Раздел 4. Воздушная среда города

157

A,

у	78,1
60
40
		20	,9
20 -						■>
				0	,93	0,03 d 1	0,04 t

Рис. 4.1. Химический состав атмосферного воздуха (в объемных процентах):

азот (N,) — 78,1%; кислород (О,) — 20,85%; аргон (Аг) - 0,93%; диоксид углерода (СО₂) - 0,033%; на долю остальных компонентов — неон (Ne), ге­лий (Не), криптон (Кг), ксенон (Хе), озон (О₃), водород (Н₂) и др. приходится не более чем 0,087%; содержание водяных паров колеблется в пределах 0,01-4%.

N₂ О, Аг СО, прочие (Не; Ne; Кг; Хе; О,; Н₂)

Общая масса атмосферы составляет 5,14-10¹⁵ т. Около 50% массы атмо­сферы приходится на нижний слой толщиной около 5 км. Масса слоя толщи­ной 30 км составляет 99% всей массы атмосферы.

По вертикали атмосфера имеет слоистое строение. Выделение отдельных зон (табл. 4.1) основано на изменении температуры с высотой.

Таблица 4.1. Характеристика основных зон, выделяемых в атмосфере

Зона атмосферы	Верхняя и нижняя границы зоны от уровня моря, км	Температура, °С
		нижняя граница зоны	верхняя граница зоны
тропосфера стратосфера мезосфера термосфера	0-11 11-50 50- 85 85 - 500	+ 15 -56 -2 -92	-56 -2 -92 + 1200

Верхняя граница атмосферы четко не выделяется. Она переходит посте­пенно в космическое пространство.

Осредненная температура атмосферы на средних широтах уменьша­ется линейно с высотой до отметки 11 км. При этом средняя температура на уровне моря принимается равной 288 К, а на высоте 11 км — 216,7 К (рис. 4.2).

Исходя из этого стандартный, или нормальный температурный гради­ент равен:

~(dT/dH)_cnm = (288 - 216,7)/10,8-10³ = 0,0066 К/м. Среднее атмосферное давление на уровне моря составляет 101,3 кПа.

158

Экология города

t, • С Р, кПа

20 40

60

80 100 120 Н, км

Рис. 4.2. Распределение давления и температуры атмосферного воздуха по высоте (при некоторых средних условиях)

При условиях, соответствующих среднему давлению на уровне моря и многолетней среднегодовой температуре атмосферного воздуха на уровне моря, равной 15° С, распределение давления с высотой определяется по междуна­родной барометрической формуле:

Р(Н) = 101,3(1 - 6,5#/288)«⁵⁵ , где Р — давление, кПа; Н — высота над уровнем моря, км.

Различия в нагревании воздуха приводят к горизонтальным градиентам давления, которые, в свою очередь, являются причиной конвекции горизон­тальных перемещений воздушных масс.

На перемещение воздушных масс воздействуют также сила Кориолиса, воз­никающая вследствие вращения Земли; центробежное ускорение, возникающее в районах, прилегающих к областям высокого и низкого давления; силы трения, замедляющие движение воздуха вблизи земной поверхности. В северном полу­шарии движение воздушных потоков вокруг центров высокого давления осуще­ствляется по часовой стрелке с отклонением наружу и вниз от кругового движе­ния. Этот поток получил название нисходящего и является одним из возможных препятствий для рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.

При движении воздушных потоков вокруг центров низкого давления вектор скорости направлен внутрь и вверх от кругового движения против часовой стрелки. В этом случае загрязняющие вещества из нижних слоев атмосферы переносятся вверх и рассеиваются в больших объемах воздуха.

При движении воздуха в северном полушарии против часовой стрелки вокруг центра низкого давления формируется циклон, при движении в на­правлении часовой стрелки вокруг центра высокого давления — антициклон.