Лз 9-11. Атмосфера Земли

1. Значение атмосферы. Происхождение атмосферы, связь с другими оболочками Земли

2. Состав и строение атмосферы.

3. Теплооборот в атмосфере

1. Значение атмосферы. Происхождение атмосферы, связь с другими оболочками Земли

Жизнь на Земле стала возможной, прежде всего, оттого, что на планете есть атмосфера – воздушная оболочка. Она словно куполом прикрыла Землю, с ее растительным и животным миром, защищая от пагубного влияния ультрафиолетовой и космической радиации, от заряженных частиц, излучаемых космическим пространством, от крупных тел, врывающихся в атмосферу из Космоса, в основной массе сгорающих в воздухе (и только часть которых проникает в поверхности Земли в виде метеоритов). Атмосфера задерживает тепло, которое излучается земной поверхностью, что предохраняет Землю от охлаждения и резких колебаний температуры в течение суток и года.

Состав атмосферы не всегда был таким, как сейчас. Предполагают, что первичная атмосфера состояла из водорода и гелия, которые были самыми распространенными газами в Космосе и входили в состав протопланетного газово-пылевого облака. Результаты исследований М.И. Будыко с количественными оценками изменения массы кислорода и углекислого газа на протяжении жизни Земли дают основание считать, что историю вторичной атмосферы можно разделить на два этапа: бескислородной и кислородной атмосферы. Переход от первой ко второй произошел на рубеже примерно 2 млрд. лет тому назад.

Первичная гелиево-водородная атмосфера была утеряна при разогреве планеты. В начале геологической истории Земли, когда происходили интенсивные вулканические и горообразовательные процессы атмосфера была насыщена аммиаком, водяными парами и углекислым газом. Эта оболочка имела температуру около 100С. При понижении температуры произошло разделение на гидросферу и атмосферу. В этой вторичной углекислой атмосфере зародилась жизнь. С прогрессивным развитием живого вещества развивалась и атмосфера. Когда биосфера достигла стадии зеленых растений и они вышли из воды на сушу, начался процесс фотосинтеза, что привело к формированию современной кислородной атмосферы.

2. Состав и строение атмосферы.

Атмосфера Земли состоит из механической смеси газов, взвешенных капель воды, пыли, кристаллов льда и пр. Сухой воздух вблизи земной поверхности по объему содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,003% углекислого газа. Количество других газов в воздухе ничтожно мало. Содержание водяных паров составляет несколько процентов (до 4%).

До высоты 80-100 км состав атмосферы существенно не меняется из-за постоянного перемещения газов. Важной составной частью воздуха является кислород. Роль его велика. За счет кислорода организмы получают энергию, необходимую для жизнедеятельности. Атмосфера содержит около 10¹⁵т кислорода. Столько же его приходит через живое вещество, а растения столько же возвращают в атмосферу.

Содержание углекислого газа в атмосфере непостоянно. В промышленных районах его больше. В приземном слое воздуха количество CO₂ претерпевает и суточные изменения. Наблюдается увеличение содержания углекислого газа в атмосфере за последние 50 лет почти на 10%. Это, по-видимому, способствует потеплению климата, т.к. CO₂ выполняет роль стекол в садовом парнике.

Важной частью атмосферы являются водяные пары. В отличии от других газов, содержание их с высотой очень быстро уменьшается – около 90% всего количества водяного пара находится в приземном пятикилометровом слое воздуха.

На высоте 22-25 км находится максимум концентрации озона, который возникает при поглощении кислородом ультрафиолетовой солнечной радиации и тем самым предохраняет животный и растительный мир от губительного действия ультрафиолетовых лучей.

Атмосфера простирается до высоты 2-3 тыс. км и без резкой границы резко переходит в межпланетное пространство. С высотой меняется химический состав атмосферы, давление, плотность, температура и др. ее физические свойства. По характеру изменения температуры атмосфера делится на следующие слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу и переходные слои, так называемые паузы: тропопаузу, стратопаузу, мезопаузу, термопаузу.

По электрическим свойствам атмосферу делят на два слоя: нейтросферу и ионосферу. Это деление основано на распределении в атмосферу электрически заряженных частиц газов – ионов. В нейтросфере, где плотность воздуха близка к нормальной, частицы, несущие положительный или отрицательный заряд, часто сталкиваясь, воссоединяются, образуются нейтральные молекулы или атомы. Выше 80 км располагается ионосфера. Она представляет собой ионизированные слои воздуха, т.е. газы получившие электрический заряд.