Контрольні запитання

1. Що таке болото?

2. Які бувають типи боліт?

3. Охарактеризуйте ці типи.

1.4 Атмосфера (лекція)

Мета: вивчити будову й склад атмосфери, її тиск; вітер, атмосферні фронти, загальні циркуляція атмосфери.

План

1. Будова і склад атмосфери.

2. Вітер, атмосферні фронти.

Атмосфера – газова повітряна оболонка, що оточує Землю. Вона представляє собою механічну суміш газів: азот – 78,1%, кисень – 20,4%, аргон – 0,9%, вуглекислий газ – 0,03%, а також гелій, неон, кріпштон, водень, озон, аміак і деяка кількість водяної пари і пилу, яких у сумі 0,6%. Даний газовий склад атмосфери зберігається до висоти 20-25 км.

Газова оболонка – це “ковдра” Землі, що охороняє її від надмірного охолодження (до -100⁰С вночі) і забезпечує середню температуру 15⁰С. Газова оболонка – це надійний щит, який рятую все, що живе на Землі від пагубних ультрафіолетових, рентгенівських і космічних променів. Атмосфера захищає нас і від “зіркових уламків”. Розміри метеоритів не перевищують в більшості випадків величини горошини. Врізаючись в атмосферу зі швидкістю 11-64 км/сек., вони розколюються від тертя з повітрям і згорають на висоті 60 км. Повітря атмосфери розбиває сонячні промені на мільйони мілких променів, розсіює їх рівномірно. Повітряна оболонка надає небу блакитний колір. В атмосфері поширюються звуки 1м³ сухого повітря над рівнем моря при температурі 0⁰ важить 1293 г, на висоті 20 км – 43 г, на висоті 40 км – 4 г. Всі процеси в атмосфері відбуваються за рахунок енергії, що отримує Земля від Сонця. Завдяки їй з поверхні Землі випаровувається багато міліардів тон води у рік. Атмосфера перерозподіляє вологу на земному шарі. Поступивши в неї вода у вигляді пари переноситься на величезні відстані і знову випадає на Землю. Для випаровування 1 г води потребує 2512 Дк теплоти. При осадах в 1 мм на 1 га випадає 10 т води. На процеси в атмосфері витрачається величезна кількість енергії.

Кисень – (по об’єму 21%). Сталість його вмісту обумовлено тим, що зелені рослини і фітопланктони океанів і морів поглинаючи вуглекислий газ, виділяють кисень за рахунок фотосинтезу і енергії, що утворилися в процесі окисно-відновних реакцій за участю кисню.

Азот – (78,1%). У літосфері його 0,01%. Вона джерело фіксування азоту, що засвоюється рослинами.

Вуглекислий газ – (0,03%). Джерела його потрапляння в атмосферу – вулканічні гази, дихання людини, тварин, рослин, спалювання горючих копалин. Повний обмін його в атмосфері відбувається за 300-500 років. Він поглинається у холодних водах океана, виділяється в тропіках. Рослини поглинають з атмосфери 170 млрд. т СО₂ у рік. Перетворюється органічна речовина у живих клітинах за рахунок світла.

Атмосфера складається - з тропосфери, стратосфери, мезосфери, термосфери і екзосфери.

Тропосфера – це нижній шар атмосфери у якому зосереджено 90% маси атмосфери (5,5 * 10¹⁵ т або 1/250 частини маси гідросфери). Тут знаходиться вся водна пара атмосфери. Верхня її межа на екваторі розміщується на висоті 17 км, а до полюсів знижується до 8-10 км, у помірних широтах досягає 10-12 км. Взимку вона опускається, а влітку у зв’язку з нагріванням підіймається. В тропосфері температура повітря з висотою знижується на 0,6⁰ на кожні 100 м. У ній виникають хмари і випадають осади.

Стратосфера – характеризується значною розряженістю повітря і значним вмістом озону (озоновий екран), максимальна концентрація якого звичайно відмічається на висоті 22-27 км. На нижній границі стратосфери над екватором температура повітря увесь рік складає близько 55⁰С, а над полюсами вона вища. На висоті 50 км температура в стратосфері підвищується до 0⁰С. Завдяки відмінності температури повітря між екваторіальними і полярними областями для стратосфери характерні горизонтальні переміщення повітря.

Мезосфера – (50-100) відрізняється значною розрідженістю повітря і значним падінням температура з висотою від 0⁰ на її нижній межі до 75⁰С на висоті 75км. Тут температура починає підвищуватися. Влітку на цій висоті виникають срібні блискучі хмари, що складаються з кристаликів льоду, переміщення яких дає привід подумати, що вітер тут часто змінює напрям і має швидкість більш 50км/год.

Термосфера (до 100км) – це сфера розрідженого іонізованого газу. Її називають іоносферою. Вона характеризується підвищенням температури з висотою. Тут на висоті 100 км від земної поверхні температура переходжень через 0⁰С. На висоті 150км вона дорівнює порядку +500⁰С, а на висоті 600км досягає +1500⁰С. У термосфері швидкість руху частинок газів досягає вельми великих значень, але завдяки розрідженості простору зіткнення їх досить рідкі. Термосфера завдяки іонізації має спектропровідність. В ній протікають потужні електричні струми. С діяльністю Сонця пов’язано утворення в термосфері полярних сяянь. Причина їх появи полягає у бомбардуванні розріджених газів термосфери потоком корпускулярної сонячної радіації (мілкі частини світла).

Екзосфера – зовнішня сфера атмосфери Землі, яку називають сферою розсіювання. Вона простягається до 2000-3000 км. Швидкість руху газів в ній наближається до критичної (11,2 км/сек.), внаслідок чого вони розсіюються у міжпланетному просторі. Це в першу чергу, відноситься до водню, який господарює в екзосфері. Водень подолований земне тяжіння утворює так звану земну корону землі, яка закінчується на висоті 20000км. Вискользуючі з земної атмосфери гази (в першу чергу, водень ) відновлюється за рахунок деградації мантії.

Головним джерелом кісткової енергії на земній поверхні являється Сонце. Його поверхня (фотосфера), температура яка складає близько 6000⁰С, випромінює теплову енергію у всіх напрямках. Частина теплової сонячної енергії, яка досягає поверхні Землі, називається прямою сонячною радіацією. Її розподілення на земній поверхні залежить від широти і особливостей поверхні тієї чи іншої ділянки відповідної географічної зони.

Сонячна радіація, що досягла земної поверхні, частково поглинається поверхнею суші і водоймами і переходить у тепло, а на великих водосховищах витрачається на випаровування і частково відображається в атмосферу (відбита радіація), нагріваючи повітря, яке саме стає джерелом нагрівання. Частина тепла йде у міжпланетний простір, а частина направляється до низу до землі і утворює зустрічне випромінювання. Всього земною поверхнею поглинається 44% потрапляючої сонячної радіації, атмосферою – 16%, а 40% її відображається у світовий простір.

У водних басейнах за теплий період року накопичується велика кількість тепла, що випромінюється в атмосферу в холодний період року, пом’якшуючи клімат узбережжя. Атмосфера здійснює вплив на земну поверхню. Її тиск непостійний. Він змінюється в залежності від рельєфу місцевості, широти, нагріву повітря. Тиск атмосфери над рівнем океану при температурі 0⁰С і на широті 45⁰ складає 1033 г/см² (760 мм рт. ст.) і по мірі підняття над рівнем моря зменшується.У північній півкулі взимку воно вище, влітку нижче. Вода і суша нагріваються і охолоджуються неоднаково. Влітку, коли суша сильно нагріта, море холодне. Взимку, навпаки, суша стає охолоджуватися, а море залишається теплим. Виникає різниця у тиску повітря над сушею і морем, що супроводжується сходячим рухом і горизонтальним переміщенням повітря. Виникає вітер. При взаємодії с земною поверхнею повітря змінює свою температуру, тиск і вологість. При переміщенні над пустелею, морем, містом він набуває нові властивості і називається повітряною масою, яка на різній висоті змінює свої властивості і напрям руху. Простір, де суміжні повітряні маси, що стикаються, змінюють свої фізичні властивості, називаються атмосферним фронтом. Теплий фронт звичайно переміщується у бік холодного, приносить потепління і супроводжується дощами. Холодний несе похолодання.

Загальна циркуляція атмосфери відбувається на великих просторах і охоплює тропосферу і нижню стратосферу. Від екватора повітря переноситься до полюсів, відхиляючись під впливом сили Коріоліса на 90⁰ праворуч у північній півкулі і ліворуч у південній, утворюючи західний перенос (з заходу на схід). Повітряні маси тропосфери від субтропічних широт високого тиску, рухаючись до екватора, також відхиляється на 90⁰, утворюючи східний перенос. У субтропічних зонах розміщується пояс пасатів. У помірних широтах переважає західний перенос повітряних мас.