Атмосфера

Атмосфера - воздушная оболочка, окружающая Землю и вращающаяся вместе с ней вокруг оси. Нижней границей атмосферы является поверхность Земли, так что мы живём на дне воздушного океана. Верхняя граница условно проводится на высоте –до 1000 км, хотя атмосфера простирается гораздо выше –до 20000 км, но на такой высоте она крайне разрежена.

Воздух атмосферы –смесь газов, в которой находится во взвешенном состоянии жидкие и твёрдые частицы. В воздухе до высоты примерно 100 км содержится 78 азота, 21 кислорода, около 1 инертных газов (по объёму). Каждый газ в атмосфере выполняет свои функции. Огромна роль свободного кислорода – без него невозможны дыхание, горение, окислительные процессы. Азот - важный биогенный элемент. Он входит в состав белков и нуклеиновых кислот, его соединения обеспечивают минеральное питание растений. Диоксид углерода –“утеплитель Земли”: он пропускает солнечную энергию, но задерживает тепловое излучение Земли. Диоксид углерода используется зелёными растениями для построения органического вещества. Кислород, азот и диоксид углерода активно участвуют также в геохимических процессах, в частности в химическом выветривании горных пород. Очень важна роль озона, хотя его в атмосфере мало. Он концентрируется на высоте 20-25 км (озоновый экран) и поглощает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, которое в больших дозах губительно действует на живые организмы. В воздухе, особенно городском, много мелких твёрдых частиц. Их количество увеличивается после извержения вулканов, массовых лесных пожаров, пыльных бурь и т.д. Твёрдые частицы служат ядрами конденсации, вокруг которых образуются капли воды и снежинки. Составной частью воздуха является также невидимый водяной пар, который при определённых условиях конденсируется или сублимируется и даёт осадки. Как и углекислый газ, он тоже играет роль утеплителя Земли.

Воздух в тонком слое бесцветен. Цвет же неба изменяется в зависимости от интенсивности солнечных лучей, которая, в свою очередь, определяется длиной волны: интенсивность рассеивания обратно пропорциональна четвёртой степени их длины. В первую очередь рассеиваются коротковолновые лучи – фиолетовые, синие, голубые, в последнюю – красные. Поэтому на больших высотах цвет неба фиолетовый, а в нижней части – голубой.

Масса атмосферы составляет одну миллионную долю массы земного шара. Половина её находится в нижнем слое толщиной 5 км, на следующие 5 км приходится одна четвёртая часть массы атмосферы. Следовательно, с подъёмом вверх масса воздуха и давление существенно уменьшаются. По характеру изменения температуры воздуха с высотой и другим физическим свойствам она делится на несколько концентрических оболочек.

Тропосфера –самый нижний и плотный слой атмосферы. Его верхняя граница расположена на высоте 18 км над экватором и 8-9 км над полюсами. Температура воздуха убывает с высотой в среднем на 0,6 на каждые 100 м и достигает у верхней границы -55С. В тропосфере происходит интенсивное вертикальное движение воздуха – конвекция - и горизонтальное перемещение – ветры. Здесь сосредоточен почти весь воздух, водяной пар, образуются туманы, облака, осадки. Вообще погода в основном формируется в тропосфере.

Стратосфера простирается в среднем до высоты 50 км. Температура воздуха в ней возрастает за счёт поглощения солнечной энергии озоном и у верхней границы приближается к 0. В стратосфере почти нет водяного пара, поэтому практически нет и облаков. Раньше предполагали, что стратосфера является спокойной средой. На самом деле оказалось, что в ней дуют ураганные ветры со скоростью до 300-400 км/ч.

Несколько концентрических оболочек выделяют в атмосфере и выше. Верхние слои атмосферы в отличие от нижних ионизированы. В них наблюдаются полярные сияния и магнитные бури.

Атмосфера имеет большое значение для Земли. Она защищает всё живое на Земле от пагубного воздействия ультрафиолетовой солнечной радиации, а также от корпускулярных потоков- электрически заряженных частиц, летящих от Солнца, и космических лучей. Без атмосферы Земля была бы такой же безжизненной, как и Луна. Атмосфера предохраняет Землю от чрезмерного перегревания днём и охлаждения ночью. На Луне, где нет атмосферы, суточная амплитуда температур достигает 300С. Атмосфера служит “бронёй” против метеоритов – железокаменных пришельцев из Космоса, большая часть которых, попадая в плотные слои атмосферы, сгорает.

Атмосфера взаимодействует со всеми оболочками Земли. Между земной поверхностью (сушей и водой) и атмосферой осуществляется постоянный обмен теплом и влагой. Без атмосферы не было бы ни ветра, ни звука, ни осадков. Воздух (кислород, азот, диоксид углерода и другие газы) – необходимое условие органической жизни на нашей планете, он нужен людям, животным, растениям.

Изучением атмосферы и снабжением практических организаций информацией о погоде и климате занимается метеослужба, которая объединяет научные метеорологические учреждения и сеть метеостанций. Существует Всемирная служба погоды в рамках Всемирной метеорологической организации при ООН. Она включает три мировых метеорологических центра – в Москве, Вашингтоне Мельбурне – и двадцать шесть региональных. Функции мирового и регионального метеорологических центров в Москве выполняет Гидрометцентр страны.

Для познания процессов, происходящих в атмосфере, недостаточно исследования лишь нижних её слоёв. Высокие слои атмосферы изучают с помощью радиозондов, геофизических ракет, искусственных спутников Земли и т.д.

Большое влияние на состав нижних слоёв атмосферы оказывает человек. Изменение состава воздуха атмосферы, вызванное хозяйственной деятельностью людей, приводит к нежелательным последствиям. Например, увеличение содержания диоксида серы в воздухе приводит к кислотным дождям. От автотранспорта и предприятий цветной металлургии в воздух поступают тяжёлые металлы. Вредны выбросы химических и нефтехимических предприятий. Особенно загрязнён воздух городов.

К глобальным изменениям климата может привести концентрация в атмосфере фреонов и диоксида углерода. Фреоны, широко применяемые в быту и промышленности, а также оксиды азота, выбрасываемые двигателями самолётов, могут до опасных пределов уменьшить концентрацию озона. Основная часть антропогенного диоксида углерода образуется в результате сжигания органического топлива. Диоксид углерода усиливает “тепличный эффект” атмосферы. При этом возможно повышение средней температуры воздуха у земной поверхности, что неизбежно приведёт к серьёзным нарушениям природных процессов в географической оболочке.