + C1

Principā reakcija ar to nebeidzas, un ir iespējama turpmāka CF x Cl 3 x fotoķīmiska sadalīšanās, atkal veidojoties brīvam hloram.

Tika konstatēts, ka hlors ar maksimālais ātrums izceļas apmēram 30 km augstumā, un tas vienkārši iekrīt maksimālās ozona koncentrācijas zonā.

Veidojošais brīvais atomu hlors ļoti ātri reaģē ar ozonu:

C1 +0, -\u003e CU + o,

C1 + 20C1 + O,

Divas pēdējās reakcijas, kā arī reakcijas:

Ak, + NĒ -\u003e NĒ, + O,

parasti noved pie ozona un atoma skābekļa izzušanas un praktiski noved pie nemainīga slāpekļa monoksīda un atomu hlora satura.

Hlora monoksīds spēj mijiedarboties ar slāpekļa oksīdiem:

СЮ + N0 -\u003e С1 + N0,

C10 + N0, - "CINO,

Hlorinitrātu var sadalīt ultravioletais starojums vai reakcija ar atomu skābekli:

CINO, - »O -\u003e O, + CIO + N0

Reakcijām, kurās iesaistīts hlora monoksīds, ir īpaša nozīme, jo tās efektīvi noņem slāpekļa un hlora savienojumus no ozona noārdīšanās cikla. Metānam un ūdeņradim ir līdzīga iedarbība:

Attēls: 23.

C1 + CH, -\u003e HC1 + CH,

a + n g -\u003e ns1 + n

Daļa sālsūdeņraža reaģē ar hidroksīdu, kas atgriež hloru atomu stāvoklī:

НСН-ОН -\u003e Н, 0 + С1

bet galvenā HC1 frakcija tiek pārnesta uz troposfēru, kur tā sajaucas ar ūdens tvaikiem vai šķidru ūdeni, pārvēršoties sālsskābē.

Iepriekš aplūkotās reakcijas norisinās atmosfērā sakarā ar reaģentu iekļūšanu tajā no dabīgiem un cilvēku radītiem avotiem, un šis process ar dažādu reaģentu koncentrāciju pavadīja visu Zemes atmosfēras veidošanās un pastāvēšanas vēsturi. Fakts ir tāds, ka hlorfluormetāni var veidoties pat dabiskos apstākļos, tāpēc galvenais nav jautājums par mijiedarbības reakciju klātbūtni, kas ir līdzīga iepriekš aprakstītajām, bet gan par iegūto un sabrukušo atmosfēras komponentu intensitāti un tilpumu, kas nonāk reakcijās, un galvenokārt no tiem, kas nodrošina optimālu apstākļi dzīves procesu plūsmai uz mūsu planētas.

Zemes atmosfēras un virsmas zonas termiskais režīms. Galvenais siltuma enerģijas avots, kas nonāk uz zemes virsmas un vienlaikus silda atmosfēru, dabiski ir Saule. Tādi avoti kā Mēness, zvaigznes un citas planētas ir

ielieciet nenozīmīgu daudzumu siltuma. Zemes iekarsušās zarnas ir diezgan taustāmas, bet arī ne pārāk liels avots (23. att.).

Ir zināms, ka Saule izstaro kolosālu enerģiju pasaules telpā siltuma, gaismas, ultravioletā starojuma un citu staru veidā. Dažu veidu starojuma ietekme uz ķīmiskām reakcijām atmosfērā un dažādu savienojumu veidošanās jau tika apspriesta iepriekš.

Kopumā tiek saukts viss Saules starojošās enerģijas kopums saules radiācija. Zeme saņem ļoti nelielu tās daļu - vienu divu miljardu daļu, taču ar šo apjomu pietiek visu uz Zemes zināmo procesu, ieskaitot dzīvību, īstenošanai.

Saules starojums ir sadalīts tiešajā, izkliedētajā un kopējā.

Ietekme uz zemes virsmu un tās sildīšana skaidrā, bezmākoņu laikā ir definēta kā taisni starojums. Tiešais starojums tieši caur ultravioleto starojumu ietekmē, piemēram, cilvēku un dzīvnieku ādas pigmentāciju un dažas citas parādības dzīvos organismos.

Kad saules stari iziet cauri atmosfērai, viņi, savā duļķainībā sastopot dažādas molekulas, putekļus, ūdens pilienus, novirzās no taisna ceļa, kā rezultātā izkliedējas saules starojums. Atkarībā no mākoņainības daudzuma, gaisa mitruma pakāpes, tā putekļainības, izkliedes pakāpe sasniedz 45%. Vērtība izkaisīti starojums ir diezgan augsts - tas parasti nosaka dažādu reljefa elementu apgaismojuma pakāpi, kā arī debesu krāsu.

Kopā starojums attiecīgi sastāv no tiešā un izkliedētā starojuma.

Saules gaismas leņķis uz zemes virsmas nosaka starojuma intensitāti, kas savukārt ietekmē gaisa temperatūru dienas laikā.

Saules starojuma sadalījums pa Zemes virsmu un atmosfēras gaisa uzkarsēšana ir atkarīga no planētas sfēriskuma un Zemes ass slīpuma uz orbitālās plaknes. Ekvatoriālajās un tropiskajās platuma grādos Saule visu gadu atrodas augstu virs horizonta, vidus platuma grādos tās augstums mainās atkarībā no gadalaika, un Antarktikas un Arktikas reģionos Saule nekad nepaceļas augstu virs horizonta. Tas parasti ietekmē saules enerģijas izkliedes pakāpi atmosfērā, kā rezultātā uz Zemes virsmas laukuma vienību tropos ir lielāks saules gaismas daudzums nekā vidējos vai lielos platuma grādos. Šī iemesla dēļ starojuma daudzums ir atkarīgs no vietas platuma: jo tālāk no ekvatora, jo mazāk tas nonāk zemes virsmā.

Saules radiācija100%

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

Absorbcija

augsne

Attēls: 24. Saules starojuma līdzsvars uz zemes virsmas dienas laikā

(T.K. Goryshina, 1979)

Steidzama Zemes kustība ietekmē arī ienākošās izstarotās enerģijas daudzumu. Vidējos un augstos platuma grādos tā daudzums ir atkarīgs no sezonas. Ziemeļpolā, kā jūs zināt, Saule nenoriet virs horizonta 6 mēnešus (precīzāk, 186 dienas), un ienākošās starojuma enerģijas daudzums ir lielāks nekā pie ekvatora. Tomēr saules stariem ir neliels krituma leņķis, un tāpēc ievērojama saules starojuma daļa ir izkliedēta atmosfērā. Šajā sakarā gan Zemes virsma, gan pati atmosfēra tiek nedaudz sasildīta. Ziemā Arktikas un Antarktikas platuma grādos Saule nepaaugstinās virs horizonta, un tāpēc saules starojums nemaz nesasniedz zemes virsmu.

Ievērojamu ietekmi uz saules starojuma daudzumu, ko "uztver" zemes virsma, ieskaitot okeānu virsmu, kā arī atmosfēru, ietekmē reljefa iezīmes, tā sadalīšana, absolūtais un relatīvais virsmas augstums, nogāžu "iedarbība" (tas ir, to "orientācija" uz Sauli). , pat veģetācijas un tās rakstura klātbūtne vai neesamība, kā arī zemes virsmas "krāsa". Pēdējo nosaka vērtība apbedo, kas parasti nozīmē gaismas daudzumu, kas atspoguļojas no virsmas vienības, un dažreiz albedo tiek definēts kā daudzums

ķermeņa vai ķermeņu sistēmas atstarojamība, ko parasti uzskata par daļu (%) no krītošās gaismas enerģijas, kas atspoguļojas no attiecīgās zemes virsmas.

Zemes virsmas atstarojumu ietekmē, piemēram, sniega segas klātbūtne uz tās, tās tīrība utt.

Visu šo faktoru kombinācija parāda, ka uz Zemes virsmas praktiski nav vietu, kur saules starojuma lielums un intensitāte būtu vienāda un laika gaitā nemainītos (24. attēls).

Zemes un ūdens sildīšana notiek materiālu siltuma jaudas atšķirību dēļ, "tos veidojot" ļoti atšķirīgi. Zeme tiek pietiekami ātri sasildīta un atdzesēta. Ūdens masas okeānos un jūrās silda lēnām, bet siltumu saglabā ilgāk.

Uz zemes saules starojums silda tikai augsnes virszemes slāni un zem tā esošos akmeņus, savukārt caurspīdīgā ūdenī siltums iekļūst ievērojamā dziļumā, un apkures process ir lēnāks. Iztvaicēšanai ir būtiska ietekme, jo tās ieviešanai tiek patērēts liels daudzums ienākošās siltumenerģijas. Ūdens atdzesēšana notiek lēni, pateicoties tam, ka apsildāmā ūdens tilpums ir ievērojami lielāks nekā apsildāmās zemes tilpums. Ūdens masas temperatūras izmaiņu dēļ augšējā un apakšējā slānī ir nepārtrauktas "sajaukšanās" stāvoklī. Atdzesētie augšējie slāņi, būdami blīvāki un smagāki, nogrimst, un no apakšas uz tiem paceļas siltāks ūdens. Jūru un okeānu ūdeņi patērē uzkrāto siltumu "ekonomiskāk" un vienmērīgāk nekā zemes virsma. Tā rezultātā jūra vienmēr ir vidēji siltāka nekā sauszeme, un ūdens temperatūras svārstības nekad nav tik asas kā sauszemes temperatūras svārstības.

Apkārtējā gaisa temperatūra. Gaiss, tāpat kā jebkurš caurspīdīgs ķermenis, ļoti maz uzsilst, kad saules stari iet caur to. Gaisa sildīšana tiek veikta siltuma dēļ, ko izdala sakarsētā zeme vai ūdens virsma. Gaiss ar augstāku temperatūru un mazāku masu rezultātā nonāk augstākos aukstajos atmosfēras slāņos, kur tas pārnes tiem savu siltumu.

Gaisam paceļoties, tas atdziest. Gaisa temperatūra 10 km augstumā gandrīz vienmēr ir nemainīga un sasniedz -45 "C. Dabisko gaisa temperatūras pazemināšanos ar augstumu dažkārt traucē tā sauktā temperatūras inversija (temperatūras permutācija). Apgriešanās notiek ar strauju pazemināšanos vai zemes virsmas un blakus esošā gaisa temperatūras paaugstināšanos, kas dažkārt atspoguļo strauja aukstā gaisa "uzpūšanās" gar kalnu nogāzēm ielejās.

Atmosfēras gaisam raksturīga ikdienas temperatūras maiņa. Dienas laikā Zemes virsma sakarst un pārnes siltumu apkārtējā gaisā, naktī process tiek mainīts.

Zemākā temperatūra tiek novērota nevis naktī, bet pirms saullēkta, kad zemes virsma jau ir atmetusi savu siltumu. Tādā pašā veidā augstākā gaisa temperatūra tiek noteikta pēcpusdienā ar 2–4 stundu kavēšanos.

Dažādās Zemes ģeogrāfiskajās zonās diennakts temperatūras svārstības ir atšķirīgas, pie ekvatora, jūrās un jūras krastu tuvumā gaisa temperatūras svārstību amplitūdas ir ļoti mazas, un, piemēram, tuksnešos, Zemes virsma dienā sasilst līdz aptuveni 60 ° C temperatūrai, un naktī tā nokrītas līdz gandrīz 0 ° C, tas ir, ikdienas temperatūras “kurss” ir 60 ° C.

Vidējos platuma grādos Saules saulgriežu dienās (22. jūnijā ziemeļu puslodē un 21. decembrī dienvidos) vislielākais saules starojuma daudzums nonāk uz Zemes. Tomēr karstākie mēneši ir nevis jūnijs (decembris), bet jūlijs (janvāris) sakarā ar to, ka jūnijā (decembrī) notiek zemes virsmas faktiskā sasilšana, kas patērē ievērojamu daļu no saules starojuma, un jūlijā (decembrī) notiek ienākošā saules starojuma daudzuma zudums. starojums tiek ne tikai kompensēts, bet arī pārsniedz to siltuma veidā no apsildāmās zemes virsmas. Līdzīgi var izskaidrot, kāpēc aukstākais mēnesis ir nevis decembris (jūnijs), bet gan janvāris (jūlijs). Jūrā sakarā ar to, ka ūdens atdziest un uzsilst lēnāk, karstākais mēnesis ir augustā (februārī), aukstākais - februārī (augustā).

Vietas ģeogrāfiskais platums ietekmē gada gaisa temperatūras amplitūdu. Ekvatoriālajās daļās temperatūra visu gadu ir gandrīz nemainīga un vidēji ir 23 ° C. Lielākā gada amplitūda ir raksturīga teritorijām, kas atrodas vidējos platuma grādos kontinentu dziļumos.

Katrai vietai ir savas absolūtās un vidējās gaisa temperatūras vērtības. Absolūtā temperatūra tiek iestatīta, pamatojoties uz ilgtermiņa novērojumiem meteoroloģiskajās stacijās. Piemēram, karstākā vieta uz Zemes atrodas Lībijas tuksnesī (+58 ° C), aukstākā - Antarktīdā (-89,2 C). Mūsu valstī viszemākā temperatūra -70,2 ° C tika reģistrēta Austrumsibīrijā (Oymyakon ciems).

Vidējo temperatūru attiecīgajā apgabalā vispirms aprēķina dienas diskā pēc termometriskās noteikšanas pulksten 1:00, 7:00, 13 un 19:00, tas ir, četras reizes dienā; tad pēc dienas vidējiem datiem tiek aprēķināta mēneša un gada vidējā temperatūra.

Praktiskiem nolūkiem tiek veiktas izotermu kartes, starp kurām visvairāk norāda janvāra un jūlija, t.i., siltāko un aukstāko mēnešu, izotermas.

Ūdens atmosfērā. Gāzes, kas veido atmosfēru, ietver ūdens tvaikus, kas rodas ūdens iztvaikošanas rezultātā no okeānu un kontinentu virsmas. Jo augstāka temperatūra un lielāka jauda

tvaiks, jo spēcīgāka iztvaikošana. Iztvaikošanas ātrumu ietekmē vēja ātrums un reljefs uz sauszemes, kā arī, protams, temperatūras svārstības.

Tiek saukta spēja atbrīvot noteiktu ūdens tvaiku daudzumu no jebkuras virsmas, pakļaujoties temperatūrai nepastāvība. Šo nosacīto iztvaikošanas vērtību ietekmē gaisa temperatūra un tajā esošo ūdens tvaiku daudzums. Minimālās vērtības tiek reģistrētas polārajām valstīm un ekvatoram, un tropisko tuksnešu maksimālā iztvaikošana.

Gaiss var uzņemt ūdens tvaikus līdz noteiktai robežai, kad tie kļūst piesātināti. Ar turpmāku gaisa sildīšanu tas atkal spēj uzņemt ūdens tvaikus, t.i., nepiesātinātus. Atdzesējot nepiesātinātu gaisu, tas pāriet piesātinātā stāvoklī. Pastāv sakarība starp temperatūru un ūdens tvaiku saturu, kas šobrīd atrodas gaisā (g uz 1 m 5), ko sauc par absolūto mitrumu.

Tiek saukta ūdens tvaiku daudzuma attiecība, kas atrodas gaisā noteiktā brīdī, un daudzuma, ko tie var saturēt noteiktā temperatūrā, attiecība. relatīvais mitrums (%).

Tiek saukts gaisa pārejas brīdis no nepiesātināta stāvokļa piesātinātā stāvoklī kušanas temperatūra. Jo zemāka gaisa temperatūra, jo mazāk tā var saturēt ūdens tvaikus un augstāks relatīvais mitrums. Tas nozīmē, ka rasas punkts ir ātrāks vēsā gaisā.

Rasas punkta sākumā, t.i., kad gaiss ir pilnībā piesātināts ar ūdens tvaikiem, kad relatīvais mitrums tuvojas 100 %, notiek ūdens tvaiku kondensācija, ūdens pāreja no gāzveida stāvokļa uz šķidrumu.

Tātad ūdens tvaiku kondensācijas process notiek vai nu ar spēcīgu mitruma iztvaikošanu un gaisa piesātinājumu ar ūdens tvaikiem, vai ar gaisa temperatūras un relatīvā mitruma pazemināšanos. Negatīvā temperatūrā ūdens tvaiki, apejot šķidro stāvokli, pārvēršas par ledus un sniega kristāliem, tas ir, pārvēršas cietā stāvoklī. Šo procesu sauc ūdens tvaiku sublimācija.

Ūdens tvaiku kondensācija un sublimācija ir procesi, kas ir atmosfēras nokrišņu avots. Viena no acīmredzamākajām ūdens tvaiku kondensācijas izpausmēm atmosfērā ir mākoņu veidošanās, kas parasti atrodas augstumā no vairākiem desmitiem un simtiem metru līdz vairākiem kilometriem. Augošā siltā gaisa plūsma ar ūdens tvaikiem nonāk atmosfērā ar apstākļiem mākoņu veidošanai, kas sastāv no ūdens pilieniņām vai ledus un sniega kristāliem, kas ir saistīta ar paša mākoņa temperatūru. Ledus un sniega kristāliem, ūdens pilienēm ir tik maza masa, ka tos var turēt suspendētos pat ļoti vāju augšupejošu gaisa straumju dēļ.

Mākoņiem ir daudzveidīga forma, kas ir atkarīga no daudziem faktoriem: augstuma, vēja ātruma, mitruma utt. Visslavenākie ir gubu gubu, cirrus un slāņi, kā arī to šķirnes. Tiek saukti par ūdens tvaikiem pārsātināti mākoņi, kuriem ir tumši violets vai gandrīz melns nokrāsa mākoņi. Debesis dažādās pakāpēs klāj mākoņi, un šo pakāpi, kas izteikta punktos (no 1 līdz 10), sauc apmācies. Mākoņi ar augstiem rādītājiem rada apstākļus nokrišņiem.

Atmosfēras nokrišņi ir ūdens visu veidu cietajās un šķidrajās fāzēs, ko zemes virsma saņem lietus, sniega, miglas, krusu vai rasas veidā, kas kondensēts uz dažādu ķermeņu virsmas. Kopumā nokrišņi ir viens no vissvarīgākajiem abiotiskajiem faktoriem, kas būtiski ietekmē apstākļus dzīvo organismu pastāvēšanai. Turklāt atmosfēras nokrišņi nosaka dažādu vielu, tostarp piesārņotāju, migrāciju un izplatību vidē. Vispārējā mitruma cirkulācijā tieši nokrišņi ir viskustīgākie, jo mitruma daudzums atmosfērā pagriežas ap 40 reizes gadā. Lietus rodas, kad mazākās mitrumā esošās mākoņa pilieni saplūst lielākos un, pārvarot augšupejošo siltā gaisa straumju pretestību, gravitācijas ietekmē nokrīt uz Zemes virsmas. Gaisā, kas satur putekļu daļiņas, kondensācijas process notiek daudz ātrāk, jo šīs putekļu daļiņas darbojas kā kondensācijas kodoli. Tuksnešos, kur relatīvais mitrums ir ļoti zems, ūdens tvaiku kondensācija ir iespējama tikai pie ievērojama

augstumā, zemā temperatūrā.Tomēr tuksnesī līst

1 Temperatūra zemāka O C

Temperatūra augstāka 0 ° C

neizkrist, jo sniegpārslām nav laika nokrist uz virsmas, bet iztvaikot. Šo parādību sauc sausas lietavas. Ūdens tvaiku kondensācijas gadījumā, kas notiek negatīvā temperatūrā, nokrišņi veidojas sniega veidā. Sajaucot sniegpārslas ar ūdens pilieniņām, tiek veidotas sfēriskas sniega bumbas ar diametru 2-3 mm, kas izkrīt putenis. Krusas veidošanai ir nepieciešams, lai mākonis būtu ievērojama izmēra un tā apakšējā daļa att. 25. Krusas veidošanās shēma mākoņos bija POZITĪVO tēmu ZONA - psratura vertikālā attīstība, un augšējā bija

tālr. Rezultātā izveidojušies putenis, kas paceļas uz augšu, pārvēršas par sfēriskām ledus plāksnēm - krusa akmeņiem. Krusakmeņu izmērs pamazām palielinās un nokrīt uz zemes virsmas, gravitācijas ietekmē pārvarot augšupejošo gaisa straumju spēkus. Krusa akmeņi ir dažāda lieluma: no zirņa līdz vistas olai (25. attēls).

Tādi nokrišņi kā rasa, sals, migla, sals, ledus veidojas nevis atmosfēras augšējā daļā, bet gan virsmas slānī. Samazinoties temperatūrai zemes virsmā, gaiss ne vienmēr var noturēt ūdens tvaikus, kas izkrīt uz dažādiem objektiem formā rasa, un, ja šiem objektiem ir negatīva temperatūra, tad formā sals. Saskaroties ar siltu gaisu uz aukstiem priekšmetiem, sals - vaļīga ledus un sniega kristālu ziedēšana. Pie ievērojamas ūdens tvaiku koncentrācijas atmosfēras virsmas slānī migla. Tiek saukta ledus garozas veidošanās uz zemes virsmas no nokrišņiem ledus, starp citu zem apledojis saprast, kā krīt ārā un sasalst.

Galvenie notikuma apstākļi dažādi veidi nokrišņi ir gaisa temperatūra, atmosfēras cirkulācija, jūras straumes, reljefs utt. Nokrišņu sadalījumā pa zemes virsmu ir zonējums, izšķir šādas zonas:

• mitrs ekvatoriāls (aptuveni starp 20 ° Z un 20 "D): tas ietver Amazones upes baseinus, Kongo upi, Gvinejas līča piekrasti, Indo-Malay reģionu; šeit ir vairāk nekā 2000 mm nokrišņu, lielākais nokrišņu daudzums nokrīt uz Kauan salas (Havaju salas) - 11 684 mm un Cherrapunja (Himalaju dienvidu nogāzes) - 11 633 mm, šajā zonā atrodas mitri ekvatoriālie meži - viens no bagātākajiem veģetācijas veidiem pasaulē (vairāk nekā 50 000 sugu);
• tropisko jostu sausās zonas (no 20'N līdz 40'S) - šeit dominē anticikloniski apstākļi ar lejupejošām gaisa straumēm. Parasti nokrišņu daudzums ir mazāks par 200–250 mm. Tāpēc visplašākie pasaules tuksneši ir koncentrēti šajās zonās (Sahara, Lībija, Arābijas pussalas tuksneši, Austrālija utt.). Viszemākais gada vidējais nokrišņu daudzums pasaulē (tikai 0,8 mm) novērojams Atakamas tuksnesī (Dienvidamerika);
• mērenas platuma grādu mitras zonas (no 40 ° N līdz 60 ° S) - ievērojams atmosfēras nokrišņu daudzums (vairāk nekā 500 mm) ir saistīts ar gaisa masu ciklonisko aktivitāti. Tādējādi Eiropas un Ziemeļamerikas mežu zonā gada nokrišņu daudzums svārstās no 500 līdz 1000 mm, aiz Urāliem tas samazinās līdz 500 mm, un pēc tam Tālajos Austrumos musonu aktivitātes dēļ atkal palielinās līdz 1000 mm;
• abu puslodes polārajiem apgabaliem raksturīgs nenozīmīgs nokrišņu daudzums (vidēji līdz 200–250 mm); šie minimālie nokrišņi ir saistīti ar zemu gaisa temperatūru, nenozīmīgu iztvaikošanu un anticiklonisku atmosfēras cirkulāciju. Ir arktiskie tuksneši ar ārkārtīgi sliktu veģetāciju (galvenokārt sūnas un ķērpji). Krievijā vislielākais nokrišņu daudzums nokrīt Liel Kaukāza dienvidrietumu nogāzēs - apmēram 4000 mm (Akiško kalns - 3682 mm, bet vismazāk - ziemeļaustrumu tundrās (apmēram 250 mm) un Kaspijas reģiona tuksnešos (mazāk nekā 300 mm).

Atmosfēras spiediens. 1 m 3 gaisa masa jūras līmenī +4 ° C temperatūrā vidēji ir 1,3 kg, kas nosaka atmosfēras spiediena esamību. Cilvēks, tāpat kā citi dzīvi organismi, nejūt šī spiediena ietekmi, jo viņam ir līdzsvarojošs iekšējais spiediens. Atmosfēras spiediens 45 ° platumā augstumā, kas vienāds ar jūras līmeni +4 ° C temperatūrā, tiek uzskatīts par normālu, tas atbilst 1013 hPa vai 760 mm Hg. Art. vai 1 atm. Dabiski, ka atmosfēras spiediens samazinās līdz ar augstumu, un vidēji tas ir 1 hPa uz katriem 8 m augstuma. Jāsaka, ka spiediens mainās atkarībā no gaisa blīvuma, kas savukārt ir atkarīgs no temperatūras. Par īpašu

Rotācija

Zemes ziemeļpols

Attēls: 26.

citās kartēs ir parādītas līnijas ar vienādām spiediena vērtībām; tās ir tā saucamās izobāru kartes. Ir identificēti šādi divi modeļi:

• spiediens mainās no ekvatora uz polu zonālo; pie ekvatora tas ir zems, tropos (īpaši virs okeāniem) - augsts, mērenā klimatā - mainīgs no sezonas uz sezonu; polārā - palielināts;
• virs kontinentiem ziemā tiek noteikts paaugstināts spiediens, bet vasarā - zemāks spiediens - 27. attēls. Rožu tinums (26. attēls).

Vējš. Tiek saukta gaisa kustība atmosfēras spiediena starpības dēļ pa vējam. Vēja ātrums nosaka tā tipus, piemēram, kad mierīgs vēja ātrums ir nulle, un tiek saukts vējš, kura ātrums pārsniedz 29 m / s viesuļvētra. Vislielākais vēja ātrums virs 100 m / s tika reģistrēts Antarktīdā. Praktiskiem nolūkiem, risinot dažādas inženiertehniskās, vides un citas problēmas, t.s. vēja rozes (27. attēls).

Tiek atklātas dažas galvenās gaisa plūsmu virzienu likumsakarības atmosfēras apakšējos slāņos:

• no tropu un subtropu reģioniem augsts asinsspiediens galvenā gaisa plūsma virzās uz ekvatoru nemainīga zema spiediena zonā; kad Zeme griežas, šīs plūsmas ir orientētas pa labi ziemeļu puslodē un pa kreisi dienvidos; šīs pastāvīgā vēja straumes sauc tirdzniecības vēji;
• daļa tropiskā gaisa pārvietojas uz mēreniem platuma grādiem; šis process ir īpaši aktīvs vasarā, jo vasarā spiediens mērenā platuma grādos parasti ir zems. Šī plūsma ir orientēta arī Zemes rotācijas dēļ, taču tā ir lēna un pakāpeniska; kopumā abu puslodes mērenajos platuma grādos dominē rietumu gaisa transports;
• no augsta spiediena polārajiem apgabaliem gaiss virzās uz mēreniem platuma grādiem, ziemeļu puslodē pa ziemeļaustrumiem un dienvidos uz dienvidaustrumiem.

Papildus iepriekš aprakstītajiem tā sauktajiem planētu vējiem, musoni - vēji, kas maina virzienu atbilstoši gadalaikiem: ziemā vēji pūš no sauszemes uz jūru, bet vasarā - no jūras līdz sausam. Šie vēji arī grozās savos virzienos, pateicoties Zemes rotācijai. Musonu vēji ir īpaši raksturīgi Tālajiem Austrumiem un Ķīnas austrumiem.

Papildus planētu vējiem un musoniem ir arī vietējie vai vietējie vēji: vēsmas - piekrastes vēji; matu žāvētāji - silti un sausi kalnu nogāžu vēji; sausi vēji - sausie un ļoti karstie tuksnešu un daļēji tuksnešu vēji; bora (sarma, čipuks, mistrāls) - blīvs auksts vējš no kalnu barjerām.

Vējš ir svarīgs abiotisks faktors, kas būtiski veido organismu dzīves apstākļus, kā arī ietekmē laika un klimata veidošanos. Turklāt vējš ir viens no ļoti daudzsološajiem alternatīvajiem enerģijas avotiem.

Laika apstākļi ir zemākas atmosfēras stāvoklis noteiktā laikā un vietā. Raksturīgākā laika apstākļu iezīme ir tā mainīgums, pareizāk sakot, nepārtrauktas izmaiņas. Tas visbiežāk un visskaidrāk izpaužas, mainot gaisa masas. Gaisa masa ir milzīgs kustīgs gaisa tilpums ar noteiktu temperatūru, blīvumu, mitrumu, caurspīdīgumu utt.

Atkarībā no veidošanās vietas izšķir arktiskās, mērenās, tropiskās un ekvatoriālās gaisa masas. Veidošanās vieta un tās ilgums ietekmē gaisa masu īpašības virs tām. Piemēram, gaisa masu mitrumu un temperatūru ietekmē to veidošanās fakts virs kontinenta vai okeāna ziemā vai vasarā.

Krievija atrodas mērenajā joslā, tāpēc tās rietumos dominē jūras mērenās gaisa masas un virs tās lielākoties pārējā teritorija ir kontinentāla; aiz polārā loka veidojas arktiskās gaisa masas.

Dažādu gaisa masu sastapšanās troposfērā rada pārejas reģionus - atmosfēras frontes - līdz 1000 km gariem un vairāku simtu metru bieziem. Siltā fronte veidojas, siltam gaisam virzoties uz aukstu, un aukstā fronte veidojas, kad gaisa masa pārvietojas pretējā virzienā (28., 29. att.).

Noteiktos apstākļos frontēs veidojas spēcīgi virpuļi ar diametru līdz 3 tūkstošiem km. Pie pazemināta spiediena šāda virpuļa centrā to sauc ciklons, ar palielinātu - anticiklons (30. attēls). Cikloni parasti pārvietojas no rietumiem uz austrumiem ar ātrumu līdz 700 km / dienā. Ciklonisko virpuļu tips ir tropu cikloni, kuru izmēri ir mazāki, bet laika apstākļu ziņā ļoti vētraini. Spiediens to centrā pazeminās līdz 960 hPa, un pavadošie vēji pēc būtības ir viesuļvētras (\u003e 50 m / s) ar vētras priekšpusi līdz 250 km.

Klimats ir ilgtermiņa laika apstākļu režīms, kas raksturīgs noteiktai teritorijai. Klimats ir viens no svarīgiem ilgtermiņa abiotiskajiem faktoriem; tas ietekmē upju režīmu, dažāda veida augsnes, augu un dzīvnieku veidu veidošanos

Attēls: 28.

00 700 800 km Auksts

Horizontāls attālums priekšā

vienības. Zemes apgabalos, kur virsma saņem daudz siltuma un mitruma, ir plaši izplatīti mitri mūžzaļie meži ar milzīgu bioproduktivitāti. Teritorijas, kas atrodas netālu no tropiem, saņem pietiekami daudz siltuma, bet daudz mazāk mitruma, kas noved pie daļēji tuksneša veģetācijas formu veidošanās. Mērenajos platuma grādos ir savas īpatnības, kas saistītas ar veģetācijas stabilu pielāgošanos diezgan sarežģītiem klimatiskajiem apstākļiem. Galvenā ietekme uz klimata veidošanos ir ģeogrāfiskais stāvoklis reljefs, it īpaši virs ūdens

gaiss

6 Silts gaiss

Pērkona mākonis

* Ledus kristāli

Silts Cirrus

gaiss Peristo - slāņains

Ledus -d. - - *

kristāli . .

Ūdens * ,

pilieni ^ ^

- ____; plkst Auksts

Attēls: 29.

virsmu un zemi veido dažādi laika apstākļi. Ar attālumu no okeāna siltākā mēneša vidējā temperatūra paaugstinās un aukstākā mēnesī samazinās, t.i., palielinās gada temperatūras amplitūda. Tātad, Nerčinskā tas sasniedz 53,2 ° С, un Īrijā Atlantijas okeāna piekrastē - tikai 8,1 ° С.

Kalni, pauguri, ieplakas ļoti bieži ir īpaša klimata zonas, un kalnu grēdas ir klimatiskas iedalījumi.

Jūras straumes ietekmē klimatu, pietiek pieminēt Golfa straumes ietekmi uz Eiropas klimatu. Pēc B.P. Alisov, pēc dominējošā klimata atšķir šādas zonas.

1. Ekvatoriāla josta, kas aptver Kongo un Amazones upju baseinus, Gvinejas līča piekrasti, Sundas salas; gada vidējā temperatūra ir robežās no 25 līdz 28 ° С, maksimālā temperatūra nepārsniedz +30 ° С, bet relatīvais mitrums ir 70-90%. Nokrišņu daudzums pārsniedz 2000 mm, un dažos apgabalos līdz 5000 mm. Nokrišņu sadalījums visa gada garumā ir vienāds.

Augsts

spiediens

Zems spiediens

Zems

spiediens

Augsts

spiediens

Attēls: 30. Gaisa kustības shēma ciklonā (un) un anticiklons b)

• 2. Subkvatoriāla josta, kas aizņem Brazīlijas augstienes, Centrālameriku, lielāko daļu Hindustānas un Indoķīnas, Austrālijas ziemeļos. Raksturīgākā iezīme ir sezonālās gaisa masu izmaiņas: izšķir slapjo (vasaras) un sauso (ziemas) sezonu. Tieši šajā joslā Hindustānas ziemeļaustrumos un Havaju salās atrodas mitrākās vietas uz Zemes, kur nokrīt visvairāk nokrišņu.
• 3. Tropu josla, kas atrodas abās tropu pusēs, gan okeānos, gan kontinentos. Vidējā temperatūra ievērojami pārsniedz +30 * С (tika atzīmēts pat +55 ° С). Nokrišņu ir maz (mazāk nekā 200 mm). Šeit atrodas lielākie tuksneši pasaulē - Sahara, Austrālijas rietumi, Arābija, bet tajā pašā laikā daudz nokrišņu nokrīt tirdzniecības vēja zonās - Lielajās Antiļu salās, Brazīlijas austrumu piekrastē un Āfrikā.
• 4. Subtropu josla, kas aizņem lielas teritorijas starp 25. un 40. paralēli ziemeļu un dienvidu platuma grādos. Šo jostu raksturo sezonālas gaisa masu izmaiņas: vasarā visu reģionu aizņem tropiskais gaiss, ziemā - mērena platuma grādi. Ir trīs klimatiskie reģioni - rietumu, centrālais un austrumu. Rietumu klimatiskajā reģionā ietilpst Vidusjūras piekraste, Kalifornija, Andu centrālā daļa, Austrālijas dienvidrietumi - klimatu šeit sauc par Vidusjūru (vasarā laiks ir sauss un saulains, ziemā silts un mitrs). Austrumāzijā un Ziemeļamerikas dienvidaustrumos klimats veidojas musonu ietekmē, aukstākā mēneša temperatūra vienmēr ir lielāka par 0 C. Turcijas Austrumos, Irānā, Afganistānā, Ziemeļamerikas Lielajā baseinā visu gadu valda sauss gaiss: vasarā tropisks, kontinentāls. Nokrišņu daudzums nepārsniedz 400 mm. Ziemā temperatūra ir zemāka par 0 ° C, bet bez sniega segas ikdienas vērtību amplitūdas līdz 30 "C, liela temperatūru atšķirība visa gada garumā. Šeit kontinentu centrālajos reģionos ir tuksneši.
• 5. Mērena josla, kas atrodas uz ziemeļiem un dienvidiem no subtropiem aptuveni līdz polārajiem apļiem. Dienvidu puslodē valda okeāna klimats, un ziemeļu daļā ir trīs klimatiskie reģioni: rietumu, centrālais un austrumu. Eiropas un Kanādas rietumos, Andu dienvidos, dominē mitrs mērena platuma grādu jūras gaiss (500-1000 mm nokrišņu gadā). Nokrišņi vienmērīgi nokrīt, gada temperatūras svārstības ir nelielas. Vasara ir gara un silta; ziemas ir vieglas, dažreiz ar spēcīgu sniegputeni. Austrumos (Tālajos Austrumos, Ķīnas ziemeļaustrumos) klimats ir musons: vasarā okeāna musonu ieplūdes dēļ mitrums un nokrišņi ir nozīmīgi; ziemā kontinentālo aukstā gaisa masu ietekmē temperatūra pazeminās līdz vairāk nekā -30 ° С. Centrā (vidū

Attēls: 31.

krievijas josla, Ukraina, uz ziemeļiem no Kazahstānas, uz dienvidiem no Kanādas) veidojas mērens klimats, lai gan šis nosaukums ir diezgan patvaļīgs, jo ziemā ziemeļu arktiskais gaiss šeit nāk ar ļoti zemu temperatūru. Ziema ir gara un sala; sniega sega ilgst vairāk nekā trīs mēnešus, vasara ir lietaina un silta; nokrišņu daudzums, pārvietojoties iekšzemē, samazinās (no 700 līdz 200 mm). Visvairāk raksturīga iezīme šī reģiona klimats - straujas temperatūras izmaiņas visa gada garumā, nevienmērīgs nokrišņu sadalījums, kas dažkārt izraisa sausumu (31., 32. att.).

• 6. Subarktiskā (subantarktiskā) josta; šīs pārejas zonas atrodas uz ziemeļiem no mērenās joslas ziemeļu puslodē un uz dienvidiem no tās dienvidu puslodē. Viņiem raksturīga gaisa masu maiņa atkarībā no gadalaika: vasarā - mērenā platuma gaiss, ziemā - Arktika (Antarktika). Vasaras ir īsas, vēsas, un siltākā mēneša vidējā temperatūra ir no 12 līdz 0 ° C ar maziem nokrišņiem (vidēji 200 mm). Ziemas ir garas, salnas ar daudz sniega. Ziemeļu puslodē šajos platuma grādos ir tundras zona.
• 7. Arktikas (Antarktīdas) josta ir auksta gaisa masu veidošanās avots paaugstināta spiediena apstākļos. Šo jostu raksturo garas polāras naktis un polārais laiks

Arktikas frontes vasarā

Polārās frontes vasarā

ziemā

Attēls: 32. Atmosfēras frontes virs Krievijas teritorijas

ziemā

dienas; to ilgums polos sasniedz sešus mēnešus. Pazemināta fona temperatūra uztur pastāvīgu ledus segu, kas Antarktīdā un Grenlandē atrodas bieza slāņa formā, un ledus kalni - ledus kalni un ledus lauki peld polārajās jūrās. Absolūtā minimālā temperatūra un visvairāk stipri vēji (33. attēls).

Visbagātākā reljefa formu, upju, jūru un ezeru dažādība rada apstākļus izglītībai mikroklimats reljefs, kas ir svarīgi arī dzīves vides veidošanai.

Zemes atmosfērai, tās gaisa apvalkam kā dzīves videi ir iezīmes, kas izriet no iepriekš aprakstītajām vispārīgajām īpašībām un virza galvenos šīs vides iedzīvotāju evolūcijas ceļus. Tādējādi pietiekami augsts skābekļa saturs (līdz 21% atmosfēras gaisā un nedaudz mazāk dzīvnieku elpošanas sistēmā) nosaka iespēju veidot augstu enerģijas metabolismu. Tieši šajos atmosfēras vides pamatnosacījumos radās homoiotermiski dzīvnieki, kam raksturīgs augsts organisma enerģijas līmenis, augsta autonomijas pakāpe no ārējām ietekmēm un augsta bioloģiskā aktivitāte ekosistēmās. No otras puses, atmosfēras gaisam raksturīgs zems un mainīgs mitrums. Šis apstāklis

Nepareizs tropisks

KEhny tropisks

Rietumu vēji

Austrumu vēji

Attēls: 33. Polārais virpulis b ziemeļu puslode

daudzējādā ziņā ierobežoja gaisa vides apgūšanas iespējas, un tās iedzīvotājos to vadīja ūdens sāls metabolisma sistēmas pamatīpašību un elpošanas orgānu struktūras attīstība.

Viena no vissvarīgākajām atmosfēras kā dzīves arēnas iezīmēm (IA Šilovs, 2000) ir zems gaisa vides blīvums. Runājot par tās iedzīvotājiem, mēs domājam augu un dzīvnieku sauszemes formas. Fakts ir tāds, ka mazais biotopa blīvums aizver iespēju pastāvēt organismiem, kuri veic savas vitālās funkcijas bez savienojuma ar substrātu. Tāpēc dzīvība gaisā tiek realizēta netālu no zemes virsmas, atmosfērā paceļoties ne vairāk kā par 50–70 m (koku vainagi tropu mežos). Ievērojot reljefa iezīmes, dzīvos organismus var atrast lielā augstumā (līdz 5-6 km virs jūras līmeņa, lai gan ir fakts, ka putni ir kaili. Everests, un ķērpji, baktērijas un kukaiņi regulāri tiek reģistrēti aptuveni 7 km augstumā). Augstkalnu apstākļi ierobežo fizioloģiskos procesus, kas saistīti ar daļēju atmosfēras spiedienu

gāzes, piemēram, Himalajos, vairāk nekā 6,2 km augstumā, iet cauri zaļās veģetācijas robežai, jo pazemināts oglekļa dioksīda daļējais spiediens neļauj attīstīties fotosintētiskiem augiem; dzīvnieki, kuriem piemīt pārvietošanās spēja, arī paceļas lielā augstumā. Tādējādi dzīvo organismu īslaicīga uzturēšanās atmosfērā tiek reģistrēta augstumā līdz 10–11 km, rekordiste ir grifona grifs, kas sadūrās ar lidmašīnu 12,5 km augstumā (I.A. Šilovs, 2000); lidojošie kukaiņi tika atrasti vienā un tajā pašā augstumā, un baktērijas, sporas, vienšūņi tika atrasti 15 km augstumā, aprakstīta pat baktēriju klātbūtne 77 km augstumā un dzīvotspējīgā stāvoklī.

Dzīve atmosfērā neatšķiras nevienā vertikālā struktūrā atbilstoši vielas un enerģijas plūsmām, kas pārvietojas bioloģiskajā ciklā. Dzīvības formu daudzveidība sauszemes vidē vairāk saistīta ar zonālajiem klimatiskajiem un ainaviskajiem faktoriem. Zemes sfēriskums, tās rotācija un kustība orbītā rada sezonālu un platuma saules enerģijas ievadīšanas intensitātes dinamiku dažādās zemes virsmas daļās, kur veidojas dzīves ziņā līdzīgas ģeogrāfiskās telpas, kurās klimata, reljefa, ūdeņu, augsnes un veģetācijas seguma iezīmes veido t.s. ainavas un klimatiskās zonas: polārie tuksneši, tundra, mērenie meži (skujkoku, lapu koki), stepes, savannas, tuksneši, tropiskie meži.

Fizisko, ģeogrāfisko un klimatisko faktoru komplekss veido visbūtiskākos dzīves apstākļus katrā no zonām un darbojas kā spēcīgs faktors augu un dzīvnieku morfofizioloģisko pielāgojumu evolūcijas veidošanā dzīvībai šajos apstākļos.

Ainavu un klimatiskajām zonām ir būtiska loma biogēnā cikla gaitā. Jo īpaši zaļo augu galvenā loma ir skaidri izteikta zemes vidē. Atmosfēras caurspīdīgums nosaka apstākli, kā ar saules starojuma plūsmu sasniegt planētas virsmu. Gandrīz puse no tā ir fotosintētiski aktīvs starojums ar viļņa garumu 380–710 nm.

Tieši šī gaismas plūsmas daļa veido fotosintēzes enerģijas pamatu - procesu, kurā, no vienas puses, organiskās vielas tiek veidotas no neorganiskām sastāvdaļām, un, no otras puses, atbrīvoto skābekli kļūst iespējams izmantot gan pašu augu, gan heterotrofisko aerobo organismu elpināšanai. Tajā tiek realizēta pati vielu bioloģiskās aprites esamība uz Zemes.

Zvaigznīte (2) formulās nozīmē, ka šī molekula satur lieko enerģiju, no kuras tai vajag pēc iespējas ātrāk atbrīvoties, pretējā gadījumā notiks pretēja reakcija.

Atmosfēra ir mūsu planētas gāzveida apvalks, kas rotē līdz ar Zemi. Gāzi atmosfērā sauc par gaisu. Atmosfēra ir kontaktā ar hidrosfēru un daļēji pārklāj litosfēru. Bet augšējās robežas ir grūti definējamas. Parasti tiek pieņemts, ka atmosfēra stiepjas uz augšu apmēram trīs tūkstošus kilometru. Tur tas vienmērīgi ieplūst bezgaisa telpā.

Zemes atmosfēras ķīmiskais sastāvs

Atmosfēras ķīmiskais sastāvs sākās apmēram pirms četriem miljardiem gadu. Sākotnēji atmosfēra sastāvēja tikai no vieglajām gāzēm - hēlija un ūdeņraža. Pēc zinātnieku domām, sākotnējie priekšnoteikumi, lai ap Zemi izveidotu gāzes apvalku, bija vulkāna izvirdumi, kas kopā ar lavu izdalīja milzīgu daudzumu gāzu. Vēlāk gāzes apmaiņa sākās ar ūdens telpām, ar dzīviem organismiem un to darbības produktiem. Gaisa sastāvs pamazām mainījās un ienāca mūsdienu forma tika ierakstīts pirms vairākiem miljoniem gadu.

Galvenās atmosfēras sastāvdaļas ir slāpeklis (apmēram 79%) un skābeklis (20%). Atlikušais procents (1%) attiecas uz šādām gāzēm: argons, neons, hēlijs, metāns, oglekļa dioksīds, ūdeņradis, kriptons, ksenons, ozons, amonjaks, sēra un slāpekļa dioksīds, slāpekļa oksīds un oglekļa monoksīds, kas iekļauti šajā vienā procentā.

Turklāt gaisā ir ūdens tvaiki un cietās daļiņas (augu putekšņi, putekļi, sāls kristāli, aerosola piemaisījumi).

Nesen zinātnieki ir atzīmējuši nevis kvalitatīvas, bet gan kvantitatīvas izmaiņas dažās gaisa sastāvdaļās. Un iemesls tam ir cilvēks un viņa darbības. Tikai pēdējo 100 gadu laikā oglekļa dioksīda saturs ir ievērojami pieaudzis! Tas ir saistīts ar daudzām problēmām, no kurām globālākās ir klimata pārmaiņas.

Laika apstākļu un klimata veidošanās

Atmosfērai ir izšķiroša loma klimata un laika apstākļu veidošanā uz Zemes. Daudz kas ir atkarīgs no saules gaismas daudzuma, no pamatnes virsmas rakstura un atmosfēras cirkulācijas.

Apsvērsim faktorus secībā.

1. Atmosfēra ļauj iziet cauri saules staru siltumam un absorbē kaitīgo starojumu. Senie grieķi zināja, ka Saules stari krīt uz dažādām Zemes daļām dažādos leņķos. Pats vārds "klimats" tulkojumā no sengrieķu valodas nozīmē "slīpums". Tātad pie ekvatora saules stari krīt gandrīz vertikāli, jo šeit ir ļoti karsts. Jo tuvāk poliem, jo \u200b\u200blielāks ir slīpuma leņķis. Un temperatūra pazeminās.

2. Zemes nevienmērīgās sasilšanas dēļ atmosfērā veidojas gaisa strāvas. Tos klasificē pēc to lieluma. Vismazākie (desmitiem un simtiem metru) ir vietējie vēji. Tam seko musoni un tirdzniecības vēji, cikloni un anticikloni, planētu frontālās zonas.

Visas šīs gaisa masas nepārtraukti pārvietojas. Daži no tiem ir diezgan statiski. Piemēram, tirdzniecības vēji, kas pūš no subtropiem uz ekvatoru. Citu cilvēku kustība lielā mērā ir atkarīga no atmosfēras spiediena.

3. Atmosfēras spiediens ir vēl viens faktors, kas ietekmē klimata veidošanos. Tas ir gaisa spiediens uz zemes virsmas. Kā zināms, gaisa masas pārvietojas no apgabala ar paaugstinātu atmosfēras spiedienu uz apgabalu, kur šis spiediens ir zemāks.

Kopumā ir 7 zonas. Ekvators ir zema spiediena zona. Tālāk abās ekvatora pusēs līdz trīsdesmito gadu platuma grādiem - augsta spiediena apgabals. No 30 ° līdz 60 ° - atkal zems spiediens. Un no 60 ° līdz stabiem - augsta spiediena zona. Starp šīm zonām cirkulē gaisa masas. Tie, kas dodas no jūras uz zemi, nes lietus un sliktus laika apstākļus, un tie, kas pūš no kontinentiem, - skaidrs un sauss laiks. Vietās, kur saduras gaisa straumes, veidojas atmosfēras frontes zonas, kurām raksturīgi nokrišņi un negaiss, vējains laiks.

Zinātnieki ir pierādījuši, ka pat cilvēka labklājība ir atkarīga no atmosfēras spiediena. Saskaņā ar starptautiskajiem standartiem normāls atmosfēras spiediens ir 760 mm Hg. kolonnā 0 ° C temperatūrā. Šis rādītājs tiek aprēķināts tām sauszemes teritorijām, kas ir gandrīz vienā līmenī ar jūras līmeni. Spiediens samazinās līdz ar augstumu. Tāpēc, piemēram, Sanktpēterburgai 760 mm Hg. ir norma. Bet Maskavai, kas atrodas augšā, normāls spiediens - 748 mm Hg

Spiediens mainās ne tikai vertikāli, bet arī horizontāli. Tas jo īpaši jūtams, izejot cauri cikloniem.

Atmosfēras struktūra

Atmosfēra atgādina kārtaino mīklu. Un katram slānim ir savas īpatnības.

. Troposfēra- slānis, kas atrodas vistuvāk Zemei. Šī slāņa "biezums" mainās līdz ar attālumu no ekvatora. Virs ekvatora slānis stiepjas uz augšu 16-18 km, mērenās joslās - 10-12 km, stabos - 8-10 km.

Tieši šeit ir 80% no kopējās gaisa masas un 90% ūdens tvaiku. Šeit veidojas mākoņi, parādās cikloni un anticikloni. Gaisa temperatūra ir atkarīga no reljefa augstuma. Vidēji tas nokrītas par 0,65 ° C uz katriem 100 metriem.

. Tropopauze- atmosfēras pārejas slānis. Tās augstums svārstās no vairākiem simtiem metru līdz 1-2 km. Gaisa temperatūra vasarā ir augstāka nekā ziemā. Tā, piemēram, virs stabiem ziemā -65 ° C. Un virs ekvatora jebkurā gada laikā tas uztur -70 ° C.

. Stratosfēra- Tas ir slānis, kura augšējā robeža iet 50-55 kilometru augstumā. Turbulence šeit ir maza, ūdens tvaiku saturs gaisā ir nenozīmīgs. Bet ozona ir daudz. Tā maksimālā koncentrācija ir 20-25 km augstumā. Stratosfērā gaisa temperatūra sāk paaugstināties un sasniedz + 0,8 ° C. Tas ir saistīts ar faktu, ka ozona slānis mijiedarbojas ar ultravioleto starojumu.

. Stratopauze- zems starpslānis starp stratosfēru un tai sekojošo mezosfēru.

. Mezosfēra- šī slāņa augšējā robeža ir 80–85 kilometri. Šeit notiek sarežģīti fotoķīmiskie procesi, kuros iesaistīti brīvie radikāļi. Tie nodrošina mūsu planētas maigo zilo mirdzumu, kas ir redzams no kosmosa.

Lielākā daļa komētu un meteorītu sadeg mezosfērā.

. Mezopauze- nākamais starpslānis, kura gaisa temperatūra ir vismaz -90 °.

. Termosfēra- apakšējā robeža sākas 80 - 90 km augstumā, un slāņa augšējā robeža iet aptuveni 800 km. Gaisa temperatūra paaugstinās. Tas var svārstīties no + 500 ° C līdz + 1000 ° C. Dienas laikā temperatūras svārstības ir simtiem grādu! Bet gaiss šeit ir tik reti, ka izprast terminu "temperatūra", kā mēs to iedomājamies, šeit nav pareizi.

. Jonosfēra- apvieno mezosfēru, mezopauzi un termosfēru. Gaiss šeit galvenokārt sastāv no skābekļa un slāpekļa molekulām, kā arī gandrīz neitrāla plazma. Saules stari, kas nonāk jonosfērā, spēcīgi jonizē gaisa molekulas. Zemākajā slānī (līdz 90 km) jonizācijas pakāpe ir zema. Jo augstāks, jo vairāk jonizācijas. Tātad 100-110 km augstumā elektroni ir koncentrēti. Tas veicina īsu un vidēju radioviļņu atspoguļojumu.

Vissvarīgākais jonosfēras slānis ir augšējais, kas atrodas 150-400 km augstumā. Tās īpatnība ir tā, ka tā atspoguļo radioviļņus, un tas veicina radio signālu pārraidi lielos attālumos.

Tieši jonosfērā notiek tāda parādība kā aurora.

. Eksosfēra- sastāv no skābekļa, hēlija un ūdeņraža atomiem. Gāze šajā slānī ir ļoti reta, un ūdeņraža atomi bieži izplūst kosmosā. Tādēļ šo slāni sauc par "izkliedes zonu".

Pirmais zinātnieks, kurš ieteica, ka mūsu atmosfērai ir svars, bija itālis E. Torricelli. Piemēram, Ostaps Benders romānā "Zelta teļš" žēlojās, ka gaisa kolonna, kas sver 14 kg, nospiež katru cilvēku! Bet lieliskais kombinators nedaudz kļūdījās. Pieaugušam cilvēkam ir 13-15 tonnu spiediens! Bet mēs šo smagumu nejūtam, jo \u200b\u200batmosfēras spiedienu līdzsvaro cilvēka iekšējais spiediens. Mūsu atmosfēras svars ir 5 300 000 000 000 000 tonnas. Šis skaitlis ir kolosāls, lai gan tas ir tikai miljonā daļa no mūsu planētas svara.

Es ļoti mīlu gaisu kalnos. Es, protams, neesmu alpīnists, mans maksimālais augstums bija 2300 m. Bet, ja jūs uzkāpt 5 km virs jūras līmeņa, veselības stāvoklis var strauji pasliktināties, jo ir mazāk skābekļa. Tagad es runāšu par šīm un citām gaisa apvalka iezīmēm.

Zemes gaisa apvalks un tā sastāvs

Korpusu ap mūsu planētu, kas sastāv no gāzēm, sauc par atmosfēru. Pateicoties viņai, jūs un es varam elpot. Tas iekļauj:

• slāpeklis;
• skābeklis;
• inertas gāzes;
• oglekļa dioksīds.

78% gaisa aizņem slāpeklis, bet skābeklis, bez kura mēs nevarētu pastāvēt, tajā 21%. Oglekļa dioksīda daudzums atmosfērā regulāri palielinās. Iemesls tam ir cilvēka darbība. Rūpniecības iekārtas un automašīnas atmosfērā izdala milzīgu daudzumu sadegšanas produktu, un mežu platība, kas varētu uzlabot situāciju, strauji samazinās.

Atmosfērā ir arī ozons, no kura ap planētu ir izveidojies aizsargslānis. Tas atrodas apmēram 30 km augstumā un aizsargā mūsu planētu no Saules bīstamajām sekām.

Dažādos augstumos gaisa apvalkam ir savas īpatnības. Kopumā atmosfērā izšķir 5 slāņus: troposfēru, stratosfēru, mezosfēru, termosfēru un eksosfēru. Troposfēra ir vistuvāk zemes virsmai. Lietus, sniegs, migla veidojas tieši šajā slānī.

Kādas funkcijas veic atmosfēra?

Ja Zemei nebija apvalka, tad maz ticams, ka tās teritorijā varētu atrasties dzīvas būtnes. Pirmkārt, tas aizsargā visu planētas dzīvību no saules starojuma. Turklāt atmosfēra ļauj uzturēt ērtu temperatūru uz mūžu. Mēs esam pieraduši redzēt zilas debesis virs galvas, iespējams, dažādu daļiņu dēļ gaisā.

Gaisa apvalks izplata saules gaismu un ļauj arī izkliedēt skaņu. Pateicoties gaisam, mēs varam dzirdēt viens otru, putnu dziedāšanu, krītošās lietus lāses un vēju. Protams, bez atmosfēras mitrumu nevarēja pārdalīt. Gaiss rada labvēlīgu dzīvotni cilvēkiem, dzīvniekiem un augiem.

Atmosfēras gaisu veido slāpeklis (77,99%), skābeklis (21%), inertās gāzes (1%) un oglekļa dioksīds (0,01%). Oglekļa dioksīda daļa laika gaitā palielinās, pateicoties degvielas sadegšanas produktu izplūdei atmosfērā, un turklāt samazinās to mežu platība, kas absorbē oglekļa dioksīdu un emitē skābekli.

Atmosfērā ir arī neliels daudzums ozona, kas koncentrējas apmēram 25-30 km augstumā un veido tā saukto ozona slāni. Šis slānis rada barjeru saules ultravioletajam starojumam, kas ir bīstams dzīviem organismiem uz Zemes.

Turklāt atmosfērā ir ūdens tvaiki un dažādi piemaisījumi - putekļu daļiņas, vulkāniskie pelni, kvēpi utt. Piemaisījumu koncentrācija ir lielāka zemes virsmā un noteiktos apgabalos: virs lielām pilsētām, tuksnešiem.

Troposfēra - apakšā, tajā ir lielākā daļa gaisa un. Šī slāņa augstums nav vienāds: no 8-10 km tropos līdz 16-18 km pie ekvatora. troposfērā tas samazinās, palielinoties: par 6 ° С uz kilometru. Troposfērā veidojas laika apstākļi, veidojas vēji, nokrišņi, mākoņi, cikloni un anticikloni.

Nākamais atmosfēras slānis ir stratosfēra... Gaiss tajā ir daudz retāks, tajā ir daudz mazāk ūdens tvaiku. Temperatūra stratosfēras apakšējā daļā ir -60 - -80 ° С un samazinās, palielinoties augstumam. Tieši stratosfērā atrodas ozona slānis. Stratosfēru raksturo liels vēja ātrums (līdz 80-100 m / s).

Mezosfēra - vidējais atmosfēras slānis, kas atrodas virs stratosfēras augstumos no 50 līdz S0-S5 km. Mezosfēru raksturo vidējās temperatūras pazemināšanās ar 0 ° С augstumu pie apakšējās robežas līdz -90 ° С pie augšējās robežas. Netālu no mezosfēras augšējās robežas tiek novēroti nikotileni mākoņi, kurus naktī apgaismo saule. Gaisa spiediens pie mezosfēras augšējās robežas ir 200 reizes mazāks nekā uz zemes virsmas.

Termosfēra - atrodas virs mezosfēras, augstumā no SO līdz 400-500 km, tajā temperatūra sākumā lēnām, un pēc tam ātri atkal sāk celties. Iemesls ir ultravioletā starojuma absorbcija no Saules 150-300 km augstumā. Termosfērā temperatūra nepārtraukti paaugstinās līdz aptuveni 400 km augstumam, kur tā sasniedz 700 - 1500 ° C (atkarībā no Saules aktivitātes). Ultravioletā, rentgena un kosmiskā starojuma ietekmē notiek arī gaisa jonizācija ("polārās gaismas"). Galvenās jonosfēras zonas atrodas termosfērā.

Eksosfēra - ārējais, retākais atmosfēras slānis, tas sākas 450 000 km augstumā, un tā augšējā robeža atrodas vairāku tūkstošu km attālumā no zemes virsmas, kur daļiņu koncentrācija kļūst tāda pati kā starpplanētu telpā. Eksosfēru veido jonizēta gāze (plazma); eksosfēras apakšējo un vidējo daļu galvenokārt veido skābeklis un slāpeklis; palielinoties augstumam, gaismas gāzu, īpaši jonizētā ūdeņraža, relatīvā koncentrācija strauji pieaug. Temperatūra eksosfērā 1300-3000 ° С; aug ar augumu vāji. Eksosfērā galvenokārt atrodas Zemes radiācijas jostas.

Zeme ir 3. planēta no Saules, kas atrodas starp Venēru un Marsu. Tā ir blīvākā Saules sistēmas planēta, lielākā no četrām, un vienīgais astronomiskais objekts, kas, kā zināms, satur dzīvību. Saskaņā ar radiometrisko datēšanu un citām pētījumu metodēm mūsu planēta izveidojās apmēram pirms 4,54 miljardiem gadu. Zeme gravitācijas veidā mijiedarbojas ar citiem kosmosa objektiem, īpaši ar Sauli un Mēnesi.

Zeme sastāv no četrām galvenajām sfērām vai apvalkiem, kas ir atkarīgi viens no otra un ir mūsu planētas bioloģiskie un fiziskie komponenti. Tos zinātniski sauc par biofizikāliem elementiem, proti, hidrosfēru ("hidro" ūdenim), biosfēru ("bio" - dzīvajām būtnēm), litosfēru ("litho" - zemi vai zemes virsmu) un atmosfēru ("atmosfēra" - gaisam). Šīs galvenās mūsu planētas sfēras tiek tālāk sadalītas dažādās apakšsfērās.

Apskatīsim visus četrus Zemes apvalkus sīkāk, lai saprastu to funkcijas un nozīmi.

Litosfēra ir cietais Zemes apvalks

Zinātnieki lēš, ka uz mūsu planētas ir vairāk nekā 1386 miljoni km³ ūdens.

Okeānos ir vairāk nekā 97% no Zemes ūdens rezervēm. Pārējais ir saldūdens, no kura divas trešdaļas ir sasalušas planētas polārajos apgabalos un sniegotajos kalnos. Interesanti atzīmēt, ka, lai arī ūdens klāj lielāko daļu planētas virsmas, tas veido tikai 0,023% no Zemes kopējās masas.

Biosfēra - Zemes dzīvais apvalks

Biosfēru dažreiz uzskata par vienu lielu - sarežģītu dzīvo un nedzīvo komponentu kopienu, kas darbojas kā vienots veselums. Tomēr visbiežāk biosfēra tiek raksturota kā daudzu ekoloģisko sistēmu kolekcija.

Atmosfēra - Zemes gaisa apvalks

Atmosfēra ir gāzu kolekcija, kas ieskauj mūsu planētu un ko tur Zemes gravitācija. Lielākā daļa mūsu atmosfēras atrodas netālu no zemes virsmas, kur tā ir visblīvākā. Zemes gaisā ir 79% slāpekļa un nedaudz mazāk par 21% skābekļa, kā arī argons, oglekļa dioksīds un citas gāzes. Ūdens tvaiki un putekļi ir arī daļa no Zemes atmosfēras. Citu planētu un Mēness atmosfēra ir ļoti atšķirīga, un dažām to vispār nav. Kosmosā nav atmosfēras.

Atmosfēra ir tik plaši izplatīta, ka tā ir gandrīz neredzama, taču tās svars ir vienāds ar vairāk nekā 10 metrus dziļu ūdens slāni, kas aptver visu mūsu planētu. Zemākajos 30 kilometros atmosfērā ir aptuveni 98% no tās kopējās masas.

Zinātnieki apgalvo, ka daudzas no mūsu atmosfērā esošajām gāzēm agri vulkāni izmeta gaisā. Tajā laikā ap Zemi brīvā skābekļa bija maz vai vispār nebija. Brīvo skābekli veido skābekļa molekulas, kas nav saistītas ar citu elementu, piemēram, oglekli (lai veidotu oglekļa dioksīdu) vai ūdeņradi (lai izveidotu ūdeni).

Brīvo skābekli atmosfērā tajā laikā varēja pievienot primitīvi organismi, iespējams, baktērijas. Sarežģītākas formas vēlāk atmosfērai pievienoja vairāk skābekļa. Skābekļa uzkrāšanās šodienas atmosfērā, iespējams, prasa miljoniem gadu.

Atmosfēra darbojas kā milzu filtrs, kas absorbē lielāko daļu ultravioletā starojuma un ļauj iekļūt saules stariem. Ultravioletais starojums ir kaitīgs dzīvām būtnēm un var izraisīt apdegumus. Neskatoties uz to, saules enerģija ir būtiska visai zemes dzīvei.

Zemes atmosfērā ir. No planētas virsmas uz debesīm virzās šādi slāņi: troposfēra, stratosfēra, mezosfēra, termosfēra un eksosfēra. Vēl viens slānis, ko sauc par jonosfēru, stiepjas no mezosfēras līdz eksosfērai. Ārpus eksosfēras ir kosmoss. Robežas starp atmosfēras slāņiem nav skaidri noteiktas un mainās atkarībā no platuma un gadalaika.

Zemes čaulu savstarpējā saistība

Visas četras sfēras var atrasties vienā vietā. Piemēram, augsnes gabalā būs minerālvielas no litosfēras. Turklāt būs hidrosfēras elementi, kas ir mitrums augsnē, biosfēra, piemēram, kukaiņi un augi, un pat atmosfēra augsnes gaisa formā.

Visas sfēras ir savstarpēji saistītas un ir atkarīgas viena no otras kā viens organisms. Izmaiņas vienā apgabalā novedīs pie izmaiņām citā. Tāpēc viss, ko mēs darām uz savas planētas, ietekmē citus procesus tajā (pat ja mēs to nevaram redzēt savām acīm).

Cilvēkiem, kas nodarbojas ar problēmām, ir ļoti svarīgi saprast visu Zemes čaulu savstarpējo savienojumu.