1.4.2. Строение и состав атмосферы

При изучении этого раздела следует руководствоваться ре­зультатами отечественной и мировой науки об атмосфере и её составе. Атмосфера земли имеет слоистое строение которое обусловлено в первую очередь особенностями распределения температуры по высоте.

Различают тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу (на высоте более 100 км) (рис. 2). Переходные про­слои между этими сферами называют паузами.

Нагревание Земли в разных её частях неодинаково. Это спо­собствует развитию общей циркуляции воздуха в атмосфере, тес­но связанной с распределением атмосферного давления. Под воздействием перепада давления в атмосфере (температурный градиент) воздух испытывает ускорение, направленное в облас­ти высокого давления к области низкого давления.

Атмосфера первоначально образовалась из газов, выделен­ных твёрдой оболочкой Земли из её глубин при её историческом формировании и в ходе космического охлаждения планеты. Из­вестно, что в дальнейшем она развивалась при участии живых организмов и растений [28].

Для обеспечения жизнедеятельности организмов наибольшее значение имеют кислород, азот, водяной пар, углекислый газ и озон.

В течение XX в. в атмосфере Земли произошла интенсивная концентрация углекислого газа, обусловленная главным образом сжиганием всё возрастающих объёмов угля, нефти и других ви­дов углеводородного сырья. Это привело к некоторому усилению парникового эффекта и небольшому повышению средней тем­пературы приземного слоя воздуха. Наряду с углекислым газом в воздухе атмосферы возрастает количество фреонов, окислов азо­та и ряда других газов, что способствует изменению климата в сторону повышения температуры.

Состав воздуха (по объёму) у поверхности Земли следующий: 78,1% азота, 21,0% кислорода, 0,9% аргона (см. табл. 1). Кроме того, в воздухе присутствуют незначительные доли процента углекисло­го газа, инертного газа, неона, гелия, водорода и др. [2, 17]. Сле­дует отметить, что инертные газы попадают в атмосферу в ходе непрерывного радиоактивного распада урана, тория и радона.

В слоях стратосферы на высоте 20...25 км над экватором (над полюсами — 10 км) расположен в небольшой концентрации озон. Поэтому эту часть атмосферы часто называют озоновым экраном. Озон играет большую роль в формировании температурного ре­жима нижележащих слоев атмосферы и, следовательно, воздуш­ных течений. Над различными участками земной поверхности и ^в разное время года содержание озона неодинаково. Его больше в высоких широтах, меньше в средних и низких. Весной озона больше, чем осенью.

Озон является продуктом соединений молекулярного и ато­марного кислорода, образующимся под влиянием воздействия ультрафиолетовых солнечных лучей. Общее содержание озона в атмосфере невелико и составляет 2,1%, но он отражает до 95% ультрафиолетовых лучей, что предохраняет живые организмы от их губительного действия. Задерживая до 20% инфракрасных из­лучений, достигающих Земли, озон повышает утепляющие дей­ствия атмосферы. На формирование озонового экрана влияет наличие в стратосфере хлора, оксидов азота, водорода, фтора, брома, метана, обеспечивающих фотохимические реакции раз­рушения озона.

Помимо газов в атмосфере имеются вода и аэрозоли. Вода в атмосфере находится в твёрдом (лёд, снег), жидком (капли) и га­зообразном (пар) состоянии. При конденсации водяных паров образуются облака. Полное обновление водяных паров в атмо­сфере происходит за 9—10 сут.

В атмосфере также встречаются вещества в ионном состоянии в количествах до нескольких десятков тысяч на 1 см³ воздуха.

Чтобы понять и решить проблему охраны атмосферы, необ­ходимо изучить её особенности.