IV. Охорона повітряного середовища
4.1. Атмосфера − зовнішня оболонка Землі
Атмосфера Землі − газова (повітряна) оболонка довкола Землі, яка обертається разом з нею. Маса атмосфери Землі близько 5,15∙1015 т. Склад атмосфери Землі біля її поверхні: азот − 78,09%, кисень − 20,90, аргон − 0,90, вуглекислий газ − 0,03%, водень, гелій, неон та ін. гази − частки відсотка. У нижній 20-ти кілометровій зоні міститься водяна пара, на висоті 20…25 км є шар озону, який захищає все живе на Землі від короткохвильового (ультрафіолетового) випромінювання. Вище 100 км зростає частка легких газів, на значних висотах переважають гелій та водень. Залежно від висотного розподілу температури атмосферу поділяють на тропосферу, стратосферу, мезосферу, іоносферу (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Зміна тиску, температури повітря в атмосфері залежно від відстані від поверхні Землі
Тропосфера − нижній шар, що впливає на погоду. Становить 2/3 маси всієї атмосфери. Температура знижується в середньому на 6°С на 1 км висоти.
Стратосфера − шар до 50 км завтовшки. Включає також озоновий шар (максимальна концентрація озону спостерігається на висоті 20…30 км).
Мезосфера − шар, що знаходить на висоті 50…85 км.
Іоносфера − шар, що досягає висоти близько 400 км. Чітко визначеної верхньої межі атмосфери Землі не існує. Порушення хімічного балансу атмосфери Землі внаслідок викидів шкідливих речовин (вуглекислого газу, хлор- або фторовуглеводнів) може спричинити зміну клімату.
Історія виникнення та розвитку атмосфери досить складна й тривала, вона налічує близько 3 млрд. років. За цей період склад і властивості атмосфери неодноразово змінювалися, але протягом останніх 50 млн. років, як вважають вчені, вони стабілізувалися.
Маса сучасної атмосфери становить приблизно одну мільйонну частину маси Землі. З висотою різко зменшуються щільність і тиск атмосфери, а температура змінюється нерівномірно й складно. Зміна температури в межах атмосфери на різних висотах пояснюється неоднаковим поглинанням сонячної енергії газами. Найінтенсивніше теплові процеси відбуваються у тропосфері, причому атмосфера нагрівається знизу, від поверхні океану та суші.
Атмосфера має дуже велике екологічне значення. Вона захищає всі живі організми Землі від згубного впливу космічних випромінювань і ударів метеоритів, регулює сезонні температурні коливання, врівноважує й вирівнює добові. Якби атмосфери не існувало, то коливання добової температури на Землі досягло б ±200°С. Атмосфера є не лише життєдайним “буфером” між Космосом і поверхнею нашої планети, носієм тепла та вологи, через неї відбуваються також фотосинтез і обмін енергії − головні процеси біосфери. Атмосфера впливає на характер і динаміку всіх екзогенних процесів, що відбуваються в літосфері (фізичне та хімічне вивітрювання, діяльність вітру, природних вод, мерзлоти, льодовиків).
Розвиток гідросфери також значною мірою залежав від атмосфери через те, що водний баланс і режим поверхневих і підземних басейнів і акваторій формувалися під впливом режиму опадів і випаровування. Процеси гідросфери і атмосфери тісно пов’язані між собою.
Однією з найголовніших складових атмосфери є водяна пара, яка має велику просторово-часову мінливість і зосереджена переважно в тропосфері.
Важливою змінною складовою атмосфери є також вуглекислий газ, мінливість вмісту якого пов’язана з життєдіяльністю рослин, його розчинністю в морській воді та діяльністю людини (промислові й транспортні викиди).
Значного розвитку набули дослідження щодо впливу атмосфери на живі організми, і в першу чергу − на людину. Наприклад, вплив коливань атмосферного тиску, дія сонячної радіації та геомагнетичного поля, вміст окремих газів та забруднюючих домішок тощо.