Розміри магнітосфери, маса і об'єм атмосфери

Раніше вважалося (до появи штучних супутників), що у міру видалення від земної поверхні атмосфера поступово ставала більше розрядженою і плавно переходила міжпланетний простір.

Зараз встановлено, що потоки енергії з глибоких шарів Сонця проникають в космічний простір далеко за орбіту Землі, аж до вищих меж Сонячної системи. Цей так званий «сонячний вітер» обтікає магнітне поле Землі, формуючи подовжену «порожнину» усередині якої і зосереджена земна атмосфера.

Магнітне поле Землі звужене із зверненого до Сонця денного боку і утворює довгу мову, що ймовірно виходить за межі орбіти місяця, - з протилежного нічного боку.

Верхньою межею магнітосфери Землі з денного боку у екватора вважається відстань приблизно рівне 7(семи) радіусам Землі. 6371: 7 = 42000 км.

Верхньою межею магнітосфери Землі з денного боку у полюсів вважається відстань приблизно рівне 28000 км.(що обумовлене відцентровою силою обертання Землі).

За об'ємом атмосфера (біля 4*1012 км) в 3000 разів більше усієї гідросфери (разом зі Світовим океаном), проте по масі істотно менше її і складає приблизно 5,15*1015 т.

Таким чином «вага» атмосфери, що доводиться на одиницю площі, або атмосферний тиск складає на рівні моря приблизно 11 т./м. Атмосфера за об'ємом у багато разів перевищує Землю, але складає лише 0,0001 мас нашої планети.

Природний газовий склад атмосферного повітря і дія деяких його компонентів на здоров'я людини

Газовий склад атмосферного повітря за об'ємом, є у поверхні Землі фізичною сумішшю азоту (78,08%), кисню (20,94%), - співвідношення азоту і кисню 4:1, аргону (0,9%), вуглекислого газу (0,035%), а також незначна кількість неону (0,0018%), гелію (0,0005%), криптону (0,0001%), метану (0,00018%), водню (0,000015%), окислу вуглецю (0,00001%), озону (0,00001%), закису азоту (0,0003%), ксенону (0,000009%), двоокису азоту (0,000002%).

Крім того, в повітрі завжди є виді різноманітних димів, пилу і пари зважені частки, аерозолі і водяні пари.

Водяну пару його концентрація складає близько 0,16% об'єму атмосфери. У земної поверхні вона коливається від 3% (у тропіках) до 0,00002% (у Антарктиді).

З висотою кількість водяної пари швидко убуває. Якби зібрати воєдино усю воду, то вона утворила б шар завтовшки в середньому близько 2 см (1,6 -1,7 см в помірних широтах). Цей шар утворюється на висоті до 20 км.

Газовий склад нижніх шарів атмосфери на висоті до 110 км. від поверхні Землі, особливо тропосфери, майже постійний. Тиск і щільність в атмосфері убуває з висотою. Половина повітря міститься в нижніх 5,6 км., а друга половина до висоти 11,3 км. На висоті 110 км. щільність повітря в мільйон разів менше ніж у поверхні.

У високих шарах атмосфери склад повітря міняється під впливом випромінювання Сонця, яке призводить до розпаду молекул кисню на атоми.

Приблизно до висоти 400 - 600 км. атмосфера залишається кисню - азотна.

Істотна зміна складу атмосфери розпочинається лише з висоти 600 км. Тут починає перевищувати гелій. Гелієва корона Землі - так називав гелієвий пояс В. І. Вернадський, поширюється приблизно до 1600 км. від поверхні Землі. Вище за цю відстань 1600 - 2 - 3 тис. км. йде перевищення водню.

Частина молекул розкладається на іони і утворює іоносферу.

Понад 1000 км. знаходяться радіаційні пояси Їх можна розглядати як частину атмосфери, заповнену дуже енергетичними ядрами атомів водню і електронами, захопленими магнітним полем планети. Так постійно газова оболонка Землі перетворюються на міжпланетний газ (простір), який полягає :

- з 76% по масі з водню;

- з 23% по масі з гелію;

- з 1% по масі з космічного пилу.

Цікаво, що наша атмосфера по складу різко відрізняється від атмосфери інших планет Сонячної системи. Наші найближчі сусіди Венера і Марс мають в основному вуглекислу атмосферу, дальші сусіди Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун оточені гелієво-водневою атмосферою, одночасно багато в цих атмосферах і метану.

Атмосферне повітря - один з найважливіших природних ресурсів, без яких життя на Землі було б абсолютно неможливе. Будь-який компонент по хімічному складу, по своєму важливий для життя.

КИСЕНЬ - газ без кольору і запаху з щільністю 1,23 г/л. Найпоширеніший хімічний елемент на Землі.

У атмосфері 20,94%, в гідросфері 85,82%, в літосфері 47% кисню. Людина при видиху виділяє 15,4 - 16,0% кисню атмосферного повітря. Людина за добу в стані спокою вдихає близько 2722 л.(1,4 м) кисню, видихає 0,34 м³ вуглекислого газу, крім того, викидає в добу в довкілля близько 400 речовин. Атмосферного повітря в цьому випадку через легені проходить 9 л. у хвилину, 540 л. в годину, 12960 л. у добу, а при навантаженні 25000 - 30000 л. у добу (25 - 30 м3). За рік вдихає в стані спокою 16950 м, при фізичному навантаженні 20000 - 30000 м, а упродовж усього життя від 65000 до 180000 м. повітря.

Він входить до складу усіх живих організмів (у організмі людини його по масі близько 65%).

Кисень - активний окисник більшості хімічних елементів, а також в металургії, хімічній і нафтохімічній промисловості, в ракетних паливах, його використовують в дихальних апаратах в космічних і підводних кораблях. Люди, тварини, рослини отримують необхідну для життя енергію за рахунок біологічного окислення різних речовин киснем, який потрапляє в організм різними шляхами, через легені і шкіру.

Кисень обов'язковий учасник будь-якого горіння. Перевищення вмісту кисню в атмосфері на 25% може привести до займання на Землі.

Він виділяється рослинами при фотосинтезі. При цьому близько 60% кисню поступає в атмосферу при фотосинтезі океанічного планктону і 40% від зелених рослин суші.

Коливання вмісту кисню у відкритій атмосфері трохи, якщо найбільш чисте повітря біля берегів моря стримає до 20,99% кисню, то навіть в найбільш забрудненому повітрі промислових центрів його є не менше 20,5%. Подібні коливання вмісту кисню в повітрі не роблять помітного впливу на організм.

Фізіологічні зрушення у здорових людей спостерігаються у тому випадку, якщо вміст кисню падає до 16 - 17%, при 11 - 13% відзначається виражена гіпоксія.

Кисневе голодування із-за зниження атмосферного тиску кисню може мати місце при польотах (висотна хвороба), при сходженні на гори (гірська хвороба), яка починається на висоті 2,5 - 3 км.