Kiseonik igra veoma va?nu ulogu u ?ivotu na?e planete. Koriste ga ?ivi organizmi za disanje, dio je organske tvari (proteini, masti, ugljikohidrati). Ozonski omota? atmosfere (O 3) odla?e sun?evo zra?enje opasno po ?ivot.

Sadr?aj kiseonika u sastavu Zemljine atmosfere je pribli?no 21%. To je drugi najzastupljeniji plin u atmosferi nakon du?ika. Nalazi se u atmosferi u obliku O 2 molekula. Me?utim, u gornjim slojevima atmosfere kisik se razla?e na atome (proces disocijacije), a na visini od oko 200 km omjer atomskog kisika i molekularnog kisika postaje otprilike 1:10.

U gornjim slojevima Zemljine atmosfere, pod uticajem sun?evog zra?enja, nastaje ozon (O 3). Ozonski omota? atmosfere ?titi ?ive organizme od ?tetnog ultraljubi?astog zra?enja.

Evolucija sadr?aja kiseonika u Zemljinoj atmosferi.

Na samom po?etku razvoja Zemlje, u atmosferi je bilo vrlo malo slobodnog kiseonika. Pojavio se u gornjim slojevima atmosfere u procesu fotodisocijacije uglji?nog dioksida i vode. Ali prakti?ki sav formirani kiseonik potro?en je na oksidaciju drugih gasova i apsorbuje ga zemljina kora.

U odre?enoj fazi razvoja Zemlje, njena atmosfera uglji?nog dioksida pretvorila se u du?ik-kiseonik. Sadr?aj kiseonika u atmosferi po?eo je brzo da raste sa pojavom autotrofnih fotosintetskih organizama u okeanu. Pove?anje kiseonika u atmosferi dovelo je do oksidacije mnogih komponenti biosfere. U po?etku je kisik u pretkambrijskim morima apsorbirao gvo??e, ali nakon ?to se sadr?aj otopljenog ?eljeza u oceanima zna?ajno smanjio, kisik se po?eo akumulirati u hidrosferi, a potom i u Zemljinoj atmosferi.

Uloga biohemijskih procesa ?ive materije biosfere u formiranju kiseonika je sve ve?a. Pojavom vegetacijskog pokriva?a na kontinentima zapo?ela je moderna faza u razvoju Zemljine atmosfere. U Zemljinoj atmosferi ustanovljen je konstantan sadr?aj slobodnog kiseonika.

Trenutno je koli?ina kiseonika u Zemljinoj atmosferi uravnote?ena na takav na?in da koli?ina proizvedenog kiseonika jednaka je koli?ini apsorbovanog kiseonika. Smanjenje kiseonika u atmosferi kao rezultat procesa disanja, raspadanja i sagorevanja nadokna?uje se kiseonikom koji se osloba?a tokom fotosinteze.

Krug kiseonika u prirodi.

Geohemijski ciklus kiseonika povezuje plinovite i te?ne ljuske sa zemljinom korom.

Njegovi naglasci:

• osloba?anje slobodnog kiseonika tokom fotosinteze
• oksidacija hemijskih elemenata,
• ulazak ekstremno oksidiranih spojeva u duboke zone zemljine kore i njihov djelomi?ni oporavak, uklju?uju?i i zbog spojeva ugljika,
• uklanjanje uglji?nog monoksida i vode na povr?inu zemljine kore i
• njihovo u?e??e u reakciji fotosinteze.

Rice. 1. ?ema ciklusa kiseonika u nevezanom obliku.

Bio je to ?lanak Kiseonik u sastavu Zemljine atmosfere - sadr?aj u atmosferi je 21%. ". Pro?itajte dalje: "Uglji?ni dioksid u Zemljinoj atmosferi."

?lanci na temu "Atmosfera Zemlje":

• Uticaj Zemljine atmosfere na ljudski organizam sa pove?anjem nadmorske visine.
• Visina i granice Zemljine atmosfere.

Sastav zemlje. Zrak

Vazduh je mehani?ka me?avina raznih gasova koji ?ine Zemljinu atmosferu. Vazduh je neophodan za disanje ?ivih organizama i ?iroko se koristi u industriji.

?injenica da je zrak mje?avina, a ne homogena supstanca, dokazana je tokom eksperimenata ?kotskog nau?nika Josepha Blacka. Tokom jednog od njih, nau?nik je otkrio da kada se bijeli magnezijum (magnezijum karbonat) zagreje, osloba?a se "vezani vazduh", odnosno ugljen-dioksid, i nastaje izgoreni magnezijum (magnezijum oksid). Nasuprot tome, kada se kre?njak pe?e, uklanja se "vezani zrak". Na osnovu ovih eksperimenata, nau?nik je zaklju?io da je razlika izme?u ugljenih i kausti?nih alkalija u tome ?to prva uklju?uje ugljen-dioksid, koji je jedna od komponenti vazduha. Danas znamo da pored uglji?nog dioksida, sastav zemaljskog zraka uklju?uje:

Odnos gasova u zemljinoj atmosferi naveden u tabeli je tipi?an za njene ni?e slojeve, do visine od 120 km. U ovim podru?jima le?i dobro izmije?ana, homogena regija, nazvana homosfera. Iznad homosfere le?i heterosfera, koju karakteri?e razlaganje molekula gasa na atome i ione. Regije su me?usobno odvojene turbopauzom.

Hemijska reakcija u kojoj se pod utjecajem sun?evog i kosmi?kog zra?enja molekule razla?u na atome naziva se fotodisocijacija. Prilikom raspada molekularnog kiseonika nastaje atomski kiseonik, koji je glavni gas atmosfere na visinama iznad 200 km. Na visinama iznad 1200 km po?inju da prevladavaju vodonik i helijum, koji su najlak?i gasovi.

Budu?i da je najve?i dio zraka koncentrisan u 3 ni?a atmosferska sloja, promjene u sastavu zraka na visinama iznad 100 km nemaju primjetan uticaj na ukupni sastav atmosfere.

Azot je naj?e??i gas, koji ?ini vi?e od tri ?etvrtine zapremine zemaljskog vazduha. Moderni du?ik nastao je oksidacijom rane atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom, koji nastaje tokom fotosinteze. Trenutno mala koli?ina du?ika ulazi u atmosferu kao rezultat denitrifikacije - procesa redukcije nitrata u nitrite, nakon ?ega slijedi stvaranje plinovitih oksida i molekularnog du?ika, koji proizvode anaerobni prokarioti. Dio du?ika ulazi u atmosferu tokom vulkanskih erupcija.

U gornjoj atmosferi, kada je izlo?en elektri?nim pra?njenjima uz u?e??e ozona, molekularni du?ik se oksidira u du?ikov monoksid:

N 2 + O 2 -> 2NO

U normalnim uslovima, monoksid odmah reaguje sa kiseonikom i formira azot-oksid:

2NO + O 2 -> 2N 2 O

Azot je najva?niji hemijski element u Zemljinoj atmosferi. Azot je dio proteina, osigurava mineralnu ishranu biljaka. Odre?uje brzinu biokemijskih reakcija, igra ulogu razrje?iva?a kisika.

Kiseonik je drugi najzastupljeniji gas u Zemljinoj atmosferi. Formiranje ovog plina povezano je s fotosintetskom aktivno??u biljaka i bakterija. I ?to su fotosintetski organizmi postajali raznovrsniji i brojniji, to je proces sadr?aja kiseonika u atmosferi postajao zna?ajniji. Mala koli?ina te?kog kiseonika se osloba?a tokom degazacije pla?ta.

U gornjim slojevima troposfere i stratosfere, pod uticajem ultraljubi?astog sun?evog zra?enja (ozna?avamo ga kao hn), nastaje ozon:

O 2 + hn -> 2O

Kao rezultat djelovanja istog ultraljubi?astog zra?enja, ozon se raspada:

O 3 + hn -> O 2 + O

O 3 + O -> 2O 2

Kao rezultat prve reakcije nastaje atomski kisik, kao rezultat druge - molekularni kisik. Sve 4 reakcije nazivaju se Chapmanov mehanizam, po britanskom nau?niku Sidneyu Chapmanu koji ih je otkrio 1930. godine.

Kiseonik se koristi za disanje ?ivih organizama. Uz njegovu pomo? dolazi do procesa oksidacije i sagorijevanja.

Ozon slu?i za za?titu ?ivih organizama od ultraljubi?astog zra?enja, koje uzrokuje ireverzibilne mutacije. Najve?a koncentracija ozona uo?ena je u donjoj stratosferi unutar tzv. ozonski omota? ili ozonski ekran koji le?i na visinama od 22-25 km. Sadr?aj ozona je mali: pri normalnom pritisku sav ozon zemljine atmosfere zauzimao bi sloj debljine samo 2,91 mm.

Formiranje tre?eg naj?e??eg gasa u atmosferi, argona, kao i neona, helijuma, kriptona i ksenona, povezuje se sa vulkanskim erupcijama i raspadom radioaktivnih elemenata.

Konkretno, helijum je proizvod radioaktivnog raspada uranijuma, torija i radijuma: 238 U -> 234 Th + a, 230 Th -> 226 Ra + 4 He, 226 Ra -> 222 Rn + a (u ovim reakcijama a- ?estica je jezgro helijuma, koje u procesu gubitka energije hvata elektrone i postaje 4 He).

Argon nastaje tokom raspada radioaktivnog izotopa kalijuma: 40 K -> 40 Ar + g.

Neon bje?i iz magmatskih stijena.

Kripton nastaje kao krajnji proizvod raspada uranijuma (235 U i 238 U) i torija Th.

Glavnina atmosferskog kriptona nastala je u ranim fazama Zemljine evolucije kao rezultat raspadanja transuranskih elemenata sa fenomenalno kratkim poluraspadom ili je do?la iz svemira, u kojem je sadr?aj kriptona deset miliona puta ve?i nego na Zemlji. .

Ksenon je rezultat fisije uranijuma, ali ve?ina ovog gasa ostaje iz ranih faza formiranja Zemlje, iz primarne atmosfere.

Uglji?ni dioksid ulazi u atmosferu kao rezultat vulkanskih erupcija i u procesu raspadanja organske tvari. Njegov sadr?aj u atmosferi srednjih geografskih ?irina Zemlje uvelike varira u zavisnosti od godi?njih doba: zimi se koli?ina CO 2 pove?ava, a ljeti smanjuje. Ova fluktuacija je povezana s aktivno??u biljaka koje koriste uglji?ni dioksid u procesu fotosinteze.

Vodik nastaje kao rezultat razgradnje vode sun?evim zra?enjem. Ali, budu?i da je najlak?i od plinova koji ?ine atmosferu, on neprestano bje?i u svemir, pa je stoga njegov sadr?aj u atmosferi vrlo mali.

Vodena para je rezultat isparavanja vode sa povr?ine jezera, rijeka, mora i kopna.

Koncentracija glavnih gasova u ni?im slojevima atmosfere, sa izuzetkom vodene pare i ugljen-dioksida, je konstantna. U malim koli?inama atmosfera sadr?i sumporov oksid SO 2, amonijak NH 3, uglji?ni monoksid CO, ozon O 3, hlorovodonik HCl, fluorovodonik HF, azot monoksid NO, ugljovodonike, pare ?ive Hg, jod I 2 i mnoge druge. U donjem atmosferskom sloju troposfere stalno se nalazi velika koli?ina suspendiranih ?vrstih i teku?ih ?estica.

Izvori ?estica u Zemljinoj atmosferi su vulkanske erupcije, polen biljaka, mikroorganizmi i, u novije vrijeme, ljudske aktivnosti kao ?to je spaljivanje fosilnih goriva u proizvodnim procesima. Najsitnije ?estice pra?ine, koje su jezgra kondenzacije, uzro?nici su stvaranja magle i oblaka. Bez ?vrstih ?estica koje su stalno prisutne u atmosferi, padavine ne bi padale na Zemlju.

Atmosfera (od drugih gr?kih ?tmos - para i sfa?ra - lopta) je plinovita ljuska (geosfera) koja okru?uje planetu Zemlju. Njegova unutra?nja povr?ina pokriva hidrosferu i djelimi?no zemljinu koru, dok njena vanjska povr?ina grani?i sa prizemnim dijelom svemira.

Sveukupnost odjeljaka fizike i hemije koji prou?avaju atmosferu obi?no se naziva atmosferska fizika. Atmosfera odre?uje vrijeme na povr?ini Zemlje, meteorologija se bavi prou?avanjem vremena, a klimatologija se bavi dugoro?nim klimatskim varijacijama.

Fizi?ka svojstva

Debljina atmosfere je oko 120 km od povr?ine Zemlje. Ukupna masa vazduha u atmosferi je (5,1-5,3) 1018 kg. Od toga je masa suhog zraka (5,1352 ± 0,0003) 1018 kg, ukupna masa vodene pare je u prosjeku 1,27 1016 kg.

Molarna masa ?istog suhog zraka je 28,966 g/mol, gustina zraka u blizini povr?ine mora je oko 1,2 kg/m3. Pritisak na 0 °C na nivou mora je 101,325 kPa; kriti?na temperatura - -140,7 ° C (~ 132,4 K); kriti?ni pritisak - 3,7 MPa; Cp na 0 °C - 1,0048 103 J/(kg K), Cv - 0,7159 103 J/(kg K) (na 0 °C). Rastvorljivost vazduha u vodi (po masi) na 0°C - 0,0036%, na 25°C - 0,0023%.

Za "normalne uslove" na povr?ini Zemlje uzimaju se: gustina 1,2 kg/m3, barometarski pritisak 101,35 kPa, temperatura plus 20 °C i relativna vla?nost 50%. Ovi uslovni indikatori imaju ?isto in?enjersku vrijednost.

Hemijski sastav

Zemljina atmosfera je nastala kao rezultat osloba?anja gasova tokom vulkanskih erupcija. Pojavom okeana i biosfere nastao je i zbog razmjene plinova s vodom, biljkama, ?ivotinjama i proizvodima njihovog raspadanja u tlu i mo?varama.

Trenutno se Zemljina atmosfera sastoji uglavnom od plinova i raznih ne?isto?a (pra?ina, kapi vode, kristali leda, morske soli, produkti sagorijevanja).

Koncentracija plinova koji ?ine atmosferu gotovo je konstantna, s izuzetkom vode (H2O) i uglji?nog dioksida (CO2).

Sastav suvog vazduha

Pored gasova navedenih u tabeli, atmosfera sadr?i SO2, NH3, CO, ozon, ugljovodonike, HCl, HF, Hg pare, I2, kao i NO i mnoge druge gasove u malim koli?inama. U troposferi se stalno nalazi velika koli?ina suspendiranih ?vrstih i te?nih ?estica (aerosol).

Struktura atmosfere

Troposfera

Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim geografskim ?irinama; ni?e zimi nego ljeti. Donji, glavni sloj atmosfere sadr?i vi?e od 80% ukupne mase atmosferskog vazduha i oko 90% sve vodene pare prisutne u atmosferi. U troposferi su turbulencija i konvekcija jako razvijene, pojavljuju se oblaci, razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada sa visinom sa prosje?nim vertikalnim gradijentom od 0,65°/100 m

tropopauza

Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem se zaustavlja smanjenje temperature sa visinom.

Stratosfera

Sloj atmosfere nalazi se na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Tipi?na je mala promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i njeno pove?anje u sloju od 25-40 km od -56,5 do 0,8 °C (gornji sloj stratosfere ili inverzija). Nakon dostizanja vrijednosti od oko 273 K (skoro 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo podru?je konstantne temperature naziva se stratopauza i granica je izme?u stratosfere i mezosfere.

Stratopauza

Grani?ni sloj atmosfere izme?u stratosfere i mezosfere. Postoji maksimum u vertikalnoj distribuciji temperature (oko 0 °C).

Mezosfera

Mezosfera po?inje na nadmorskoj visini od 50 km i prote?e se do 80-90 km. Temperatura opada sa visinom sa prose?nim vertikalnim gradijentom od (0,25-0,3)°/100 m. Glavni energetski proces je prenos toplote zra?enja. Slo?eni fotohemijski procesi koji uklju?uju slobodne radikale, vibracijski pobu?ene molekule, itd., uzrokuju luminescenciju atmosfere.

Mesopauza

Prijelazni sloj izme?u mezosfere i termosfere. Postoji minimum u vertikalnoj distribuciji temperature (oko -90 °C).

Karmanova linija

Nadmorska visina, koja je konvencionalno prihva?ena kao granica izme?u Zemljine atmosfere i svemira. Prema definiciji FAI, Karmanova linija se nalazi na nadmorskoj visini od 100 km.

Granica Zemljine atmosfere

Termosfera

Gornja granica je oko 800 km. Temperatura se penje na nadmorske visine od 200-300 km, gdje dosti?e vrijednosti od reda od 1500 K, nakon ?ega ostaje gotovo konstantna do velikih visina. Pod uticajem ultraljubi?astog i rendgenskog sun?evog zra?enja i kosmi?kog zra?enja dolazi do jonizacije vazduha („polarna svetla“) - glavni delovi jonosfere le?e unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kiseonik. Gornja granica termosfere je u velikoj mjeri odre?ena trenutnom aktivno??u Sunca. U periodima niske aktivnosti - na primjer, 2008-2009 - primetno je smanjenje veli?ine ovog sloja.

Termopauza

Podru?je atmosfere iznad termosfere. U ovom podru?ju apsorpcija sun?evog zra?enja je neznatna i temperatura se zapravo ne mijenja s visinom.

Egzosfera (sfera raspr?ivanja)

Egzosfera - zona raspr?ivanja, vanjski dio termosfere, smje?ten iznad 700 km. Gas u egzosferi je veoma razrije?en, pa stoga njegove ?estice cure u me?uplanetarni prostor (disipacija).

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmije?ana mje?avina plinova. U vi?im slojevima distribucija gasova po visini zavisi od njihove molekularne mase, koncentracija te?ih gasova opada br?e sa udaljavanjem od Zemljine povr?ine. Zbog smanjenja gustine gasa, temperatura pada sa 0 °C u stratosferi na -110 °C u mezosferi. Me?utim, kineti?ka energija pojedina?nih ?estica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~150 °C. Iznad 200 km, uo?ene su zna?ajne fluktuacije u temperaturi i gustini gasa u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3500 km, egzosfera postupno prelazi u takozvani bliski svemirski vakuum, koji je ispunjen vrlo razrije?enim ?esticama me?uplanetarnog plina, uglavnom atomima vodonika. Ali ovaj plin je samo dio me?uplanetarne materije. Drugi dio se sastoji od ?estica poput pra?ine kometnog i meteorskog porijekla. Pored izuzetno razrije?enih ?estica pra?ine, u ovaj prostor prodire elektromagnetno i korpuskularno zra?enje solarnog i galakti?kog porijekla.

Troposfera ?ini oko 80% mase atmosfere, a stratosfera oko 20%; masa mezosfere nije ve?a od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na osnovu elektri?nih svojstava u atmosferi razlikuju se neutrosfera i jonosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera prostire na nadmorskoj visini od 2000-3000 km.

U zavisnosti od sastava gasa u atmosferi, razlikuju se homosfera i heterosfera. Heterosfera je oblast u kojoj gravitacija uti?e na odvajanje gasova, jer je njihovo me?anje na takvoj visini zanemarljivo. Otuda slijedi varijabilni sastav heterosfere. Ispod njega le?i dobro izmije?an, homogen dio atmosfere, nazvan homosfera. Granica izme?u ovih slojeva naziva se turbopauza i nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.

Ostala svojstva atmosfere i uticaji na ljudski organizam

Ve? na visini od 5 km nadmorske visine, neuvje?bana osoba razvija gladovanje kisikom i, bez adaptacije, performanse osobe su zna?ajno smanjene. Tu se zavr?ava fiziolo?ka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemogu?e na visini od 9 km, iako do oko 115 km atmosfera sadr?i kiseonik.

Atmosfera nam daje kiseonik koji nam je potreban za disanje. Me?utim, zbog smanjenja ukupnog tlaka atmosfere, kako se ?ovjek di?e na visinu, parcijalni tlak kisika tako?er se smanjuje u skladu s tim.

Ljudska plu?a stalno sadr?e oko 3 litre alveolarnog zraka. Parcijalni pritisak kiseonika u alveolarnom vazduhu pri normalnom atmosferskom pritisku je 110 mm Hg. Art., pritisak uglji?nog dioksida - 40 mm Hg. art., i vodena para - 47 mm Hg. Art. Sa pove?anjem nadmorske visine, pritisak kiseonika opada, a ukupni pritisak vodene pare i ugljen-dioksida u plu?ima ostaje gotovo konstantan - oko 87 mm Hg. Art. Protok kiseonika u plu?a ?e potpuno prestati kada pritisak okolnog vazduha postane jednak ovoj vrednosti.

Na visini od oko 19-20 km, atmosferski pritisak pada na 47 mm Hg. Art. Stoga, na ovoj visini, voda i intersticijska te?nost po?inju da klju?aju u ljudskom tijelu. Izvan kabine pod pritiskom na ovim visinama, smrt se doga?a gotovo trenutno. Dakle, sa stanovi?ta ljudske fiziologije, "svemir" po?inje ve? na visini od 15-19 km.

Gusti slojevi zraka - troposfera i stratosfera - ?tite nas od ?tetnog djelovanja radijacije. Uz dovoljno razrje?ivanje zraka, na visinama ve?im od 36 km, jonizuju?e zra?enje, primarno kosmi?ko zra?enje, ima intenzivan u?inak na organizam; na visinama ve?im od 40 km djeluje ultraljubi?asti dio sun?evog spektra, koji je opasan za ljude.

Kako se di?emo na sve ve?u visinu iznad Zemljine povr?ine, u ni?im slojevima atmosfere zapa?aju se nama poznati fenomeni kao ?to su ?irenje zvuka, pojava aerodinami?kog uzgona i otpora, prijenos topline konvekcijom itd. ., postepeno slabe, a zatim potpuno nestaju.

U razrije?enim slojevima zraka ?irenje zvuka je nemogu?e. Do visina od 60-90 km jo? uvijek je mogu?e koristiti otpor zraka i podizanje za kontrolirani aerodinami?ki let. Ali po?ev?i od visina od 100-130 km, koncepti M broja i zvu?ne barijere poznati svakom pilotu gube zna?enje: prolazi uslovna Karmanova linija, iza koje po?inje podru?je ?isto balisti?kog leta, koje mo?e se kontrolisati samo uz pomo? reaktivnih sila.

Na visinama iznad 100 km atmosfera je tako?er li?ena jo? jednog izuzetnog svojstva - sposobnosti da apsorbira, provodi i prenosi toplotnu energiju konvekcijom (tj. mije?anjem zraka). To zna?i da razli?iti elementi opreme, opreme orbitalne svemirske stanice ne?e mo?i da se hlade spolja na na?in na koji se to ina?e radi u avionu - uz pomo? vazdu?nih mlaznica i vazdu?nih radijatora. Na ovoj visini, kao i u svemiru op?enito, jedini na?in prijenosa topline je toplotno zra?enje.

Istorija formiranja atmosfere

Prema naj?e??oj teoriji, Zemljina atmosfera je tokom vremena bila u tri razli?ita sastava. U po?etku se sastojao od lakih gasova (vodonik i helijum) uhva?enih iz me?uplanetarnog prostora. Ovo je takozvana primarna atmosfera (prije oko ?etiri milijarde godina). U sljede?oj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasi?enja atmosfere drugim plinovima osim vodonika (uglji?ni dioksid, amonijak, vodena para). Tako je nastala sekundarna atmosfera (oko tri milijarde godina do danas). Ova atmosfera je bila obnavljaju?a. Nadalje, proces formiranja atmosfere odre?ivali su sljede?i faktori:

• curenje lakih gasova (vodonik i helijum) u me?uplanetarni prostor;
• hemijske reakcije koje se de?avaju u atmosferi pod uticajem ultraljubi?astog zra?enja, pra?njenja groma i nekih drugih faktora.

Postepeno, ovi faktori su doveli do formiranja tercijarne atmosfere, koju karakteri?e mnogo manji sadr?aj vodonika i mnogo ve?i sadr?aj azota i ugljen-dioksida (nastalih kao rezultat hemijskih reakcija iz amonijaka i ugljovodonika).

Nitrogen

Formiranje velike koli?ine du?ika N2 nastaje zbog oksidacije atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom O2, koji je po?eo dolaziti s povr?ine planete kao rezultat fotosinteze, po?ev?i od prije 3 milijarde godina. Du?ik N2 se tako?er osloba?a u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadr?e du?ik. Azot se oksidira ozonom u NO u gornjoj atmosferi.

Azot N2 ulazi u reakcije samo pod odre?enim uslovima (na primjer, tokom pra?njenja groma). Oksidacija molekularnog azota ozonom tokom elektri?nih pra?njenja koristi se u malim koli?inama u industrijskoj proizvodnji azotnih ?ubriva. Mo?e se oksidirati uz malu potro?nju energije i pretvoriti u biolo?ki aktivan oblik pomo?u cijanobakterija (plavo-zelene alge) i kvr?i?nih bakterija koje formiraju rizobijalnu simbiozu sa mahunarkama, tzv. zeleno ?ubrivo.

Kiseonik

Sastav atmosfere po?eo se radikalno mijenjati pojavom ?ivih organizama na Zemlji, kao rezultat fotosinteze, pra?ene osloba?anjem kisika i apsorpcijom uglji?nog dioksida. U po?etku se kiseonik tro?io na oksidaciju redukovanih jedinjenja – amonijaka, ugljovodonika, ?eljeznog oblika gvo??a sadr?anog u okeanima, itd. Na kraju ove faze, sadr?aj kiseonika u atmosferi po?eo je da raste. Postepeno se formirala moderna atmosfera sa oksidativnim svojstvima. Budu?i da je to izazvalo ozbiljne i nagle promjene u mnogim procesima u atmosferi, litosferi i biosferi, ovaj doga?aj je nazvan kisikovom katastrofom.

Tokom fanerozoika, sastav atmosfere i sadr?aj kiseonika su pretrpeli promene. One su prvenstveno bile u korelaciji sa brzinom talo?enja organskih sedimentnih stijena. Dakle, tokom perioda akumulacije uglja, sadr?aj kiseonika u atmosferi, o?igledno, primetno je prema?io savremeni nivo.

Ugljen-dioksid

Sadr?aj CO2 u atmosferi zavisi od vulkanske aktivnosti i hemijskih procesa u zemljinim ?koljkama, ali najvi?e od intenziteta biosinteze i razgradnje organske materije u Zemljinoj biosferi. Gotovo cjelokupna sada?nja biomasa planete (oko 2,4 1012 tona) nastaje zbog uglji?nog dioksida, du?ika i vodene pare sadr?ane u atmosferskom zraku. Zakopane u okeanu, u mo?varama i ?umama, organska materija se pretvara u ugalj, naftu i prirodni gas.

plemenitih gasova

Izvor inertnih plinova - argona, helijuma i kriptona - su vulkanske erupcije i raspad radioaktivnih elemenata. Zemlja u cjelini i atmosfera posebno su osiroma?eni inertnim plinovima u odnosu na svemir. Vjeruje se da razlog tome le?i u kontinuiranom curenju plinova u me?uplanetarni prostor.

Zaga?enje zraka

Nedavno je ?ovjek po?eo da uti?e na evoluciju atmosfere. Rezultat njegovih aktivnosti bilo je stalno pove?anje sadr?aja uglji?nog dioksida u atmosferi zbog sagorijevanja ugljikovodi?nih goriva nakupljenih u prethodnim geolo?kim epohama. Ogromne koli?ine CO2 se tro?e tokom fotosinteze i apsorbuju ga svjetski okeani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i ?ivotinjskog porijekla, kao i zbog vulkanizma i ljudskih proizvodnih aktivnosti. U proteklih 100 godina, sadr?aj CO2 u atmosferi porastao je za 10%, pri ?emu glavni dio (360 milijardi tona) dolazi od sagorijevanja goriva. Ako se stopa rasta sagorijevanja goriva nastavi, onda ?e se u sljede?ih 200-300 godina koli?ina CO2 u atmosferi udvostru?iti i mo?e dovesti do globalnih klimatskih promjena.

Sagorevanje goriva je glavni izvor zaga?uju?ih gasova (CO, NO, SO2). Sumpor dioksid se oksidira kisikom iz atmosfere u SO3, a du?ikov oksid u NO2 u gornjim slojevima atmosfere, koji zauzvrat stupaju u interakciju s vodenom parom, a rezultiraju?a sumporna kiselina H2SO4 i du?i?na kiselina HNO3 padaju na povr?inu Zemlje u obliku tzv. pozvao. kisela ki?a. Upotreba motora sa unutra?njim sagorevanjem dovodi do zna?ajnog zaga?enja vazduha azotnim oksidima, ugljovodonicima i jedinjenjima olova (tetraetil olovo) Pb(CH3CH2)4.

Zaga?enje atmosfere aerosolom uzrokovano je kako prirodnim uzrocima (erupcije vulkana, oluje pra?ine, uno?enje kapljica morske vode i polena biljaka, itd.), tako i ljudskim ekonomskim aktivnostima (va?enje ruda i gra?evinskih materijala, sagorijevanje goriva, proizvodnja cementa itd. .). Intenzivno masovno uklanjanje ?vrstih ?estica u atmosferu jedan je od mogu?ih uzroka klimatskih promjena na planeti.

(Posje?eno 156 puta, 1 posjeta danas)

Atmosfera(od gr?kog atmos - para i spharia - lopta) - zra?na ljuska Zemlje koja se rotira s njom. Razvoj atmosfere bio je usko povezan sa geolo?kim i geohemijskim procesima koji se odvijaju na na?oj planeti, kao i sa aktivnostima ?ivih organizama.

Donja granica atmosfere poklapa se sa povr?inom Zemlje, jer zrak prodire u najmanje pore u tlu i rastvara se ?ak iu vodi.

Gornja granica na visini od 2000-3000 km postepeno prelazi u svemir.

Atmosfera bogata kiseonikom omogu?ava ?ivot na Zemlji. Atmosferski kisik se koristi u procesu disanja ljudi, ?ivotinja i biljaka.

Da nema atmosfere, Zemlja bi bila tiha kao mjesec. Uostalom, zvuk je vibracija ?estica zraka. Plava boja neba obja?njava se ?injenicom da se sun?eve zrake, prolaze?i kroz atmosferu, kao kroz so?ivo, razla?u na svoje sastavne boje. U ovom slu?aju, zraci plave i plave boje su najvi?e raspr?eni.

Atmosfera zadr?ava ve?inu ultraljubi?astog zra?enja Sunca, koje ima ?tetan u?inak na ?ive organizme. Tako?e zadr?ava toplotu na povr?ini Zemlje, spre?avaju?i na?u planetu da se ohladi.

Struktura atmosfere

U atmosferi se mo?e razlikovati nekoliko slojeva koji se razlikuju po gusto?i i gusto?i (slika 1).

Troposfera

Troposfera- najni?i sloj atmosfere, ?ija je debljina iznad polova 8-10 km, u umjerenim geografskim ?irinama - 10-12 km, a iznad ekvatora - 16-18 km.

Rice. 1. Struktura Zemljine atmosfere

Vazduh u troposferi se zagreva sa zemljine povr?ine, odnosno sa kopna i vode. Dakle, temperatura vazduha u ovom sloju opada sa visinom u proseku za 0,6 °C na svakih 100 m. Na gornjoj granici troposfere dosti?e -55 °C. Istovremeno, u podru?ju ekvatora na gornjoj granici troposfere temperatura zraka je -70 °S, a u podru?ju sjevernog pola -65 °S.

Oko 80% mase atmosfere koncentrisano je u troposferi, nalazi se gotovo sva vodena para, javljaju se grmljavine, oluje, oblaci i padavine, a javlja se i vertikalno (konvekcija) i horizontalno (vjetar) kretanje zraka.

Mo?emo re?i da se vrijeme uglavnom formira u troposferi.

Stratosfera

Stratosfera- sloj atmosfere koji se nalazi iznad troposfere na nadmorskoj visini od 8 do 50 km. Boja neba u ovom sloju izgleda ljubi?asta, ?to se obja?njava razrje?ivanjem zraka, zbog ?ega se sun?evi zraci gotovo ne raspr?uju.

Stratosfera sadr?i 20% mase atmosfere. Zrak u ovom sloju je razrije?en, vodene pare prakti?ki nema, pa se oblaci i padavine gotovo ne stvaraju. Me?utim, u stratosferi se uo?avaju stabilne zra?ne struje, ?ija brzina dose?e 300 km / h.

Ovaj sloj je koncentrisan ozona(ozonski ekran, ozonosfera), sloj koji upija ultraljubi?aste zrake, spre?avaju?i ih da pro?u na Zemlju i na taj na?in ?tite?i ?ive organizme na na?oj planeti. Zbog ozona temperatura zraka na gornjoj granici stratosfere je u rasponu od -50 do 4-55 °C.

Izme?u mezosfere i stratosfere postoji prelazna zona – stratopauza.

Mezosfera

Mezosfera- sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50-80 km. Gustina zraka ovdje je 200 puta manja nego na povr?ini Zemlje. Boja neba u mezosferi je crna, zvezde su vidljive tokom dana. Temperatura vazduha pada na -75 (-90)°C.

Na visini od 80 km po?inje termosfera. Temperatura zraka u ovom sloju naglo raste do visine od 250 m, a zatim postaje konstantna: na visini od 150 km dosti?e 220-240 °C; na visini od 500-600 km prelazi 1500 °C.

U mezosferi i termosferi, pod dejstvom kosmi?kih zraka, molekule gasa se raspadaju na nabijene (jonizovane) ?estice atoma, pa se ovaj deo atmosfere naziva jonosfera- sloj vrlo razrije?enog zraka, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50 do 1000 km, sastoji se uglavnom od joniziranih atoma kisika, molekula du?ikovog oksida i slobodnih elektrona. Ovaj sloj karakteri?e visoka naelektrisanost, a dugi i srednji radio talasi se odbijaju od njega, kao od ogledala.

U jonosferi nastaju aurore - sjaj razrije?enih plinova pod utjecajem elektri?no nabijenih ?estica koje lete sa Sunca - i uo?avaju se o?tre fluktuacije u magnetskom polju.

Egzosfera

Egzosfera- vanjski sloj atmosfere, koji se nalazi iznad 1000 km. Ovaj sloj se naziva i sferom raspr?ivanja, jer se ?estice plina ovdje kre?u velikom brzinom i mogu se raspr?iti u svemir.

Kompozicija atmosfere

Atmosfera je me?avina gasova koja se sastoji od azota (78,08%), kiseonika (20,95%), ugljen-dioksida (0,03%), argona (0,93%), male koli?ine helijuma, neona, ksenona, kriptona (0,01%), ozona i drugih gasova, ali je njihov sadr?aj zanemarljiv (tabela 1). Savremeni sastav Zemljinog zraka uspostavljen je prije vi?e od stotinu miliona godina, ali je naglo pove?ana ljudska proizvodna aktivnost ipak dovela do njegove promjene. Trenutno postoji pove?anje sadr?aja CO 2 za oko 10-12%.

Plinovi koji ?ine atmosferu imaju razli?ite funkcionalne uloge. Me?utim, glavni zna?aj ovih gasova odre?en je prvenstveno ?injenicom da oni veoma sna?no apsorbuju energiju zra?enja i time zna?ajno uti?u na temperaturni re?im Zemljine povr?ine i atmosfere.

Tabela 1. Hemijski sastav suvog atmosferskog zraka u blizini povr?ine zemlje

Nitrogen, naj?e??i plin u atmosferi, kemijski malo aktivan.

Kiseonik, za razliku od du?ika, je kemijski vrlo aktivan element. Specifi?na funkcija kisika je oksidacija organske tvari heterotrofnih organizama, stijena i nepotpuno oksidiranih plinova koje vulkani emituju u atmosferu. Bez kiseonika ne bi do?lo do raspadanja mrtve organske materije.

Uloga uglji?nog dioksida u atmosferi je izuzetno velika. U atmosferu ulazi kao rezultat procesa sagorijevanja, disanja ?ivih organizama, raspadanja i prije svega je glavni gra?evinski materijal za stvaranje organske tvari tokom fotosinteze. Osim toga, od velike je va?nosti svojstvo uglji?nog dioksida da prenosi kratkovalno sun?evo zra?enje i apsorbira dio toplotnog dugovalnog zra?enja, ?to ?e stvoriti takozvani efekat staklene ba?te, o ?emu ?e biti rije?i u nastavku.

Utjecaj na atmosferske procese, posebno na termi?ki re?im stratosfere, vr?e i ozona. Ovaj plin slu?i kao prirodni apsorber sun?evog ultraljubi?astog zra?enja, a apsorpcija sun?evog zra?enja dovodi do zagrijavanja zraka. Prosje?ne mjese?ne vrijednosti ukupnog sadr?aja ozona u atmosferi variraju ovisno o geografskoj ?irini podru?ja i godi?njem dobu u rasponu od 0,23-0,52 cm (ovo je debljina ozonskog omota?a pri pritisku i temperaturi tla). Postoji pove?anje sadr?aja ozona od ekvatora do polova i godi?nja varijacija sa minimumom u jesen i maksimumom u prolje?e.

Karakteristi?nim svojstvom atmosfere mo?e se nazvati ?injenica da se sadr?aj glavnih plinova (du?ik, kisik, argon) neznatno mijenja s visinom: na visini od 65 km u atmosferi sadr?aj du?ika iznosi 86%, kisika - 19, argon - 0,91, na nadmorskoj visini od 95 km - azot 77, kiseonik - 21,3, argon - 0,82%. Konstantnost sastava atmosferskog zraka vertikalno i horizontalno odr?ava se njegovim mije?anjem.

Pored gasova, vazduh sadr?i vodena para i ?vrste ?estice. Potonji mogu imati i prirodno i vje?ta?ko (antropogeno) porijeklo. To su polen cvije?a, sitni kristali soli, cestovna pra?ina, aerosolne ne?isto?e. Kada sun?evi zraci prodru kroz prozor, mogu se vidjeti golim okom.

Posebno mnogo ?estica ima u vazduhu gradova i velikih industrijskih centara, gde se aerosolima dodaju emisije ?tetnih gasova i njihovih ne?isto?a koje nastaju prilikom sagorevanja goriva.

Koncentracija aerosola u atmosferi odre?uje prozirnost zraka, ?to uti?e na sun?evo zra?enje koje dopire do povr?ine Zemlje. Najve?i aerosoli su kondenzaciona jezgra (od lat. condensatio- zbijanje, zgu?njavanje) - doprinose transformaciji vodene pare u kapljice vode.

Vrijednost vodene pare odre?ena je prvenstveno ?injenicom da ona odla?e dugovalno toplotno zra?enje zemljine povr?ine; predstavlja glavnu kariku velikih i malih ciklusa vlage; podi?e temperaturu vazduha kada se vodeni slojevi kondenzuju.

Koli?ina vodene pare u atmosferi varira u vremenu i prostoru. Tako se koncentracija vodene pare u blizini povr?ine zemlje kre?e od 3% u tropima do 2-10 (15)% na Antarktiku.

Prosje?ni sadr?aj vodene pare u vertikalnom stupcu atmosfere u umjerenim geografskim ?irinama je oko 1,6-1,7 cm (sloj kondenzirane vodene pare ?e imati takvu debljinu). Informacije o vodenoj pari u razli?itim slojevima atmosfere su kontradiktorne. Pretpostavljalo se, na primjer, da u rasponu nadmorske visine od 20 do 30 km specifi?na vla?nost sna?no raste s visinom. Me?utim, naknadna mjerenja ukazuju na ve?u suho?u stratosfere. O?igledno, specifi?na vla?nost u stratosferi malo zavisi od visine i iznosi 2-4 mg/kg.

Promjenjivost sadr?aja vodene pare u troposferi odre?ena je interakcijom isparavanja, kondenzacije i horizontalnog transporta. Kao rezultat kondenzacije vodene pare nastaju oblaci i padavine u obliku ki?e, grada i snijega.

Procesi faznih prelaza vode odvijaju se uglavnom u troposferi, zbog ?ega se oblaci u stratosferi (na visinama od 20-30 km) i mezosferi (u blizini mezopauze), koji se nazivaju sedef i srebro, relativno retko prime?uju. , dok troposferski oblaci ?esto pokrivaju oko 50% cjelokupne povr?ine Zemlje.

Koli?ina vodene pare koja mo?e biti sadr?ana u zraku ovisi o temperaturi zraka.

1 m 3 zraka na temperaturi od -20 ° C ne mo?e sadr?avati vi?e od 1 g vode; na 0 °C - ne vi?e od 5 g; na +10 °S - ne vi?e od 9 g; na +30 °C - ne vi?e od 30 g vode.

zaklju?ak:?to je temperatura zraka vi?a, vi?e vodene pare mo?e sadr?avati.

Vazduh mo?e biti bogat i nije zasi?eno pare. Dakle, ako na temperaturi od +30 ° C 1 m 3 zraka sadr?i 15 g vodene pare, zrak nije zasi?en vodenom parom; ako je 30 g - zasi?eno.

Apsolutna vla?nost- ovo je koli?ina vodene pare sadr?ana u 1 m 3 zraka. Izra?ava se u gramima. Na primjer, ako ka?u "apsolutna vla?nost je 15", to zna?i da 1 mL sadr?i 15 g vodene pare.

Relativna vla?nost- ovo je omjer (u procentima) stvarnog sadr?aja vodene pare u 1 m 3 zraka i koli?ine vodene pare koja mo?e biti sadr?ana u 1 m L na datoj temperaturi. Na primjer, ako je radio tokom prijenosa vremenske prognoze javio da je relativna vla?nost 70%, to zna?i da zrak sadr?i 70% vodene pare koju mo?e zadr?ati na datoj temperaturi.

?to je ve?a relativna vla?nost vazduha, t. ?to je vazduh bli?i zasi?enju, ve?a je verovatno?a da ?e pasti.

U ekvatorijalnoj zoni uo?ava se uvijek visoka (do 90%) relativna vla?nost, jer je temperatura zraka visoka tokom cijele godine i postoji veliko isparavanje sa povr?ine okeana. Ista visoka relativna vla?nost je iu polarnim podru?jima, ali samo zato ?to pri niskim temperaturama ?ak i mala koli?ina vodene pare ?ini vazduh zasi?enim ili blizu zasi?enja. U umjerenim geografskim ?irinama relativna vla?nost zraka varira sezonski - vi?a je zimi, a ni?a ljeti.

Relativna vla?nost vazduha je posebno niska u pustinjama: 1 m 1 vazduha tamo sadr?i dva do tri puta manje od koli?ine vodene pare mogu?e na datoj temperaturi.

Za mjerenje relativne vla?nosti zraka koristi se higrometar (od gr?kog hygros - mokar i metreco - mjerim).

Kada se ohladi, zasi?eni zrak ne mo?e zadr?ati istu koli?inu vodene pare u sebi, on se zgu?njava (kondenzira) pretvaraju?i se u kapljice magle. Magla se mo?e uo?iti ljeti u vedrim i prohladnim no?ima.

Oblaci- ovo je ista magla, samo ?to se ne formira na povr?ini zemlje, ve? na odre?enoj visini. Kako se zrak di?e, hladi se, a vodena para u njemu kondenzira. Nastale sitne kapljice vode ?ine oblake.

uklju?eni u formiranje oblaka ?estice suspendovan u troposferi.

Oblaci mogu imati razli?it oblik, ?to zavisi od uslova njihovog nastanka (tabela 14).

Najni?i i najte?i oblaci su stratusni. Nalaze se na nadmorskoj visini od 2 km od povr?ine zemlje. Na nadmorskoj visini od 2 do 8 km mogu se uo?iti slikovitiji kumulusni oblaci. Najvi?i i najlak?i su cirusni oblaci. Nalaze se na nadmorskoj visini od 8 do 18 km iznad povr?ine zemlje.

Atmosferska za?tita

Glavni izvori su industrijska preduze?a i automobili. U velikim gradovima, problem zaga?enja gasom glavnih transportnih pravaca je veoma akutan. Zbog toga je u mnogim velikim gradovima svijeta, uklju?uju?i i na?u zemlju, uvedena ekolo?ka kontrola toksi?nosti izduvnih plinova automobila. Prema mi?ljenju stru?njaka, dim i pra?ina u zraku mogu prepoloviti protok sun?eve energije do povr?ine zemlje, ?to ?e dovesti do promjene prirodnih uslova.

10,045x10 3 J/(kg*K) (u temperaturnom opsegu od 0-100°C), C v 8,3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500°C). Rastvorljivost vazduha u vodi na 0°C je 0,036%, na 25°C - 0,22%.

Kompozicija atmosfere

Istorija formiranja atmosfere

Rana istorija

Trenutno nauka ne mo?e sa 100% precizno??u pratiti sve faze formiranja Zemlje. Prema naj?e??oj teoriji, Zemljina atmosfera je tokom vremena bila u ?etiri razli?ita sastava. U po?etku se sastojao od lakih gasova (vodonik i helijum) uhva?enih iz me?uplanetarnog prostora. Ova tzv primarna atmosfera. U sljede?oj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasi?enja atmosfere drugim plinovima osim vodonika (ugljovodonici, amonijak, vodena para). Ovako sekundarna atmosfera. Ova atmosfera je bila obnavljaju?a. Nadalje, proces formiranja atmosfere odre?ivali su sljede?i faktori:

• stalno curenje vodonika u me?uplanetarni prostor;
• hemijske reakcije koje se de?avaju u atmosferi pod uticajem ultraljubi?astog zra?enja, pra?njenja groma i nekih drugih faktora.

Postepeno su ovi faktori doveli do formiranja tercijarne atmosfere, koju karakterizira mnogo manji sadr?aj vodika i mnogo ve?i sadr?aj du?ika i uglji?nog dioksida (nastalih kao rezultat kemijskih reakcija iz amonijaka i ugljikovodika).

Pojava ?ivota i kiseonika

Pojavom ?ivih organizama na Zemlji kao rezultat fotosinteze, pra?ene osloba?anjem kisika i apsorpcijom uglji?nog dioksida, sastav atmosfere se po?eo mijenjati. Me?utim, postoje podaci (analiza izotopskog sastava atmosferskog kiseonika i onog koji se osloba?a tokom fotosinteze) koji svjedo?e u prilog geolo?kom porijeklu atmosferskog kisika.

U po?etku se kiseonik tro?io na oksidaciju redukovanih jedinjenja – ugljovodonika, ?eljeznog oblika gvo??a sadr?anog u okeanima, itd. Na kraju ove faze, sadr?aj kiseonika u atmosferi po?eo je da raste.

Devedesetih godina 20. veka vr?eni su eksperimenti za stvaranje zatvorenog ekolo?kog sistema („Biosfera 2“), tokom kojih nije bilo mogu?e stvoriti stabilan sistem sa jednim sastavom vazduha. Utjecaj mikroorganizama doveo je do smanjenja razine kisika i pove?anja koli?ine uglji?nog dioksida.

Nitrogen

Formiranje velike koli?ine N 2 nastaje zbog oksidacije primarne atmosfere amonijak-vodik molekularnim O 2, koji je po?eo dolaziti s povr?ine planete kao rezultat fotosinteze, kako se o?ekivalo, prije oko 3 milijarde godina. (prema drugoj verziji, atmosferski kiseonik je geolo?kog porekla). Du?ik se oksidira u NO u gornjim slojevima atmosfere, koristi se u industriji i vezuje ga bakterijama koje fiksiraju du?ik, dok se N 2 osloba?a u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadr?e du?ik.

Azot N 2 je inertan gas i reaguje samo pod odre?enim uslovima (na primer, tokom pra?njenja groma). Mo?e se oksidirati i pretvoriti u biolo?ki oblik pomo?u cijanobakterija, nekih bakterija (na primjer, kvr?ica koje formiraju rizobijalnu simbiozu sa mahunarkama).

Oksidacija molekularnog azota elektri?nim pra?njenjima koristi se u industrijskoj proizvodnji azotnih ?ubriva, a dovela je i do stvaranja jedinstvenih naslaga salitre u ?ileanskoj pustinji Atacama.

plemenitih gasova

Sagorevanje goriva je glavni izvor zaga?uju?ih gasova (CO , NO, SO 2). Sumpor dioksid se oksidira zrakom O 2 u SO 3 u gornjim slojevima atmosfere, koji stupa u interakciju s parama H 2 O i NH 3, a nastali H 2 SO 4 i (NH 4) 2 SO 4 vra?aju se na povr?inu Zemlje zajedno s padavinama. . Upotreba motora sa unutra?njim sagorevanjem dovodi do zna?ajnog zaga?enja vazduha azotnim oksidima, ugljovodonicima i jedinjenjima Pb.

Zaga?enje atmosfere aerosolom uzrokovano je kako prirodnim uzrocima (erupcije vulkana, oluje pra?ine, uno?enje kapljica morske vode i ?estica polena, itd.), tako i ljudskim ekonomskim aktivnostima (va?enje ruda i gra?evinskih materijala, sagorijevanje goriva, proizvodnja cementa itd. .) . Intenzivno masovno uklanjanje ?vrstih ?estica u atmosferu jedan je od mogu?ih uzroka klimatskih promjena na planeti.

Struktura atmosfere i karakteristike pojedinih ?koljki

Fizi?ko stanje atmosfere odre?eno je vremenom i klimom. Glavni parametri atmosfere: gustina vazduha, pritisak, temperatura i sastav. Kako se visina pove?ava, gustina vazduha i atmosferski pritisak se smanjuju. Temperatura se tako?er mijenja sa promjenom nadmorske visine. Vertikalna struktura atmosfere karakteri?e se razli?itim temperaturnim i elektri?nim svojstvima, razli?itim uslovima vazduha. U zavisnosti od temperature u atmosferi razlikuju se sljede?i glavni slojevi: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera, egzosfera (sfera raspr?ivanja). Prijelazne regije atmosfere izme?u susjednih ?koljki nazivaju se tropopauza, stratopauza, itd., respektivno.

Troposfera

Stratosfera

Ve?ina kratkotalasnog dela ultraljubi?astog zra?enja (180-200 nm) zadr?ava se u stratosferi i energija kratkih talasa se transformi?e. Pod uticajem ovih zraka menjaju se magnetna polja, razbijaju se molekuli, dolazi do jonizacije, stvaranja novih gasova i drugih hemijskih jedinjenja. Ovi procesi se mogu posmatrati u obliku sjevernog svjetla, munja i drugih sjaja.

U stratosferi i vi?im slojevima, pod uticajem sun?evog zra?enja, molekuli gasa se disociraju - na atome (iznad 80 km disociraju se CO 2 i H 2, iznad 150 km - O 2, iznad 300 km - H 2). Na visini od 100-400 km dolazi do jonizacije gasova i u jonosferi, a na visini od 320 km koncentracija naelektrisanih ?estica (O + 2, O - 2, N + 2) iznosi ~ 1/300 koncentracija neutralnih ?estica. U gornjim slojevima atmosfere nalaze se slobodni radikali - OH, HO 2 itd.

U stratosferi gotovo da nema vodene pare.

Mezosfera

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmije?ana mje?avina plinova. U vi?im slojevima distribucija gasova po visini zavisi od njihove molekularne mase, koncentracija te?ih gasova opada br?e sa udaljavanjem od Zemljine povr?ine. Zbog smanjenja gustine gasa, temperatura opada sa 0°S u stratosferi na -110°S u mezosferi. Me?utim, kineti?ka energija pojedina?nih ?estica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~1500°C. Iznad 200 km, uo?ene su zna?ajne fluktuacije u temperaturi i gustini gasa u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3000 km, egzosfera postupno prelazi u takozvani bliski svemirski vakuum, koji je ispunjen vrlo razrije?enim ?esticama me?uplanetarnog plina, uglavnom atomima vodonika. Ali ovaj plin je samo dio me?uplanetarne materije. Drugi dio se sastoji od ?estica poput pra?ine kometnog i meteorskog porijekla. Pored ovih izuzetno rijetkih ?estica, u ovaj prostor prodire elektromagnetno i korpuskularno zra?enje solarnog i galakti?kog porijekla.

Troposfera ?ini oko 80% mase atmosfere, stratosfera oko 20%; masa mezosfere nije ve?a od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na osnovu elektri?nih svojstava u atmosferi razlikuju se neutrosfera i jonosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera prostire na nadmorskoj visini od 2000-3000 km.

U zavisnosti od sastava gasa u atmosferi, oni emituju homosfera i heterosfera. heterosfera- ovo je oblast u kojoj gravitacija uti?e na odvajanje gasova, jer je njihovo me?anje na takvoj visini zanemarljivo. Otuda slijedi varijabilni sastav heterosfere. Ispod njega le?i dobro izmije?an, homogen dio atmosfere koji se naziva homosfera. Granica izme?u ovih slojeva naziva se turbopauza, nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.

Atmosferska svojstva

Ve? na visini od 5 km nadmorske visine, neuvje?bana osoba razvija gladovanje kisikom i, bez adaptacije, performanse osobe su zna?ajno smanjene. Tu se zavr?ava fiziolo?ka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemogu?e na visini od 15 km, iako do oko 115 km atmosfera sadr?i kiseonik.

Atmosfera nam daje kiseonik koji nam je potreban za disanje. Me?utim, zbog smanjenja ukupnog tlaka atmosfere, kako se ?ovjek di?e na visinu, parcijalni tlak kisika tako?er se smanjuje u skladu s tim.

Ljudska plu?a stalno sadr?e oko 3 litre alveolarnog zraka. Parcijalni pritisak kiseonika u alveolarnom vazduhu pri normalnom atmosferskom pritisku je 110 mm Hg. Art., pritisak uglji?nog dioksida - 40 mm Hg. ?l. i vodena para -47 mm Hg. Art. Sa pove?anjem nadmorske visine, pritisak kiseonika opada, a ukupni pritisak vodene pare i ugljen-dioksida u plu?ima ostaje gotovo konstantan - oko 87 mm Hg. Art. Protok kiseonika u plu?a ?e potpuno prestati kada pritisak okolnog vazduha postane jednak ovoj vrednosti.

Na visini od oko 19-20 km, atmosferski pritisak pada na 47 mm Hg. Art. Stoga, na ovoj visini, voda i intersticijska te?nost po?inju da klju?aju u ljudskom tijelu. Izvan kabine pod pritiskom na ovim visinama, smrt se doga?a gotovo trenutno. Dakle, sa stanovi?ta ljudske fiziologije, "svemir" po?inje ve? na visini od 15-19 km.

Gusti slojevi zraka - troposfera i stratosfera - ?tite nas od ?tetnog djelovanja radijacije. Uz dovoljno razrje?ivanje zraka, na visinama ve?im od 36 km, jonizuju?e zra?enje, primarno kosmi?ko zra?enje, ima intenzivan u?inak na organizam; na visinama ve?im od 40 km djeluje ultraljubi?asti dio sun?evog spektra, koji je opasan za ljude.