3. Состав атмосферы, содержание микро- и макро-примесей. Единицы измерения концентрации примесей в атмосфере.

Состав атмосферы примерно одинаков по всей земле в результате перемешивания. Общая масса атмосферы составляет 5,14*10^15 т. Состав атмосферы изменялся в различные геологические эпохи. В настоящее время он находиться в состоянии устойчивого динамического равновесия. Все компоненты атмосферы делятся на 3 группы: 1) квазипостоянный компонент – они постоянно присутствуют в атмосфере, их концентрация неизменна до высоты 100 км. (N2 – 78,11%, О2 – 20,95%) 2)активные примеси – их концентрация не постоянна, они зависят от географического положения местности, высоты над уровнем моря, сезона. (H2O – 0-7%, CO2 – 0.01-0.1%)

Единицы измерения:

Объемные концентрация: %об = (Vпримесей/Vсуммарный) *100%

Млн^-1 (ppm) – количество объемов данной примеси содержащихся в 1 млн объемов газовой примеси.

Млрл^-1 (ppb) – количество объемов данной примеси в 1 млрд объемов газовой смеси.

Массовые концентрации – характеризуют массу данной примеси в единице объема газовой смеси. (мг/м3, vмкг/м3)

Содержание примесей может быть выражено кол-ом молекул в ед объема газовой смеси: мол./м3 = м^-3, мол./см3=см^-3

Содержание газов и паров может быть выражено парциальным давлением: Па, кПа.

1 атм. = 1,01*10^5 Па

1 мм рт. ст.

1 бар = 1*10^5 Па

1 торр = 1/760 атм.

Время пребывания примесей в атмосфере - .

Qист – скорость поступления примесей из различных источников в атмосфере.

Qсток – скорость стока (вывода) примесей из атмосферы.

Для состояния динамического равновесия, что скорость поступления равна скорости стока.

Qист = Qсток = А/, где А – общая масса примесей в атмосфере.

4. Строение атмосферы, зависимость давления и температуры от высоты над поверхностью океана.

Атмосфера по вертикали имеет слоистое строение. Деление атмосферы на слои обусловлено изменением температуры с высотой:

Н, км500 Термосфера +1200С

85 Мезосфера -92

50 Стратосфера - 2

11 Тропосфера -56

0 Поверхность земли +15

Трапосфера и стратосфера – это нижние слои атмосферы. Мезосфера и термосфера – это верхние слои атмосферы.

Ионосфера – это ионизованная часть верхних слоев атмосферы.

Давление в атмосфере плавно уменьшается с высотой. Верхний слой атмосферы по составу отличается от нижних. В нижних слоях сосредоточена основная масса атмосферы. 90% общей массы атмосферы сосредоточены в слое высотой 30 км. Внешняя верхняя оболочка атмосферы – экзосфера – это область диссипации атмосферных газов. Диссипация – процесс преодоления атомами и молекулами притяжения земли. При нормальных условиях газы, входящие в состав атмосферы мало отличаются от идеального газа, поэтому для атмосферы характерно: Р=n*k*T – уравнение состояния идеального газа, где n – концентрация частиц, k – постоянная Больцмана. В атмосфере выполняется з-н парциального давления Дальтона: общее давление смесей газов равно сумме давлений отдельных компонентов. Общее давление в атмосфере падает с такой же скоростью, что и парциальное давление отдельных компонентов. Зависимость давления от высоты характеризуется барометрической формулой: Рн=Р0ехр (-0gH/Р0), где Рн – давление на высоте Н, Р0 – давление при Н=0, 0 – плотность атмосферы при Н=0.

Атмосфера земли находиться в равновесном состоянии, так как в атмосфере имеется определенное количество газообразных молекул, они должны быть равномерно распределены, то есть атмосфера постепенно рассеивается.

Преодолеть земное притяжение могут лишь те молекулы, скорость которых превышает вторую космическую (11,2 км/с). Легкие планеты теряют атмосферу быстрее, чем тяжелые. А в целом время потери атмосферы зависит от радиуса планеты, состава атмосферы, температуры и т.д.