Загрязнение атмосферы.
1. Значение атмосферы.
Атмосферу целесообразно рассматривать со следующих позиций:
1) качество воздуха с точки зрения дыхания;
2) влияние атмосферы и содержащихся в ней примесей на климат и тенденции его изменения;
3) воздействие атмосферы на растения, животных, человека, строительные материалы и конструкции;
4) влияние атмосферы на гидросферу и литосферу.
Для решения проблемы охраны атмосферы необходимо определить ее состав и его изменения в результате антропогенной деятельности; основные свойства атмосферы и их влияние на состояние ее загрязнения.
Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования жизни на Земле. Кроме того, атмосфера:
- участвует в формировании климата на планете;
- регулирует тепловой режим Земли, способствует перераспределению тепла у ее поверхности (часть лучистой энергии Солнца поглощается атмосферой, а остальная энергия частично уходит в почву, частично отражается в атмосферу);
- предохраняет Землю от резких колебаний температуры (при отсутствии атмосферы температура поверхности Земли в течение суток колебалась бы в интервале 200 оС);
- благодаря наличию кислорода служит источником дыхания;
- участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере;
- защищает живые организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей (верхние слои атмосферы поглощают и рассеивают эти лучи);
- предохраняет Землю от падения метеоритов, большинство из которых имеют малые размеры;
- является средой, где распространяется звук..
2.Строение атмосферы
Атмосфера, окружая Землю, вращается вместе с ней, не рассеиваясь в космическом пространстве благодаря действию гравитационных сил. При этом она по своей структуре неоднородна и условно разделена на слои (Рис.
Рис. Строение современной атмосферы.
Тропосфера (сфера поворота) - ближайший к земной поверхности слой атмосферы, физические свойства которого определяются в основном влиянием земной поверхности. Толщина тропосферы колеблется в зависимости от колебания температуры в данном географическом месте поверхности Земли. Ее максимальная толщина (12 - 15 км) наблюдается у экватора, а минимальная - у полюсов (8 - 10 км). Здесь, где происходят явления, называемые погодой, сосредоточено почти 80% атмосферного воздуха и почти все водяные пары, возникают облака. Тропосфера характеризуется сильным вертикальным перемещением воздуха. Она испытывает непосредственное влияние подстилающей поверхности. Давление воздуха на верхней границе тропосферы в 10 раз меньше, чем на поверхности земли. Вследствие адиабатического расширения газа, температура понижается на 0,6 0С на каждые 100 м. Нижний слой тропосферы от 50-100м носит название приземного слоя. Здесь температура резко колеблется в течении суток и скорость ветра растет с высотой. Слой высотой 1000-1500м называется пограничным слоем. Здесь сильно влияет на скорость ветра трение о земную поверхность. Верхняя граница тропосферы имеет тонкий переходный слой 1-2 км, где падение температуры с высотой сменяется ее постоянством (изотермией), называется тропопаузой.
Стратосфера (сфера слоя) - достаточно объемный слой атмосферы (до 55 км высотой), граничащий с тропосферой через тропопаузу. Стратосфера характеризуется тем, что температура в ней в среднем растет с высотой. В нижних слоях стратосферы (от тропопаузы и до 25 км) температура постоянна или весьма медленно растет с высотой (зимой в полярных широтах она даже может слабо падать), но, начиная с 34-36 км, происходит довольно быстрое возрастание температуры с высотой, которое продолжается до 50 км, где расположена верхняя граница стратосферы, называемая стратопаузой. Здесь стратосфера почти такая е теплая, как воздух у поверхности Земли, в среднем 270 К. Возрастание температуры с высотой приводит к большой устойчивости стратосферы: здесь нет неупорядоченных (конвективных) вертикальных движений и активного перемешивания, свойственного тропосфере Однако очень небольшие по величине вертикальные движения типа медленного оседания или подъема иногда охватывают слои стратосферы, занимающие огромные пространства.
Водяного пара в стратосфере ничтожно мало. Однако на высотах 22-24 км в высоких широтах, иногда наблюдаются очень тонкие, так называемые перламутровые облака. Днем они не видны, а ночью кажутся светящимися, так как освещаются солнцем, находящимся под горизонтом. Облака состоят из переохлажденных капель. Количество массы атмосферного воздуха в стратосфере составляет около 19 %, содержание водяных паров мало и все еще сохраняется перемещение воздуха. Стратосфера характеризуется медленным повышением температуры, так как образование озона происходит с выделением тепла. Повышение температуры происходит также вследствие поглощения озоном ультрафиолетовой радиации солнца. Озоновый слой Земли;
- поглощает жесткое космическое излучение, пагубно действующее на все живое. Так он отражает до 95 % только ультрафиолетовых лучей;
- играет большую роль в формировании температурного режима нижележащих слоев атмосферы, а следовательно, воздушных течений. Он задерживает до 20 % инфракрасных излучений Земли.
Содержание озона неодинаково. Его больше в высоких широтах и меньше в средних и низких. Весной озона, как правило, больше, чем осенью.
Мезосфера (промежуточная сфера)- слой атмосферы толщиной до 80 км, который называют еще хемосферой за наибольшую интенсивность химических реакций, протекающих в ней. Здесь температура снова понижается с высотой до -900С. Вследствие быстрого падения температуры в мезосфере сильно развита турбулентность. В верхней части мезосферы образуется серебристые облака, состоящие из кристаллов, форма которых свидетельствует о существовании в мезосфере волн и вихрей. Верхней границей мезосферы является переходный слой - мезопауза, лежащая на высоте около 82 км. На мезопаузе давление воздуха примерно в 1000 раз меньше, чем у земной поверхности.
Термосфера часто называется ионосферой, так как газы находятся в ней в ионном состоянии, температура резко возрастает с высотой. В годы активного солнца она превышает 1500°С на высоте 200-250 км. На больших высотах дальнейший рост температуры с высотой уже не наблюдается. Лишь в областях ярких полярных сияний температура ненадолго повышается до 3000°С.
Высокие температуры термосферы означают, что молекулы и атомы атмосферных газов движутся в этом слое с очень большими скоростями. Однако плотность воздуха в термосфере так мала, что тeплocoдepжaние газов ничтожно. Поэтому любое тело, находящееся здесь (например, летящий спутник), не будет нагреваться путем теплообмена с воздухом. Эта область имеет электрическую природу вследствие образования большого количества ионов, которые движутся с большими скоростями, в результате чего в термосфере возможна радиосвязь.
Экзосфера (внешняя сфера) - самая верхняя часть атмосферы. Это сфера рассеивания, переходный слой между собственно атмосферой и космическим пространством. В экзосфере скорости частиц газов так велики, что они облетают землю по эллиптической орбитам , могут приобретать 2-ю космическую скорость – 11000 м/с и улетать в мировое пространство, поэтому экзосферу называют сферой ускользания газов.
.
