13. Газовий склад атмосфери. Атмосферний тиск. Вологість.

Склад:

1.Азот – 78%

2. Кисень – 21%

3.Інші гази -1%

_

Атмосфера - газова оболонка Землі. Різкої верхньої межі вона не має і поступово переходить в космічний простір. Атмосфера захищає нашу планету від астероїдів та метеоритів, ультрафіолетового випромінювання. Завдяки її складу існує життя на Землі.

Склад і будова. Атмосфера Землі складається з суміші газів (повітря), водяної пари і домішок (аерозолів). Повітря біля підстилаючої поверхні містить (за об'ємом) понад 78 % азоту, близько 21 % кисню і менше 1 % інших газів. Склад його майже скрізь однаковий і унаслідок перемішування зберігається до висоти 90-100 км. Вище переважають легші гази. Вміст вуглекислого газу на різних висотах неоднаковий. Він збільшується у зв'язку із спалюванням все більшої кількості вугілля, нафти, природного газу. Озону в атмосфері дуже мало, але внаслідок фотохімічних реакцій він утворює на висоті 20-30 км шар в стратосфері озоновий екран. Цей шар затримує згубну для живих організмів ультрафіолетову радіацію. Тому вище від цього шару температура в атмосфері підвищується. Кількість водяної пари в приземному шарі сильно змінюється, а з віддаленням від поверхні швидко знижується. На висоті 2 км його вже в два рази менше, ніж біля поверхні, а вище 70-80 км атмосфера практично суха.

Тверді і рідкі домішки в атмосфері (аерозолі) - це пил (у тому числі і космічний), сажа, попіл, кристали льоду і морської солі, краплинки води, мікроорганізми, пилок рослин і ін. Вміст їх сильно змінюється залежно від умов. Над пустелями багато пилу, над промисловими центрами - сажі. Аерозолі служать ядрами для конденсації водяної пари в атмосфері.

Атмосфера має шарувату будову. Відповідно до змін температури з висотою виділяють такі шари: тропосферу (до 16 км), стратосферу (до 50 км), мезосферу (до 80 км), термосферу, що поступово переходять у міжпланетний простір приблизно на висоті 3000 км. У тропосфері і мезосфері температура з висотою знижується, а в стратосфері і термосфері, навпаки, підвищується. За ступенем іонізації атмосфери в ній виділяють нейтральний шар (нейтросферу) до висоти 90 км і шар, сильно іонізований (іоносферу) вище 80 км. Нижній шар атмосфери – тропосфера, містить понад 90 % всієї маси атмосфери. Висота тропосфери: до 18 км над екватором і 8-10 км - в полярних областях. Температура з підняттям вгору у тропосфері знижується в середньому на 6°С на 1 км, а тиск - на 11 мм рт. ст. на кожні 100 м. У ній зосереджена майже вся водяна пара, утворюються хмари і випадають опади. Процеси, що відбуваються в тропосфері, безпосередньо впливають на підстилаючу поверхню, на життя і діяльність людей.

Повітря з певною силою тисне на земну поверхню, ця сила називається атмосферним тиском. Його можна виміряти ртутним барометром, або анероїдом, який був винайдений італійцем Е. Торрічеллі у 1673 р.

Тиск на підстилаючу в атмосфері поверхню складає в середньому 1,033 г на 1 см2 (більше 10 т на м2). Людина не відчуває його тому, що тиск всередині нашого організму такий самий як у атмосфері. Вимірюється тиск в міліметрах ртутного стовпчика, міллібарах (1 мб = 0,75 мм рт. ст.) і в гектопаскалях (1мм = 1 мб). Максимальний атмосферний тиск 815,85 ммрт. ст. (1087 мб) зареєстровано взимку в Туруханську (Росія). Мінімальний - 641,3 мм рт. ст. (854 мб) - в урагані "Ненсі” над Тихим океаном. З підніманням вгору тиск знижується: на висоті 5 км він менший вже в 2 рази, на висоті 15 км - в 8 разів, на 20 км - у 18 разів. У нижньому шарі тропосфери до висоти 1 км він знижується на 1 мм рт. ст. на кожні 10 м, або на 1 мб (гп) на кожні 8 м. Чим вище, тим тиск знижується повільніше. Зміна тиску пояснюється переміщенням повітря. Він підвищується там, де повітря нагромаджується і знижується там, звідки повітря рухається. Головна причина переміщення повітря - його нагрівання і охолодження від підстилаючої поверхні. Нагріваючись від поверхні, повітря розширяється і спрямовується вгору. Досягнувши висоти, на якій його щільність стає більшою від щільності навколишнього повітря, воно розтікається в різні боки. Тому тиск на теплу поверхню знижується. Але одночасно він збільшується на сусідні ділянки, хоча температура там не змінювалася. Над холодною поверхнею повітря охолоджується, ущільнюється, притискаючись до поверхні. Зверху його щільність зменшується, і сюди приходить повітря збоку. Кількість його над холодною поверхнею збільшується, тиск на неї зростає. Одночасно там, звідки повітря надійшло, тиск зменшується без зміни температури. Нагрівання і охолодження повітря від поверхні супроводжується його перерозподілом і зміною тиску. У екваторіальних широтах тиск завжди знижений. Це пояснюється тим, що нагріваючись від поверхні, повітря підіймається і відходить у бік тропічних широт, створюючи там підвищений тиск. Над холодною поверхнею в Арктиці і Антарктиді тиск також підвищений. Його створює повітря, що приходить з помірних широт на місце ущільненого холодного повітря. Відтік повітря в полярні широти - причина зниження тиску в помірних широтах. В результаті формуються пояси зниженого (екваторіальний і помірні) і підвищеного тиску (тропічні і полярні). У залежності від сезону вони дещо зміщуються в бік півкулі, де в той час літо.

Полярні області високого тиску взимку розширюються, а влітку звужуються, але існують впродовж року.

Пояси зниженого тиску цілий рік зберігаються поблизу екватора і в помірних широтах Південної півкулі.

У помірних широтах Північної півкулі взимку тиск над материками сильно підвищується і пояс низького тиску "розривається". Він зберігається тільки над океанами у вигляді замкнутих областей зниженого тиску - Ісландського і Алеутського мінімумів. Над материками, навпаки, утворюються зимові максимуми: Азіатський (Сибірський) і Північноамериканський (Канадський). Влітку в помірних широтах Північної півкулі пояс зниженого тиску відновлюється. Величезна область зниженого тиску з центром в тропічних широтах формується над Азією - Азіатський мінімум. У тропічних широтах материки завжди нагріваються дещо сильніше, ніж над океанами, і тиск над ними нижчий. Тому над океанами існують субтропічні максимуми: Північно-Атлантичний (Азорський), Північно-Тихоокеанській, Південно-Атлантичний, Південно-Тихоокеанській і Індійський.

Розподіл тиску на карті зображають ізобарами. Ізобари - лінії, що сполучають місця з однаковим тиском. Чим ближче ізобари один до одного, тим швидше змінюється тиск на відстані. Величина зміни тиску на одиницю відстані (100 км) називається баричним градієнтом.

Вологість повітря — вміст водяної пари в повітрі, характеризується пружністю водяної пари, відносною вологістю, дефіцитом вологи, точкою роси, — є одним з найважливіших параметрів атмосфери, що визначає погоду, а також те, наскільки комфортно почуває себе людина в даний момент часу.

Є два способи кількісної оцінки вологості:

Абсолютна вологість — маса водяної пари, що утримується в одиницях об'єму повітря.

Відносна вологість — відношення абсолютної вологості до її максимального значення при даній температури. При 100% відносній вологості в повітрі може відбутися конденсація водяних пар з утворенням туману, випаданням води. Температура, при якій це трапляється, називається точкою роси.

Оптимальна для людини вологість 40-60%