Тема 18. Атмосфера Земли. Основные климатообразующие факторы. Процессы и явления в атмосфере

Газы в атмосфере находятся в динамическом равновесии друг с другом, с океаном и с веществами земных пород.

Состав атмосферного воздуха над незагрязнённой территорией:

Название газа	Содержание в атмосферном воздухе в % (по объёму)
Азот	78,084
Кислород	20,95
Аргон	0,93
Углекислый газ	0,036
Неон	0,0018
Гелий	0,000524
Метан	0,00017
Криптон	0,000114
Гемеоксид азота	0,000053

Воздух содержит также водород, озон, оксиды серы и углерода, оксид и диоксид азота, аммиак и др.

Наблюдается тенденция увеличения концентрации диоксида углерода и метана.

Например, диоксид углерода увеличился по концентрации на 18% за последние 150 лет. Состав атмосферы везде практически одинаков до высот 90-100 км, благодаря перемешиванию, Выше сохраняются более легкие газы. На высоте 20-30 км образуется слой повышенного содержания озона – озоновый экран.

Количество водяного пара с высотой уменьшается. На высоте 2 км его в 2 раза меньше, чем у поверхности. На высотах более 70-80 км водяной пар отсутствует.

Земное тяготение препятствует диссипации (рассеиванию) атмосферных газов в космос. Наибольшую скорость теплового движения имеют ионы водорода и гелия, поэтому выше 700 км над уровнем моря в атмосфере содержаться практически только они. Остальные газы по мере удаления от поверхности Земли имеют тенденцию к уменьшению концентрации, например, концентрация О2 на высоте 100 км составляет 0,11% от концентрации у поверхности.

Гелий и водород, находясь далеко от поверхности рассеиваются в космос. Убыль гелия и водорода постоянно восполняются:

1) гелий образуется в земной коре при распаде тяжёлых радиоактивных элементов,

2) водород образуется в верхних слоях атмосферы на высоте 30-50 км под действием ультрафиолетовой части спектра из водяных паров. Ежесекундно в космос улетает 1 кг водорода. Для его восполнения разлагаются 9 кг воды.

Образовавшийся за время существования планеты из воды О2 оценивается в 10¹⁵ тонн. Сейчас его, как раз, такое количество. Однако для получения современного химического состава Земли и окисления метана и аммиака из первичной атмосферы, а также окисления всех пород земной коры, потребовалось значительно большее количество кислорода, поэтому этот процесс дополняется растениями, которые производят 10¹¹ тонн в год. Несколько последних миллионов лет содержание О2 постоянно, т.к. соблюдается баланс между поступлением и расходом на дыхание животных, окисление вулканических газов, горение и гниение.

В атмосфере, помимо газов, присутствуют твердые и жидкие примеси (пыль, сажа, пепел, микроорганизмы, пыльца растений, капельки воды, кристаллики льда и морской соли).

Строение атмосферы

Структура атмосферы представлена на рисунке. В соответствии с изменением температуры с высотой выделяют:

- тропосферу (15-17 км в тропиках, до 8-9 км – над полюсами);

- стратосферу (до 50-55 км);

- мезосферу (хемосферу) (до 80-82 км);

- термосферу (ионосферу), постепенно переходящую в межпланетное пространство.

В тропосфере и мезосфере температура с высотой понижается. В стратосфере и термосфере - повышается. В тропосфере содержится 80% всей массы атмосферного воздуха, здесь образуются облака и выпадают осадки. Тропосфера получает наибольшее количество теплоты от отражённой земной поверхностью солнечной радиации, поэтому в ней температура с высотой понижается.