12

Тема 1 « Введение. Общие сведения об атмосфере. Состав и строение атмосферы» План.

1. Определение атмосферы. Ее значение для жизни на Земле.

2. Строение атмосферы.

3. Химический состав атмосферы.

1. Определение атмосферы.

Атмосфера – это внешняя, воздушная оболочка Земли. Значение ее для планеты чрезвычайно велико.

Она защищает живые организмы поверхности от губительного воздействия ультрафиолетового излучения Солнца, рентгеновских лучей и других жестких космических излучений. Верхние слои атмосферы частично поглощают, частично рассеивают эти лучи.

Атмосфера защищает нас и от «звездных осколков». Предохраняет Землю от метеоритов и космической пыли. Метеориты в подавляющем большинстве не превышающие по величине горошину, под влиянием земного притяжения с огромной скоростью (от 11 до 64 км/час) врезаются в атмосферу планеты, раскаляются там в результате трения о воздух и на высоте около 60 – 70 км по большой части сгорают. Атмосфера защищает Землю и от крупных космических осколков.

Атмосфера служит также «одеждой», не позволяющей осуществляться потерям тепла, излучаемого Землей в пространство. Воздушная оболочка влияет на тепловой баланс Земли, на распределение тепла и влаги на земной поверхности. Защищает Землю от перегрева, отмеряя солнечную энергию в необходимом количестве, нивелирует перепад суточных температур, который мог бы составить примерно 200 К, что неприемлемо для выживания всех земных существ. На верхнюю границу атмосферы ежесекундно обрушивается лавина космических излучений. Если бы они достигли земной поверхности. Мгновенно исчезло бы все живущее на Земле.

Являясь сама важнейшим рельефообразующим фактором, атмосфера во многом определяет интенсивность экзогенных процессов и их воздействие на рельеф Земли.

Основной потребитель воздуха в природе – флора и фауна Земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные живые организмы, включая человека, примерно за десять лет. Атмосферный воздух – это источник дыхания человека, животных и растительности, сырье для процессов горения и разложения, синтеза химических веществ. Он является материалом, применяемы для охлаждения различных промышленных и транспортных установок, а также средой, в которую выбрасываются отходы жизнедеятельности человека, высших и низших животных и растений, отходы производства и потребления.

Первый научный труд, в котором обобщаются представления об атмосфере, принадлежит Аристотелю, высказавшему предположение, что Земля имеет форму шара и поэтому воздушная оболочка, ее окружающая, должна быть сферической. Это выражается словом «атмосфера» (по-гречески «атмос» - пар, дыхание, а «сфера» - шар). В русскую науку это слово ввел М.В. Ломоносов.

По-видимому, атмосфера нашей планеты состояла вначале из летучих веществ, образовавшихся в земных недрах: H₂, H₂O, CO₂, CH₄, NH₃. Свободный азот если и выходил наружу как продукт вулканической деятельности, то превращался в аммиак. Условия для этого были самые подходящие: избыток водорода, повышенные температуры – поверхность Земли еще не остыла.

Толщина воздушной оболочки океана, которая окружает земной шар, не меньше тысячи километров – почти в четверть земного радиуса. Масса этой оболочки округленно составляет 5х10¹⁵ (пять квадратильонов) тонн. Хотя это эквивалентно менее чем одной миллионной доле массы Земли, без атмосферы жизнь на планете была бы невозможна. Вдыхая каждую минуту от 5 до 100л воздуха, человек в сутки потребляет его 12 – 15 кг, а это значительно превосходит среднесуточное потребление в пище и воде.

Взаимодействие атмосферного воздуха с водой и почвой влечет за собой определенные изменения в биосфере как в целом, так и в отдельных ее составляющих, усиливая и ускоряя нежелательные изменения состава и структуры атмосферного воздуха и климата Земли.

Велико значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому мы привыкли. Наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т.е. фиолетовые, синие и голубые. По мере удаленности от Земли, а следовательно, уменьшения плотности и засоренности воздуха цвет неба становится темнее, воздушная оболочка приобретает густо-синюю, а в стратосфере черно-фиолетовую окраску.

Атмосфера является средой, в которой распространяются звуки. Без воздуха царила бы тишина, невозможна была бы человеческая речь.

Воздух необходим всему живому на Земле. Известно, что без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – около 5 суток, а без воздуха не проживет и 5 минут. Но нормальная жизнедеятельность людей требует не только наличия воздуха, но и определенной его чистоты, от качества воздуха зависят здоровье людей, состояние растительности и животного мира, прочность и долговечность любых конструкций зданий, сооружений. Потребность человека в чистом воздухе (под чистым понимается воздух, пригодный для дыхания и без негативных последствий для человеческого организма) составляет от 5 до 10 л/мин или 12-15 кг/сут. Загрязненный воздух губителен для вод, суши, морей, почв. Из этого ясно, как велика значимость атмосферы в решении экологических проблем.