21. Атмосфера Земли; ее строение и состав.

Атмосфера - внешняя газовая оболочка Земли. Нижняя граница - земная поверхность, верхняя - на высоте 3000 км, где плотность воздуха становится равной плотности вещества в Космосе. Воздух атмосферы удерживается у земной поверхности силой притяжения. Общий вес атмосферы = 5,136 • 10¹⁵ т, что соответствует весу распределённого по Земле слоя воды толщиной в 10 м. Плотность воздуха надо уровнем моря в среднем = 1,2255 кг\м . На высоте 300 км плотность воздуха уже в 100 млрд. раз меньше, чем у поверхности. Атмосфера состоит из постоянных и переменных компонентов. К постоянным относятся азот. кислород и инертные газы. Постоянство определяется равновесием между выделением и поглощением кислорода и азота. Инертные газы не участвуют в реакциях. Переменные - диоксид углерода, водяной пар, озон, аэрозоли. Водяной пар задерживает до 60% теплового излучения планеты. С помощью водяного пара энергия испарения переходит в открытую форму. Благодаря этому большое количество энергии перемещается в географической оболочке, питая различные атмосферные процессы. Содержание диоксида углерода убывает с высотой, понижаясь на верхних слоях практически до нуля. Углекислый газ задерживает до 18% теплового излучения. Он является основным веществом для построения растениями органического вещества. Водяной пар и диоксид углерода служат атмосферными фильтрами, задерживающими длинноволновое тепловое излучение земной поверхности. Из-за этого возникает парниковый эффект, определяющий общее повышение температуры земной поверхности. Аэрозольные частицы — находящиеся во взвешенном состоянии минеральная и вулканическая пыль, продукты горении, кристаллики морских солей, споры и пыльца растений, микроорганизмы. Содержание аэрозолей определяет уровень прозрачности атмосферы. В связи с активной антропогенной деятельностью запылённость атмосферы увеличивается. В связи с этим понижается величина приходящей к Земле солнечной радиации. Наиболее крупные аэрозоли (ядра конденсации) способствуют превращению водяного пара в водяные капли (облака). Нижняя часть атмосферы называется тропосферой. В ней сосредоточено до 80% всей массы атмосферы. Понижение температуры в этом слое связано с расширением воздуха под воздействием уменьшения с высотой внешнего давления. Отклонение от нормального - инверсия. Физические свойства воздуха тропосферы во многом обусловлены характером взаимодействия с подстилающей поверхностью. Вследствие непрерывного перемещения воздуха его состав во всей толще тропосферы постоянный. Тропосфера содержит основное количество всей атмосферной влаги. Вблизи верхней границы тропосферы располагается переходный слой - тропопауза. Выше не поднимаются вертикальные потоки воздуха, обусловленные различиями его нагревания и увлажнения от земной поверхности (атмосферная конвекция). Выше тропосферы располагается стратосфера. В нижней её части наблюдается изотермия. Стратосфера охвачена мощной горизонтальной циркуляцией с элементами вертикальных движений, что способствует активному перемешиванию воздуха. Антропогенное загрязнение практически исключено, но сюда проникают продукты активных вулканических выбросов, сохраняющиеся довольно длительное время и влияющие на космическое излучение, включая солнечное. Особенностью стратосферы является озоновый слой. Поскольку атмосфера избирательно пропускает через себя электромагнитное излучение Солнца, солнечная радиация распределяется по земной поверхности неравномерно. Входящий в состав воздуха кислород взаимодействует с коротковолновой ультрафиолетовой радиацией, и когда молекула кислорода поглощает УФ свет достаточной энергии, она распадается: 02 + УФ свет => О + О. Атомарный кислород очень активен и присоединяет молекулу кислорода, образуя молекулу озона: атомарный кислород + молекулярный кислород (02) => озон (03). Озон сильно адсорбирует УФ лучи, которые губительны для живых организмов. Озоновые дыры - сокращение озона в атмосфере. Над стратосферой располагается мезосфера. Температура в этом слое вновь понижается и в ней наблюдаются «серебристые облака», состоящие из кристалликов льда. До высоты 800 - 1000 км располагается термосфера. Температура повышается. Воздух термосферы состоит преимущественно из азота и кислорода. Под действием ультрафиолетовых и космических лучей частицы воздуха в термосфере электрически заряжены, с чем связано возникновение полярных сияний. Термосфера поглощает рентгеновское излучение солнечной короны и способствует распространению радиоволн. Выше 1000 км располагается экзосфера. Скорость движения здесь атомов и молекул газов достигает космической. Роль атмосферы в географической оболочке исключительно велика. Атмосфера преобразует поступающую солнечную энергию. Она поддерживает жизнь на Земле, защищая земную поверхность от охлаждения и регулирует распространение тепла и влаги. Она служит щитом против метеоритов и предохраняет организмы от УФ радиации.