ATMOSFERİN YAPISI

Atmosfer(diğer Yunanca ἀτμός - buhar ve σφαῖρα - top) - Dünya gezegenini çevreleyen gazlı bir kabuk (jeosfer). İç yüzeyi hidrosferi ve kısmen yer kabuğunu kaplarken, dış yüzeyi dış uzayın Dünya'ya yakın kısmı ile sınırlıdır.

Fiziksel özellikler

Atmosferin kalınlığı Dünya yüzeyinden yaklaşık 120 km uzaklıktadır. Atmosferdeki toplam hava kütlesi (5.1-5.3) 10 18 kg'dır. Bunlardan kuru hava kütlesi (5.1352 ± 0.0003) 10 18 kg, toplam su buharı kütlesi ortalama 1.27 10 16 kg'dır.

Temiz kuru havanın molar kütlesi 28.966 g/mol, deniz yüzeyindeki hava yoğunluğu yaklaşık 1.2 kg/m3'tür. 0 °C'de deniz seviyesindeki basınç 101.325 kPa'dır; kritik sıcaklık - -140.7 ° C; kritik basınç - 3,7 MPa; C p 0 °C'de - 1.0048 10 3 J/(kg K), C v - 0.7159 10 3 J/(kg K) (0 °C'de). Havanın suda (kütlece) çözünürlüğü 0 ° C - % 0,0036, 25 ° C'de - % 0,0023.

Dünya yüzeyindeki "normal koşullar" için: yoğunluk 1.2 kg / m3, barometrik basınç 101.35 kPa, sıcaklık artı 20 ° C ve bağıl nem %50'dir. Bu koşullu göstergeler tamamen mühendislik değerine sahiptir.

Atmosferin yapısı

Atmosfer katmanlı bir yapıya sahiptir. Atmosferin katmanları, hava sıcaklığı, yoğunluğu, havadaki su buharı miktarı ve diğer özellikler bakımından birbirinden farklıdır.

Troposfer(eski Yunanca τρόπος - "dönüş", "değişim" ve σφαῖρα - "top") - atmosferin alt, en çok çalışılan katmanı, kutup bölgelerinde 8-10 km yükseklikte, ılıman enlemlerde 10-12 km'ye kadar, ekvatorda - 16-18 km.

Troposferde yükselirken sıcaklık her 100 m'de ortalama 0,65 K düşer ve üst kısımda 180-220 K'ye ulaşır. Troposferin, yükseklikle birlikte sıcaklıktaki düşüşün durduğu bu üst tabakasına tropopoz denir. Troposferin üzerindeki atmosferin bir sonraki katmanına stratosfer denir.

Atmosferik havanın toplam kütlesinin% 80'inden fazlası troposferde yoğunlaşmıştır, türbülans ve konveksiyon oldukça gelişmiştir, su buharının baskın kısmı yoğunlaşmıştır, bulutlar ortaya çıkar, atmosferik cepheler de oluşur, siklonlar ve antisiklonlar gelişir ve diğer hava ve iklimi belirleyen süreçler. Troposferde meydana gelen süreçler öncelikle konveksiyondan kaynaklanmaktadır.

Troposferin, dünya yüzeyinde buzulların oluşabileceği kısmına chionosphere denir.

tropopoz(Yunanca τροπος - dönüş, değişim ve παῦσις - dur, durma) - sıcaklıktaki düşüşün yükseklikle durduğu atmosfer tabakası; Troposferden stratosfere geçiş katmanı. Dünya atmosferinde, tropopoz kutup bölgelerinde 8-12 km (deniz seviyesinden) ve ekvatordan 16-18 km yüksekliğe kadar bulunur. Tropopozun yüksekliği aynı zamanda yılın zamanına (tropopoz yaz aylarında kıştan daha yüksektir) ve siklonik aktiviteye (siklonlarda daha düşük ve antisiklonlarda daha yüksektir) bağlıdır.

Tropopozun kalınlığı birkaç yüz metre ile 2-3 kilometre arasında değişmektedir. Subtropiklerde, güçlü jet akımları nedeniyle tropopoz yırtılmaları gözlenir. Belirli alanlardaki tropopoz genellikle yok edilir ve yeniden oluşur.

Stratosfer(Latince tabakadan - döşeme, tabaka) - 11 ila 50 km yükseklikte bulunan bir atmosfer tabakası. 11-25 km'lik katmanda (stratosferin alt katmanı) sıcaklıkta hafif bir değişiklik ve bunun 25-40 km'lik katmanda -56.5'ten 0.8 °C'ye (üst stratosfer katmanı veya inversiyon bölgesi) artması tipiktir. Yaklaşık 40 km yükseklikte yaklaşık 273 K (neredeyse 0 °C) değerine ulaşan sıcaklık, yaklaşık 55 km yüksekliğe kadar sabit kalır. Bu sabit sıcaklık bölgesine stratopoz denir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır. Stratosferdeki havanın yoğunluğu deniz seviyesinden onlarca ve yüzlerce kat daha azdır.

Ozonosfer tabakasının ("ozon tabakası") bulunduğu stratosferdedir (15-20 ila 55-60 km yükseklikte), bu da biyosferdeki yaşamın üst sınırını belirler. Ozon (O 3 ), en yoğun olarak ~30 km yükseklikte fotokimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak oluşur. Normal basınçta O3'ün toplam kütlesi 1.7-4.0 mm kalınlığında bir tabaka olacaktır, ancak bu bile yaşama zararlı olan güneş ultraviyole radyasyonunu emmek için yeterlidir. O3'ün yok edilmesi, serbest radikaller, NO, halojen içeren bileşikler ("freonlar" dahil) ile etkileşime girdiğinde meydana gelir.

Ultraviyole radyasyonun (180-200 nm) kısa dalga boylu kısmının çoğu stratosferde tutulur ve kısa dalgaların enerjisi dönüştürülür. Bu ışınların etkisi altında manyetik alanlar değişir, moleküller parçalanır, iyonlaşma, yeni gaz oluşumu ve diğer kimyasal bileşikler meydana gelir. Bu süreçler kuzey ışıkları, yıldırımlar ve diğer parlamalar şeklinde gözlemlenebilir.

Stratosferde ve daha yüksek katmanlarda, güneş radyasyonunun etkisi altında, gaz molekülleri ayrışır - atomlara (80 km'nin üzerinde, CO 2 ve H 2 ayrışır, 150 km'nin üzerinde - O 2, 300 km'nin üzerinde - N 2). 200-500 km yükseklikte, iyonosferde gazların iyonlaşması da meydana gelir; 320 km yükseklikte, yüklü parçacıkların konsantrasyonu (O + 2, O - 2, N + 2) ~ 1/300'dür. nötr parçacıkların konsantrasyonu. Atmosferin üst katmanlarında serbest radikaller vardır - OH, HO 2, vb.

Stratosferde neredeyse hiç su buharı yoktur.

Stratosfere uçuşlar 1930'larda başladı. Auguste Picard ve Paul Kipfer'in 27 Mayıs 1931'de 16,2 km yüksekliğe yaptıkları ilk stratosferik balon (FNRS-1) üzerindeki uçuş yaygın olarak biliniyor. Modern savaş ve süpersonik ticari uçaklar, stratosferde genellikle 20 km'ye kadar olan irtifalarda uçarlar (ancak dinamik tavan çok daha yüksek olabilir). Yüksek irtifa hava balonları 40 km'ye kadar yükselir; insansız balon rekoru 51.8 km.

Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'nin askeri çevrelerinde, genellikle "prespace" olarak adlandırılan 20 km'nin üzerindeki stratosfer katmanlarının gelişimine çok dikkat edildi (Müh. « yakın uzay» ). İnsansız hava gemilerinin ve güneş enerjisiyle çalışan uçakların (NASA Pathfinder gibi) uzun süre yaklaşık 30 km irtifada kalabilecekleri ve çok geniş alanlar için gözlem ve iletişim sağlayabilecekleri ve hava savunmasına karşı düşük güvenlik açıklığını koruyacağı varsayılmaktadır. sistemler; bu tür cihazlar uydulardan çok daha ucuz olacak.

Stratopoz- iki katman, stratosfer ve mezosfer arasındaki sınır olan atmosfer katmanı. Stratosferde sıcaklık yükseklikle artar ve stratopoz, sıcaklığın maksimuma ulaştığı katmandır. Stratopozun sıcaklığı yaklaşık 0 °C'dir.

Bu fenomen sadece Dünya'da değil, aynı zamanda atmosferi olan diğer gezegenlerde de gözlenir.

Dünyada, stratopoz deniz seviyesinden 50 - 55 km yükseklikte bulunur. Atmosfer basıncı, deniz seviyesindeki basıncın yaklaşık 1/1000'i kadardır.

mezosfer(Yunanca μεσο- - “orta” ve σφαῖρα - “top”, “küre”) - 40-50 ila 80-90 km arasındaki rakımlarda atmosfer tabakası. Yükseklik ile sıcaklıkta bir artış ile karakterizedir; maksimum (yaklaşık +50°C) sıcaklık yaklaşık 60 km yükseklikte bulunur, bundan sonra sıcaklık -70° veya -80°C'ye düşmeye başlar. Sıcaklıktaki böyle bir düşüş, güneş radyasyonunun (radyasyonun) ozon tarafından enerjik absorpsiyonu ile ilişkilidir. Terim 1951 yılında Coğrafi ve Jeofizik Birliği tarafından kabul edilmiştir.

Mezosferin ve alt atmosferik katmanların gaz bileşimi sabittir ve yaklaşık %80 nitrojen ve %20 oksijen içerir.

Mezosfer, alttaki stratosferden stratopoz ile ve üstteki termosferden mezopoz ile ayrılır. Mezopoz temel olarak turbopause ile çakışır.

Meteorlar parlamaya başlar ve kural olarak mezosferde tamamen yanar.

Mezosferde gece bulutları görünebilir.

Uçuşlar için mezosfer bir tür "ölü bölge" dir - buradaki hava, uçakları veya balonları destekleyemeyecek kadar nadirdir (50 km yükseklikte, hava yoğunluğu deniz seviyesinden 1000 kat daha azdır) ve aynı yapay uçuşlar için çok yoğun zaman. uydular bu kadar düşük yörüngede. Mezosferin doğrudan çalışmaları esas olarak suborbital meteorolojik roketlerin yardımıyla gerçekleştirilir; genel olarak, mezosfer, bilim adamlarının ona “cehalet” dediği bağlantılı olarak, atmosferin diğer katmanlarından daha kötü incelenmiştir.

mezopoz

mezopoz Mezosfer ve termosferi ayıran atmosfer tabakası. Dünya'da deniz seviyesinden 80-90 km yükseklikte yer almaktadır. Mezopozda, yaklaşık -100 ° C olan bir minimum sıcaklık vardır. Aşağıda (yaklaşık 50 km yükseklikten başlayarak) sıcaklık yükseklikle düşer, yukarıda (yaklaşık 400 km yüksekliğe kadar) tekrar yükselir. Mezopoz, X-ışınının aktif absorpsiyon bölgesinin alt sınırı ve Güneş'in en kısa dalga boyundaki ultraviyole radyasyonu ile çakışır. Bu yükseklikte gümüşi bulutlar gözlenir.

Mezopoz sadece Dünya'da değil, aynı zamanda atmosferi olan diğer gezegenlerde de var.

Karman Hattı- geleneksel olarak Dünya'nın atmosferi ile uzay arasındaki sınır olarak kabul edilen deniz seviyesinden yükseklik.

Fédération Aéronautique Internationale (FAI) tarafından tanımlandığı gibi, Karman Hattı deniz seviyesinden 100 km yüksekliktedir.

Yükseklik, Macar kökenli Amerikalı bir bilim adamı olan Theodor von Karman'ın adını almıştır. Yaklaşık bu yükseklikte atmosferin o kadar seyrekleştiğini ve havacılığın imkansız hale geldiğini belirleyen ilk kişiydi, çünkü yeterli kaldırma oluşturmak için gerekli olan uçağın hızı, ilk kozmik hızdan daha büyük hale geldi ve bu nedenle, daha yüksek elde etmek için. irtifalarda, astronotik araçlarını kullanmak gerekir.

Dünyanın atmosferi Karman çizgisinin ötesinde devam ediyor. Dünya atmosferinin dış kısmı olan ekzosfer, 10.000 km veya daha fazla yüksekliğe kadar uzanır, böyle bir yükseklikte atmosfer, esas olarak atmosferi terk edebilen hidrojen atomlarından oluşur.

Karman Hattına ulaşmak, Ansari X Ödülü için ilk koşuldu, çünkü bu uçuşun bir uzay uçuşu olarak tanınmasının temelidir.

Atmosfer olarak bilinen Dünya gezegenimizi çevreleyen gazlı zarf beş ana katmandan oluşur. Bu katmanlar, gezegenin yüzeyinde, deniz seviyesinden (bazen aşağıdan) kaynaklanır ve aşağıdaki sırayla uzaya yükselir:

• Troposfer;
• Stratosfer;
• mezosfer;
• termosfer;
• Ekzosfer.

Dünya atmosferinin ana katmanlarının şeması

Bu ana beş katmanın her biri arasında, hava sıcaklığında, bileşiminde ve yoğunluğunda değişikliklerin meydana geldiği "duraklamalar" adı verilen geçiş bölgeleri bulunur. Duraklamalarla birlikte Dünya'nın atmosferi toplam 9 katman içerir.

Troposfer: havanın gerçekleştiği yer

Atmosferin tüm katmanları arasında, troposfer en çok aşina olduğumuz katmandır (farkında olsanız da olmasanız da), çünkü biz onun dibinde, yani gezegenin yüzeyinde yaşıyoruz. Dünyanın yüzeyini kaplar ve birkaç kilometre yukarıya doğru uzanır. Troposfer kelimesi "topun değişmesi" anlamına gelir. Bu katman, günlük hava olayımızın gerçekleştiği yer olduğu için çok uygun bir isim.

Gezegenin yüzeyinden başlayarak, troposfer 6 ila 20 km yüksekliğe kadar yükselir. Bize en yakın katmanın alt üçte biri, tüm atmosferik gazların %50'sini içerir. Atmosferin tüm bileşiminin nefes alan tek parçasıdır. Havanın, Güneş'in termal enerjisini emen dünya yüzeyi tarafından aşağıdan ısıtılması nedeniyle, artan yükseklik ile troposferin sıcaklığı ve basıncı azalır.

En üstte, troposfer ile stratosfer arasında sadece bir tampon olan tropopoz adı verilen ince bir tabaka bulunur.

Stratosfer: ozonun evi

Stratosfer, atmosferin bir sonraki katmanıdır. Dünya yüzeyinden 6-20 km ile 50 km arasında uzanır. Bu, çoğu ticari uçağın uçtuğu ve balonların seyahat ettiği katmandır.

Burada hava aşağı yukarı akmaz, çok hızlı hava akımlarında yüzeye paralel hareket eder. Güneş radyasyonunun bir yan ürünü olan doğal olarak oluşan ozon (O3) ve güneşin zararlı ultraviyole ışınlarını emme kabiliyetine sahip oksijen sayesinde, yükseldikçe sıcaklıklar artar (yükseklik ile sıcaklıktaki herhangi bir artış dünyada bilinir). "inversiyon" olarak meteoroloji).

Stratosfer altta daha sıcak ve üstte daha soğuk sıcaklıklara sahip olduğundan, atmosferin bu bölümünde konveksiyon (hava kütlelerinin dikey hareketleri) nadirdir. Aslında, troposferde şiddetli bir fırtınayı stratosferden görebilirsiniz, çünkü katman, fırtına bulutlarının nüfuz etmediği konveksiyon için bir "başlık" görevi görür.

Stratosferi yine bu sefer stratopoz adı verilen bir tampon katman izler.

Mezosfer: orta atmosfer

Mezosfer, Dünya yüzeyinden yaklaşık 50-80 km uzaklıktadır. Üst mezosfer, sıcaklıkların -143°C'nin altına düşebileceği, Dünya üzerindeki en soğuk doğal yerdir.

termosfer: üst atmosfer

Mezosfer ve mezopoz, gezegen yüzeyinin 80 ila 700 km yukarısında bulunan ve atmosferik zarftaki toplam havanın %0.01'inden daha azını içeren termosfer tarafından takip edilir. Buradaki sıcaklıklar +2000°C'ye kadar ulaşır, ancak havanın güçlü bir şekilde seyrekleşmesi ve ısıyı aktaracak gaz moleküllerinin olmaması nedeniyle bu yüksek sıcaklıklar çok soğuk olarak algılanır.

Exosphere: atmosfer ve uzayın sınırı

Dünya yüzeyinden yaklaşık 700-10.000 km yükseklikte, ekzosfer bulunur - atmosferin dış kenarı, uzayı sınırlar. Burada meteorolojik uydular Dünya'nın etrafında döner.

İyonosfere ne dersin?

İyonosfer ayrı bir katman değildir ve aslında bu terim 60 ila 1000 km yükseklikteki atmosfere atıfta bulunmak için kullanılır. Mezosferin en üst kısımlarını, tüm termosferi ve ekzosferin bir kısmını içerir. İyonosfer adını alır, çünkü atmosferin bu bölümünde, Güneş'in radyasyonu Dünya'nın manyetik alanlarını ve 'de geçtiğinde iyonlaşır. Bu olay dünyadan kuzey ışıkları olarak gözlemlenir.

Atmosfer, çeşitli gazların bir karışımıdır. Dünya yüzeyinden 900 km yüksekliğe kadar uzanır, gezegeni zararlı güneş radyasyonu spektrumundan korur ve gezegendeki tüm yaşam için gerekli gazları içerir. Atmosfer, güneşin ısısını hapseder, dünya yüzeyine yakın ısınır ve uygun bir iklim yaratır.

Atmosferin bileşimi

Dünyanın atmosferi esas olarak iki gazdan oluşur - nitrojen (%78) ve oksijen (%21). Ek olarak, karbon dioksit ve diğer gazların safsızlıklarını içerir. atmosferde buhar, bulutlarda nem damlaları ve buz kristalleri şeklinde bulunur.

Atmosferin katmanları

Atmosfer, aralarında net sınırların olmadığı birçok katmandan oluşur. Farklı katmanların sıcaklıkları birbirinden belirgin şekilde farklıdır.

• havasız manyetosfer Dünya'nın uydularının çoğu burada, Dünya atmosferinin dışında uçar.
• Exosphere (yüzeyden 450-500 km). Neredeyse gaz içermez. Bazı hava uyduları ekzosferde uçar. Termosfer (80-450 km), üst katmanda 1700°C'ye ulaşan yüksek sıcaklıklarla karakterize edilir.
• Mezosfer (50-80 km). Bu kürede, yükseklik arttıkça sıcaklık düşer. Atmosfere giren meteorların (uzay kayalarının parçaları) çoğu burada yanar.
• Stratosfer (15-50 km). Bir ozon tabakası, yani güneşten gelen ultraviyole radyasyonu emen bir ozon tabakası içerir. Bu, Dünya yüzeyine yakın sıcaklıkta bir artışa yol açar. Jet uçakları genellikle burada uçar, çünkü bu katmanda görünürlük çok iyidir ve hava koşullarından kaynaklanan parazit neredeyse yoktur.
• Troposfer. Yükseklik, dünya yüzeyinden 8 ila 15 km arasında değişir. Gezegenin havasının oluştuğu yer burasıdır, çünkü bu katman en fazla su buharı, toz ve rüzgar içerir. Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça sıcaklık azalır.

atmosfer basıncı

Biz hissetmesek de atmosferin katmanları Dünya'nın yüzeyine basınç uygular. En yükseği yüzeye yakındır ve ondan uzaklaştıkça yavaş yavaş azalır. Kara ve okyanus arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır ve bu nedenle deniz seviyesinden aynı yükseklikte bulunan alanlarda genellikle farklı bir basınç vardır. Düşük basınç yağışlı havayı getirirken, yüksek basınç genellikle açık havayı ayarlar.

Hava kütlelerinin atmosferdeki hareketi

Ve basınçlar alt atmosferin karışmasına neden olur. Bu, yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına doğru esen rüzgarlar yaratır. Birçok bölgede, kara ve deniz sıcaklıklarındaki farklılıklardan kaynaklanan yerel rüzgarlar da meydana gelir. Rüzgarların yönü üzerinde dağların da önemli bir etkisi vardır.

Sera etkisi

Dünya atmosferindeki karbondioksit ve diğer gazlar güneşin ısısını hapseder. Bu süreç, seralardaki ısı dolaşımına birçok yönden benzer olduğu için genellikle sera etkisi olarak adlandırılır. Sera etkisi gezegende küresel ısınmaya neden olur. Yüksek basınç alanlarında - antisiklonlar - berrak bir güneş enerjisi kurulur. Alçak basınç alanlarında - siklonlar - hava genellikle kararsızdır. Atmosfere giren ısı ve ışık. Gazlar, dünya yüzeyinden yansıyan ısıyı hapsederek, yeryüzündeki sıcaklığın yükselmesine neden olur.

Stratosferde özel bir ozon tabakası vardır. Ozon, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun çoğunu bloke ederek Dünya'yı ve üzerindeki tüm yaşamı ondan korur. Bilim adamları, ozon tabakasının tahrip olmasının nedeninin, bazı aerosollerde ve soğutma ekipmanlarında bulunan özel kloroflorokarbon dioksit gazları olduğunu bulmuşlardır. Kuzey Kutbu ve Antarktika üzerinde, ozon tabakasında, Dünya yüzeyini etkileyen ultraviyole radyasyon miktarında bir artışa katkıda bulunan devasa delikler bulundu.

Alt atmosferde güneş radyasyonu ile çeşitli egzoz dumanları ve gazları arasında ozon oluşur. Genellikle atmosferde dağılır, ancak sıcak hava tabakasının altında kapalı bir soğuk hava tabakası oluşursa ozon yoğunlaşır ve duman oluşur. Ne yazık ki bu, ozon deliklerindeki ozon kaybını telafi edemez.

Uydu görüntüsü, Antarktika üzerindeki ozon tabakasında bir delik açıkça gösteriyor. Deliğin boyutu değişir, ancak bilim adamları bunun sürekli arttığına inanırlar. Atmosferdeki egzoz gazlarının seviyesini azaltmak için girişimlerde bulunuluyor. Şehirlerde hava kirliliğini azaltın ve dumansız yakıtlar kullanın. Duman birçok insanda göz tahrişine ve boğulmaya neden olur.

Dünya atmosferinin ortaya çıkışı ve evrimi

Dünyanın modern atmosferi, uzun bir evrimsel gelişimin sonucudur. Jeolojik faktörlerin ortak etkisinin ve organizmaların hayati aktivitesinin bir sonucu olarak ortaya çıktı. Jeolojik tarih boyunca, dünyanın atmosferi birkaç derin yeniden düzenleme geçirdi. Jeolojik verilere ve teorik (önkoşullara) dayanarak, yaklaşık 4 milyar yıl önce var olan genç Dünya'nın ilkel atmosferi, küçük bir pasif nitrojen ilavesiyle inert ve asil gazların bir karışımından oluşabilir (N. A. Yasamanov, 1985). ; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. Şu anda, erken atmosferin bileşimi ve yapısı hakkındaki görüş biraz değişti. milyar yıl, metan, amonyak ve karbondioksit karışımından oluşabilir.Manto gazının giderilmesi ve dünya yüzeyinde meydana gelen aktif ayrışma süreçleri sonucunda su buharı, CO2 ve CO formundaki karbon bileşikleri, kükürt ve bileşikleri atmosfere girmeye başladı, ayrıca atmosferdeki metan, amonyak, hidrojen, argon ve diğer bazı soy gazlarla desteklenen güçlü halojen asitler - HCI, HF, HI ve borik asit. son derece ince. Bu nedenle, dünya yüzeyine yakın sıcaklık, ışınımsal denge sıcaklığına yakındı (AS Monin, 1977).

Zamanla, birincil atmosferin gaz bileşimi, dünya yüzeyinde çıkıntı yapan kayaların yıpranma süreçlerinin, siyanobakterilerin ve mavi-yeşil alglerin hayati aktivitesinin, volkanik süreçlerin ve güneş ışığının etkisinin etkisi altında dönüşmeye başladı. Bu, metanın karbon dioksit, amonyak - nitrojen ve hidrojene ayrışmasına yol açtı; yavaş yavaş yeryüzüne inen ikincil atmosferde karbondioksit ve azot birikmeye başladı. Mavi-yeşil alglerin hayati aktivitesi sayesinde, fotosentez sürecinde oksijen üretilmeye başlandı, ancak başlangıçta esas olarak “atmosferik gazları ve ardından kayaları oksitlemek için harcandı. Aynı zamanda, moleküler nitrojene oksitlenen amonyak, atmosferde yoğun bir şekilde birikmeye başladı. Modern atmosferdeki azotun önemli bir bölümünün kalıntı olduğu varsayılmaktadır. Metan ve karbon monoksit, karbon dioksite oksitlendi. Sülfür ve hidrojen sülfür, yüksek hareketlilikleri ve hafiflikleri nedeniyle hızla atmosferden uzaklaştırılan SO2 ve SO3'e oksitlendi. Böylece, Archean ve erken Proterozoik'te olduğu gibi indirgeyici bir atmosfer, yavaş yavaş oksitleyici bir atmosfere dönüştü.

Karbondioksit, hem metan oksidasyonu hem de mantodaki gazın giderilmesi ve kayaların aşınması sonucu atmosfere girdi. Dünyanın tüm tarihi boyunca salınan tüm karbondioksitin atmosferde kalması durumunda, kısmi basıncı şimdi Venüs'tekiyle aynı hale gelebilir (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Ancak Dünya'da süreç tersine döndü. Atmosferdeki karbondioksitin önemli bir kısmı, sudaki organizmalar tarafından kabuklarını oluşturmak için kullanıldığı ve biyojenik olarak karbonatlara dönüştürüldüğü hidrosferde çözülmüştür. Daha sonra, onlardan en güçlü kemojenik ve organojenik karbonat tabakaları oluştu.

Atmosfere oksijen üç kaynaktan sağlandı. Uzun bir süre, Dünya'nın oluşumu anından başlayarak, mantonun gazdan arındırılması sırasında serbest bırakıldı ve esas olarak oksidatif süreçlere harcandı.Bir başka oksijen kaynağı, su buharının sert ultraviyole güneş radyasyonu ile foto ayrışmasıydı. görünüşler; atmosferdeki serbest oksijen, indirgeyici koşullarda yaşayan prokaryotların çoğunun ölümüne yol açtı. Prokaryotik organizmalar yaşam alanlarını değiştirmiştir. Dünyanın yüzeyini derinliklerine ve indirgeme koşullarının hala korunduğu bölgelere bıraktılar. Bunların yerini, karbondioksiti oksijene kuvvetli bir şekilde işlemeye başlayan ökaryotlar aldı.

Archean ve Proterozoic'in önemli bir kısmı sırasında, hem abiyojenik hem de biyojenik olarak ortaya çıkan hemen hemen tüm oksijen, esas olarak demir ve kükürtün oksidasyonu için harcandı. Proterozoik'in sonunda, dünya yüzeyinde bulunan tüm metalik iki değerlikli demir ya oksitlendi ya da dünyanın çekirdeğine taşındı. Bu, erken Proterozoik atmosferdeki kısmi oksijen basıncının değişmesine neden oldu.

Proterozoik'in ortasında, atmosferdeki oksijen konsantrasyonu Urey noktasına ulaştı ve mevcut seviyenin% 0.01'ini buldu. O andan itibaren, atmosferde oksijen birikmeye başladı ve muhtemelen, zaten Riphean'ın sonunda, içeriği Pasteur noktasına (mevcut seviyenin% 0.1'i) ulaştı. Ozon tabakasının Vendian döneminde ortaya çıkmış olması ve o zaman hiç kaybolmamış olması mümkündür.

Dünya atmosferinde serbest oksijenin ortaya çıkması, yaşamın evrimini uyardı ve daha mükemmel bir metabolizmaya sahip yeni formların ortaya çıkmasına neden oldu. Proterozoyik'in başlangıcında ortaya çıkan daha önceki ökaryotik tek hücreli algler ve siyanürler, modern konsantrasyonunun sadece 10-3'ü kadar suda oksijen içeriği gerektiriyorsa, o zaman Erken Vendian'ın sonunda iskelet dışı Metazoa'nın ortaya çıkmasıyla, yani yaklaşık 650 milyon yıl önce atmosferdeki oksijen konsantrasyonu çok daha yüksek olmalıydı. Sonuçta, Metazoa oksijen solunumu kullandı ve bu, oksijenin kısmi basıncının kritik bir seviyeye - Pasteur noktası - ulaşmasını gerektiriyordu. Bu durumda, anaerobik fermentasyon işlemi, enerjik olarak daha umut verici ve ilerleyici bir oksijen metabolizması ile değiştirildi.

Bundan sonra, dünya atmosferinde daha fazla oksijen birikimi oldukça hızlı gerçekleşti. Mavi-yeşil alglerin hacmindeki kademeli artış, hayvanlar dünyasının yaşam desteği için gerekli olan oksijen seviyesinin atmosferde elde edilmesine katkıda bulunmuştur. Bitkilerin karaya çıktığı andan itibaren - yaklaşık 450 milyon yıl önce - atmosferdeki oksijen içeriğinde belirli bir stabilizasyon meydana geldi. Silüriyen döneminde meydana gelen karada bitkilerin ortaya çıkması, atmosferdeki oksijen seviyesinin nihai olarak dengelenmesine yol açtı. O zamandan beri, konsantrasyonu oldukça dar sınırlar içinde dalgalanmaya başladı, asla yaşamın varlığının ötesine geçmedi. Atmosferdeki oksijen konsantrasyonu, çiçekli bitkilerin ortaya çıkmasından bu yana tamamen stabilize olmuştur. Bu olay Kretase döneminin ortasında gerçekleşti, yani. yaklaşık 100 milyon yıl önce.

Azotun büyük kısmı, esas olarak amonyağın ayrışması nedeniyle, Dünya'nın gelişiminin ilk aşamalarında oluşmuştur. Organizmaların ortaya çıkmasıyla, atmosferik nitrojeni organik maddeye bağlama ve onu deniz tortullarına gömme süreci başladı. Organizmaların karaya salınmasından sonra, kıtasal tortullara azot gömülmeye başlandı. Serbest nitrojen işleme süreçleri, karasal bitkilerin ortaya çıkmasıyla özellikle yoğunlaştı.

Yaklaşık 650 milyon yıl önce Kriptozoik ve Fanerozoik döneme gelindiğinde, atmosferdeki karbondioksit içeriği yüzde onda bire indi ve şu anki düzeye yakın bir içeriğe, ancak oldukça yakın zamanda, yaklaşık 10-20 milyon yıl önce ulaştı. yıllar önce.

Böylece, atmosferin gaz bileşimi sadece organizmalar için yaşam alanı sağlamakla kalmadı, aynı zamanda yaşamsal faaliyetlerinin özelliklerini de belirledi, yerleşmeyi ve evrimi destekledi. Hem kozmik hem de gezegensel nedenlerden dolayı organizmalar için elverişli olan atmosferik gaz bileşiminin dağılımında ortaya çıkan başarısızlıklar, Kriptozoik sırasında ve Fanerozoik tarihinin belirli sınırlarında tekrar tekrar meydana gelen organik dünyanın kitlesel yok oluşlarına yol açtı.

Atmosferin etnosferik işlevleri

Dünyanın atmosferi gerekli maddeyi, enerjiyi sağlar ve metabolik süreçlerin yönünü ve hızını belirler. Modern atmosferin gaz bileşimi, yaşamın varlığı ve gelişimi için idealdir. Bir hava ve iklim oluşumu alanı olarak atmosfer, insanların, hayvanların ve bitki örtüsünün yaşamı için rahat koşullar yaratmalıdır. Atmosferik hava ve hava koşullarının kalitesinde bir yönde veya diğerinde sapmalar, insanlar da dahil olmak üzere hayvan ve bitki dünyasının yaşamı için aşırı koşullar yaratır.

Dünyanın atmosferi, etnosferin evriminde ana faktör olan yalnızca insanlığın varoluş koşullarını sağlamakla kalmaz. Aynı zamanda üretim için bir enerji ve hammadde kaynağı olduğu ortaya çıkıyor. Genel olarak atmosfer, insan sağlığını koruyan bir faktör olup, bazı alanlar fiziki ve coğrafi koşullar ve atmosferik hava kalitesi nedeniyle rekreasyon alanı olarak hizmet vermekte ve insanlar için sanatoryum tedavisi ve rekreasyonuna yönelik alanlardır. Bu nedenle atmosfer, estetik ve duygusal etki faktörüdür.

Atmosferin oldukça yakın zamanda belirlenen etnosferik ve teknosferik işlevleri (E.D. Nikitin, N.A. Yasamanov, 2001), bağımsız ve derinlemesine bir çalışmaya ihtiyaç duyar. Bu nedenle, atmosferik enerji fonksiyonlarının incelenmesi, hem çevreye zarar veren süreçlerin oluşumu ve işleyişi hem de insan sağlığı ve refahı üzerindeki etkisi açısından çok önemlidir. Bu durumda, etkili kullanımı çevreyi kirletmeyen alternatif enerji kaynakları elde etme sorununun başarılı bir şekilde çözülmesine katkıda bulunacak olan siklonların ve antisiklonların, atmosferik girdapların, atmosferik basınç ve diğer aşırı atmosferik olayların enerjisinden bahsediyoruz. çevre. Sonuçta, hava ortamı, özellikle de Dünya Okyanusunun üzerinde bulunan kısmı, muazzam miktarda serbest enerjinin serbest bırakılması için bir alandır.

Örneğin, ortalama güçteki tropik siklonların, Hiroşima ve Nagazaki'ye sadece bir günde atılan 500.000 atom bombasının enerjisine eşdeğer enerji saldığı tespit edilmiştir. Böyle bir siklonun varlığının 10 günü boyunca, Amerika Birleşik Devletleri gibi bir ülkenin 600 yıl boyunca tüm enerji ihtiyacını karşılamaya yetecek kadar enerji salınır.

Son yıllarda, modern doğa bilimlerinde disiplinler arası etkileşimlerin yoğunlaştığını gösteren, bir dereceye kadar faaliyetin çeşitli yönleri ve atmosferin dünya süreçleri üzerindeki etkisi ile ilgili çok sayıda doğa bilimci tarafından yayınlanmıştır. Aynı zamanda, jeoekolojideki işlevsel-ekolojik yönü not etmenin gerekli olduğu bazı yönlerinin bütünleştirici rolü ortaya çıkar.

Bu yön, ekolojik işlevlerin ve çeşitli jeosferlerin gezegensel rolünün analizini ve teorik olarak genelleştirilmesini teşvik eder ve bu da, gezegenimizin bütünsel bir çalışması için metodolojinin ve bilimsel temellerin geliştirilmesi, rasyonel kullanım ve doğal kaynaklarının korunması.

Dünyanın atmosferi birkaç katmandan oluşur: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer, iyonosfer ve ekzosfer. Troposferin üst kısmında ve stratosferin alt kısmında ozon tabakası adı verilen ozonla zenginleştirilmiş bir tabaka bulunur. Ozon dağılımında belirli (günlük, mevsimlik, yıllık vb.) düzenlilikler oluşturulmuştur. Başlangıcından bu yana, atmosfer gezegensel süreçlerin seyrini etkilemiştir. Atmosferin birincil bileşimi şimdikinden tamamen farklıydı, ancak zamanla moleküler azotun oranı ve rolü giderek arttı, yaklaşık 650 milyon yıl önce miktarı sürekli artan serbest oksijen ortaya çıktı, ancak karbondioksit konsantrasyonu buna göre azaldı. . Atmosferin yüksek hareketliliği, gaz bileşimi ve aerosollerin varlığı, çeşitli jeolojik ve biyosferik süreçlerde olağanüstü rolünü ve aktif katılımını belirler. Güneş enerjisinin yeniden dağıtılmasında ve feci doğal olayların ve afetlerin gelişmesinde atmosferin rolü büyüktür. Atmosferik kasırgalar - kasırgalar (kasırgalar), kasırgalar, tayfunlar, siklonlar ve diğer fenomenler organik dünya ve doğal sistemler üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Doğal faktörlerle birlikte ana kirlilik kaynakları, çeşitli insan ekonomik faaliyet biçimleridir. Atmosfer üzerindeki antropojenik etkiler, sadece çeşitli aerosollerin ve sera gazlarının görünümünde değil, aynı zamanda su buharı miktarındaki artışta da ifade edilir ve kendilerini sis ve asit yağmuru şeklinde gösterir. Sera gazları dünya yüzeyinin sıcaklık rejimini değiştirir, belirli gazların emisyonları ozon perdesinin hacmini azaltır ve ozon deliklerinin oluşumuna katkıda bulunur. Dünya atmosferinin etnosferik rolü büyüktür.

Atmosferin doğal süreçlerdeki rolü

Litosfer ile dış uzay arasındaki ara durumundaki yüzey atmosferi ve gaz bileşimi, organizmaların yaşamı için koşullar yaratır. Aynı zamanda, kayaların tahribatı ve yoğunluğu, kırıntılı malzemenin transferi ve birikmesi, yağış miktarına, doğasına ve sıklığına, rüzgarların sıklığına ve gücüne ve özellikle hava sıcaklığına bağlıdır. Atmosfer, iklim sisteminin merkezi bileşenidir. Hava sıcaklığı ve nem, bulutluluk ve yağış, rüzgar - tüm bunlar havayı, yani atmosferin sürekli değişen durumunu karakterize eder. Aynı zamanda, bu aynı bileşenler iklimi, yani ortalama uzun vadeli hava rejimini de karakterize eder.

Gazların bileşimi, bulutların varlığı ve aerosol parçacıkları (kül, toz, su buharı parçacıkları) olarak adlandırılan çeşitli safsızlıklar, güneş radyasyonunun atmosferden geçiş özelliklerini belirler ve Dünya'nın termal radyasyonunun kaçmasını önler. uzaya.

Dünya'nın atmosferi çok hareketlidir. İçinde ortaya çıkan süreçler ve gaz bileşimindeki, kalınlığındaki, bulutluluğundaki, şeffaflığındaki ve içindeki çeşitli aerosol parçacıklarının varlığındaki değişiklikler hem havayı hem de iklimi etkiler.

Doğal süreçlerin hareketi ve yönü ile Dünya üzerindeki yaşam ve aktivite güneş radyasyonu tarafından belirlenir. Dünya yüzeyine gelen ısının %99,98'ini verir. Yıllık 134*10 19 kcal yapar. Bu ısı miktarı 200 milyar ton kömür yakılarak elde edilebilir. Güneş kütlesindeki bu termonükleer enerji akışını yaratan hidrojen rezervleri, en az 10 milyar yıl daha, yani gezegenimizin kendisinin var olduğundan iki kat daha uzun bir süre için yeterli olacaktır.

Atmosferin üst sınırına giren toplam güneş enerjisi miktarının yaklaşık 1/3'ü dünya uzayına geri yansıtılır, %13'ü ozon tabakası tarafından emilir (neredeyse tüm ultraviyole radyasyon dahil). %7 - atmosferin geri kalanı ve sadece %44'ü yeryüzüne ulaşır. Bir günde Dünya'ya ulaşan toplam güneş radyasyonu, insanlığın geçtiğimiz bin yılda her türlü yakıtı yakması sonucu elde ettiği enerjiye eşittir.

Güneş radyasyonunun dünya yüzeyindeki dağılımının miktarı ve doğası, atmosferin bulutluluğuna ve şeffaflığına yakından bağlıdır. Saçılan radyasyon miktarı, Güneş'in ufkun üzerindeki yüksekliğinden, atmosferin şeffaflığından, su buharı içeriğinden, tozdan, toplam karbondioksit miktarından vb. etkilenir.

Maksimum saçılan radyasyon miktarı kutup bölgelerine düşer. Güneş ufkun üzerinde ne kadar düşükse, belirli bir alana o kadar az ısı girer.

Atmosferik şeffaflık ve bulutluluk büyük önem taşımaktadır. Bulutlu bir yaz gününde, gündüz bulutları dünya yüzeyinin ısınmasını engellediğinden, genellikle açık olandan daha soğuktur.

Atmosferin toz içeriği, ısı dağılımında önemli bir rol oynar. İçinde şeffaflığını etkileyen ince dağılmış katı toz ve kül parçacıkları, çoğu yansıyan güneş radyasyonunun dağılımını olumsuz yönde etkiler. İnce parçacıklar atmosfere iki şekilde girer: ya volkanik patlamalar sırasında dışarı atılan küller ya da kurak tropik ve subtropikal bölgelerden rüzgarlarla taşınan çöl tozu. Özellikle kuraklık sırasında sıcak hava akımlarıyla atmosferin üst katmanlarına taşındığında ve orada uzun süre kalabildiğinde bu tür tozların çoğu oluşur. 1883'te Krakatoa yanardağının patlamasından sonra, atmosfere onlarca kilometre atılan toz, yaklaşık 3 yıl stratosferde kaldı. El Chichon yanardağının (Meksika) 1985 yılındaki patlaması sonucunda, toz Avrupa'ya ulaştı ve bu nedenle yüzey sıcaklıklarında hafif bir düşüş oldu.

Dünyanın atmosferi değişken miktarda su buharı içerir. Mutlak olarak, ağırlık veya hacim olarak, miktarı %2 ila %5 arasındadır.

Su buharı, karbondioksit gibi, sera etkisini artırır. Atmosferde oluşan bulutlarda ve sislerde, kendine özgü fizikokimyasal süreçler meydana gelir.

Atmosferdeki birincil su buharı kaynağı okyanusların yüzeyidir. Yıllık 95 ila 110 cm kalınlığında bir su tabakası ondan buharlaşır, nemin bir kısmı yoğuşmadan sonra okyanusa geri döner, diğeri ise hava akımları ile kıtalara yönlendirilir. Değişken nemli iklime sahip bölgelerde yağış toprağı nemlendirir, nemli bölgelerde ise yeraltı suyu rezervleri oluşturur. Bu nedenle, atmosfer bir nem biriktiricisi ve bir yağış deposudur. atmosferde oluşan sisler ise toprak örtüsüne nem sağlayarak hayvan ve bitki dünyasının gelişiminde belirleyici rol oynar.

Atmosferik nem, atmosferin hareketliliği nedeniyle dünya yüzeyine dağılır. Çok karmaşık bir rüzgar ve basınç dağılımı sistemine sahiptir. Atmosferin sürekli hareket halinde olması nedeniyle, rüzgar akımlarının ve basıncın dağılımının doğası ve kapsamı sürekli değişmektedir. Dolaşım ölçekleri, sadece birkaç yüz metrelik bir mikrometeorolojikten, on binlerce kilometrelik bir küresel olana kadar değişir. Büyük atmosferik girdaplar, büyük ölçekli hava akımı sistemlerinin oluşturulmasında yer alır ve atmosferin genel dolaşımını belirler. Ek olarak, felaket atmosferik olayların kaynaklarıdır.

Hava ve iklim koşullarının dağılımı ve canlıların işleyişi atmosfer basıncına bağlıdır. Atmosfer basıncının küçük sınırlar içinde dalgalanması durumunda insanların sağlığı ve hayvanların davranışlarında belirleyici bir rol oynamaz ve bitkilerin fizyolojik fonksiyonlarını etkilemez. Kural olarak, ön fenomenler ve hava değişiklikleri, basınç değişiklikleri ile ilişkilidir.

Rölyef oluşturan bir faktör olan ve flora ve fauna üzerinde en güçlü etkiye sahip olan rüzgarın oluşumu için atmosfer basıncı temel öneme sahiptir.

Rüzgar bitkilerin büyümesini baskılayabilir ve aynı zamanda tohumların transferini teşvik edebilir. Hava ve iklim koşullarının oluşumunda rüzgarın rolü büyüktür. Ayrıca deniz akıntılarının düzenleyicisi olarak da görev yapar. Rüzgar, dış etkenlerden biri olarak, uzun mesafelerde yıpranmış malzemenin aşınmasına ve sönmesine katkıda bulunur.

Atmosferik süreçlerin ekolojik ve jeolojik rolü

İçinde aerosol parçacıklarının ve katı tozların ortaya çıkması nedeniyle atmosferin şeffaflığının azalması, güneş radyasyonunun dağılımını etkileyerek albedo veya yansıtıcılığı arttırır. Çeşitli kimyasal reaksiyonlar aynı sonuca yol açarak ozonun ayrışmasına ve su buharından oluşan "inci" bulutların oluşmasına neden olur. Atmosferin gaz bileşimindeki, özellikle de sera gazlarındaki değişikliklerin yanı sıra, yansıtmadaki küresel değişim, iklim değişikliğinin nedenidir.

Dünya yüzeyinin farklı kısımlarında atmosfer basıncında farklılıklara neden olan eşit olmayan ısıtma, troposferin ayırt edici özelliği olan atmosferik dolaşıma yol açar. Basınç farkı olduğunda, hava yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına doğru akar. Hava kütlelerinin bu hareketleri, nem ve sıcaklık ile birlikte, atmosferik süreçlerin temel ekolojik ve jeolojik özelliklerini belirler.

Hıza bağlı olarak rüzgar, dünya yüzeyinde çeşitli jeolojik işler üretir. 10 m/s hızla ağaçların kalın dallarını sallar, toz ve ince kumu alıp taşır; 20 m/s hızla ağaç dallarını kırar, kum ve çakıl taşır; 30 m/s (fırtına) hızında evlerin çatılarını koparır, ağaçları kökünden söker, direkleri kırar, çakılları hareket ettirir ve küçük çakıl taşır ve 40 m/s hızındaki bir kasırga evleri tahrip eder, elektrik hatlarını kırar ve yıkar direkler, büyük ağaçları kökünden söker.

Fırtınalı fırtınalar ve kasırgalar (tornadolar) feci sonuçları olan büyük bir olumsuz çevresel etkiye sahiptir - sıcak mevsimde 100 m/s'ye kadar hıza sahip güçlü atmosferik cephelerde meydana gelen atmosferik girdaplar. Fırtınalar, kasırga rüzgar hızlarına sahip (60-80 m/s'ye kadar) yatay kasırgalardır. Bunlara genellikle birkaç dakikadan yarım saate kadar süren şiddetli sağanak ve gök gürültülü sağanak yağışlar eşlik eder. Fırtınalar 50 km genişliğe kadar olan alanları kapsıyor ve 200-250 km mesafe kat ediyor. 1998 yılında Moskova ve Moskova bölgesinde şiddetli bir fırtına birçok evin çatısına zarar verdi ve ağaçları devirdi.

Kuzey Amerika'da kasırga olarak adlandırılan kasırgalar, genellikle gök gürültülü bulutlarla ilişkilendirilen huni şeklindeki güçlü atmosferik girdaplardır. Bunlar, birkaç on ila yüzlerce metre çapında, ortasında daralan hava sütunlarıdır. Kasırga, bir filin hortumuna çok benzeyen, bulutlardan inen veya dünyanın yüzeyinden yükselen bir huni görünümündedir. Güçlü bir seyrekleşme ve yüksek dönüş hızına sahip olan kasırga, toz, rezervuarlardan su ve çeşitli nesneler çekerek birkaç yüz kilometreye kadar yol alır. Güçlü kasırgalara gök gürültülü fırtınalar, yağmur eşlik eder ve büyük yıkıcı güce sahiptir.

Tornadolar, sürekli olarak soğuk veya sıcak olan subpolar veya ekvator bölgelerinde nadiren meydana gelir. Açık okyanusta birkaç hortum. Kasırgalar Avrupa, Japonya, Avustralya, ABD'de meydana gelir ve Rusya'da özellikle Orta Kara Dünya bölgesinde, Moskova, Yaroslavl, Nizhny Novgorod ve Ivanovo bölgelerinde sık görülür.

Tornadolar arabaları, evleri, vagonları, köprüleri kaldırır ve hareket ettirir. Amerika Birleşik Devletleri'nde özellikle yıkıcı kasırgalar (tornadolar) görülmektedir. Yılda 450 ila 1500 kasırga kaydediliyor ve ortalama 100 kurban var. Kasırgalar hızlı etkili, yıkıcı atmosferik süreçlerdir. Sadece 20-30 dakikada oluşurlar ve varlık süreleri 30 dakikadır. Bu nedenle, kasırgaların meydana gelme zamanını ve yerini tahmin etmek neredeyse imkansızdır.

Diğer yıkıcı, ancak uzun vadeli atmosferik girdaplar siklonlardır. Belirli koşullar altında dairesel bir hava akımı hareketinin oluşmasına katkıda bulunan bir basınç düşüşü nedeniyle oluşurlar. Atmosferik girdaplar, nemli sıcak havanın yükselen güçlü akımları etrafında ortaya çıkar ve güney yarımkürede saat yönünde ve kuzey yarımkürede saat yönünün tersine yüksek hızda döner. Kasırgalardan farklı olarak siklonlar, okyanuslardan kaynaklanır ve kıtalar üzerinde yıkıcı etkilerini üretir. Başlıca yıkıcı faktörler kuvvetli rüzgarlar, kar yağışı şeklinde yoğun yağışlar, sağanaklar, dolu ve taşkın selleridir. 19 - 30 m / s hızdaki rüzgarlar bir fırtına, 30 - 35 m / s - bir fırtına ve 35 m / s'den fazla - bir kasırga oluşturur.

Tropikal siklonlar - kasırgalar ve tayfunlar - ortalama birkaç yüz kilometre genişliğe sahiptir. Siklonun içindeki rüzgar hızı kasırga kuvvetine ulaşır. Tropikal siklonlar birkaç günden birkaç haftaya kadar sürer ve 50 ila 200 km/s hızla hareket eder. Orta enlem siklonları daha büyük bir çapa sahiptir. Enine boyutları bin ila birkaç bin kilometre arasında değişiyor, rüzgar hızı fırtınalı. Kuzey yarımkürede batıdan hareket ederler ve buna felaket getiren dolu ve kar yağışı eşlik eder. Siklonlar ve bunlarla ilişkili kasırgalar ve tayfunlar, mağdur sayısı ve neden olduğu hasar açısından selden sonra en büyük doğal afetlerdir. Asya'nın yoğun nüfuslu bölgelerinde, kasırgalar sırasında ölenlerin sayısı binlerle ölçülmektedir. 1991 yılında Bangladeş'te 6 m yüksekliğinde deniz dalgalarının oluşmasına neden olan bir kasırga sırasında 125 bin kişi öldü. Tayfunlar Amerika Birleşik Devletleri'ne büyük zarar veriyor. Sonuç olarak, onlarca ve yüzlerce insan ölüyor. Batı Avrupa'da kasırgalar daha az hasara neden olur.

Fırtınalar felaket atmosferik bir fenomen olarak kabul edilir. Sıcak, nemli hava çok hızlı yükseldiğinde ortaya çıkarlar. Tropikal ve subtropikal bölgelerin sınırında, ılıman bölgede 10-30 gün boyunca yılda 90-100 gün fırtınalar meydana gelir. Ülkemizde en fazla oraj Kuzey Kafkasya'da görülür.

Fırtınalar genellikle bir saatten az sürer. Yoğun sağanak yağışlar, dolu fırtınalar, yıldırım çarpmaları, şiddetli rüzgarlar ve dikey hava akımları özel bir tehlike oluşturur. Dolu tehlikesi, dolu tanelerinin boyutuna göre belirlenir. Kuzey Kafkasya'da bir zamanlar dolu tanesinin kütlesi 0,5 kg'a ulaştı ve Hindistan'da 7 kg ağırlığındaki dolu taneleri kaydedildi. Ülkemizde en tehlikeli bölgeler Kuzey Kafkasya'da bulunmaktadır. Temmuz 1992'de, Mineralnye Vody havaalanındaki dolu, 18 uçağa zarar verdi.

Yıldırım, tehlikeli bir hava olayıdır. İnsanları, hayvanları öldürür, yangına neden olur, elektrik şebekesine zarar verir. Her yıl yaklaşık 10.000 kişi gök gürültülü fırtınalar ve dünya çapındaki sonuçları nedeniyle ölüyor. Ayrıca, Afrika'nın bazı bölgelerinde, Fransa'da ve Amerika Birleşik Devletleri'nde yıldırım kurbanlarının sayısı diğer doğal olaylardan daha fazladır. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki fırtınalardan kaynaklanan yıllık ekonomik hasar en az 700 milyon dolar.

Kuraklık çöl, bozkır ve orman-bozkır bölgeleri için tipiktir. Yağış olmaması, toprağın kurumasına, yeraltı suyu seviyesinin ve rezervuarların tamamen kuruyana kadar düşmesine neden olur. Nem eksikliği bitki örtüsünün ve mahsulün ölümüne yol açar. Kuraklık özellikle Afrika, Yakın ve Orta Doğu, Orta Asya ve Güney Kuzey Amerika'da şiddetlidir.

Kuraklık, insan yaşamının koşullarını değiştirmekte, toprağın tuzlanması, kuru rüzgarlar, toz fırtınaları, toprak erozyonu ve orman yangınları gibi süreçlerle doğal çevreyi olumsuz etkilemektedir. Yangınlar özellikle tayga bölgelerinde, tropikal ve subtropikal ormanlarda ve savanlarda kuraklık sırasında daha güçlüdür.

Kuraklık, bir sezon süren kısa süreli süreçlerdir. Kuraklıklar iki mevsimden fazla sürdüğünde, açlık ve toplu ölüm tehdidi vardır. Tipik olarak, kuraklığın etkisi bir veya daha fazla ülkenin topraklarına kadar uzanır. Özellikle Afrika'nın Sahel bölgesinde trajik sonuçları olan uzun süreli kuraklıklar meydana gelir.

Kar yağışı, aralıklı şiddetli yağmurlar ve uzun süreli yağmurlar gibi atmosferik olaylar büyük hasara neden olur. Kar yağışları dağlarda devasa çığlara neden olurken, yağan karların hızla erimesi ve uzun süreli şiddetli yağışlar sele neden oluyor. Özellikle ağaçsız alanlarda, yeryüzüne düşen büyük bir su kütlesi, toprak örtüsünün ciddi şekilde erozyona uğramasına neden olur. Dağ geçidi sistemlerinde yoğun bir büyüme var. Taşkınlar, yoğun yağış dönemindeki büyük taşkınların veya ani bir ısınma veya ilkbaharda kar erimesinden sonraki taşkınların bir sonucu olarak meydana gelir ve bu nedenle, atmosferik olaylardan kaynaklanır (hidrosferin ekolojik rolü ile ilgili bölümde tartışılmaktadır).

Atmosferdeki antropojenik değişiklikler

Şu anda, atmosferik kirliliğe neden olan ve ekolojik dengenin ciddi şekilde ihlal edilmesine yol açan birçok farklı antropojenik doğa kaynağı vardır. Ölçek açısından, atmosfer üzerinde en büyük etkiye sahip iki kaynak vardır: ulaşım ve sanayi. Ortalama olarak, ulaşım, toplam atmosferik kirliliğin yaklaşık% 60'ını, sanayi -% 15, termal enerji -% 15, evsel ve endüstriyel atıkların imhası için teknolojiler -% 10'unu oluşturuyor.

Taşıma, kullanılan yakıta ve oksitleyici ajanların türlerine bağlı olarak, atmosfere azot oksitler, kükürt, karbon oksitler ve dioksitler, kurşun ve bileşikleri, kurum, benzopiren (polisiklik aromatik hidrokarbonlar grubundan bir madde) yayar. cilt kanserine neden olan güçlü bir kanserojen).

Sanayi, atmosfere kükürt dioksit, karbon oksitler ve dioksitler, hidrokarbonlar, amonyak, hidrojen sülfür, sülfürik asit, fenol, klor, flor ve diğer bileşikler ve kimyasallar yayar. Ancak emisyonlar arasındaki baskın pozisyon (% 85'e kadar) toz tarafından işgal edilir.

Kirliliğin bir sonucu olarak, atmosferin şeffaflığı değişir, içinde aerosoller, duman ve asit yağmurları görülür.

Aerosoller, gazlı bir ortamda asılı duran katı parçacıklardan veya sıvı damlacıklardan oluşan dağılmış sistemlerdir. Dağılmış fazın partikül boyutu genellikle 10 -3 -10 -7 cm'dir. Dağılmış fazın bileşimine bağlı olarak aerosoller iki gruba ayrılır. Biri gazlı bir ortamda dağılmış katı parçacıklardan oluşan aerosolleri, ikincisi ise gaz ve sıvı fazların bir karışımı olan aerosolleri içerir. Birincisine duman, ikincisine sis denir. Yoğunlaşma merkezleri, oluşum sürecinde önemli bir rol oynamaktadır. Volkanik kül, kozmik toz, endüstriyel emisyon ürünleri, çeşitli bakteriler, vb. Yoğunlaşma çekirdeği görevi görür.Olası konsantrasyon çekirdeği kaynaklarının sayısı sürekli artmaktadır. Yani örneğin kuru ot 4000 m2'lik bir alanda yangınla yok edildiğinde ortalama 11*10 22 aerosol çekirdeği oluşur.

Aerosoller, gezegenimizin ortaya çıktığı andan itibaren oluşmaya başladı ve doğal koşulları etkiledi. Ancak, maddelerin doğadaki genel dolaşımı ile dengelenen sayıları ve eylemleri, derin ekolojik değişikliklere neden olmadı. Oluşumlarının antropojenik faktörleri, bu dengeyi önemli biyosferik aşırı yüklere kaydırdı. Bu özellik, insanoğlunun hem toksik maddeler şeklinde hem de bitki koruma için özel olarak oluşturulmuş aerosolleri kullanmaya başlamasından bu yana özellikle belirgindir.

Bitki örtüsü için en tehlikeli olanı kükürt dioksit, hidrojen florür ve nitrojen aerosolleridir. Islak bir yaprak yüzeyi ile temas ettiklerinde canlılar üzerinde zararlı etkiye sahip asitler oluştururlar. Asit sisleri, solunan hava ile birlikte hayvanların ve insanların solunum organlarına girer ve mukoza zarlarını agresif bir şekilde etkiler. Bazıları canlı dokuyu bozar ve radyoaktif aerosoller kansere neden olur. Radyoaktif izotoplar arasında, SG 90, yalnızca kanserojenliği nedeniyle değil, aynı zamanda bir kalsiyum analoğu olarak, organizmaların kemiklerinde yer değiştirip ayrışmalarına neden olarak özellikle tehlikelidir.

Nükleer patlamalar sırasında atmosferde radyoaktif aerosol bulutları oluşur. 1 - 10 mikron yarıçaplı küçük parçacıklar sadece troposferin üst katmanlarına değil, aynı zamanda uzun süre kalabilecekleri stratosfere de düşer. Aerosol bulutları, nükleer yakıt üreten sanayi tesislerinin reaktörlerinin çalışması sırasında ve ayrıca nükleer santrallerdeki kazalar sonucunda da oluşur.

Smog, endüstriyel alanlar ve büyük şehirler üzerinde sisli bir perde oluşturan sıvı ve katı dağınık fazlar ile aerosollerin bir karışımıdır.

Üç tür duman vardır: buz, ıslak ve kuru. Buz dumanına Alaskan denir. Bu, sis damlacıkları ve ısıtma sistemlerinden gelen buhar donduğunda oluşan tozlu partiküller ve buz kristallerinin eklenmesiyle gaz halindeki kirleticilerin bir kombinasyonudur.

Islak duman veya Londra tipi duman bazen kış dumanı olarak adlandırılır. Gaz halindeki kirleticiler (esas olarak kükürt dioksit), toz parçacıkları ve sis damlacıklarının bir karışımıdır. Kış dumanının ortaya çıkması için meteorolojik ön koşul, soğuk hava tabakasının (700 m'nin altında) üzerinde bir sıcak hava tabakasının bulunduğu sakin havadır. Aynı zamanda, sadece yatay değil, aynı zamanda dikey değişim de yoktur. Genellikle yüksek katmanlarda dağılan kirleticiler bu durumda yüzey katmanında birikir.

Kuru duman yaz aylarında oluşur ve genellikle LA tipi duman olarak adlandırılır. Ozon, karbon monoksit, azot oksitler ve asit buharlarının bir karışımıdır. Bu tür duman, kirleticilerin güneş radyasyonu, özellikle de ultraviyole kısmı ile ayrışmasının bir sonucu olarak oluşur. Meteorolojik ön koşul, sıcak havanın üzerinde bir soğuk hava tabakasının görünümünde ifade edilen atmosferik inversiyondur. Genellikle sıcak hava akımlarıyla kaldırılan gazlar ve katı parçacıklar daha sonra üst soğuk katmanlarda dağılır, ancak bu durumda inversiyon katmanında birikir. Fotoliz sürecinde, otomobil motorlarında yakıtın yanması sırasında oluşan azot dioksitler ayrışır:

HAYIR 2 → HAYIR + O

Daha sonra ozon sentezi gerçekleşir:

O + O 2 + M → O 3 + M

HAYIR + O → HAYIR 2

Fotoayrışma süreçlerine sarı-yeşil bir parıltı eşlik eder.

Ayrıca aşağıdaki tipe göre reaksiyonlar meydana gelir: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, yani güçlü sülfürik asit oluşur.

Meteorolojik koşullardaki bir değişiklikle (rüzgarın görünümü veya nemdeki değişiklik), soğuk hava dağılır ve duman kaybolur.

Dumandaki karsinojenlerin varlığı, solunum yetmezliğine, mukoza zarının tahriş olmasına, dolaşım bozukluklarına, astımlı boğulmaya ve sıklıkla ölüme yol açar. Duman özellikle küçük çocuklar için tehlikelidir.

Asit yağmuru, endüstriyel sülfür oksitler, azot oksitler ve bunlarda çözünmüş perklorik asit ve klor buharları tarafından asitlenen atmosferik yağıştır. Kömür ve gaz yakma sürecinde, içindeki kükürtün çoğu, hem oksit formunda hem de demir içeren bileşiklerde, özellikle pirit, pirotit, kalkopirit, vb., karbon ile birlikte kükürt okside dönüşür. dioksit, atmosfere salınır. Atmosferik nitrojen ve teknik emisyonlar oksijen ile birleştiğinde çeşitli nitrojen oksitler oluşur ve oluşan nitrojen oksitlerin hacmi yanma sıcaklığına bağlıdır. Azot oksitlerin büyük kısmı araçların ve dizel lokomotiflerin çalışması sırasında meydana gelir ve daha küçük bir kısmı enerji sektörü ve sanayi kuruluşlarında meydana gelir. Kükürt ve azot oksitler ana asit oluşturuculardır. Atmosferdeki oksijen ve içindeki su buharı ile reaksiyona girdiğinde sülfürik ve nitrik asitler oluşur.

Ortamın alkali-asit dengesinin pH değeri ile belirlendiği bilinmektedir. Nötr bir ortamın pH değeri 7, asidik bir ortamın pH değeri 0, alkali bir ortamın pH değeri 14'tür. Yakın geçmişte yağmur suyunun pH değeri 5,6 olmasına rağmen, modern çağda yağmur suyunun pH değeri 5.6'dır. tarafsızdı. pH değerinde bir azalma, asitlikte on kat artışa tekabül eder ve bu nedenle, şu anda, artan asitli yağmurlar hemen hemen her yere düşer. Batı Avrupa'da kaydedilen yağışların maksimum asitliği 4-3.5 pH idi. 4-4,5'e eşit pH değerinin çoğu balık için ölümcül olduğu dikkate alınmalıdır.

Asit yağmurları, Dünya'nın bitki örtüsü üzerinde, endüstriyel ve konut binaları üzerinde agresif bir etkiye sahiptir ve maruz kalan kayaların ayrışmasının önemli ölçüde hızlanmasına katkıda bulunur. Asitlikte bir artış, besinlerin çözüldüğü toprakların nötralizasyonunun kendi kendini düzenlemesini önler. Bu da verimde keskin bir düşüşe yol açar ve bitki örtüsünün bozulmasına neden olur. Toprağın asitliği, bağlı halde bulunan, bitkiler tarafından yavaş yavaş emilen, onlarda ciddi doku hasarına neden olan ve insan besin zincirlerine nüfuz eden ağır maddelerin salınmasına katkıda bulunur.

Deniz sularının özellikle sığ sularda alkali-asit potansiyelindeki bir değişiklik, birçok omurgasızın üremesinin durmasına, balıkların ölümüne neden olmakta ve okyanuslardaki ekolojik dengeyi bozmaktadır.

Asit yağmurları sonucunda Batı Avrupa, Baltık Devletleri, Karelya, Urallar, Sibirya ve Kanada ormanları ölüm tehdidi altındadır.

Atmosferin Dünya'nın yaşamındaki rolü

Atmosfer, insanların soluduğu oksijen kaynağıdır. Bununla birlikte, irtifaya çıktıkça, toplam atmosferik basınç düşer ve kısmi oksijen basıncında bir azalmaya neden olur.

İnsan akciğerleri yaklaşık üç litre alveolar hava içerir. Atmosfer basıncı normal ise alveolar havadaki kısmi oksijen basıncı 11 mm Hg olacaktır. Sanat., karbondioksit basıncı - 40 mm Hg. Sanat ve su buharı - 47 mm Hg. Sanat. Rakım arttıkça oksijen basıncı azalır ve toplamda akciğerlerdeki su buharı ve karbondioksit basıncı sabit kalır - yaklaşık 87 mm Hg. Sanat. Hava basıncı bu değere eşit olduğunda, akciğerlere oksijen akışı duracaktır.

20 km yükseklikte atmosfer basıncının düşmesi nedeniyle insan vücudundaki su ve interstisyel vücut sıvısı burada kaynar. Basınçlı bir kabin kullanmazsanız, böyle bir yükseklikte bir kişi neredeyse anında ölecektir. Bu nedenle, insan vücudunun fizyolojik özellikleri açısından "uzay", deniz seviyesinden 20 km yükseklikten kaynaklanmaktadır.

Atmosferin Dünya'nın yaşamındaki rolü çok büyüktür. Örneğin, yoğun hava katmanları - troposfer ve stratosfer sayesinde insanlar radyasyona maruz kalmaktan korunur. Uzayda, nadir bulunan havada, 36 km'nin üzerinde bir yükseklikte iyonlaştırıcı radyasyon etki eder. 40 km'nin üzerinde bir yükseklikte - ultraviyole.

Dünya yüzeyinin üzerinde 90-100 km'nin üzerinde bir yüksekliğe çıkarken, kademeli bir zayıflama olacak ve daha sonra alt atmosferik katmanda gözlemlenen, insanlara aşina olan fenomenlerin tamamen ortadan kalkması olacak:

Ses yayılmaz.

Aerodinamik kuvvet ve sürtünme yoktur.

Isı konveksiyon vb. ile aktarılmaz.

Atmosferik katman, Dünya'yı ve tüm canlı organizmaları kozmik radyasyondan, meteorlardan korur, mevsimsel sıcaklık dalgalanmalarını düzenlemekten, günlük olanları dengelemekten ve eşitlemekten sorumludur. Dünya'da bir atmosferin yokluğunda, günlük sıcaklık +/-200С˚ içinde dalgalanacaktır. Atmosferik katman, dünyanın yüzeyi ile dış uzay arasında hayat veren bir "tampon", nem ve ısı taşıyıcısıdır; atmosferde fotosentez ve enerji alışverişi süreçleri gerçekleşir - en önemli biyosferik süreçler.

Dünya yüzeyinden itibaren atmosferin katmanları

Atmosfer, Dünya yüzeyinden itibaren sırasıyla atmosferin aşağıdaki katmanları olan katmanlı bir yapıdır:

Troposfer.

Stratosfer.

Mezosfer.

Termosfer.

Ekzosfer

Her katmanın aralarında keskin sınırları yoktur ve yükseklikleri enlem ve mevsimlerden etkilenir. Bu katmanlı yapı, farklı yüksekliklerdeki sıcaklık değişimleri sonucu oluşmuştur. Parıldayan yıldızları görmemiz atmosfer sayesindedir.

Katmanlara göre Dünya atmosferinin yapısı:

Dünyanın atmosferi neyden yapılmıştır?

Her atmosferik katman sıcaklık, yoğunluk ve bileşim bakımından farklılık gösterir. Atmosferin toplam kalınlığı 1.5-2.0 bin km'dir. Dünyanın atmosferi neyden yapılmıştır? Şu anda, çeşitli safsızlıklara sahip bir gaz karışımıdır.

Troposfer

Dünya atmosferinin yapısı, atmosferin yaklaşık 10-15 km yüksekliğindeki alt kısmı olan troposfer ile başlar. Atmosferik havanın çoğunun yoğunlaştığı yer burasıdır. Troposferin karakteristik bir özelliği, her 100 metrede bir yükseldikçe sıcaklığın 0,6 ˚C düşmesidir. Troposfer, neredeyse tüm atmosferik su buharını kendi içinde yoğunlaştırmıştır ve burada bulutlar da oluşur.

Troposferin yüksekliği günlük olarak değişir. Ayrıca, ortalama değeri enlem ve yılın mevsimine bağlı olarak değişir. Troposferin kutupların üzerindeki ortalama yüksekliği 9 km, ekvatorun üzerinde - yaklaşık 17 km. Ekvator üzerinde yıllık ortalama hava sıcaklığı +26 ˚C'ye yakın ve Kuzey Kutbu üzerinde -23 ˚C'dir. Ekvator üzerindeki troposfer sınırının üst çizgisi, yıllık ortalama sıcaklık yaklaşık -70 ˚C ve kuzey kutbu üzerinde yazın -45 ˚C ve kışın -65 ˚C'dir. Bu nedenle, yükseklik ne kadar yüksek olursa, sıcaklık o kadar düşük olur. Güneş ışınları troposferden serbestçe geçerek Dünya'nın yüzeyini ısıtır. Güneş tarafından yayılan ısı karbondioksit, metan ve su buharı tarafından tutulur.

Stratosfer

Troposfer tabakasının üstünde, yüksekliği 50-55 km olan stratosfer bulunur. Bu katmanın özelliği, yükseklikle sıcaklığın artmasıdır. Troposfer ile stratosfer arasında tropopoz adı verilen bir geçiş tabakası bulunur.

Yaklaşık 25 kilometre yükseklikten stratosferik tabakanın sıcaklığı artmaya başlar ve maksimum 50 km yüksekliğe ulaştığında +10 ila +30 ˚C arasında değerler alır.

Stratosferde çok az su buharı vardır. Bazen yaklaşık 25 km yükseklikte "sedef" olarak adlandırılan oldukça ince bulutlar bulabilirsiniz. Gündüzleri fark edilmezler, ancak geceleri ufkun altındaki güneşin aydınlatması nedeniyle parlarlar. Sedef bulutlarının bileşimi aşırı soğutulmuş su damlacıklarıdır. Stratosfer çoğunlukla ozondan oluşur.

mezosfer

Mezosfer tabakasının yüksekliği yaklaşık 80 km'dir. Burada yukarıya doğru yükseldikçe sıcaklık düşer ve en üst sınırda sıfırın altında birkaç onlarca C˚ değerlerine ulaşır. Mezosferde, muhtemelen buz kristallerinden oluşan bulutlar da gözlemlenebilir. Bu bulutlara "gümüş" denir. Mezosfer, atmosferdeki en soğuk sıcaklık ile karakterize edilir: -2 ila -138 ˚C.

termosfer

Bu atmosferik katman, adını yüksek sıcaklıklardan almıştır. Termosfer şunlardan oluşur:

İyonosfer.

exospheres.

İyonosfer, her santimetresi 300 km yükseklikte 1 milyar atom ve molekülden oluşan ve 600 km yükseklikte - 100 milyondan fazla olan nadir hava ile karakterize edilir.

İyonosfer ayrıca yüksek hava iyonizasyonu ile karakterize edilir. Bu iyonlar, yüklü oksijen atomlarından, yüklü azot atomları moleküllerinden ve serbest elektronlardan oluşur.

Ekzosfer

800-1000 km yükseklikten ekzosferik katman başlar. Gaz parçacıkları, özellikle hafif olanlar, yerçekimi kuvvetini yenerek burada büyük bir hızla hareket eder. Bu tür parçacıklar, hızlı hareketlerinden dolayı atmosferden uzaya uçar ve dağılır. Bu nedenle, exosphere dağılım küresi olarak adlandırılır. Ekzosferin en yüksek katmanlarını oluşturan, uzaya uçan ağırlıklı olarak hidrojen atomlarıdır. Üst atmosferdeki parçacıklar ve güneş rüzgarının parçacıkları sayesinde kuzey ışıklarını gözlemleyebiliriz.

Uydular ve jeofizik roketler, elektrik yüklü parçacıklardan - elektronlar ve protonlardan oluşan gezegenin radyasyon kuşağının üst atmosferinde varlığını belirlemeyi mümkün kıldı.

Atmosfer(Yunanca atmosferden - buhar ve spharia - top) - onunla dönen Dünya'nın hava kabuğu. Atmosferin gelişimi, gezegenimizde meydana gelen jeolojik ve jeokimyasal süreçlerin yanı sıra canlı organizmaların faaliyetleri ile yakından bağlantılıydı.

Atmosferin alt sınırı, havanın topraktaki en küçük gözeneklere nüfuz etmesi ve suda bile çözünmesi nedeniyle Dünya'nın yüzeyi ile çakışmaktadır.

2000-3000 km yükseklikteki üst sınır yavaş yavaş uzaya geçer.

Oksijen açısından zengin atmosfer, Dünya'da yaşamı mümkün kılar. Atmosferik oksijen, insanlar, hayvanlar ve bitkiler tarafından nefes alma sürecinde kullanılır.

Atmosfer olmasaydı, Dünya ay kadar sessiz olurdu. Sonuçta ses, hava parçacıklarının titreşimidir. Gökyüzünün mavi rengi, atmosferden geçen güneş ışınlarının, sanki bir mercekten geçer gibi, bileşen renklerine ayrıştırılmasıyla açıklanır. Bu durumda, en çok mavi ve mavi renklerin ışınları dağılır.

Atmosfer, canlı organizmalar üzerinde zararlı bir etkiye sahip olan Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun çoğunu tutar. Aynı zamanda ısıyı Dünya'nın yüzeyinde tutar ve gezegenimizin soğumasını engeller.

Atmosferin yapısı

Atmosferde yoğunluk ve yoğunluk bakımından farklılık gösteren birkaç katman ayırt edilebilir (Şekil 1).

Troposfer

Troposfer- kutupların üzerindeki kalınlığı 8-10 km, ılıman enlemlerde - 10-12 km ve ekvatorun üstünde - 16-18 km olan atmosferin en düşük tabakası.

Pirinç. 1. Dünya atmosferinin yapısı

Troposferdeki hava, dünya yüzeyinden, yani karadan ve sudan ısıtılır. Bu nedenle, bu katmandaki hava sıcaklığı her 100 m'de ortalama 0,6 °C azalır, troposferin üst sınırında -55 °C'ye ulaşır. Aynı zamanda, troposferin üst sınırındaki ekvator bölgesinde, hava sıcaklığı -70 °С ve Kuzey Kutbu bölgesinde -65 °С'dir.

Atmosfer kütlesinin yaklaşık %80'i troposferde yoğunlaşır, hemen hemen tüm su buharı bulunur, gök gürültülü fırtınalar, fırtınalar, bulutlar ve yağış meydana gelir ve dikey (konveksiyon) ve yatay (rüzgar) hava hareketi meydana gelir.

Havanın ağırlıklı olarak troposferde oluştuğunu söyleyebiliriz.

Stratosfer

Stratosfer- 8 ila 50 km yükseklikte troposferin üzerinde bulunan atmosfer tabakası. Bu katmandaki gökyüzünün rengi mor görünür, bu da güneş ışınlarının neredeyse dağılmaması nedeniyle havanın seyrekleşmesiyle açıklanır.

Stratosfer, atmosfer kütlesinin %20'sini içerir. Bu katmandaki hava seyrekleşir, pratikte su buharı yoktur ve bu nedenle bulutlar ve yağış neredeyse oluşmaz. Bununla birlikte, hızı 300 km / s'ye ulaşan stratosferde kararlı hava akımları gözlenir.

Bu katman konsantre ozon(ozon perdesi, ozonosfer), ultraviyole ışınlarını emen, onların Dünya'ya geçmesini engelleyen ve böylece gezegenimizdeki canlı organizmaları koruyan bir tabaka. Ozon nedeniyle, stratosferin üst sınırındaki hava sıcaklığı -50 ila 4-55 °C arasındadır.

Mezosfer ve stratosfer arasında bir geçiş bölgesi vardır - stratopoz.

mezosfer

mezosfer- 50-80 km yükseklikte bulunan bir atmosfer tabakası. Buradaki hava yoğunluğu, Dünya yüzeyinden 200 kat daha azdır. Mezosferdeki gökyüzünün rengi siyah görünür, gündüzleri yıldızlar görünür. Hava sıcaklığı -75 (-90)°С'ye düşer.

80 km yükseklikte başlar termosfer. Bu katmandaki hava sıcaklığı keskin bir şekilde 250 m yüksekliğe yükselir ve daha sonra sabit hale gelir: 150 km yükseklikte 220-240 °C'ye ulaşır; 500-600 km yükseklikte 1500 °C'yi aşıyor.

Mezosfer ve termosferde, kozmik ışınların etkisi altında, gaz molekülleri yüklü (iyonize) atom parçacıklarına ayrılır, bu nedenle atmosferin bu kısmına denir. iyonosfer- 50 ila 1000 km yükseklikte bulunan, esas olarak iyonize oksijen atomları, nitrik oksit molekülleri ve serbest elektronlardan oluşan çok nadir bir hava tabakası. Bu katman, yüksek elektriklenme ile karakterize edilir ve uzun ve orta radyo dalgaları, aynadan olduğu gibi ondan yansıtılır.

İyonosferde, auroralar ortaya çıkar - Güneş'ten uçan elektrik yüklü parçacıkların etkisi altında nadir gazların parlaması - ve manyetik alanda keskin dalgalanmalar gözlenir.

Ekzosfer

Ekzosfer- 1000 km'nin üzerinde bulunan atmosferin dış tabakası. Gaz parçacıkları burada yüksek hızda hareket ettiğinden ve uzaya saçılabildiğinden bu katmana saçılma küresi de denir.

Atmosferin bileşimi

Atmosfer, nitrojen (%78.08), oksijen (%20.95), karbondioksit (%0.03), argon (%0.93), az miktarda helyum, neon, ksenon, kripton (%0.01), ozon ve diğer gazlar, ancak içerikleri ihmal edilebilir (Tablo 1). Dünya havasının modern bileşimi yüz milyon yıldan daha uzun bir süre önce kuruldu, ancak keskin bir şekilde artan insan üretim faaliyeti yine de değişmesine yol açtı. Şu anda, CO2 içeriğinde yaklaşık %10-12 oranında bir artış var.

Atmosferi oluşturan gazlar çeşitli fonksiyonel roller üstlenirler. Bununla birlikte, bu gazların asıl önemi, öncelikle, radyan enerjiyi çok güçlü bir şekilde emmeleri ve dolayısıyla Dünya yüzeyinin ve atmosferinin sıcaklık rejimi üzerinde önemli bir etkiye sahip olmaları gerçeğiyle belirlenir.

Tablo 1. Dünya yüzeyine yakın kuru atmosferik havanın kimyasal bileşimi

	Hacim konsantrasyonu. %	Molekül ağırlığı, birimler
Oksijen
Karbon dioksit
azot oksit
	0 ila 0.00001
Kükürt dioksit	0'dan 0,000007'ye yaz aylarında; kışın 0 ila 0,000002
	0'dan 0.000002'ye	46,0055/17,03061
azog dioksit
Karbonmonoksit

Azot, atmosferdeki en yaygın gaz, kimyasal olarak az aktif.

Oksijen azottan farklı olarak, kimyasal olarak çok aktif bir elementtir. Oksijenin özel işlevi, heterotrofik organizmaların organik maddelerinin, kayaların ve volkanlar tarafından atmosfere salınan tam olarak oksitlenmemiş gazların oksidasyonudur. Oksijen olmadan, ölü organik maddenin ayrışması olmazdı.

Atmosferdeki karbondioksitin rolü son derece büyüktür. Atmosfere yanma, canlı organizmaların solunumu, çürüme süreçleri sonucunda girer ve her şeyden önce fotosentez sırasında organik maddenin oluşturulması için ana yapı malzemesidir. Ek olarak, karbondioksitin kısa dalgalı güneş radyasyonunu iletme ve termal uzun dalga radyasyonunun bir kısmını emme özelliği, aşağıda tartışılacak olan sera etkisini yaratacak olan büyük önem taşımaktadır.

Atmosferik süreçler üzerindeki etki, özellikle stratosferin termal rejimi üzerindeki etki, aynı zamanda aşağıdakiler tarafından da uygulanır: ozon. Bu gaz, güneş ultraviyole radyasyonunun doğal bir emicisi olarak hizmet eder ve güneş radyasyonunun emilmesi, havanın ısınmasına yol açar. Atmosferdeki toplam ozon içeriğinin aylık ortalama değerleri, bölgenin enlemine ve mevsime bağlı olarak 0.23-0.52 cm arasında değişmektedir (bu, ozon tabakasının zemin basıncı ve sıcaklığındaki kalınlığıdır). Ekvatordan kutuplara doğru ozon içeriğinde bir artış ve sonbaharda minimum ve ilkbaharda maksimum olmak üzere yıllık bir değişim vardır.

Atmosferin karakteristik bir özelliği, ana gazların (azot, oksijen, argon) içeriğinin yükseklikle biraz değişmesi olarak adlandırılabilir: atmosferde 65 km yükseklikte, azot içeriği% 86, oksijen - 19 , argon - 0.91, 95 km yükseklikte - nitrojen 77, oksijen - 21.3, argon - %0.82. Atmosferik havanın bileşiminin dikey ve yatay olarak sabitliği, karıştırılmasıyla korunur.

Gazlara ek olarak, hava şunları içerir: su buharı ve katı parçacıklar.İkincisi hem doğal hem de yapay (antropojenik) kökene sahip olabilir. Bunlar çiçek poleni, minik tuz kristalleri, yol tozu, aerosol safsızlıklarıdır. Güneş ışınları pencereden içeri girdiğinde çıplak gözle görülebilirler.

Özellikle şehirlerin ve büyük sanayi merkezlerinin havasında, yakıtın yanması sırasında oluşan zararlı gaz emisyonlarının ve bunların safsızlıklarının aerosollere eklendiği birçok partikül madde vardır.

Atmosferdeki aerosollerin konsantrasyonu, Dünya yüzeyine ulaşan güneş radyasyonunu etkileyen havanın şeffaflığını belirler. En büyük aerosoller yoğunlaşma çekirdekleridir (lat. yoğunlaşma- sıkıştırma, kalınlaşma) - su buharının su damlacıklarına dönüşmesine katkıda bulunur.

Su buharının değeri, öncelikle, dünya yüzeyinin uzun dalgalı termal radyasyonunu geciktirmesi gerçeğiyle belirlenir; büyük ve küçük nem döngülerinin ana bağlantısını temsil eder; su yatakları yoğunlaştığında havanın sıcaklığını yükseltir.

Atmosferdeki su buharı miktarı zamana ve mekana göre değişir. Bu nedenle, dünya yüzeyine yakın su buharı konsantrasyonu, tropik bölgelerde %3 ile Antarktika'da %2-10 (15) arasında değişmektedir.

Ilıman enlemlerde atmosferin dikey sütunundaki ortalama su buharı içeriği yaklaşık 1,6-1,7 cm'dir (yoğun su buharı tabakası böyle bir kalınlığa sahip olacaktır). Atmosferin farklı katmanlarındaki su buharı hakkındaki bilgiler çelişkilidir. Örneğin, 20 ila 30 km arasındaki yükseklik aralığında, özgül nemin yükseklikle güçlü bir şekilde arttığı varsayılmıştır. Bununla birlikte, sonraki ölçümler stratosferin daha büyük bir kuruluğuna işaret ediyor. Görünüşe göre, stratosferdeki özgül nem, yüksekliğe çok az bağlıdır ve 2-4 mg/kg'dır.

Troposferdeki su buharı içeriğinin değişkenliği, buharlaşma, yoğuşma ve yatay taşımanın etkileşimi ile belirlenir. Su buharının yoğunlaşması sonucunda bulutlar oluşur ve yağmur, dolu ve kar şeklinde yağışlar oluşur.

Suyun faz geçişleri süreçleri esas olarak troposferde ilerler, bu nedenle sedef ve gümüş olarak adlandırılan stratosferde (20-30 km rakımlarda) ve mezosferde (mezopozun yakınında) bulutların nispeten nadiren gözlenmesinin nedeni budur. Troposferik bulutlar genellikle tüm dünya yüzeylerinin yaklaşık %50'sini kaplar.

Havada bulunabilecek su buharı miktarı havanın sıcaklığına bağlıdır.

-20 ° C sıcaklıkta 1 m3 hava, 1 g'dan fazla su içeremez; 0 °C'de - en fazla 5 g; +10 °С'de - en fazla 9 g; +30 °С'de - en fazla 30 g su.

Çözüm: Hava sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla su buharı içerebilir.

hava olabilir zengin ve doymamış buhar. Bu nedenle, +30 ° C sıcaklıkta 1 m3 hava 15 g su buharı içeriyorsa, hava su buharına doymamıştır; 30 g ise - doymuş.

Mutlak nem- bu, 1 m3 havanın içerdiği su buharı miktarıdır. Gram olarak ifade edilir. Örneğin, "mutlak nem 15'tir" derlerse, bu, 1 mL'nin 15 g su buharı içerdiği anlamına gelir.

Bağıl nem- bu, 1 m3 havadaki gerçek su buharı içeriğinin, belirli bir sıcaklıkta 1 m L'de bulunabilecek su buharı miktarına oranıdır (yüzde olarak). Örneğin, radyo üzerinden bağıl nemin %70 olduğu bir hava durumu raporu yayınlanıyorsa, bu, havanın belirli bir sıcaklıkta tutabileceği su buharının %70'ini içerdiği anlamına gelir.

Havanın bağıl nemi arttıkça, t. hava doygunluğa ne kadar yakınsa, düşme olasılığı o kadar fazladır.

Ekvator bölgesinde her zaman yüksek (% 90'a kadar) bağıl nem gözlenir, çünkü yıl boyunca yüksek bir hava sıcaklığı vardır ve okyanusların yüzeyinden büyük bir buharlaşma vardır. Aynı yüksek bağıl nem kutup bölgelerindedir, ancak bunun nedeni düşük sıcaklıklarda az miktarda su buharının bile havayı doymuş veya doygunluğa yakın hale getirmesidir. Ilıman enlemlerde, bağıl nem mevsimsel olarak değişir - kışın daha yüksek ve yazın daha düşüktür.

Havanın bağıl nemi çöllerde özellikle düşüktür: 1 m 1 hava, belirli bir sıcaklıkta mümkün olan su buharı miktarından iki ila üç kat daha az içerir.

Bağıl nemi ölçmek için bir higrometre kullanılır (Yunanca higros - ıslak ve metreco - ölçerim).

Soğuduğunda, doymuş hava aynı miktarda su buharını kendi içinde tutamaz, kalınlaşır (yoğuşur), sis damlacıklarına dönüşür. Sis yaz aylarında açık ve serin bir gecede gözlemlenebilir.

Bulutlar- bu aynı sis, sadece dünya yüzeyinde değil, belirli bir yükseklikte oluşuyor. Hava yükseldikçe soğur ve içindeki su buharı yoğunlaşır. Ortaya çıkan küçük su damlacıkları bulutları oluşturur.

bulutların oluşumunda görev alır partikül madde troposferde asılı kalır.

Bulutlar, oluşum koşullarına bağlı olarak farklı bir şekle sahip olabilir (Tablo 14).

En alçak ve en ağır bulutlar stratus bulutlarıdır. Dünya yüzeyinden 2 km yükseklikte bulunurlar. 2 ila 8 km yükseklikte, daha pitoresk kümülüs bulutları gözlemlenebilir. En yükseği ve en hafifi sirrus bulutlarıdır. Dünya yüzeyinden 8 ila 18 km yükseklikte bulunurlar.

aileler	Bulut çeşitleri	Dış görünüş
A. Üst bulutlar - 6 km'nin üzerinde	I. Pinnate	İpliksi, lifli, beyaz
	II. sirrokümülüs	Küçük pullardan ve buklelerden oluşan katmanlar ve çıkıntılar, beyaz
	III. sirrostratus	Şeffaf beyazımsı peçe
B. Orta katmanın bulutları - 2 km'nin üzerinde	IV. altokümülüs	Beyaz ve gri katmanlar ve sırtlar
	V. Altostratus	Sütlü gri renkli pürüzsüz peçe
B. Alt bulutlar - 2 km'ye kadar	VI. Nimbostratus	Katı şekilsiz gri katman
	VII. stratokümülüs	Opak katmanlar ve gri sırtlar
	VIII. katmanlı	Işıklı gri peçe
D. Dikey gelişim bulutları - alt katmandan üst katmana	IX. Kümülüs	Kulüpler ve kubbeler, rüzgarda yırtılmış kenarları olan parlak beyaz
	X. Kümülonimbüs	Güçlü kümülüs şeklindeki koyu kurşun renkli kütleler

Atmosferik koruma

Ana kaynaklar sanayi kuruluşları ve otomobillerdir. Büyük şehirlerde, ana ulaşım yollarının gaz kirliliği sorunu çok akut. Bu nedenle ülkemiz de dahil olmak üzere dünyanın birçok büyük şehrinde araba egzoz gazlarının toksisitesinin çevresel kontrolü getirilmiştir. Uzmanlara göre, havadaki duman ve toz, güneş enerjisinin yeryüzüne akışını yarı yarıya azaltabilir ve bu da doğal koşullarda bir değişikliğe yol açacaktır.