STRUKTURA ATMOSFERE

Atmosfera(od drugih grčkih ἀτμός - para i σφαῖρα - lopta) - plinovita ljuska (geosfera) koja okružuje planetu Zemlju. Njegova unutrašnja površina pokriva hidrosferu i djelimično zemljinu koru, dok njena vanjska površina graniči sa prizemnim dijelom svemira.

Physical Properties

Debljina atmosfere je oko 120 km od površine Zemlje. Ukupna masa vazduha u atmosferi je (5,1-5,3) 10 18 kg. Od toga je masa suvog vazduha (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, ukupna masa vodene pare je u proseku 1,27 10 16 kg.

Molarna masa čistog suhog zraka je 28,966 g/mol, gustina zraka na površini mora je oko 1,2 kg/m 3 . Pritisak na 0 °C na nivou mora je 101,325 kPa; kritična temperatura - -140,7 ° C; kritični pritisak - 3,7 MPa; C p na 0 °C - 1,0048 10 3 J/(kg K), C v - 0,7159 10 3 J/(kg K) (na 0 °C). Rastvorljivost vazduha u vodi (po masi) na 0°C - 0,0036%, na 25°C - 0,0023%.

Za "normalne uslove" na površini Zemlje uzimaju se: gustina 1,2 kg/m 3, barometarski pritisak 101,35 kPa, temperatura plus 20°C i relativna vlažnost vazduha 50%. Ovi uslovni indikatori imaju čisto inženjersku vrijednost.

Struktura atmosfere

Atmosfera ima slojevitu strukturu. Slojevi atmosfere razlikuju se jedni od drugih po temperaturi zraka, njegovoj gustoći, količini vodene pare u zraku i drugim svojstvima.

Troposfera(starogrčki τρόπος - "okret", "promena" i σφαῖρα - "lopta") - donji, najviše proučavan sloj atmosfere, visok 8-10 km u polarnim oblastima, do 10-12 km u umerenim geografskim širinama, na ekvatoru - 16-18 km.

Kada raste u troposferi, temperatura u prosjeku pada za 0,65 K svakih 100 m i dostiže 180-220 K u gornjem dijelu. Ovaj gornji sloj troposfere, u kojem prestaje smanjenje temperature sa visinom, naziva se tropopauza. Sljedeći sloj atmosfere iznad troposfere naziva se stratosfera.

Više od 80% ukupne mase atmosferskog vazduha koncentrisano je u troposferi, turbulencija i konvekcija su jako razvijene, koncentrisan je pretežni deo vodene pare, nastaju oblaci, formiraju se i atmosferski frontovi, razvijaju se cikloni i anticikloni, kao i dr. procesi koji određuju vremenske prilike i klimu. Procesi koji se odvijaju u troposferi prvenstveno su posljedica konvekcije.

Dio troposfere unutar kojeg se mogu formirati glečeri na zemljinoj površini naziva se hionosfera.

tropopauza(od grčkog τροπος - okret, promjena i παῦσις - zaustavljanje, prestanak) - sloj atmosfere u kojem se zaustavlja smanjenje temperature s visinom; prelazni sloj iz troposfere u stratosferu. U zemljinoj atmosferi, tropopauza se nalazi na visinama od 8-12 km (nad nivoa mora) u polarnim područjima i do 16-18 km iznad ekvatora. Visina tropopauze zavisi i od doba godine (tropopauza je veća ljeti nego zimi) i ciklonalne aktivnosti (niža je u ciklonima, a viša u anticiklonima)

Debljina tropopauze kreće se od nekoliko stotina metara do 2-3 kilometra. U suptropskim područjima, rupture tropopauze se uočavaju zbog snažnih mlaznih strujanja. Tropauza na pojedinim područjima često je uništena i ponovo formirana.

Stratosfera(od latinskog stratum - pod, sloj) - sloj atmosfere, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Tipična je mala promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i njeno povećanje u sloju od 25-40 km od −56,5 do 0,8 °C (gornji sloj stratosfere ili inverzija). Nakon dostizanja vrijednosti od oko 273 K (skoro 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere. Gustina zraka u stratosferi je desetine i stotine puta manja nego na nivou mora.

Upravo u stratosferi se nalazi sloj ozonosfere („ozonski sloj“) (na nadmorskoj visini od 15-20 do 55-60 km), koji određuje gornju granicu života u biosferi. Ozon (O 3 ) nastaje kao rezultat fotohemijskih reakcija najintenzivnije na visini od ~30 km. Ukupna masa O 3 pri normalnom pritisku bila bi sloj debljine 1,7-4,0 mm, ali i to je dovoljno da apsorbuje sunčevo ultraljubičasto zračenje koje je štetno po život. Uništavanje O 3 nastaje kada je u interakciji sa slobodnim radikalima, NO, spojevima koji sadrže halogene (uključujući "freone").

Većina kratkotalasnog dela ultraljubičastog zračenja (180-200 nm) zadržava se u stratosferi i energija kratkih talasa se transformiše. Pod uticajem ovih zraka menjaju se magnetna polja, razbijaju se molekuli, dolazi do jonizacije, stvaranja novih gasova i drugih hemijskih jedinjenja. Ovi procesi se mogu posmatrati u obliku sjevernog svjetla, munja i drugih sjaja.

U stratosferi i višim slojevima, pod uticajem sunčevog zračenja, molekuli gasa se disociraju - na atome (iznad 80 km, CO 2 i H 2 disociraju, iznad 150 km - O 2, iznad 300 km - N 2). Na visini od 200-500 km dolazi do jonizacije gasova i u jonosferi, na visini od 320 km koncentracija naelektrisanih čestica (O + 2, O - 2, N + 2) iznosi ~ 1/300 koncentracija neutralnih čestica. U gornjim slojevima atmosfere nalaze se slobodni radikali - OH, HO 2 itd.

U stratosferi gotovo da nema vodene pare.

Letovi u stratosferu počeli su 1930-ih. Nadaleko je poznat let na prvom stratosferskom balonu (FNRS-1), koji su Auguste Picard i Paul Kipfer izveli 27. maja 1931. godine na visinu od 16,2 km. Moderni borbeni i nadzvučni komercijalni avioni lete u stratosferi na visinama uglavnom do 20 km (iako dinamički plafon može biti mnogo veći). Meteorološki baloni na velikim visinama dižu se do 40 km; rekord za balon bez posade je 51,8 km.

Nedavno se u vojnim krugovima Sjedinjenih Država velika pažnja poklanja razvoju slojeva stratosfere iznad 20 km, koji se često nazivaju "predprostor" (eng. « blizu svemira» ). Pretpostavlja se da će bespilotne zračne brodove i letjelice na solarni pogon (kao što je NASA Pathfinder) moći dugo ostati na visini od oko 30 km i pružiti osmatranje i komunikaciju za vrlo velika područja, a da pritom ostanu ranjivi na sisteme protuzračne odbrane; takvi uređaji će biti višestruko jeftiniji od satelita.

Stratopauza- sloj atmosfere, koji je granica između dva sloja, stratosfere i mezosfere. U stratosferi temperatura raste sa visinom, a stratopauza je sloj u kojem temperatura dostiže svoj maksimum. Temperatura stratopauze je oko 0 °C.

Ovaj fenomen se ne opaža samo na Zemlji, već i na drugim planetama sa atmosferom.

Na Zemlji se stratopauza nalazi na nadmorskoj visini od 50 - 55 km iznad nivoa mora. Atmosferski pritisak je oko 1/1000 pritiska na nivou mora.

Mezosfera(od grčkog μεσο- - "sredina" i σφαῖρα - "lopta", "sfera") - sloj atmosfere na visinama od 40-50 do 80-90 km. Karakterizira ga povećanje temperature s visinom; maksimalna (oko +50°C) temperatura se nalazi na nadmorskoj visini od oko 60 km, nakon čega temperatura počinje opadati na -70° ili -80°C. Takvo smanjenje temperature povezano je s energetskom apsorpcijom sunčevog zračenja (radijacije) ozonom. Termin je usvojila Geografsko-geofizička unija 1951. godine.

Gasni sastav mezosfere, kao i nižih slojeva atmosfere, je konstantan i sadrži oko 80% azota i 20% kiseonika.

Mezosfera je od donje stratosfere odvojena stratopauzom, a od termosfere koja leži iznad mezopauze. Mezopauza se u osnovi poklapa sa turbopauzom.

Meteori počinju da sijaju i, po pravilu, potpuno izgore u mezosferi.

U mezosferi se mogu pojaviti noctilucentni oblaci.

Za letove, mezosfera je neka vrsta "mrtve zone" - ovdje je zrak previše razrijeđen da bi mogao izdržati avione ili balone (na visini od 50 km gustina zraka je 1000 puta manja nego na nivou mora), a istovremeno vrijeme pregusto za umjetne letove satelita u tako niskoj orbiti. Direktna proučavanja mezosfere izvode se uglavnom uz pomoć suborbitalnih meteoroloških raketa; općenito, mezosfera je proučavana lošije od ostalih slojeva atmosfere, zbog čega su je naučnici nazvali "ignorosfera".

mezopauza

mezopauza Sloj atmosfere koji razdvaja mezosferu i termosferu. Na Zemlji se nalazi na nadmorskoj visini od 80-90 km. U mezopauzi postoji temperaturni minimum, koji iznosi oko -100 °C. Ispod (počevši sa visine od oko 50 km) temperatura opada sa visinom, iznad (do visine od oko 400 km) ponovo raste. Mezopauza se poklapa sa donjom granicom oblasti aktivne apsorpcije rendgenskih zraka i ultraljubičastog zračenja Sunca najkraće talasne dužine. Na ovoj visini se uočavaju srebrnasti oblaci.

Mezopauza postoji ne samo na Zemlji, već i na drugim planetama sa atmosferom.

Karmanova linija- visina iznad nivoa mora, koja je konvencionalno prihvaćena kao granica između Zemljine atmosfere i svemira.

Kako je definirala Međunarodna aeronautička federacija (FAI), Karmanova linija se nalazi na nadmorskoj visini od 100 km.

Visina je dobila ime po Teodoru fon Karmanu, američkom naučniku mađarskog porijekla. On je bio prvi koji je utvrdio da se na otprilike ovoj visini atmosfera toliko razrjeđuje da aeronautika postaje nemoguća, jer brzina aviona, neophodna za stvaranje dovoljnog uzgona, postaje veća od prve kosmičke brzine, a samim tim i za postizanje većih visina, potrebno je koristiti sredstva astronautike.

Zemljina atmosfera se nastavlja dalje od Karmanove linije. Vanjski dio Zemljine atmosfere, egzosfera, proteže se do visine od 10.000 km ili više, na takvoj visini atmosfera se sastoji uglavnom od atoma vodika koji mogu napustiti atmosferu.

Dostizanje Karmanove linije bio je prvi uslov za Ansari X nagradu, jer je to osnova za prepoznavanje leta kao svemirskog leta.

Gasni omotač koji okružuje našu planetu Zemlju, poznat kao atmosfera, sastoji se od pet glavnih slojeva. Ovi slojevi nastaju na površini planete, od nivoa mora (ponekad ispod) i uzdižu se u svemir u sljedećem nizu:

• Troposfera;
• Stratosphere;
• mezosfera;
• Thermosphere;
• Egzosfera.

Dijagram glavnih slojeva Zemljine atmosfere

Između svakog od ovih glavnih pet slojeva nalaze se prijelazne zone koje se nazivaju "pauze" u kojima dolazi do promjena temperature, sastava i gustoće zraka. Zajedno sa pauzama, Zemljina atmosfera uključuje ukupno 9 slojeva.

Troposfera: gdje se vrijeme dešava

Od svih slojeva atmosfere, troposfera nam je najpoznatija (shvatali vi to ili ne), budući da živimo na njenom dnu - površini planete. Omotava površinu Zemlje i proteže se prema gore nekoliko kilometara. Riječ troposfera znači "promjena lopte". Veoma prikladan naziv, jer je ovaj sloj mjesto gdje se svakodnevno događa vremenske prilike.

Počevši od površine planete, troposfera se uzdiže na visinu od 6 do 20 km. Donja trećina nama najbližeg sloja sadrži 50% svih atmosferskih gasova. To je jedini dio cjelokupne kompozicije atmosfere koji diše. Zbog činjenice da se vazduh odozdo zagreva od strane zemljine površine, koja apsorbuje toplotnu energiju Sunca, temperatura i pritisak troposfere opadaju sa povećanjem nadmorske visine.

Na vrhu je tanak sloj nazvan tropopauza, koji je samo tampon između troposfere i stratosfere.

Stratosfera: dom ozona

Stratosfera je sljedeći sloj atmosfere. Prostire se od 6-20 km do 50 km iznad površine zemlje. Ovo je sloj u kojem većina komercijalnih aviona leti i baloni putuju.

Ovde vazduh ne struji gore-dole, već se kreće paralelno sa površinom u veoma brzim vazdušnim strujama. Temperature rastu kako se penjete, zahvaljujući obilju prirodnog ozona (O3), nusproizvoda sunčevog zračenja i kiseonika, koji ima sposobnost da apsorbuje štetne sunčeve ultraljubičaste zrake (svaki porast temperature sa visinom poznat je u meteorologija kao "inverzija").

Budući da stratosfera ima toplije temperature na dnu i niže temperature na vrhu, konvekcija (vertikalna kretanja vazdušnih masa) je rijetka u ovom dijelu atmosfere. U stvari, iz stratosfere možete vidjeti oluju koja bjesni u troposferi, jer sloj djeluje kao "kapa" za konvekciju, kroz koju olujni oblaci ne prodiru.

Stratosferu ponovo prati tampon sloj, ovaj put nazvan stratopauza.

Mezosfera: srednja atmosfera

Mezosfera se nalazi otprilike 50-80 km od površine Zemlje. Gornja mezosfera je najhladnije prirodno mjesto na Zemlji, gdje temperature mogu pasti ispod -143°C.

Termosfera: gornja atmosfera

Nakon mezosfere i mezopauze slijedi termosfera, smještena između 80 i 700 km iznad površine planete, i koja sadrži manje od 0,01% ukupnog zraka u atmosferskom omotaču. Temperature ovdje dosežu i do +2000°C, ali zbog jakog razrjeđivanja zraka i nedostatka molekula plina za prijenos topline, ove visoke temperature se doživljavaju kao veoma hladne.

Egzosfera: granica atmosfere i prostora

Na visini od oko 700-10.000 km iznad površine Zemlje nalazi se egzosfera - vanjski rub atmosfere, koji graniči sa svemirom. Ovdje se meteorološki sateliti okreću oko Zemlje.

Šta je sa jonosferom?

Jonosfera nije poseban sloj, a zapravo se ovaj izraz koristi za označavanje atmosfere na visini od 60 do 1000 km. Uključuje najgornje dijelove mezosfere, cijelu termosferu i dio egzosfere. Ionosfera je dobila ime jer se u ovom dijelu atmosfere Sunčevo zračenje jonizuje kada prođe magnetna polja Zemlje na i . Ovaj fenomen se posmatra sa Zemlje kao severno svetlo.

Atmosfera je mješavina raznih plinova. Proteže se od površine Zemlje do visine do 900 km, štiteći planetu od štetnog spektra sunčevog zračenja, a sadrži plinove neophodne za sav život na planeti. Atmosfera zadržava toplinu sunca, zagrijavajući se blizu površine zemlje i stvarajući povoljnu klimu.

Sastav atmosfere

Zemljina atmosfera se sastoji uglavnom od dva gasa - azota (78%) i kiseonika (21%). Osim toga, sadrži nečistoće ugljičnog dioksida i drugih plinova. u atmosferi postoji u obliku pare, kapi vlage u oblacima i kristala leda.

Slojevi atmosfere

Atmosfera se sastoji od mnogo slojeva, između kojih nema jasnih granica. Temperature različitih slojeva značajno se razlikuju jedna od druge.

• magnetosfera bez vazduha. Većina Zemljinih satelita leti ovdje izvan Zemljine atmosfere.
• Egzosfera (450-500 km od površine). Gotovo ne sadrži plinove. Neki vremenski sateliti lete u egzosferi. Termosferu (80-450 km) karakterišu visoke temperature koje dostižu 1700°C u gornjem sloju.
• Mezosfera (50-80 km). U ovoj sferi temperatura opada kako se visina povećava. Ovdje izgara većina meteorita (fragmenata svemirskih stijena) koji uđu u atmosferu.
• Stratosfera (15-50 km). Sadrži ozonski omotač, odnosno sloj ozona koji upija ultraljubičasto zračenje sunca. To dovodi do povećanja temperature blizu površine Zemlje. Ovde obično lete mlazni avioni vidljivost u ovom sloju je vrlo dobra i gotovo da nema smetnji uzrokovanih vremenskim uslovima.
• Troposfera. Visina varira od 8 do 15 km od površine zemlje. Ovdje se formira vrijeme planete, od god ovaj sloj sadrži najviše vodene pare, prašine i vjetrova. Temperatura opada sa udaljenosti od površine zemlje.

Atmosferski pritisak

Iako to ne osjećamo, slojevi atmosfere vrše pritisak na površinu Zemlje. Najviša je blizu površine, a kako se udaljavate od nje, postepeno se smanjuje. Zavisi od temperaturne razlike između kopna i okeana, pa stoga u područjima koja se nalaze na istoj visini iznad nivoa mora često postoji različit pritisak. Nizak pritisak donosi vlažno vreme, dok visok pritisak obično postavlja vedro vreme.

Kretanje vazdušnih masa u atmosferi

A pritisci uzrokuju miješanje niže atmosfere. Ovo stvara vjetrove koji duvaju iz područja visokog tlaka u područja niskog tlaka. U mnogim regijama javljaju se i lokalni vjetrovi, uzrokovani razlikama u temperaturama kopna i mora. Planine takođe imaju značajan uticaj na smer vetrova.

efekat staklene bašte

Ugljični dioksid i drugi plinovi u zemljinoj atmosferi zadržavaju sunčevu toplinu. Ovaj proces se obično naziva efektom staklenika, jer je na mnogo načina sličan cirkulaciji topline u staklenicima. Efekat staklene bašte uzrokuje globalno zagrijavanje na planeti. U područjima visokog pritiska - anticikloni - uspostavlja se čist solarni. U područjima niskog pritiska - cikloni - vrijeme je obično nestabilno. Toplota i svjetlost ulaze u atmosferu. Gasovi zarobljavaju toplotu reflektovanu od zemljine površine, uzrokujući na taj način povećanje temperature na Zemlji.

U stratosferi postoji poseban ozonski omotač. Ozon blokira većinu sunčevog ultraljubičastog zračenja, štiteći od njega Zemlju i sav život na njoj. Naučnici su otkrili da su uzrok uništenja ozonskog omotača posebni plinovi hlorofluorougljični dioksid koji se nalaze u nekim aerosolima i rashladnoj opremi. Iznad Arktika i Antarktika pronađene su ogromne rupe u ozonskom omotaču, koje doprinose povećanju količine ultraljubičastog zračenja koje utiče na površinu Zemlje.

Ozon nastaje u nižim slojevima atmosfere kao rezultat između sunčevog zračenja i raznih izduvnih gasova i gasova. Obično se raspršuje kroz atmosferu, ali ako se ispod sloja toplog zraka formira zatvoreni sloj hladnog zraka, ozon se koncentrira i nastaje smog. Nažalost, to ne može nadoknaditi gubitak ozona u ozonskim rupama.

Satelitska slika jasno pokazuje rupu u ozonskom omotaču iznad Antarktika. Veličina rupe varira, ali naučnici vjeruju da se ona stalno povećava. Pokušava se smanjiti nivo izduvnih gasova u atmosferi. Smanjite zagađenje zraka i koristite bezdimna goriva u gradovima. Smog kod mnogih ljudi izaziva iritaciju očiju i gušenje.

Nastanak i evolucija Zemljine atmosfere

Moderna atmosfera Zemlje rezultat je dugog evolucijskog razvoja. Nastala je kao rezultat zajedničkog djelovanja geoloških faktora i vitalne aktivnosti organizama. Tokom geološke istorije, Zemljina atmosfera je prošla kroz nekoliko dubokih preuređivanja. Na osnovu geoloških podataka i teorijskih (preduvjeta), primordijalna atmosfera mlade Zemlje, koja je postojala prije oko 4 milijarde godina, mogla bi se sastojati od mješavine inertnih i plemenitih plinova s ​​malim dodatkom pasivnog dušika (N. A. Yasamanov, 1985. ; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. Trenutno se pogled na sastav i strukturu rane atmosfere donekle promijenio. Primarna atmosfera (protoatmosfera) je u najranijoj protoplanetarnoj fazi. 4,2 milijarde godina , mogao bi se sastojati od mješavine metana, amonijaka i ugljičnog dioksida. Kao rezultat otplinjavanja plašta i aktivnih procesa trošenja koji se odvijaju na površini zemlje, vodena para, ugljikova jedinjenja u obliku CO 2 i CO, sumpor i njegovi jedinjenja su počela da ulaze u atmosferu, kao i jake halogene kiseline - HCI, HF, HI i borna kiselina, koje su dopunjene metanom, amonijakom, vodonikom, argonom i nekim drugim plemenitim gasovima u atmosferi. Ova primarna atmosfera je kroz izuzetno tanak. Stoga je temperatura blizu površine Zemlje bila blizu temperaturi radijacijske ravnoteže (AS Monin, 1977).

S vremenom se plinoviti sastav primarne atmosfere počeo mijenjati pod utjecajem trošenja stijena koje su virile na površini zemlje, vitalne aktivnosti cijanobakterija i modrozelenih algi, vulkanskih procesa i djelovanja sunčeve svjetlosti. To je dovelo do razgradnje metana na i ugljični dioksid, amonijaka - na dušik i vodik; u sekundarnoj atmosferi počeo se akumulirati ugljični dioksid, koji se polako spuštao na površinu zemlje, i dušik. Zahvaljujući vitalnoj aktivnosti plavo-zelenih algi, kisik se počeo proizvoditi u procesu fotosinteze, koji se, međutim, u početku uglavnom trošio na „oksidaciju atmosferskih plinova, a potom i stijena. Istovremeno, amonijak, oksidiran u molekularni dušik, počeo se intenzivno akumulirati u atmosferi. Pretpostavlja se da je značajan dio dušika u modernoj atmosferi reliktan. Metan i ugljični monoksid su oksidirani u ugljični dioksid. Sumpor i vodonik sulfid su oksidirani u SO 2 i SO 3, koji su zbog svoje velike pokretljivosti i lakoće brzo uklonjeni iz atmosfere. Tako se atmosfera iz redukcijske, kakva je bila u arheju i ranom proterozoiku, postepeno pretvarala u oksidirajuću.

Ugljični dioksid je ušao u atmosferu i kao rezultat oksidacije metana i kao rezultat otplinjavanja plašta i trošenja stijena. U slučaju da sav ugljični dioksid koji se oslobađa tokom cijele povijesti Zemlje ostane u atmosferi, njegov parcijalni tlak bi sada mogao postati isti kao na Veneri (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Ali na Zemlji je proces bio obrnut. Značajan dio ugljičnog dioksida iz atmosfere otopljen je u hidrosferi, u kojoj su ga vodeni organizmi koristili za izgradnju svojih ljuštura i biogeni pretvoren u karbonate. Nakon toga su od njih nastali najmoćniji slojevi kemogenih i organogenih karbonata.

Kiseonik se u atmosferu dovodio iz tri izvora. Dugo vremena, počevši od trenutka nastanka Zemlje, oslobađao se tokom otplinjavanja omotača i uglavnom se trošio na oksidativne procese.Drugi izvor kiseonika bila je fotodisocijacija vodene pare jakim ultraljubičastim sunčevim zračenjem. izgledi; slobodni kiseonik u atmosferi doveo je do smrti većine prokariota koji su živeli u redukcionim uslovima. Prokariotski organizmi su promijenili svoja staništa. Prepustili su površinu Zemlje njenim dubinama i regionima u kojima su još uvek bili očuvani redukcioni uslovi. Zamijenili su ih eukarioti, koji su počeli energično prerađivati ​​ugljični dioksid u kisik.

Tokom arheja i značajan dio proterozoika, gotovo sav kisik, koji je nastao i abiogeno i biogeno, uglavnom se trošio na oksidaciju željeza i sumpora. Do kraja proterozoika, svo metalno dvovalentno željezo koje se nalazilo na površini zemlje ili je oksidiralo ili se preselilo u jezgro Zemlje. To je dovelo do činjenice da se parcijalni tlak kisika u ranoj proterozojskoj atmosferi promijenio.

Sredinom proterozoika koncentracija kiseonika u atmosferi dostigla je Urejevu tačku i iznosila je 0,01% sadašnjeg nivoa. Počevši od tog vremena, kiseonik je počeo da se akumulira u atmosferi i, verovatno, već na kraju rifeja, njegov sadržaj je dostigao Pasteurovu tačku (0,1% sadašnjeg nivoa). Moguće je da je ozonski omotač nastao u vendskom periodu i da u to vrijeme nikada nije nestao.

Pojava slobodnog kiseonika u zemljinoj atmosferi potaknula je evoluciju života i dovela do pojave novih oblika sa savršenijim metabolizmom. Ako su ranije eukariotske jednoćelijske alge i cijanidi, koji su se pojavili početkom proterozoika, zahtijevali sadržaj kisika u vodi od samo 10 -3 od današnje koncentracije, onda s pojavom neskeletnih Metazoa na kraju ranog venda, prije oko 650 miliona godina, koncentracija kisika u atmosferi trebala je biti mnogo veća. Na kraju krajeva, Metazoa je koristila disanje kiseonika i to je zahtevalo da parcijalni pritisak kiseonika dostigne kritični nivo - Pasteurovu tačku. U ovom slučaju, proces anaerobne fermentacije zamijenjen je energetski perspektivnijim i progresivnijim metabolizmom kisika.

Nakon toga, daljnja akumulacija kisika u zemljinoj atmosferi odvijala se prilično brzo. Progresivno povećanje količine plavo-zelenih algi doprinijelo je postizanju u atmosferi nivoa kiseonika neophodnog za održavanje života životinjskog svijeta. Od trenutka kada su biljke sletjele - prije oko 450 miliona godina, došlo je do određene stabilizacije sadržaja kisika u atmosferi. Pojava biljaka na kopnu, koja se dogodila u siluru, dovela je do konačne stabilizacije nivoa kiseonika u atmosferi. Od tog vremena, njegova koncentracija je počela da varira u prilično uskim granicama, nikada ne prelazeći dalje od postojanja života. Koncentracija kisika u atmosferi se potpuno stabilizirala od pojave cvjetnica. Ovaj događaj se dogodio sredinom perioda krede, tj. prije oko 100 miliona godina.

Najveći dio dušika nastao je u ranim fazama razvoja Zemlje, uglavnom zbog razgradnje amonijaka. Pojavom organizama započeo je proces vezivanja atmosferskog dušika u organsku tvar i zakopavanja u morskim sedimentima. Nakon puštanja organizama na kopno, dušik je počeo da se zakopava u kontinentalne sedimente. Procesi prerade slobodnog dušika posebno su intenzivirani pojavom kopnenih biljaka.

Na prijelazu kriptozoika i fanerozoika, odnosno prije oko 650 miliona godina, sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi se smanjio na desetine procenta, a tek je nedavno dostigao sadržaj blizak sadašnjem, oko 10-20 miliona. godine.

Dakle, plinoviti sastav atmosfere ne samo da je obezbijedio životni prostor organizmima, već je odredio i karakteristike njihove vitalne aktivnosti, potaknuo naseljavanje i evoluciju. Nastali propusti u distribuciji gasnog sastava atmosfere povoljnog za organizme, kako zbog kosmičkih tako i zbog planetarnih uzroka, doveli su do masovnih izumiranja organskog svijeta, što se više puta događalo tokom kriptozoika i na određenim prekretnicama istorije fanerozoika.

Etnosferske funkcije atmosfere

Zemljina atmosfera daje potrebnu supstancu, energiju i određuje smjer i brzinu metaboličkih procesa. Gasni sastav moderne atmosfere je optimalan za postojanje i razvoj života. Kao područje formiranja vremena i klime, atmosfera mora stvarati ugodne uslove za život ljudi, životinja i vegetacije. Odstupanja u jednom ili drugom smjeru u kvaliteti atmosferskog zraka i vremenskim prilikama stvaraju ekstremne uvjete za život životinjskog i biljnog svijeta, uključujući i ljude.

Atmosfera Zemlje ne samo da obezbjeđuje uslove za postojanje čovječanstva, budući da je glavni faktor u evoluciji etnosfere. Istovremeno se ispostavlja kao energetski i sirovinski resurs za proizvodnju. Atmosfera je generalno faktor koji čuva zdravlje ljudi, a neka područja zbog fizičko-geografskih uslova i kvaliteta atmosferskog zraka služe kao rekreativna područja i područja su namijenjena za sanatorijsko liječenje i rekreaciju ljudi. Dakle, atmosfera je faktor estetskog i emocionalnog uticaja.

Etnosferske i tehnosferske funkcije atmosfere, određene sasvim nedavno (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), zahtijevaju nezavisnu i dubinsku studiju. Stoga je proučavanje energetskih funkcija atmosfere vrlo relevantno kako sa stanovišta nastanka i djelovanja procesa koji oštećuju okoliš, tako i sa stanovišta utjecaja na zdravlje i dobrobit ljudi. U ovom slučaju radi se o energiji ciklona i anticiklona, ​​atmosferskim vrtlozima, atmosferskom pritisku i drugim ekstremnim atmosferskim pojavama, čija će efektivna upotreba doprinijeti uspješnom rješavanju problema dobijanja alternativnih izvora energije koji ne zagađuju okoliš. okruženje. Uostalom, zračno okruženje, posebno onaj njegov dio koji se nalazi iznad Svjetskog okeana, je područje za oslobađanje kolosalne količine besplatne energije.

Na primjer, utvrđeno je da tropski cikloni prosječne snage oslobađaju energiju koja je ekvivalentna energiji 500.000 atomskih bombi bačenih na Hirošimu i Nagasaki u samo jednom danu. Za 10 dana postojanja takvog ciklona oslobađa se dovoljno energije da se podmire sve energetske potrebe zemlje poput Sjedinjenih Država za 600 godina.

Poslednjih godina objavljen je veliki broj radova prirodnih naučnika, donekle vezanih za različite aspekte delovanja i uticaja atmosfere na zemaljske procese, što ukazuje na intenziviranje interdisciplinarnih interakcija u savremenoj prirodnoj nauci. Istovremeno se ispoljava integrirajuća uloga pojedinih njegovih pravaca, među kojima je potrebno istaći funkcionalno-ekološki pravac u geoekologiji.

Ovaj pravac stimuliše analizu i teorijsku generalizaciju ekoloških funkcija i planetarne uloge različitih geosfera, a to je, pak, važan preduslov za razvoj metodologije i naučnih osnova za holističko proučavanje naše planete, racionalno korišćenje i zaštite svojih prirodnih resursa.

Zemljina atmosfera se sastoji od nekoliko slojeva: troposfere, stratosfere, mezosfere, termosfere, jonosfere i egzosfere. U gornjem dijelu troposfere i donjem dijelu stratosfere nalazi se sloj obogaćen ozonom, koji se naziva ozonski omotač. Utvrđene su određene (dnevne, sezonske, godišnje, itd.) pravilnosti u distribuciji ozona. Od svog nastanka, atmosfera je uticala na tok planetarnih procesa. Primarni sastav atmosfere bio je potpuno drugačiji nego sada, ali s vremenom se udio i uloga molekularnog dušika stalno povećavao, prije oko 650 miliona godina pojavio se slobodni kisik čija se količina kontinuirano povećavala, ali je koncentracija ugljičnog dioksida shodno tome opadala. . Velika pokretljivost atmosfere, njen gasni sastav i prisustvo aerosola određuju njenu izuzetnu ulogu i aktivno učešće u različitim geološkim i biosferskim procesima. Uloga atmosfere u preraspodjeli sunčeve energije i razvoju katastrofalnih prirodnih pojava i katastrofa je velika. Atmosferski vihori – tornada (tornada), uragani, tajfuni, cikloni i druge pojave negativno utiču na organski svijet i prirodne sisteme. Glavni izvori zagađenja, uz prirodne faktore, su različiti oblici ljudske ekonomske aktivnosti. Antropogeni uticaji na atmosferu izražavaju se ne samo u pojavi različitih aerosola i stakleničkih gasova, već i u povećanju količine vodene pare, a manifestuju se u vidu smoga i kiselih kiša. Gasovi staklene bašte menjaju temperaturni režim zemljine površine, emisije određenih gasova smanjuju zapreminu ozonskog ekrana i doprinose stvaranju ozonskih rupa. Etnosferska uloga Zemljine atmosfere je velika.

Uloga atmosfere u prirodnim procesima

Površinska atmosfera u svom srednjem stanju između litosfere i svemira i svojim gasovitim sastavom stvara uslove za život organizama. Istovremeno, trošenje i intenzitet razaranja stijena, prijenos i nakupljanje detritnog materijala zavise od količine, prirode i učestalosti padavina, od učestalosti i jačine vjetrova, a posebno od temperature zraka. Atmosfera je centralna komponenta klimatskog sistema. Temperatura i vlažnost zraka, oblačnost i padavine, vjetar - sve to karakterizira vrijeme, odnosno stanje atmosfere koja se stalno mijenja. Istovremeno, ove iste komponente karakterišu i klimu, odnosno prosječni dugoročni vremenski režim.

Sastav gasova, prisustvo oblaka i raznih nečistoća, koje se nazivaju čestice aerosola (pepeo, prašina, čestice vodene pare), određuju karakteristike prolaska sunčevog zračenja kroz atmosferu i sprečavaju izlazak toplotnog zračenja Zemlje. u svemir.

Zemljina atmosfera je veoma pokretna. Procesi koji nastaju u njemu i promjene u njegovom plinovitom sastavu, debljini, zamućenosti, providnosti i prisutnosti raznih čestica aerosola u njemu utiču i na vrijeme i na klimu.

Djelovanje i smjer prirodnih procesa, kao i život i aktivnost na Zemlji, određeni su sunčevim zračenjem. On daje 99,98% toplote koja dolazi na površinu zemlje. Godišnje čini 134*10 19 kcal. Ova količina toplote može se dobiti sagorevanjem 200 milijardi tona uglja. Zalihe vodonika, koje stvaraju ovaj tok termonuklearne energije u masi Sunca, bit će dovoljne za još najmanje 10 milijardi godina, odnosno za period dvostruko duži od samog našeg planeta.

Oko 1/3 ukupne količine sunčeve energije koja ulazi u gornju granicu atmosfere reflektuje se nazad u svetski prostor, 13% apsorbuje ozonski omotač (uključujući skoro sve ultraljubičasto zračenje). 7% - ostatak atmosfere i samo 44% dostiže površinu zemlje. Ukupna sunčeva radijacija koja stigne do Zemlje u jednom danu jednaka je energiji koju je čovječanstvo primilo kao rezultat sagorijevanja svih vrsta goriva tokom proteklog milenijuma.

Količina i priroda distribucije sunčevog zračenja na zemljinoj površini usko zavise od oblačnosti i providnosti atmosfere. Na količinu raspršenog zračenja utiču visina Sunca iznad horizonta, prozirnost atmosfere, sadržaj vodene pare, prašine, ukupna količina ugljen-dioksida itd.

Maksimalna količina raspršenog zračenja pada u polarne oblasti. Što je Sunce niže iznad horizonta, manje toplote ulazi u dato područje.

Prozirnost atmosfere i oblačnost su od velike važnosti. Po oblačnom ljetnom danu obično je hladnije nego po vedrom, jer dnevni oblaci sprječavaju zagrijavanje zemljine površine.

Sadržaj prašine u atmosferi igra važnu ulogu u distribuciji topline. Fino raspršene čvrste čestice prašine i pepela u njemu, koje utiču na njegovu prozirnost, negativno utiču na distribuciju sunčevog zračenja, čiji se najveći deo reflektuje. Fine čestice ulaze u atmosferu na dva načina: ili pepeo izbačen tokom vulkanskih erupcija, ili pustinjska prašina koju nose vjetrovi iz sušnih tropskih i suptropskih područja. Naročito mnogo takve prašine nastaje tokom suše, kada se strujama toplog zraka prenosi u gornje slojeve atmosfere i tamo može dugo ostati. Nakon erupcije vulkana Krakatoa 1883. godine, prašina bačena na desetine kilometara u atmosferu zadržala se u stratosferi oko 3 godine. Kao rezultat erupcije vulkana El Chichon (Meksiko) 1985. godine, prašina je stigla u Evropu, pa je došlo do blagog pada površinske temperature.

Zemljina atmosfera sadrži promjenjivu količinu vodene pare. U apsolutnom iznosu, po težini ili zapremini, njegova količina se kreće od 2 do 5%.

Vodena para, poput ugljičnog dioksida, pojačava efekat staklene bašte. U oblacima i magli koji nastaju u atmosferi odvijaju se neobični fizičko-hemijski procesi.

Primarni izvor vodene pare u atmosferi je površina okeana. Iz njega godišnje ispari sloj vode debljine 95 do 110 cm, dio vlage se nakon kondenzacije vraća u okean, a drugi se vazdušnim strujama usmjerava prema kontinentima. U regijama s promjenjivom vlažnom klimom, padavine vlaže tlo, au vlažnim područjima stvaraju rezerve podzemnih voda. Dakle, atmosfera je akumulator vlage i rezervoar padavina. a magle koje se stvaraju u atmosferi daju vlagu zemljišnom pokrivaču i time imaju odlučujuću ulogu u razvoju životinjskog i biljnog svijeta.

Atmosferska vlaga je raspoređena po površini zemlje zahvaljujući pokretljivosti atmosfere. Ima veoma složen sistem distribucije vjetrova i pritiska. Zbog činjenice da je atmosfera u neprekidnom kretanju, priroda i obim distribucije tokova vjetra i pritiska se stalno mijenjaju. Razmjere cirkulacije variraju od mikrometeoroloških, veličine svega nekoliko stotina metara, do globalnih, veličine nekoliko desetina hiljada kilometara. Ogromni atmosferski vrtlozi uključeni su u stvaranje sistema velikih vazdušnih strujanja i određuju opštu cirkulaciju atmosfere. Osim toga, oni su izvori katastrofalnih atmosferskih pojava.

Distribucija vremenskih i klimatskih uslova i funkcionisanje žive materije zavise od atmosferskog pritiska. U slučaju da atmosferski tlak varira u malim granicama, on ne igra presudnu ulogu u dobrobiti ljudi i ponašanju životinja i ne utječe na fiziološke funkcije biljaka. Po pravilu, frontalne pojave i vremenske promjene povezane su s promjenama pritiska.

Atmosferski pritisak je od fundamentalnog značaja za formiranje vetra, koji kao reljefotvorni faktor ima najjače dejstvo na floru i faunu.

Vjetar je u stanju da potisne rast biljaka i istovremeno podstiče prenos sjemena. Uloga vjetra u formiranju vremenskih i klimatskih uslova je velika. Djeluje i kao regulator morskih struja. Vjetar kao jedan od egzogenih faktora doprinosi eroziji i deflaciji istrošenog materijala na velikim udaljenostima.

Ekološka i geološka uloga atmosferskih procesa

Smanjenje prozirnosti atmosfere zbog pojave čestica aerosola i čvrste prašine u njoj utiče na distribuciju sunčevog zračenja, povećavajući albedo ili reflektivnost. Različite hemijske reakcije dovode do istog rezultata, uzrokujući razgradnju ozona i stvaranje "bisernih" oblaka, koji se sastoje od vodene pare. Globalna promjena refleksivnosti, kao i promjene u gasnom sastavu atmosfere, uglavnom stakleničkih plinova, uzrok su klimatskih promjena.

Neravnomjerno zagrijavanje, koje uzrokuje razlike u atmosferskom pritisku na različitim dijelovima zemljine površine, dovodi do atmosferske cirkulacije, što je obilježje troposfere. Kada postoji razlika u tlaku, zrak juri iz područja visokog tlaka u područja niskog tlaka. Ova kretanja vazdušnih masa, zajedno sa vlažnošću i temperaturom, određuju glavne ekološke i geološke karakteristike atmosferskih procesa.

Ovisno o brzini, vjetar stvara različite geološke radove na površini zemlje. Brzinom od 10 m/s trese debele grane drveća, podiže i nosi prašinu i sitni pijesak; lomi grane drveća brzinom od 20 m/s, nosi pijesak i šljunak; brzinom od 30 m/s (oluja) otkida krovove kuća, čupa drveće, lomi stubove, pomiče kamenčiće i nosi sitni šljunak, a uragan brzinom od 40 m/s uništava kuće, lomi i ruši stubove dalekovoda, čupa velika stabla.

Nevrijeme i tornada (tornada) imaju veliki negativan utjecaj na okoliš sa katastrofalnim posljedicama - atmosferskim vrtlozima koji se javljaju u toplom godišnjem dobu na snažnim atmosferskim frontovima brzinom do 100 m/s. Skvalovi su horizontalni vihorovi sa uraganskim brzinama vjetra (do 60-80 m/s). Često su praćeni jakim pljuskovima i grmljavinom u trajanju od nekoliko minuta do pola sata. Škrobe pokrivaju područja široka do 50 km i putuju na udaljenosti od 200-250 km. Jako nevrijeme u Moskvi i Moskovskoj oblasti 1998. godine oštetilo je krovove mnogih kuća i srušilo drveće.

Tornada, koji se u Sjevernoj Americi nazivaju tornada, moćni su atmosferski vrtlozi u obliku lijevka koji se često povezuju s grmljavinskim oblacima. To su stupovi zraka koji se sužavaju u sredini promjera od nekoliko desetina do stotina metara. Tornado ima izgled lijevka, vrlo sličan surlu slona, ​​koji se spušta iz oblaka ili se diže sa površine zemlje. Posjedujući snažno razrjeđivanje i veliku brzinu rotacije, tornado putuje i do nekoliko stotina kilometara, uvlačeći prašinu, vodu iz rezervoara i raznih objekata. Snažna tornada praćena su grmljavinom, kišom i imaju veliku razornu moć.

Tornada se rijetko javljaju u subpolarnim ili ekvatorijalnim područjima, gdje je stalno hladno ili vruće. Nekoliko tornada na otvorenom okeanu. Tornada se javljaju u Evropi, Japanu, Australiji, SAD, a u Rusiji su posebno česta u regionu Centralne Crne Gore, u Moskovskoj, Jaroslavskoj, Nižnji Novgorodskoj i Ivanovskoj oblasti.

Tornada podižu i pomiču automobile, kuće, vagone, mostove. Posebno destruktivna tornada (tornada) se primjećuju u Sjedinjenim Državama. Godišnje se bilježi od 450 do 1500 tornada, sa prosječno oko 100 žrtava. Tornada su katastrofalni atmosferski procesi koji brzo djeluju. Formiraju se za samo 20-30 minuta, a vrijeme njihovog postojanja je 30 minuta. Stoga je gotovo nemoguće predvidjeti vrijeme i mjesto nastanka tornada.

Drugi destruktivni, ali dugotrajni atmosferski vrtlozi su cikloni. Nastaju usled pada pritiska, koji pod određenim uslovima doprinosi nastanku kružnog kretanja vazdušnih struja. Atmosferski vrtlozi nastaju oko snažnih uzlaznih struja vlažnog toplog zraka i rotiraju velikom brzinom u smjeru kazaljke na satu na južnoj hemisferi i suprotno od kazaljke na satu na sjevernoj hemisferi. Cikloni, za razliku od tornada, nastaju iznad okeana i proizvode svoje destruktivno djelovanje nad kontinentima. Glavni destruktivni faktori su jaki vjetrovi, intenzivne padavine u vidu snježnih padavina, pljuskova, grada i naglih poplava. Vjetrovi sa brzinama od 19 - 30 m / s formiraju oluju, 30 - 35 m / s - oluju, a više od 35 m / s - uragan.

Tropski cikloni - uragani i tajfuni - imaju prosječnu širinu od nekoliko stotina kilometara. Brzina vjetra unutar ciklona dostiže uragansku snagu. Tropski cikloni traju od nekoliko dana do nekoliko sedmica, krećući se brzinom od 50 do 200 km/h. Cikloni srednjih geografskih širina imaju veći prečnik. Njihove poprečne dimenzije kreću se od hiljadu do nekoliko hiljada kilometara, brzina vjetra je olujna. Kreću se na sjevernoj hemisferi sa zapadne strane i praćeni su gradom i snježnim padavinama, koji su katastrofalni. Cikloni i s njima povezani uragani i tajfuni najveće su prirodne katastrofe nakon poplava po broju žrtava i pričinjenoj šteti. U gusto naseljenim područjima Azije, broj žrtava tokom uragana mjeri se hiljadama. 1991. godine, u Bangladešu, tokom uragana koji je izazvao stvaranje morskih talasa visokih 6 m, umrlo je 125 hiljada ljudi. Tajfuni nanose veliku štetu Sjedinjenim Državama. Kao rezultat, desetine i stotine ljudi umiru. U zapadnoj Evropi uragani uzrokuju manje štete.

Grmljavine se smatraju katastrofalnim atmosferskim fenomenom. Javljaju se kada se topli, vlažni zrak vrlo brzo diže. Na granici tropskog i suptropskog pojasa, grmljavine se javljaju 90-100 dana u godini, u umjerenom pojasu 10-30 dana. U našoj zemlji najveći broj grmljavina javlja se na Sjevernom Kavkazu.

Oluja sa grmljavinom obično traju manje od sat vremena. Posebnu opasnost predstavljaju intenzivni pljuskovi, oluje s gradom, udari groma, udari vjetra i vertikalna strujanja zraka. Opasnost od tuče određena je veličinom tuče. Na Sjevernom Kavkazu je masa tuče nekada dostizala 0,5 kg, au Indiji su zabilježene tuče težine 7 kg. Najopasnija područja u našoj zemlji nalaze se na Sjevernom Kavkazu. U julu 1992. tuča je oštetila 18 aviona na aerodromu Mineralne Vode.

Munja je opasna vremenska pojava. Ubijaju ljude, stoku, izazivaju požare, oštećuju električnu mrežu. Svake godine oko 10.000 ljudi umre od grmljavine i njihovih posljedica širom svijeta. Štaviše, u nekim dijelovima Afrike, u Francuskoj i Sjedinjenim Državama, broj žrtava od groma je veći nego od drugih prirodnih pojava. Godišnja ekonomska šteta od nevremena u Sjedinjenim Državama iznosi najmanje 700 miliona dolara.

Suše su tipične za pustinjske, stepske i šumsko-stepske regije. Nedostatak padavina uzrokuje isušivanje tla, snižavanje nivoa podzemnih voda i u akumulacijama do potpunog sušenja. Nedostatak vlage dovodi do odumiranja vegetacije i usjeva. Suše su posebno teške u Africi, Bliskom i Srednjem Istoku, Centralnoj Aziji i južnoj Sjevernoj Americi.

Suše mijenjaju uslove života ljudi, negativno utiču na prirodnu sredinu kroz procese kao što su zaslanjivanje tla, suhi vjetrovi, prašne oluje, erozija tla i šumski požari. Požari su posebno jaki tokom suše u predjelima tajge, tropskim i suptropskim šumama i savanama.

Suše su kratkotrajni procesi koji traju jednu sezonu. Kada suše traju duže od dvije sezone, prijeti gladovanje i masovna smrtnost. Obično se efekat suše proteže na teritoriju jedne ili više zemalja. Naročito se često dugotrajne suše s tragičnim posljedicama javljaju u afričkoj regiji Sahel.

Atmosferske pojave kao što su snježne padavine, povremene obilne kiše i dugotrajne dugotrajne kiše uzrokuju velike štete. Snježne padavine uzrokuju ogromne lavine u planinama, a brzo otapanje snijega koji je pao i dugotrajne obilne kiše dovode do poplava. Ogromna masa vode koja pada na površinu zemlje, posebno u područjima bez drveća, uzrokuje jaku eroziju zemljišnog pokrivača. Postoji intenzivan rast jarugo-grednih sistema. Poplave nastaju kao posljedica velikih poplava u periodu obilnih padavina ili poplava nakon naglog zatopljenja ili proljetnog topljenja snijega i stoga su po svom nastanku atmosferske pojave (o njima se govori u poglavlju o ekološkoj ulozi hidrosfere).

Antropogene promjene u atmosferi

Trenutno postoji mnogo različitih izvora antropogene prirode koji uzrokuju zagađenje atmosfere i dovode do ozbiljnih narušavanja ekološke ravnoteže. U smislu obima, dva izvora imaju najveći uticaj na atmosferu: transport i industrija. U prosjeku, transport čini oko 60% ukupne količine zagađenja atmosfere, industrija - 15%, toplotna energija - 15%, tehnologije za uništavanje kućnog i industrijskog otpada - 10%.

Transport, ovisno o korištenom gorivu i vrsti oksidirajućih sredstava, ispušta u atmosferu dušikove okside, sumpor, okside i diokside ugljika, olova i njegovih spojeva, čađ, benzopiren (tvar iz grupe policikličkih aromatičnih ugljovodonika, koja je jak kancerogen koji uzrokuje rak kože).

Industrija u atmosferu emituje sumpor-dioksid, ugljične okside i diokside, ugljovodonike, amonijak, vodonik sulfid, sumpornu kiselinu, fenol, hlor, fluor i druge spojeve i hemikalije. Ali dominantnu poziciju među emisijama (do 85%) zauzima prašina.

Kao rezultat zagađenja, mijenja se prozirnost atmosfere, u njoj se pojavljuju aerosoli, smog i kisele kiše.

Aerosoli su dispergovani sistemi koji se sastoje od čvrstih čestica ili tečnih kapljica suspendovanih u gasovitom mediju. Veličina čestica dispergirane faze je obično 10 -3 -10 -7 cm U zavisnosti od sastava dispergirane faze, aerosoli se dijele u dvije grupe. Jedan uključuje aerosole koji se sastoje od čvrstih čestica raspršenih u plinovitom mediju, drugi - aerosole, koji su mješavina plinovitih i tekućih faza. Prvi se zovu dimovi, a drugi - magle. Kondenzacijski centri igraju važnu ulogu u procesu njihovog formiranja. Kao kondenzaciona jezgra djeluju vulkanski pepeo, kosmička prašina, produkti industrijskih emisija, razne bakterije itd. Broj mogućih izvora koncentriranih jezgara stalno raste. Tako, na primjer, kada se suva trava uništi vatrom na površini od 4000 m 2, formira se u prosjeku 11 * 10 22 jezgri aerosola.

Aerosoli su se počeli formirati od trenutka nastanka naše planete i uticali su na prirodne uslove. Međutim, njihov broj i djelovanje, uravnoteženo s općim kruženjem tvari u prirodi, nije izazvalo duboke ekološke promjene. Antropogeni faktori njihovog formiranja pomaknuli su ovu ravnotežu ka značajnim biosferskim preopterećenjima. Ova osobina je posebno izražena otkako je čovječanstvo počelo koristiti posebno stvorene aerosole kako u obliku toksičnih tvari tako i za zaštitu bilja.

Najopasniji za vegetacijski pokrivač su aerosoli sumpor-dioksida, fluorovodonika i dušika. U dodiru s vlažnom površinom lista stvaraju kiseline koje štetno djeluju na živa bića. Kisele magle zajedno sa udahnutim vazduhom ulaze u respiratorne organe životinja i ljudi i agresivno utiču na sluzokožu. Neki od njih razgrađuju živo tkivo, a radioaktivni aerosoli uzrokuju rak. Među radioaktivnim izotopima, SG 90 je posebno opasan ne samo zbog svoje kancerogenosti, već i kao analog kalcijuma, koji ga zamjenjuje u kostima organizama, uzrokujući njihovu razgradnju.

Prilikom nuklearnih eksplozija u atmosferi nastaju oblaci radioaktivnog aerosola. Male čestice polumjera od 1 - 10 mikrona padaju ne samo u gornje slojeve troposfere, već iu stratosferu, u kojoj mogu ostati dugo vremena. Oblaci aerosola nastaju i tokom rada reaktora industrijskih postrojenja koja proizvode nuklearno gorivo, kao i kao posljedica nesreća u nuklearnim elektranama.

Smog je mješavina aerosola s tekućim i čvrstim dispergiranim fazama koji formiraju maglovitu zavjesu nad industrijskim područjima i velikim gradovima.

Postoje tri vrste smoga: ledeni, mokri i suvi. Ledeni smog se zove Aljaski. Ovo je kombinacija gasovitih zagađivača sa dodatkom čestica prašine i kristala leda koji nastaju kada se kapljice magle i para iz sistema za grejanje smrznu.

Vlažni smog, ili smog londonskog tipa, ponekad se naziva zimski smog. To je mješavina plinovitih zagađivača (uglavnom sumpor-dioksida), čestica prašine i kapljica magle. Meteorološki preduslov za pojavu zimskog smoga je mirno vrijeme, u kojem se sloj toplog zraka nalazi iznad površinskog sloja hladnog zraka (ispod 700 m). Istovremeno, izostaje ne samo horizontalna, već i vertikalna razmjena. Zagađivači, koji su obično raspršeni u visokim slojevima, u ovom slučaju se akumuliraju u površinskom sloju.

Suvi smog se javlja tokom ljeta i često se naziva smog tipa LA. To je mješavina ozona, ugljičnog monoksida, dušikovih oksida i kiselih para. Takav smog nastaje kao rezultat razgradnje zagađivača sunčevim zračenjem, posebno njegovog ultraljubičastog dijela. Meteorološki preduslov je atmosferska inverzija, koja se izražava u pojavljivanju sloja hladnog vazduha iznad toplog. Gasovi i čvrste čestice koje se obično podižu toplim vazdušnim strujama raspršuju se u gornjim hladnim slojevima, ali se u ovom slučaju akumuliraju u inverzionom sloju. U procesu fotolize, dušikovi dioksidi koji nastaju tokom sagorijevanja goriva u automobilskim motorima se razlažu:

NO 2 → NO + O

Zatim dolazi do sinteze ozona:

O + O 2 + M → O 3 + M

NE + O → NE 2

Procesi fotodisocijacije su praćeni žuto-zelenim sjajem.

Osim toga, reakcije se odvijaju po tipu: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, odnosno nastaje jaka sumporna kiselina.

Promjenom meteoroloških uslova (pojava vjetra ili promjena vlažnosti) hladan zrak se raspršuje i smog nestaje.

Prisustvo kancerogena u smogu dovodi do respiratorne insuficijencije, iritacije sluzokože, poremećaja cirkulacije, astmatičnog gušenja, a često i smrti. Smog je posebno opasan za malu djecu.

Kisele kiše su atmosferske padavine zakiseljene industrijskim emisijama sumpornih oksida, azotnih oksida i para perhlorne kiseline i hlora otopljenog u njima. U procesu sagorijevanja uglja i plina, većina sumpora u njemu, kako u obliku oksida tako iu spojevima sa željezom, posebno u piritu, pirotinu, halkopiritu itd., prelazi u sumporov oksid, koji zajedno s ugljikom dioksida, ispušta se u atmosferu. Kada se atmosferski dušik i industrijske emisije kombiniraju s kisikom, nastaju različiti dušikovi oksidi, a volumen nastalih dušikovih oksida ovisi o temperaturi izgaranja. Najveći dio dušikovih oksida nastaje tokom rada motornih vozila i dizel lokomotiva, a manji dio se javlja u energetskom sektoru i industrijskim preduzećima. Oksidi sumpora i dušika su glavni tvorci kiselina. Pri reakciji s atmosferskim kisikom i vodenom parom u njemu nastaju sumporna i dušična kiselina.

Poznato je da je alkalno-kiseli balans medijuma određen pH vrednošću. Neutralna sredina ima pH vrijednost 7, kisela sredina ima pH vrijednost 0, a alkalna sredina ima pH vrijednost 14. U modernom dobu pH vrijednost kišnice je 5,6, iako je u nedavnoj prošlosti bio neutralan. Smanjenje pH vrijednosti za jedan odgovara desetostrukom povećanju kiselosti i, stoga, trenutno kiše s povećanom kiselošću padaju gotovo posvuda. Maksimalna kiselost kiše zabilježena u zapadnoj Evropi bila je 4-3,5 pH. Treba uzeti u obzir da je pH vrijednost jednaka 4-4,5 fatalna za većinu riba.

Kisele kiše agresivno djeluju na vegetacijski pokrivač Zemlje, na industrijske i stambene objekte i doprinose značajnom ubrzanju trošenja izloženih stijena. Povećanje kiselosti onemogućava samoregulaciju neutralizacije tla u kojima su otopljene hranjive tvari. Zauzvrat, to dovodi do naglog smanjenja prinosa i uzrokuje degradaciju vegetacijskog pokrivača. Kiselost tla doprinosi oslobađanju teških, koje su u vezanom stanju, koje biljke postupno apsorbiraju, uzrokujući ozbiljna oštećenja tkiva u njima i prodiru u ljudski lanac ishrane.

Promjena alkalno-kiselinskog potencijala morskih voda, posebno u plitkim vodama, dovodi do prestanka razmnožavanja mnogih beskičmenjaka, uzrokuje uginuće riba i narušava ekološku ravnotežu u oceanima.

Kao rezultat kiselih kiša, šume zapadne Evrope, baltičkih država, Karelije, Urala, Sibira i Kanade su pod prijetnjom smrti.

Uloga atmosfere u životu Zemlje

Atmosfera je izvor kiseonika koji ljudi udišu. Međutim, kako se penjete na visinu, ukupni atmosferski tlak opada, što rezultira smanjenjem parcijalnog tlaka kisika.

Ljudska pluća sadrže otprilike tri litre alveolarnog zraka. Ako je atmosferski pritisak normalan, tada će parcijalni pritisak kiseonika u alveolarnom vazduhu biti 11 mm Hg. Art., pritisak ugljičnog dioksida - 40 mm Hg. art., i vodena para - 47 mm Hg. Art. S povećanjem nadmorske visine, tlak kisika opada, a pritisak vodene pare i ugljičnog dioksida u plućima ukupno će ostati konstantan - otprilike 87 mm Hg. Art. Kada je pritisak vazduha jednak ovoj vrednosti, kiseonik će prestati da ulazi u pluća.

Zbog pada atmosferskog pritiska na visini od 20 km, ovdje će ključati voda i intersticijalna tjelesna tekućina u ljudskom tijelu. Ako ne koristite kabinu pod pritiskom, na takvoj visini osoba će umrijeti gotovo trenutno. Stoga, sa stanovišta fizioloških karakteristika ljudskog tijela, "prostor" nastaje sa visine od 20 km nadmorske visine.

Uloga atmosfere u životu Zemlje je veoma velika. Tako, na primjer, zahvaljujući gustim slojevima zraka - troposferi i stratosferi, ljudi su zaštićeni od izlaganja radijaciji. U svemiru, u razrijeđenom zraku, na visini od preko 36 km, djeluje jonizujuće zračenje. Na nadmorskoj visini od preko 40 km - ultraljubičasto.

Prilikom izdizanja iznad Zemljine površine na visinu od preko 90-100 km, doći će do postepenog slabljenja, a zatim i potpunog nestanka fenomena poznatih ljudima, uočenih u donjem sloju atmosfere:

Zvuk se ne širi.

Nema aerodinamičke sile i otpora.

Toplota se ne prenosi konvekcijom itd.

Atmosferski sloj štiti Zemlju i sve žive organizme od kosmičkog zračenja, od meteorita, odgovoran je za regulaciju sezonskih temperaturnih oscilacija, balansiranje i ujednačavanje dnevnih. U nedostatku atmosfere na Zemlji, dnevna temperatura bi fluktuirala unutar +/-200S˚. Atmosferski sloj je životvorni "tampon" između zemljine površine i svemira, nosilac vlage i toplote; u atmosferi se odvijaju procesi fotosinteze i razmene energije - najvažniji procesi u biosferi.

Slojevi atmosfere po redu od Zemljine površine

Atmosfera je slojevita struktura, koja se sastoji od sljedećih slojeva atmosfere po redu od površine Zemlje:

Troposfera.

Stratosfera.

Mezosfera.

Termosfera.

Egzosfera

Svaki sloj nema oštre granice između sebe, a na njihovu visinu utiču geografska širina i godišnja doba. Ova slojevita struktura nastala je kao rezultat temperaturnih promjena na različitim visinama. Zahvaljujući atmosferi vidimo zvijezde koje trepere.

Struktura Zemljine atmosfere po slojevima:

Od čega je sastavljena Zemljina atmosfera?

Svaki atmosferski sloj se razlikuje po temperaturi, gustini i sastavu. Ukupna debljina atmosfere je 1,5-2,0 hiljada km. Od čega je sastavljena Zemljina atmosfera? Trenutno je to mješavina plinova s ​​raznim nečistoćama.

Troposfera

Struktura Zemljine atmosfere počinje troposferom, koja je donji dio atmosfere visok oko 10-15 km. Ovdje je koncentrisana većina atmosferskog zraka. Karakteristična karakteristika troposfere je pad temperature od 0,6 ˚C kako se dižete na svakih 100 metara. Troposfera je u sebi koncentrisala skoro svu atmosfersku vodenu paru, a ovde se formiraju i oblaci.

Visina troposfere se mijenja svakodnevno. Osim toga, njegova prosječna vrijednost varira ovisno o geografskoj širini i godišnjem dobu. Prosječna visina troposfere iznad polova je 9 km, iznad ekvatora - oko 17 km. Srednja godišnja temperatura vazduha iznad ekvatora je blizu +26 ˚C, a iznad severnog pola -23 ˚C. Gornja linija granice troposfere iznad ekvatora je prosječna godišnja temperatura od oko -70 ˚C, a preko sjevernog pola ljeti -45 ˚C i zimi -65 ˚C. Dakle, što je veća visina, to je niža temperatura. Sunčeve zrake slobodno prolaze kroz troposferu, zagrijavajući površinu Zemlje. Toplotu koju zrači sunce zadržavaju ugljični dioksid, metan i vodena para.

Stratosfera

Iznad sloja troposfere nalazi se stratosfera, koja je visoka 50-55 km. Posebnost ovog sloja je povećanje temperature sa visinom. Između troposfere i stratosfere nalazi se prelazni sloj koji se naziva tropopauza.

Otprilike sa visine od 25 kilometara temperatura stratosferskog sloja počinje da raste i, dostižući maksimalnu visinu od 50 km, poprima vrednosti od +10 do +30 ˚C.

U stratosferi ima vrlo malo vodene pare. Ponekad se na nadmorskoj visini od oko 25 km mogu naći prilično tanki oblaci, koji se nazivaju "sedef". Danju se ne primjećuju, ali noću svijetle zbog obasjavanja sunca koje je ispod horizonta. Sastav oblaka sedefa su prehlađene kapljice vode. Stratosfera se sastoji uglavnom od ozona.

Mezosfera

Visina sloja mezosfere je oko 80 km. Ovdje, kako raste prema gore, temperatura opada i na najgornjoj granici dostiže vrijednosti nekoliko desetina C˚ ispod nule. U mezosferi se mogu uočiti i oblaci za koje se pretpostavlja da su formirani od kristala leda. Ovi oblaci se nazivaju "srebrnasti". Mezosferu karakteriše najhladnija temperatura u atmosferi: od -2 do -138 ˚C.

Termosfera

Ovaj atmosferski sloj je dobio ime zbog visokih temperatura. Termosfera se sastoji od:

Ionosfera.

egzosfere.

Jonosferu karakterizira razrijeđen zrak, čiji se svaki centimetar na visini od 300 km sastoji od 1 milijarde atoma i molekula, a na visini od 600 km - više od 100 miliona.

Jonosferu takođe karakteriše visoka jonizacija vazduha. Ovi ioni se sastoje od nabijenih atoma kisika, nabijenih molekula atoma dušika i slobodnih elektrona.

Egzosfera

Sa visine od 800-1000 km počinje egzosferski sloj. Čestice plina, posebno lake, kreću se ovdje velikom brzinom, savladavajući silu gravitacije. Takve čestice zbog svog brzog kretanja lete iz atmosfere u svemir i raspršuju se. Stoga se egzosfera naziva sfera raspršenja. U svemir lete pretežno atomi vodika, koji čine najviše slojeve egzosfere. Zahvaljujući česticama u gornjim slojevima atmosfere i česticama sunčevog vjetra, možemo promatrati sjeverno svjetlo.

Sateliti i geofizičke rakete omogućile su da se utvrdi prisustvo u gornjoj atmosferi radijacijskog pojasa planete, koji se sastoji od električno nabijenih čestica - elektrona i protona.

Atmosfera(od grčkog atmos - para i spharia - lopta) - zračna ljuska Zemlje koja se rotira s njom. Razvoj atmosfere bio je usko povezan sa geološkim i geohemijskim procesima koji se odvijaju na našoj planeti, kao i sa aktivnostima živih organizama.

Donja granica atmosfere poklapa se sa površinom Zemlje, jer zrak prodire u najmanje pore u tlu i rastvara se čak iu vodi.

Gornja granica na visini od 2000-3000 km postepeno prelazi u svemir.

Atmosfera bogata kiseonikom omogućava život na Zemlji. Atmosferski kisik se koristi u procesu disanja ljudi, životinja i biljaka.

Da nema atmosfere, Zemlja bi bila tiha kao mjesec. Uostalom, zvuk je vibracija čestica zraka. Plava boja neba objašnjava se činjenicom da se sunčeve zrake, prolazeći kroz atmosferu, kao kroz sočivo, razlažu na svoje sastavne boje. U ovom slučaju, zraci plave i plave boje su najviše raspršeni.

Atmosfera zadržava većinu ultraljubičastog zračenja Sunca, koje ima štetan učinak na žive organizme. Takođe zadržava toplotu na površini Zemlje, sprečavajući našu planetu da se ohladi.

Struktura atmosfere

U atmosferi se može razlikovati nekoliko slojeva koji se razlikuju po gustoći i gustoći (slika 1).

Troposfera

Troposfera- najniži sloj atmosfere, čija je debljina iznad polova 8-10 km, u umjerenim geografskim širinama - 10-12 km, a iznad ekvatora - 16-18 km.

Rice. 1. Struktura Zemljine atmosfere

Vazduh u troposferi se zagreva sa zemljine površine, odnosno sa kopna i vode. Dakle, temperatura vazduha u ovom sloju opada sa visinom u proseku za 0,6 °C na svakih 100 m. Na gornjoj granici troposfere dostiže -55 °C. Istovremeno, u području ekvatora na gornjoj granici troposfere temperatura zraka je -70 °S, a u području sjevernog pola -65 °S.

Oko 80% mase atmosfere koncentrisano je u troposferi, nalazi se gotovo sva vodena para, javljaju se grmljavine, oluje, oblaci i padavine, a javlja se i vertikalno (konvekcija) i horizontalno (vjetar) kretanje zraka.

Možemo reći da se vrijeme uglavnom formira u troposferi.

Stratosfera

Stratosfera- sloj atmosfere koji se nalazi iznad troposfere na visini od 8 do 50 km. Boja neba u ovom sloju izgleda ljubičasta, što se objašnjava razrjeđivanjem zraka, zbog čega se sunčevi zraci gotovo ne raspršuju.

Stratosfera sadrži 20% mase atmosfere. Zrak u ovom sloju je razrijeđen, vodene pare praktički nema, pa se oblaci i padavine gotovo ne stvaraju. Međutim, u stratosferi se uočavaju stabilna strujanja zraka čija brzina dostiže 300 km/h.

Ovaj sloj je koncentrisan ozona(ozonski ekran, ozonosfera), sloj koji upija ultraljubičaste zrake, sprečavajući ih da prođu na Zemlju i na taj način štiteći žive organizme na našoj planeti. Zbog ozona temperatura zraka na gornjoj granici stratosfere je u rasponu od -50 do 4-55 °C.

Između mezosfere i stratosfere postoji prelazna zona – stratopauza.

Mezosfera

Mezosfera- sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50-80 km. Gustina zraka ovdje je 200 puta manja nego na površini Zemlje. Boja neba u mezosferi je crna, zvezde su vidljive tokom dana. Temperatura vazduha pada na -75 (-90)°S.

Na visini od 80 km počinje termosfera. Temperatura zraka u ovom sloju naglo raste do visine od 250 m, a zatim postaje konstantna: na visini od 150 km dostiže 220-240 °C; na visini od 500-600 km prelazi 1500 °C.

U mezosferi i termosferi, pod dejstvom kosmičkih zraka, molekule gasa se raspadaju na naelektrisane (jonizovane) čestice atoma, pa se ovaj deo atmosfere naziva jonosfera- sloj vrlo razrijeđenog zraka, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50 do 1000 km, sastoji se uglavnom od joniziranih atoma kisika, molekula dušikovog oksida i slobodnih elektrona. Ovaj sloj karakteriše visoka naelektrisanost, a dugi i srednji radio talasi se odbijaju od njega, kao od ogledala.

U jonosferi nastaju aurore - sjaj razrijeđenih plinova pod utjecajem električno nabijenih čestica koje lete sa Sunca - i uočavaju se oštre fluktuacije u magnetskom polju.

Egzosfera

Egzosfera- vanjski sloj atmosfere, koji se nalazi iznad 1000 km. Ovaj sloj se još naziva i sferom raspršivanja, jer se čestice plina ovdje kreću velikom brzinom i mogu se raspršiti u svemir.

Sastav atmosfere

Atmosfera je mešavina gasova koja se sastoji od azota (78,08%), kiseonika (20,95%), ugljen-dioksida (0,03%), argona (0,93%), male količine helijuma, neona, ksenona, kriptona (0,01%), ozona i drugih gasova, ali je njihov sadržaj zanemarljiv (tabela 1). Savremeni sastav Zemljinog zraka uspostavljen je prije više od stotinu miliona godina, ali je naglo povećana ljudska proizvodna aktivnost ipak dovela do njegove promjene. Trenutno postoji povećanje sadržaja CO 2 za oko 10-12%.

Plinovi koji čine atmosferu imaju različite funkcionalne uloge. Međutim, glavni značaj ovih gasova određen je prvenstveno činjenicom da oni veoma snažno apsorbuju energiju zračenja i time značajno utiču na temperaturni režim Zemljine površine i atmosfere.

Tabela 1. Hemijski sastav suvog atmosferskog zraka u blizini površine zemlje

	Volumenska koncentracija. %	Molekularna težina, jedinice
Kiseonik
Ugljen-dioksid
Dušikov oksid
	0 do 0,00001
Sumporov dioksid	od 0 do 0,000007 ljeti; 0 do 0,000002 zimi
	Od 0 do 0,000002	46,0055/17,03061
Azog dioksid
Ugljen monoksid

Nitrogen, najčešći plin u atmosferi, kemijski malo aktivan.

Kiseonik, za razliku od dušika, je kemijski vrlo aktivan element. Specifična funkcija kisika je oksidacija organske tvari heterotrofnih organizama, stijena i nepotpuno oksidiranih plinova koje vulkani emituju u atmosferu. Bez kiseonika ne bi došlo do raspadanja mrtve organske materije.

Uloga ugljičnog dioksida u atmosferi je izuzetno velika. U atmosferu ulazi kao rezultat procesa sagorijevanja, disanja živih organizama, raspadanja i prije svega je glavni građevinski materijal za stvaranje organske tvari tokom fotosinteze. Osim toga, od velike je važnosti svojstvo ugljičnog dioksida da prenosi kratkovalno sunčevo zračenje i apsorbira dio toplotnog dugovalnog zračenja, što će stvoriti takozvani efekat staklene bašte, o čemu će biti riječi u nastavku.

Utjecaj na atmosferske procese, posebno na termički režim stratosfere, vrše i ozona. Ovaj plin služi kao prirodni apsorber sunčevog ultraljubičastog zračenja, a apsorpcija sunčevog zračenja dovodi do zagrijavanja zraka. Prosječne mjesečne vrijednosti ukupnog sadržaja ozona u atmosferi variraju ovisno o geografskoj širini područja i godišnjem dobu u rasponu od 0,23-0,52 cm (ovo je debljina ozonskog omotača pri pritisku i temperaturi tla). Postoji povećanje sadržaja ozona od ekvatora do polova i godišnja varijacija sa minimumom u jesen i maksimumom u proljeće.

Karakterističnim svojstvom atmosfere može se nazvati činjenica da se sadržaj glavnih gasova (dušik, kiseonik, argon) neznatno menja sa visinom: na visini od 65 km u atmosferi sadržaj azota je 86%, kiseonika - 19, argon - 0,91, na nadmorskoj visini od 95 km - azot 77, kiseonik - 21,3, argon - 0,82%. Konstantnost sastava atmosferskog zraka vertikalno i horizontalno održava se njegovim miješanjem.

Pored gasova, vazduh sadrži vodena para i čvrste čestice. Potonji mogu imati i prirodno i vještačko (antropogeno) porijeklo. To su polen cvijeća, sitni kristali soli, cestovna prašina, aerosolne nečistoće. Kada sunčevi zraci prodru kroz prozor, mogu se vidjeti golim okom.

Posebno mnogo čestica ima u vazduhu gradova i velikih industrijskih centara, gde se aerosolima dodaju emisije štetnih gasova i njihovih nečistoća koje nastaju tokom sagorevanja goriva.

Koncentracija aerosola u atmosferi određuje prozirnost zraka, što utiče na sunčevo zračenje koje dopire do površine Zemlje. Najveći aerosoli su kondenzaciona jezgra (od lat. condensatio- zbijanje, zgušnjavanje) - doprinose transformaciji vodene pare u kapljice vode.

Vrijednost vodene pare određena je prvenstveno činjenicom da ona odlaže dugovalno toplotno zračenje zemljine površine; predstavlja glavnu kariku velikih i malih ciklusa vlage; podiže temperaturu vazduha kada se vodeni slojevi kondenzuju.

Količina vodene pare u atmosferi varira u vremenu i prostoru. Tako se koncentracija vodene pare u blizini površine zemlje kreće od 3% u tropima do 2-10 (15)% na Antarktiku.

Prosječni sadržaj vodene pare u vertikalnom stupcu atmosfere u umjerenim geografskim širinama je oko 1,6-1,7 cm (sloj kondenzirane vodene pare će imati takvu debljinu). Informacije o vodenoj pari u različitim slojevima atmosfere su kontradiktorne. Pretpostavljalo se, na primjer, da u rasponu nadmorske visine od 20 do 30 km specifična vlažnost snažno raste s visinom. Međutim, naknadna mjerenja ukazuju na veću suhoću stratosfere. Očigledno, specifična vlažnost u stratosferi malo zavisi od visine i iznosi 2-4 mg/kg.

Promjenjivost sadržaja vodene pare u troposferi određena je interakcijom isparavanja, kondenzacije i horizontalnog transporta. Kao rezultat kondenzacije vodene pare nastaju oblaci i padavine u obliku kiše, grada i snijega.

Procesi faznih prelaza vode odvijaju se uglavnom u troposferi, zbog čega se oblaci u stratosferi (na visinama od 20-30 km) i mezosferi (u blizini mezopauze), koji se nazivaju sedef i srebro, relativno retko primećuju. , dok troposferski oblaci često pokrivaju oko 50% cjelokupne zemljine površine.

Količina vodene pare koja može biti sadržana u zraku ovisi o temperaturi zraka.

1 m 3 zraka na temperaturi od -20 ° C ne može sadržavati više od 1 g vode; na 0 °C - ne više od 5 g; na +10 °S - ne više od 9 g; na +30 °C - ne više od 30 g vode.

zaključak:Što je temperatura zraka viša, to može sadržavati više vodene pare.

Vazduh može biti bogat i nije zasićeno pare. Dakle, ako na temperaturi od +30 ° C 1 m 3 zraka sadrži 15 g vodene pare, zrak nije zasićen vodenom parom; ako je 30 g - zasićeno.

Apsolutna vlažnost- ovo je količina vodene pare sadržana u 1 m 3 zraka. Izražava se u gramima. Na primjer, ako kažu "apsolutna vlažnost je 15", to znači da 1 mL sadrži 15 g vodene pare.

Relativna vlažnost- ovo je omjer (u procentima) stvarnog sadržaja vodene pare u 1 m 3 zraka i količine vodene pare koja može biti sadržana u 1 m L na datoj temperaturi. Na primjer, ako je radio tokom prijenosa vremenske prognoze javio da je relativna vlažnost 70%, to znači da zrak sadrži 70% vodene pare koju može zadržati na datoj temperaturi.

Što je veća relativna vlažnost vazduha, t. što je vazduh bliži zasićenju, veća je verovatnoća da će pasti.

U ekvatorijalnoj zoni uočava se uvijek visoka (do 90%) relativna vlažnost, jer je temperatura zraka visoka tokom cijele godine i postoji veliko isparavanje sa površine okeana. Ista visoka relativna vlažnost je iu polarnim područjima, ali samo zato što pri niskim temperaturama čak i mala količina vodene pare čini vazduh zasićenim ili blizu zasićenja. U umjerenim geografskim širinama relativna vlažnost zraka varira sezonski - viša je zimi, a niža ljeti.

Relativna vlažnost vazduha je posebno niska u pustinjama: 1 m 1 vazduha tamo sadrži dva do tri puta manje od količine vodene pare moguće na datoj temperaturi.

Za mjerenje relativne vlažnosti zraka koristi se higrometar (od grčkog hygros - mokar i metreco - mjerim).

Kada se ohladi, zasićeni vazduh ne može zadržati istu količinu vodene pare u sebi, on se zgušnjava (kondenzira), pretvarajući se u kapljice magle. Magla se može uočiti ljeti u vedrim i prohladnim noćima.

Oblaci- ovo je ista magla, samo što se ne formira na površini zemlje, već na određenoj visini. Kako se zrak diže, hladi se, a vodena para u njemu kondenzira. Nastale sitne kapljice vode čine oblake.

uključeni u formiranje oblaka čestice suspendovan u troposferi.

Oblaci mogu imati različit oblik, što zavisi od uslova njihovog nastanka (tabela 14).

Najniži i najteži oblaci su slojeviti. Nalaze se na nadmorskoj visini od 2 km od površine zemlje. Na nadmorskoj visini od 2 do 8 km mogu se uočiti slikovitiji kumulusni oblaci. Najviši i najlakši su cirusni oblaci. Nalaze se na nadmorskoj visini od 8 do 18 km iznad površine zemlje.

porodice	Vrste oblaka	Izgled
A. Gornji oblaci - iznad 6 km	I. Pinnate	Nitasti, vlaknasti, bijeli
	II. cirokumulus	Slojevi i grebeni sitnih ljuskica i kovrča, bijeli
	III. Cirrostratus	Prozirni bjelkasti veo
B. Oblaci srednjeg sloja - iznad 2 km	IV. Altocumulus	Slojevi i grebeni bijele i sive boje
	V. Altostratificirana	Glatki veo mlečno sive boje
B. Niži oblaci - do 2 km	VI. Nimbostratus	Čvrst bezobličan sivi sloj
	VII. Stratocumulus	Neprozirni slojevi i grebeni sive boje
	VIII. slojevito	Osvetljeni sivi veo
D. Oblaci vertikalnog razvoja - od donjeg do gornjeg sloja	IX. Cumulus	Toljage i kupole svijetlo bijele, sa poderanim ivicama na vjetru
	X. Kumulonimbus	Snažne mase u obliku kumulusa tamne olovne boje

Atmosferska zaštita

Glavni izvori su industrijska preduzeća i automobili. U velikim gradovima, problem zagađenosti gasom glavnih transportnih puteva je veoma akutan. Zbog toga je u mnogim velikim gradovima svijeta, uključujući i našu zemlju, uvedena ekološka kontrola toksičnosti izduvnih plinova automobila. Prema mišljenju stručnjaka, dim i prašina u zraku mogu prepoloviti protok sunčeve energije do površine zemlje, što će dovesti do promjene prirodnih uslova.