Тема 1. Атмосфера, її склад, висота та будова

1. Склад повітря в нижніх шарах атмосфери

Сухе та чисте повітря атмосфери – механічна суміш різних газів. Основні з них – азот, кисень, аргон; до них у невеликій кількості примішані вуглекислий газ, водень, гелій, неон, криптон, ксенон.

Дані про склад чистого та сухого атмосферного повітря:

Таблиця 1

№	Газ	Хімічна формула	Процент вмісту в одиниці об’єму
1.	Азот	N2	78,09
2.	Кисень	O2	20,95
3.	Аргон	Ar	0,93
4.	Вуглекислий газ	CO2	0,03
5.	Неон	Ne	0,0018
6.	Гелій	He	0,0005
7.	Криптон	Kr	0,0001
8.	Ксенон	Xe	0,000008
9.	Водень	H2	0,00005
10.	Озон	O3	0,000007

Крім постійних газів, у склад атмосферного повітря входять змінні гази, а також найдрібніші тверді та рідкіші частинки. Із змінних газоподібних домішок атмосферного повітря особливе значення мають водяний пар, вуглекислий газ і озон. Вміст водяної пари в повітрі коливається від 4 % по об’єму до найменших кількостей. Її роль у кругообігу тепла та вологи в атмосфері дуже велика. Кількість вуглекислого газу в складі повітря змінюється мало, він складає біля 0,02–0,03 % по об’єму.

Озон – особлива нестійка форма кисню, трьохатомний кисень. У нижніх шарах атмосфери він утворюється під впливом випадкових факторів, таких як грозові розряди та окислення деяких органічних речовин (морських водоростей і т.д.), у верхніх шарах - під дією ультрафіолетової радіації сонця, тобто постійно діючого фактора. Тому в останніх шарах атмосфери озону більше, ніж у земної поверхні, але все ж його там дуже мало.

Сфера, де присутній озон, називається озоносферою, її границі 15–45 км. Найбільша кількість озону зосереджена в шарі на висоті від 22 до 26 км, звідси вміст його зменшується як з висотою, так і до земної поверхні. Кількість озону в атмосфері не завжди одна і та сама: більше всього його весною, менше – восени; більше в північних широтах, ніж у південних. Незважаючи на велику потужність озоносфери, шар озону за нормальних умов (t=0°, Р=760 мм рт. ст.) мав би потужність всього 3 мм. Озоновий шар має велике значення для життя на землі. Він поглинає у високих шарах короткохвильове ультрафіолетове випромінювання, яке при проникненні на землю чинило б нищівну дію на живі організми.

Крім газоподібних складових частин атмосфери, у ній присутні продукти конденсації водяної пари у вигляді водяних краплин і льодяних кристалів, підвішених у повітрі, та ще багато інших твердих частинок. Частинки пилу в атмосфері бувають різного походження: космічного, вулканічного, ґрунтового; частинки солі залишаються в повітрі після випаровування краплин морської води та при її розбризкуванні, а також піднімаються вітром з поверхні солончакових пустель. Продукти горіння потрапляють в атмосферу внаслідок роботи промислових підприємств і топки жилих і нежилих приміщень. Крім того, в атмосфері знаходиться велика кількість органічного пилу (спор, грибків, бактерій).

За результатами спостережень міститься пилинок:

• у чистому морському повітрі – сотні та тисячі в 1 м³;

• у запиленому повітрі над суходолом – десятки тисяч в 1 м³;

• у містах – сотні тисяч в 1 м³.

З висотою кількість пилинок різко зменшується.

Завдяки наявності в атмосфері підвішених частинок її можна розглядати як колоїдний розчин – аерозоль. Чисте повітря при цьому являється розчинником, а підвішені частинки – пилинки, іони продуктів конденсації водяної пари – розчиненими частинками. Це дає можливість до ряду явищ атмосфери застосовувати деякі положення колоїдної хімії.

Співвідношення основних газів у повітрі до висоти, що досліджена людиною, залишається постійним. Пояснюється це значним перемішуванням повітря, дією вітру та повітряних течій. Сучасні свідчення про верхні шари атмосфери показують, що до висоти 200 км повітря складається з азоту та кисню.