Zlo?enie zeme. Vzduch

Vzduch je mechanick? zmes r?znych plynov, ktor? tvoria zemsk? atmosf?ru. Vzduch je nevyhnutn? pre d?chanie ?iv?ch organizmov a m? ?irok? vyu?itie v priemysle.

Skuto?nos?, ?e vzduch je zmes, a nie homog?nna l?tka, bola dok?zan? po?as experimentov ?k?tskeho vedca Josepha Blacka. Pri jednom z nich vedec zistil, ?e pri zahrievan? bielej magn?zie (uhli?itan hore?nat?) sa uvo??uje „viazan? vzduch“, teda oxid uhli?it?, a vznik? sp?len? magn?zia (oxid hore?nat?). Naproti tomu pri spa?ovan? v?penca sa odstra?uje „viazan? vzduch“. Na z?klade t?chto experimentov vedec dospel k z?veru, ?e rozdiel medzi uhli?it?mi a ?ierav?mi z?sadami je v tom, ?e prv? zah??aj? oxid uhli?it?, ktor? je jednou zo zlo?iek vzduchu. Dnes vieme, ?e okrem oxidu uhli?it?ho zlo?enie zemsk?ho vzduchu zah??a:

Pomer plynov v zemskej atmosf?re uveden? v tabu?ke je typick? pre jej spodn? vrstvy, a? do v??ky 120 km. V t?chto oblastiach le?? dobre premie?an?, homog?nna oblas?, naz?van? homosf?ra. Nad homosf?rou le?? heterosf?ra, ktor? sa vyzna?uje rozkladom molek?l plynu na at?my a i?ny. Regi?ny s? od seba oddelen? turbopauzou.

Chemick? reakcia, pri ktorej sa vplyvom slne?n?ho a kozmick?ho ?iarenia molekuly rozkladaj? na at?my, sa naz?va fotodisoci?cia. Pri rozpade molekul?rneho kysl?ka vznik? at?mov? kysl?k, ktor? je vo v??kach nad 200 km hlavn?m plynom atmosf?ry. Vo v??kach nad 1200 km za??na prevl?da? vod?k a h?lium, ktor? s? z plynov naj?ah?ie.

Ke??e preva?n? ?as? vzduchu je s?streden? v 3 ni???ch vrstv?ch atmosf?ry, zmeny v zlo?en? vzduchu vo v??kach nad 100 km nemaj? badate?n? vplyv na celkov? zlo?enie atmosf?ry.

Dus?k je najbe?nej??m plynom, ktor? tvor? viac ako tri ?tvrtiny objemu zemsk?ho vzduchu. Modern? dus?k vznikol oxid?ciou ranej amoniakovo-vod?kovej atmosf?ry molekul?rnym kysl?kom, ktor? vznik? pri fotosynt?ze. V s??asnosti sa mal? mno?stvo dus?ka dost?va do atmosf?ry ako d?sledok denitrifik?cie – procesu redukcie dusi?nanov na dusitany s n?slednou tvorbou plynn?ch oxidov a molekul?rneho dus?ka, ktor? produkuj? anaer?bne prokaryoty. ?as? dus?ka sa dost?va do atmosf?ry po?as sope?n?ch erupci?.

Vo vy???ch vrstv?ch atmosf?ry, ke? s? vystaven? elektrick?m v?bojom za ??asti oz?nu, sa molekul?rny dus?k oxiduje na oxid dusnat?:

N2 + O2 -> 2NO

Za norm?lnych podmienok monoxid okam?ite reaguje s kysl?kom za vzniku oxidu dusn?ho:

2NO + 02 -> 2N20

Dus?k je najd?le?itej??m chemick?m prvkom v zemskej atmosf?re. Dus?k je s??as?ou bielkov?n, poskytuje rastlin?m miner?lnu v??ivu. Ur?uje r?chlos? biochemick?ch reakci?, zohr?va ?lohu riedidla kysl?ka.

Kysl?k je druh?m najroz??renej??m plynom v zemskej atmosf?re. Tvorba tohto plynu je spojen? s fotosyntetickou aktivitou rastl?n a bakt?ri?. A ??m rozmanitej?ie a po?etnej?ie boli fotosyntetick? organizmy, t?m v?znamnej??m bol proces obsahu kysl?ka v atmosf?re. Pri odply?ovan? pl???a sa uvo??uje mal? mno?stvo ?a?k?ho kysl?ka.

V horn?ch vrstv?ch troposf?ry a stratosf?ry sa vplyvom ultrafialov?ho slne?n?ho ?iarenia (ozna?ujeme ho hn) tvor? oz?n:

O 2 + hn -> 2O

V d?sledku p?sobenia toho ist?ho ultrafialov?ho ?iarenia sa oz?n rozklad?:

O3 + hn -> O2 + O

O3 + O -> 2O2

V d?sledku prvej reakcie vznik? at?mov? kysl?k v d?sledku druh?ho - molekul?rneho kysl?ka. V?etky 4 reakcie sa naz?vaj? Chapmanov mechanizmus pod?a britsk?ho vedca Sidneyho Chapmana, ktor? ich objavil v roku 1930.

Kysl?k sa pou??va na d?chanie ?iv?ch organizmov. S jeho pomocou doch?dza k procesom oxid?cie a spa?ovania.

Oz?n sl??i na ochranu ?iv?ch organizmov pred ultrafialov?m ?iaren?m, ktor? sp?sobuje nezvratn? mut?cie. Najvy??ia koncentr?cia oz?nu je pozorovan? v spodnej stratosf?re v r?mci tzv. oz?nov? vrstva alebo oz?nov? clona le?iaca vo v??kach 22-25 km. Obsah oz?nu je mal?: pri norm?lnom tlaku by v?etok oz?n zemskej atmosf?ry zaberal vrstvu hrub? len 2,91 mm.

Vznik tretieho najbe?nej?ieho plynu v atmosf?re, arg?nu, ale aj ne?nu, h?lia, krypt?nu a xen?nu, s?vis? so sope?n?mi erupciami a rozpadom r?dioakt?vnych prvkov.

Najm? h?lium je produktom r?dioakt?vneho rozpadu ur?nu, t?ria a r?dia: 238 U -> 234 Th + a, 230 Th -> 226 Ra + 4 He, 226 Ra -> 222 Rn + a (v t?chto reakci?ch sa a- ?astica je jadro h?lia, ktor? v procese straty energie zachyt?va elektr?ny a st?va sa 4 He).

Arg?n vznik? pri rozpade r?dioakt?vneho izotopu drasl?ka: 40 K -> 40 Ar + g.

Ne?n unik? z magmatick?ch horn?n.

Krypt?n vznik? ako kone?n? produkt rozpadu ur?nu (235 U a 238 U) a t?ria Th.

Preva?n? ?as? atmosf?rick?ho krypt?nu vznikla v ran?ch f?zach v?voja Zeme v d?sledku rozpadu transur?nov?ch prvkov s fenomen?lne kr?tkym pol?asom rozpadu alebo poch?dza z vesm?ru, pri?om obsah krypt?nu je desa?mili?nkr?t vy??? ako na Zemi. .

Xen?n je v?sledkom ?tiepenia ur?nu, ale v???ina tohto plynu zostala z ran?ch ?t?di? formovania Zeme, z prim?rnej atmosf?ry.

Oxid uhli?it? sa do atmosf?ry dost?va v d?sledku sope?n?ch erupci? a v procese rozkladu organickej hmoty. Jeho obsah v atmosf?re stredn?ch zemepisn?ch ??rok Zeme sa zna?ne l??i v z?vislosti od ro?n?ch obdob?: v zime sa mno?stvo CO 2 zvy?uje av lete kles?. Toto kol?sanie s?vis? s aktivitou rastl?n, ktor? vyu??vaj? oxid uhli?it? v procese fotosynt?zy.

Vod?k vznik? v d?sledku rozkladu vody slne?n?m ?iaren?m. Ke??e je v?ak naj?ah??m z plynov, ktor? tvoria atmosf?ru, neust?le unik? do vesm?ru, a preto je jeho obsah v atmosf?re ve?mi mal?.

Vodn? para je v?sledkom odparovania vody z hladiny jazier, riek, mor? a pevniny.

Koncentr?cia hlavn?ch plynov v spodn?ch vrstv?ch atmosf?ry, s v?nimkou vodnej pary a oxidu uhli?it?ho, je kon?tantn?. V malom mno?stve obsahuje atmosf?ra oxid s?ry SO 2, amoniak NH 3, oxid uho?nat? CO, oz?n O 3, chlorovod?k HCl, fluorovod?k HF, oxid dusnat? NO, uh?ovod?ky, pary ortuti Hg, j?d I 2 a mnoh? ?al?ie. V spodnej atmosf?rickej vrstve troposf?ry sa neust?le nach?dza ve?k? mno?stvo suspendovan?ch pevn?ch a kvapaln?ch ?ast?c.

Zdrojmi pevn?ch ?ast?c v zemskej atmosf?re s? sope?n? erupcie, pe? rastl?n, mikroorganizmy a v poslednom ?ase aj ?udsk? aktivity, ako napr?klad spa?ovanie fos?lnych pal?v vo v?robn?ch procesoch. Najmen?ie ?iasto?ky prachu, ktor? s? z?rodkami kondenz?cie, s? pr??inou vzniku hmly a oblakov. Bez pevn?ch ?ast?c neust?le pr?tomn?ch v atmosf?re by na Zem nepadali zr??ky.

Plynn? obal, ktor? obklopuje na?u plan?tu Zem, zn?my ako atmosf?ra, pozost?va z piatich hlavn?ch vrstiev. Tieto vrstvy vznikaj? na povrchu plan?ty, z hladiny mora (niekedy ni??ie) a st?paj? do vesm?ru v nasleduj?com porad?:

• Troposf?ra;
• stratosf?ra;
• mezosf?ra;
• termosf?ra;
• Exosf?ra.

Sch?ma hlavn?ch vrstiev zemskej atmosf?ry

Medzi ka?dou z t?chto hlavn?ch piatich vrstiev s? prechodov? z?ny naz?van? "pauzy", kde doch?dza k zmen?m teploty, zlo?enia a hustoty vzduchu. Spolu s pauzami zah??a zemsk? atmosf?ra celkovo 9 vrstiev.

Troposf?ra: kde sa deje po?asie

Zo v?etk?ch vrstiev atmosf?ry je troposf?ra tou, ktor? pozn?me (?i u? si to uvedomujete alebo nie), ke??e ?ijeme na jej dne – na povrchu plan?ty. Obklopuje povrch Zeme a nahor sa tiahne nieko?ko kilometrov. Slovo troposf?ra znamen? „v?mena lopty“. Ve?mi priliehav? n?zov, ke??e v tejto vrstve sa odohr?va na?e ka?dodenn? po?asie.

Po?n?c povrchom plan?ty st?pa troposf?ra do v??ky 6 a? 20 km. Spodn? tretina vrstvy, ktor? je n?m najbli??ie, obsahuje 50 % v?etk?ch atmosf?rick?ch plynov. Je to jedin? ?as? cel?ho zlo?enia atmosf?ry, ktor? d?cha. Vzh?adom na to, ?e vzduch je zospodu ohrievan? zemsk?m povrchom, ktor? pohlcuje tepeln? energiu Slnka, teplota a tlak troposf?ry s rast?cou v??kou kles?.

Na vrchu je tenk? vrstva naz?van? tropopauza, ktor? je len n?razn?kom medzi troposf?rou a stratosf?rou.

Stratosf?ra: domov oz?nu

Stratosf?ra je ?al?ou vrstvou atmosf?ry. Rozprestiera sa od 6-20 km do 50 km nad zemsk?m povrchom. Toto je vrstva, v ktorej lieta v???ina komer?n?ch lietadiel a lietaj? bal?ny.

Tu vzduch nepr?di hore a dole, ale pohybuje sa paralelne s povrchom vo ve?mi r?chlych pr?doch vzduchu. Teploty sa zvy?uj?, ke? st?pate, v?aka mno?stvu prirodzene sa vyskytuj?ceho oz?nu (O3), ved?aj?ieho produktu slne?n?ho ?iarenia, a kysl?ka, ktor? m? schopnos? absorbova? ?kodliv? ultrafialov? l??e slnka (ak?ko?vek n?rast teploty s nadmorskou v??kou je zn?my meteorol?gia ako „inverzia“) .

Preto?e stratosf?ra m? vy??ie teploty v spodnej ?asti a ni??ie teploty v hornej ?asti, konvekcia (vertik?lne pohyby vzdu?n?ch hm?t) je v tejto ?asti atmosf?ry zriedkav?. V skuto?nosti m??ete vidie? b?rku z?riacu v troposf?re zo stratosf?ry, preto?e vrstva funguje ako "?iapka" pre konvekciu, cez ktor? b?rkov? mraky neprenikn?.

Po stratosf?re op?? nasleduje n?razn?kov? vrstva, tentoraz naz?van? stratopauza.

Mezosf?ra: stredn? atmosf?ra

Mezosf?ra sa nach?dza pribli?ne 50-80 km od povrchu Zeme. Horn? mezosf?ra je najchladnej??m pr?rodn?m miestom na Zemi, kde teploty m??u klesn?? pod -143°C.

Termosf?ra: horn? atmosf?ra

Po mezosf?re a mezopauze nasleduje termosf?ra, ktor? sa nach?dza vo v??ke 80 a? 700 km nad povrchom plan?ty a obsahuje menej ako 0,01 % celkov?ho vzduchu v atmosf?rickom obale. Teploty tu dosahuj? a? +2000°C, no vzh?adom na siln? riedenie vzduchu a nedostatok molek?l plynu na prenos tepla s? tieto vysok? teploty vn?man? ako ve?mi chladn?.

Exosf?ra: hranica atmosf?ry a priestoru

Vo v??ke asi 700 – 10 000 km nad zemsk?m povrchom sa nach?dza exosf?ra – vonkaj?? okraj atmosf?ry, ohrani?uj?ci vesm?r. Tu sa meteorologick? satelity ot??aj? okolo Zeme.

Ako je to s ionosf?rou?

Ionosf?ra nie je samostatn? vrstva a v skuto?nosti sa t?mto pojmom ozna?uje atmosf?ra vo v??ke 60 a? 1000 km. Zah??a najvy??ie ?asti mezosf?ry, cel? termosf?ru a ?as? exosf?ry. Ionosf?ra dostala svoj n?zov, preto?e v tejto ?asti atmosf?ry sa slne?n? ?iarenie ionizuje, ke? prech?dza magnetick?mi po?ami Zeme v a . Tento jav mo?no pozorova? zo Zeme ako pol?rnu ?iaru.

Znate?n? zv??enie obsahu vo?n?ho kysl?ka v zemskej atmosf?re pred 2,4 miliardami rokov bolo zrejme v?sledkom ve?mi r?chleho prechodu z jedn?ho rovnov??neho stavu do druh?ho. Prv? ?rove? zodpovedala extr?mne n?zkej koncentr?cii O 2 - asi 100 000-kr?t ni??ej, ako sa pozoruje teraz. Druh? rovnov??na ?rove? by sa mohla dosiahnu? pri vy??ej koncentr?cii aspo? 0,005 s??asnej. Obsah kysl?ka medzi t?mito dvoma ?rov?ami je charakterizovan? extr?mnou nestabilitou. Pr?tomnos? takejto „bistability“ umo??uje pochopi?, pre?o bolo v zemskej atmosf?re tak m?lo vo?n?ho kysl?ka najmenej 300 mili?nov rokov po tom, ?o ho za?ali produkova? sinice (modrozelen? „riasy“).

V s??asnosti je atmosf?ra Zeme z 20 % tvoren? vo?n?m kysl?kom, ?o nie je ni? in? ako ved?aj?? produkt fotosynt?zy sin?c, rias a vy???ch rastl?n. Ve?a kysl?ka uvo??uj? tropick? pralesy, ktor? sa v popul?rnych publik?ci?ch ?asto naz?vaj? p??cami plan?ty. Z?rove? sa v?ak ml??, ?e tropick? pralesy po?as roka spotrebuj? takmer to?ko kysl?ka, ko?ko vyprodukuj?. Vynaklad? sa na d?chanie organizmov, ktor? rozkladaj? hotov? organick? hmotu, predov?etk?m bakt?rie a huby. pre, aby sa kysl?k za?al hromadi? v atmosf?re, mus? sa z cyklu odstr?ni? aspo? ?as? l?tky vzniknutej pri fotosynt?ze- dosta? sa napr?klad do spodn?ch sedimentov a sta? sa nedostupn?m pre bakt?rie, ktor? ho rozkladaj? aer?bne, teda so spotrebou kysl?ka.

Celkov? reakciu kysl?kovej (to znamen? „kysl?k poskytuj?cej“) fotosynt?zy mo?no nap?sa? takto:
C02 + H20 + hn-> (CH20) + O2,
kde hn je energia slne?n?ho ?iarenia a (CH20) je v?eobecn? vzorec organickej hmoty. D?chanie je opa?n? proces, ktor? mo?no nap?sa? ako:
(CH20) + 02 -> C02 + H20.
V tomto pr?pade sa uvo?n? energia potrebn? pre organizmy. Aer?bne d?chanie je v?ak mo?n? len pri koncentr?cii O 2 nie ni??ej ako 0,01 s??asnej ?rovne (takzvan? Pasteurov bod). V anaer?bnych podmienkach sa organick? hmota rozklad? ferment?ciou a v z?vere?n?ch f?zach tohto procesu ?asto vznik? met?n. Napr?klad zov?eobecnen? rovnica pre metanogen?zu prostredn?ctvom tvorby acet?tu vyzer? takto:
2(CH20) -> CH3COOH -> CH4 + CO2.
Ak skombinujeme proces fotosynt?zy s n?sledn?m rozkladom organickej hmoty v anaer?bnych podmienkach, potom bude celkov? rovnica vyzera? takto:
C02 + H20 + hn-> 1/2 CH4 + 1/2 CO2 + O2.
Pr?ve tento sp?sob rozkladu organickej hmoty bol zrejme hlavn?m v starovekej biosf?re.

Mnoho d?le?it?ch podrobnost? o tom, ako sa vytvorila modern? rovnov?ha medzi dod?vkou kysl?ka do atmosf?ry a jeho odstr?nen?m, zost?va nejasn?ch. Koniec koncov, k v?razn?mu zv??eniu obsahu kysl?ka, takzvanej „ve?kej oxid?cii atmosf?ry“ (ve?k? oxid?cia), do?lo len pred 2,4 miliardami rokov, hoci je s ur?itos?ou zn?me, ?e sinice, ktor? vykon?vaj? kysl?kov? fotosynt?zu, boli u? pomerne po?etn?. a akt?vne pred 2,7 miliardami rokov a vznikli e?te sk?r, mo?no pred 3 miliardami rokov. Teda po?as najmenej 300 mili?nov rokov aktivita cyanobakt?ri? neviedla k zv??eniu obsahu kysl?ka v atmosf?re.

Predpoklad, ?e z nejak?ho d?vodu n?hle nastal radik?lny n?rast ?istej prim?rnej produkcie (teda n?rast organickej hmoty vznikaj?cej pri fotosynt?ze sin?c), neobst?l v kritike. Faktom je, ?e pri fotosynt?ze sa spotrebuje najm? ?ahk? izotop uhl?ka 12 C, zatia? ?o v prostred? narast? relat?vny obsah ?a??ieho izotopu 13 C. V d?sledku toho by spodn? sedimenty obsahuj?ce organick? hmotu mali by? ochudobnen? o izotop 13 C, ktor? sa hromad?. vo vode a ide o tvorbu uhli?itanov. Pomer 12С a 13С v uhli?itanoch a v organickej hmote sedimentov v?ak zost?va nezmenen? napriek radik?lnym zmen?m koncentr?cie kysl?ka v atmosf?re. To znamen?, ?e cel? bod nie je v zdroji O 2 , ale v jeho, ako sa vyjadrili geochemici, „spade“ (s?ahovan? z atmosf?ry), ktor? sa n?hle v?razne zn??il, ?o viedlo k v?razn?mu zv??eniu mno?stva kysl?ka. v atmosf?re.

Zvy?ajne sa ver?, ?e bezprostredne pred „ve?kou oxid?ciou atmosf?ry“ sa v?etok vytvoren? kysl?k minul na oxid?ciu redukovan?ch zl??en?n ?eleza (a potom s?ry), ktor?ch bolo na zemskom povrchu pomerne ve?a. Najm? vtedy vznikali takzvan? „p?skov? ?elezn? rudy“. Ned?vno v?ak Colin Goldblatt, doktorand na School of Environmental Sciences na University of East Anglia (Norwich, UK), spolu s dvoma kolegami z tej istej univerzity dospeli k z?veru, ?e obsah kysl?ka v zemskej atmosf?re m??e by? rovnak?. dvoch rovnov??nych stavov: m??e by? bu? ve?mi mal? - asi 100-tis?c kr?t menej ako teraz, alebo pomerne ve?a (hoci z poz?cie modern?ho pozorovate?a je mal?) - nie menej ako 0,005 s??asnej ?rovne.

V navrhovanom modeli brali do ?vahy vstup kysl?ka aj redukovan?ch zl??en?n do atmosf?ry, pri?om dbali najm? na pomer vo?n?ho kysl?ka a met?nu. Poznamenali, ?e ak koncentr?cia kysl?ka prekro?? 0,0002 s??asnej ?rovne, ?as? met?nu u? m??e by? oxidovan? metanotrofn?mi bakt?riami pod?a reakcie:
CH4 + 202 -> C02 + 2H20.
Ale zvy?ok met?nu (a je ho pomerne ve?a, najm? pri n?zkych koncentr?ci?ch kysl?ka) sa dost?va do atmosf?ry.

Cel? syst?m je z h?adiska termodynamiky v nerovnov??nom stave. Hlavn?m mechanizmom obnovenia naru?enej rovnov?hy je oxid?cia met?nu v horn?ch vrstv?ch atmosf?ry hydroxylov?m radik?lom (pozri Kol?sanie met?nu v atmosf?re: ?lovek alebo pr?roda - kto vyhr?va, "Elementy", 6.10.2006). Je zn?me, ?e hydroxylov? radik?l vznik? v atmosf?re p?soben?m ultrafialov?ho ?iarenia. Ak je v?ak v atmosf?re ve?a kysl?ka (najmenej 0,005 s??asnej ?rovne), potom sa v jej horn?ch vrstv?ch vytvor? oz?nov? clona, ktor? dobre chr?ni Zem pred ostr?mi ultrafialov?mi l??mi a z?rove? zasahuje do fyzik?lno-chemick?ch procesov. oxid?cia met?nu.

Autori dospievaj? k trochu paradoxn?mu z?veru, ?e samotn? existencia kysl?kovej fotosynt?zy nie je dostato?nou podmienkou ani pre vznik atmosf?ry bohatej na kysl?k, ani pre tvorbu oz?novej clony. T?to okolnos? treba bra? do ?vahy v t?ch pr?padoch, ke? sa na z?klade v?sledkov prieskumu ich atmosf?ry sna??me n?js? zn?mky existencie ?ivota na in?ch plan?tach.

Na rozdiel od hor?cich a studen?ch plan?t na?ej slne?nej s?stavy s? na plan?te Zem podmienky, ktor? umo??uj? ?ivot v ur?itej forme. Jednou z hlavn?ch podmienok je zlo?enie atmosf?ry, ktor? d?va v?etk?m ?iv?m veciam mo?nos? vo?ne d?cha? a chr?ni pred smrtiacou radi?ciou, ktor? vl?dne vo vesm?re.

Z ?oho sa sklad? atmosf?ra?

Atmosf?ra Zeme sa sklad? z mnoh?ch plynov. V podstate ?o zaber? 77%. Plyn, bez ktor?ho je ?ivot na Zemi nemyslite?n?, zaber? ove?a men?? objem, obsah kysl?ka vo vzduchu je 21% z celkov?ho objemu atmosf?ry. Posledn? 2% s? zmesou r?znych plynov vr?tane arg?nu, h?lia, ne?nu, krypt?nu a in?ch.

Atmosf?ra Zeme st?pa do v??ky 8 000 km. D?chate?n? vzduch existuje iba v spodnej vrstve atmosf?ry, v troposf?re, ktor? dosahuje 8 km na p?loch, smerom nahor a 16 km nad rovn?kom. Ako sa zvy?uje nadmorsk? v??ka, vzduch sa st?va red??m a t?m viac sa vy?erp?va kysl?k. Aby sme zv??ili, ak? je obsah kysl?ka vo vzduchu v r?znych v??kach, uvedieme pr?klad. Na vrchole Everestu (nadmorsk? v??ka 8848 m) vzduch zadr?iava tohto plynu 3-kr?t menej ako nad hladinou mora. Preto m??u dobyvatelia vysok?ch horsk?ch ?t?tov – horolezci – vyst?pi? na jeho vrchol len v kysl?kov?ch mask?ch.

Kysl?k je hlavnou podmienkou pre?itia na plan?te

Na za?iatku existencie Zeme vzduch, ktor? ju obklopoval, tento plyn vo svojom zlo?en? nemal. To sa celkom hodilo pre ?ivot t?ch najjednoduch??ch – jednobunkov?ch molek?l, ktor? pl?vali v oce?ne. Nepotrebovali kysl?k. Proces sa za?al asi pred 2 mili?nmi rokov, ke? prv? ?iv? organizmy v d?sledku reakcie fotosynt?zy za?ali uvo??ova? mal? d?vky tohto plynu z?skan?ho v d?sledku chemick?ch reakci? najsk?r do oce?nu a potom do atmosf?ry. ?ivot sa na plan?te vyvinul a nadobudol r?zne formy, z ktor?ch v???ina nepre?ila a? do na?ich ?ias. Niektor? organizmy sa nakoniec adaptovali na ?ivot s nov?m plynom.

Nau?ili sa bezpe?ne vyu??va? jeho silu vo vn?tri bunky, kde fungovala ako elektr?re?, na z?skavanie energie z potravy. Tento sp?sob vyu??vania kysl?ka sa naz?va d?chanie a rob?me ho ka?d? sekundu. Pr?ve d?chanie umo?nilo vznik zlo?itej??ch organizmov a ?ud?. V priebehu mili?nov rokov obsah kysl?ka vo vzduchu vyletel na s??asn? ?rove? – pribli?ne 21 %. Akumul?cia tohto plynu v atmosf?re prispela k vytvoreniu oz?novej vrstvy vo v??ke 8-30 km od zemsk?ho povrchu. Plan?ta z?rove? dostala ochranu pred ?kodliv?mi ??inkami ultrafialov?ch l??ov. ?al?? v?voj foriem ?ivota na vode a na s??i sa r?chlo zv??il v d?sledku zv??enej fotosynt?zy.

anaer?bny ?ivot

Hoci sa niektor? organizmy prisp?sobili st?paj?cej hladine uvo??ovan?ho plynu, mnoh? z najjednoduch??ch foriem ?ivota, ktor? existovali na Zemi, zmizli. In? organizmy pre?ili v?aka ?krytu pred kysl?kom. Niektor? z nich dnes ?ij? v kore?och strukov?n a vyu??vaj? dus?k zo vzduchu na stavbu aminokysel?n pre rastliny. Smrte?n? botulizmus organizmu je ?al??m „ute?encom“ pred kysl?kom. Pokojne pre??va vo v?kuovom balen? s konzervovan?mi potravinami.

Ak? hladina kysl?ka je optim?lna pre ?ivot

Pred?asne naroden? deti, ktor?ch p??ca e?te nie s? ?plne otvoren? na d?chanie, spadaj? do ?peci?lnych inkub?torov. V nich je obsah kysl?ka vo vzduchu objemovo vy??? a namiesto be?n?ch 21% je tu nastaven? jeho ?rove? 30-40%. Bato?at? s v??nymi probl?mami s d?chan?m s? obklopen? vzduchom so 100% hladinou kysl?ka, aby sa zabr?nilo po?kodeniu mozgu die?a?a. By? v tak?chto podmienkach zlep?uje kysl?kov? re?im tkan?v, ktor? s? v stave hypoxie, a normalizuje ich ?ivotn? funkcie. Ale jeho nadmern? mno?stvo vo vzduchu je rovnako nebezpe?n? ako jeho nedostatok. Pr?li? ve?a kysl?ka v krvi die?a?a m??e po?kodi? krvn? cievy v o?iach a sp?sobi? stratu zraku. To ukazuje dualitu vlastnost? plynu. Aby sme ?ili, mus?me ho d?cha?, no jeho nadbytok sa niekedy m??e sta? pre telo jedom.

Oxida?n? proces

Ke? sa kysl?k sp?ja s vod?kom alebo uhl?kom, prebieha reakcia naz?van? oxid?cia. Tento proces sp?sobuje rozpad organick?ch molek?l, ktor? s? z?kladom ?ivota. V ?udskom tele prebieha oxid?cia nasledovne. ?erven? krvinky zbieraj? kysl?k z p??c a pren??aj? ho do cel?ho tela. Doch?dza k procesu ni?enia molek?l potravy, ktor? jeme. Tento proces uvo??uje energiu, vodu a oxid uhli?it?. Ten sa vyl??i krvinkami sp?? do p??c a my ho vyd?chneme do vzduchu. ?lovek sa m??e udusi?, ak mu br?ni d?cha? dlh?ie ako 5 min?t.

Dych

Zv??te obsah kysl?ka vo vzduchu, ktor? d?chame. Atmosf?rick? vzduch, ktor? sa pri vd?chnut? dost?va zvonka do p??c, sa naz?va vd?chnut? a vzduch, ktor? pri v?dychu vych?dza cez d?chac? syst?m, sa naz?va vydychovan?.

Je to zmes vzduchu, ktor? naplnila alveoly t?m, ktor? je v d?chacom trakte. Chemick? zlo?enie vzduchu, ktor? zdrav? ?lovek v prirodzen?ch podmienkach vdychuje a vydychuje, sa prakticky nemen? a vyjadruje sa v tak?chto ??slach.

Kysl?k je hlavnou zlo?kou vzduchu pre ?ivot. Zmeny v mno?stve tohto plynu v atmosf?re s? mal?. Ak pri mori obsahuje obsah kysl?ka vo vzduchu a? 20,99 %, tak ani vo ve?mi zne?istenom ovzdu?? priemyseln?ch miest jeho hladina neklesne pod 20,5 %. Tak?to zmeny neodhalia ??inky na ?udsk? organizmus. Fyziologick? poruchy sa objavia, ke? percento kysl?ka vo vzduchu klesne na 16-17%. Z?rove? je jasn?, ?e vedie k prudk?mu poklesu vit?lnej aktivity a pri obsahu kysl?ka vo vzduchu 7-8% je mo?n? smrte?n? v?sledok.

Atmosf?ra v r?znych obdobiach

Zlo?enie atmosf?ry v?dy ovplyv?ovalo v?voj. V r?znych geologick?ch ?asoch sa v d?sledku pr?rodn?ch katastrof pozorovalo zv??enie alebo zn??enie hladiny kysl?ka, ?o malo za n?sledok zmenu biosyst?mu. Pribli?ne pred 300 mili?nmi rokov jeho obsah v atmosf?re st?pol na 35 %, pri?om plan?tu ob?val gigantick? hmyz. K najv???iemu vyhynutiu ?iv?ch bytost? v hist?rii Zeme do?lo asi pred 250 mili?nmi rokov. Po?as nej zomrelo viac ako 90 % obyvate?ov oce?nu a 75 % obyvate?ov pevniny. Jedna verzia masov?ho vymierania hovor?, ?e za to mohol n?zky obsah kysl?ka vo vzduchu. Mno?stvo tohto plynu kleslo na 12% a nach?dza sa v spodnej atmosf?re a? do v??ky 5300 metrov. V na?ej dobe dosahuje obsah kysl?ka v atmosf?rickom vzduchu 20,9 %, ?o je o 0,7 % menej ako pred 800 tis?c rokmi. Tieto ?daje potvrdzuj? vedci z Princetonskej univerzity, ktor? sk?mali vzorky gr?nskeho a atlantick?ho ?adu, ktor? sa v tom ?ase vytvoril. Zamrznut? voda zachr?nila vzduchov? bubliny a t?to skuto?nos? pom?ha vypo??ta? hladinu kysl?ka v atmosf?re.

Ak? je jeho hladina vo vzduchu

Jeho akt?vna absorpcia z atmosf?ry m??e by? sp?soben? pohybom ?adovcov. Ako sa vz?a?uj?, odha?uj? obrovsk? plochy organick?ch vrstiev, ktor? spotreb?vaj? kysl?k. ?al??m d?vodom m??e by? ochladzovanie v?d oce?nov: jeho bakt?rie akt?vnej?ie absorbuj? kysl?k pri n?zkych teplot?ch. Vedci tvrdia, ?e priemyseln? skok a s n?m aj spa?ovanie obrovsk?ho mno?stva paliva nem? zvl??tny vplyv. Svetov? oce?ny sa ochladzuj? u? 15 mili?nov rokov a mno?stvo ?ivotne d?le?it?ch l?tok v atmosf?re sa zn??ilo bez oh?adu na vplyv ?loveka. Pravdepodobne na Zemi prebiehaj? niektor? pr?rodn? procesy, ktor? ved? k tomu, ?e spotreba kysl?ka je vy??ia ako jeho produkcia.

Vplyv ?loveka na zlo?enie atmosf?ry

Povedzme si nie?o o vplyve ?loveka na zlo?enie ovzdu?ia. ?rove?, ktor? m?me dnes, je ide?lna pre ?iv? bytosti, obsah kysl?ka vo vzduchu je 21%. Rovnov?ha oxidu uhli?it?ho a in?ch plynov je dan? ?ivotn?m cyklom v pr?rode: ?ivo??chy vydychuj? oxid uhli?it?, rastliny ho vyu??vaj? a uvo??uj? kysl?k.

Neexistuje v?ak ?iadna z?ruka, ?e t?to ?rove? bude v?dy kon?tantn?. Mno?stvo oxidu uhli?it?ho uvo??ovan?ho do atmosf?ry sa zvy?uje. Je to sp?soben? t?m, ?e ?udstvo pou??va palivo. A ako viete, vznikol z fos?li? organick?ho p?vodu a oxid uhli?it? vstupuje do vzduchu. Najv???ie rastliny na na?ej plan?te, stromy, s? medzit?m ni?en? ?oraz r?chlej?ie. Kilometre lesa mizn? do min?ty. To znamen?, ?e ?as? kysl?ka vo vzduchu postupne kles? a vedci u? bij? na poplach. Zemsk? atmosf?ra nie je bezhrani?n? ?pajza a kysl?k sa do nej nedostane zvonku. Vyv?jalo sa neust?le spolu s v?vojom Zeme. Je potrebn? neust?le pam?ta? na to, ?e tento plyn produkuje veget?cia v procese fotosynt?zy v d?sledku spotreby oxidu uhli?it?ho. A ka?d? v?razn? zn??enie veget?cie vo forme odles?ovania nevyhnutne zni?uje prenikanie kysl?ka do atmosf?ry, ??m nar??a jej rovnov?hu.

Vrstvy atmosf?ry v porad? od povrchu Zeme

?loha atmosf?ry v ?ivote Zeme

Atmosf?ra je zdrojom kysl?ka, ktor? ?udia d?chaj?. Ke? v?ak st?pate do nadmorskej v??ky, celkov? atmosf?rick? tlak kles?, ?o m? za n?sledok zn??enie parci?lneho tlaku kysl?ka.

?udsk? p??ca obsahuj? pribli?ne tri litre alveol?rneho vzduchu. Ak je atmosf?rick? tlak norm?lny, potom parci?lny tlak kysl?ka v alveol?rnom vzduchu bude 11 mm Hg. Art., tlak oxidu uhli?it?ho - 40 mm Hg. Art., a vodn? para - 47 mm Hg. ?l. So zvy?uj?cou sa nadmorskou v??kou sa tlak kysl?ka zni?uje a tlak vodnej pary a oxidu uhli?it?ho v p??cach celkovo zostane kon?tantn? - pribli?ne 87 mm Hg. ?l. Ke? sa tlak vzduchu vyrovn? tejto hodnote, kysl?k prestane pr?di? do p??c.

Vplyvom poklesu atmosf?rick?ho tlaku vo v??ke 20 km tu bude vrie? voda a interstici?lna telesn? tekutina v ?udskom tele. Ak nepou??vate pretlakov? kab?nu, v takej v??ke ?lovek zomrie takmer okam?ite. Preto z h?adiska fyziologick?ch vlastnost? ?udsk?ho tela vznik? „priestor“ z v??ky 20 km nad morom.

?loha atmosf?ry v ?ivote Zeme je ve?mi ve?k?. Tak?e napr?klad v?aka hust?m vzduchov?m vrstv?m – troposf?re a stratosf?re, s? ?udia chr?nen? pred o?iaren?m. Vo vesm?re, v riedkom vzduchu, vo v??ke nad 36 km p?sob? ionizuj?ce ?iarenie. V nadmorskej v??ke nad 40 km - ultrafialov?.

Pri st?pan? nad povrch Zeme do v??ky nad 90-100 km d?jde k postupn?mu zoslabovaniu a n?sledne k ?pln?mu vymiznutiu javov zn?mych ?u?om, pozorovan?ch v spodnej vrstve atmosf?ry:

Zvuk sa ne??ri.

Neexistuje ?iadna aerodynamick? sila a odpor.

Teplo sa nepren??a konvekciou at?.

Atmosf?rick? vrstva chr?ni Zem a v?etky ?iv? organizmy pred kozmick?m ?iaren?m, pred meteoritmi, je zodpovedn? za regul?ciu sez?nnych v?kyvov tepl?t, vyrovn?vanie a vyrovn?vanie denn?ch. Bez atmosf?ry na Zemi by sa denn? teplota pohybovala v rozmedz? +/-200 ° C. Atmosf?rick? vrstva je ?ivotodarn? „n?razn?k“ medzi zemsk?m povrchom a kozmick?m priestorom, nosi? vlhkosti a tepla, v atmosf?re prebiehaj? procesy fotosynt?zy a v?meny energie – najd?le?itej?ie biosf?rick? procesy.

Vrstvy atmosf?ry v porad? od povrchu Zeme

Atmosf?ra je vrstven? ?trukt?ra, ?o s? nasleduj?ce vrstvy atmosf?ry v porad? od povrchu Zeme:

Troposf?ra.

Stratosf?ra.

mezosf?ra.

Termosf?ra.

Exosf?ra

Ka?d? vrstva nem? medzi sebou ostr? hranice a ich v??ka je ovplyvnen? zemepisnou ??rkou a ro?n?mi obdobiami. T?to vrstven? ?trukt?ra vznikla v d?sledku teplotn?ch zmien v r?znych v??kach. Pr?ve v?aka atmosf?re vid?me trblietaj?ce sa hviezdy.

?trukt?ra zemskej atmosf?ry pod?a vrstiev:

Z ?oho sa sklad? zemsk? atmosf?ra?

Ka?d? vrstva atmosf?ry sa l??i teplotou, hustotou a zlo?en?m. Celkov? hr?bka atmosf?ry je 1,5-2,0 tis?c km. Z ?oho sa sklad? zemsk? atmosf?ra? V s??asnosti je to zmes plynov s r?znymi pr?mesami.

Troposf?ra

?trukt?ra zemskej atmosf?ry za??na troposf?rou, ?o je spodn? ?as? atmosf?ry vysok? asi 10-15 km. Pr?ve tu sa s?stre?uje v???ina atmosf?rick?ho vzduchu. Charakteristick?m znakom troposf?ry je pokles teploty o 0,6 ?C pri st?pan? na ka?d?ch 100 metrov. Troposf?ra v sebe s?stredila takmer v?etku vodn? paru atmosf?ry a tvoria sa tu aj mraky.

V??ka troposf?ry sa men? ka?d? de?. Okrem toho sa jeho priemern? hodnota men? v z?vislosti od zemepisnej ??rky a ro?n?ho obdobia. Priemern? v??ka troposf?ry nad p?lmi je 9 km, nad rovn?kom - asi 17 km. Priemern? ro?n? teplota vzduchu nad rovn?kom je bl?zka +26 ?C a nad severn?m p?lom -23 ?C. Horn? l?nia hranice troposf?ry nad rovn?kom je priemern? ro?n? teplota okolo -70 ?C a nad severn?m p?lom v lete -45 ?C av zime -65 ?C. Plat? teda, ?e ??m vy??ia nadmorsk? v??ka, t?m ni??ia teplota. Slne?n? l??e vo?ne prech?dzaj? cez troposf?ru a ohrievaj? povrch Zeme. Teplo vy?arovan? slnkom zadr?iava oxid uhli?it?, met?n a vodn? para.

Stratosf?ra

Nad vrstvou troposf?ry sa nach?dza stratosf?ra, ktor? je vysok? 50-55 km. Zvl??tnos?ou tejto vrstvy je zvy?ovanie teploty s v??kou. Medzi troposf?rou a stratosf?rou le?? prechodn? vrstva naz?van? tropopauza.

Pribli?ne od v??ky 25 kilometrov sa teplota stratosf?rickej vrstvy za??na zvy?ova? a pri dosiahnut? maxim?lnej v??ky 50 km nadob?da hodnoty od +10 do +30 ?C.

V stratosf?re je ve?mi m?lo vodnej pary. Niekedy v nadmorskej v??ke okolo 25 km n?jdete celkom tenk? oblaky, ktor?m sa hovor? „perlorodka“. Po?as d?a nie s? vidite?n?, ale v noci ?iaria v?aka osvetleniu slnka, ktor? je pod obzorom. Zlo?enie perle?ov?ch oblakov s? podchladen? kvap??ky vody. Stratosf?ru tvor? preva?ne oz?n.

mezosf?ra

V??ka vrstvy mezosf?ry je pribli?ne 80 km. Tu pri st?pan? nahor teplota kles? a na najvy??ej hranici dosahuje hodnoty nieko?ko desiatok C? pod nulou. V mezosf?re mo?no pozorova? aj oblaky, ktor? s? pravdepodobne vytvoren? z ?adov?ch kry?t?likov. Tieto oblaky sa naz?vaj? „strieborn?“. Pre mezosf?ru je charakteristick? najchladnej?ia teplota v atmosf?re: od -2 do -138 ?C.

Termosf?ra

T?to vrstva atmosf?ry dostala svoje meno v?aka vysok?m teplot?m. Termosf?ra sa sklad? z:

Ionosf?ra.

exosf?ry.

Ionosf?ra sa vyzna?uje riedkym vzduchom, ktor?ho ka?d? centimeter v nadmorskej v??ke 300 km pozost?va z 1 miliardy at?mov a molek?l a vo v??ke 600 km - viac ako 100 mili?nov.

Ionosf?ra sa vyzna?uje aj vysokou ioniz?ciou vzduchu. Tieto i?ny sa skladaj? z nabit?ch at?mov kysl?ka, nabit?ch molek?l at?mov dus?ka a vo?n?ch elektr?nov.

Exosf?ra

Od v??ky 800-1000 km za??na exosf?rick? vrstva. ?astice plynu, najm? ?ahk?, sa tu pohybuj? ve?kou r?chlos?ou a prekon?vaj? gravita?n? silu. Tak?to ?astice v?aka svojmu r?chlemu pohybu vyletia z atmosf?ry do vesm?ru a rozpt?lia sa. Preto sa exosf?ra naz?va sf?ra rozptylu. Do vesm?ru lietaj? preva?ne at?my vod?ka, ktor? tvoria najvy??ie vrstvy exosf?ry. V?aka ?asticiam v hornej atmosf?re a ?asticiam slne?n?ho vetra m??eme pozorova? pol?rnu ?iaru.

Satelity a geofyzik?lne rakety umo?nili v hornej atmosf?re zisti? pr?tomnos? radia?n?ho p?su plan?ty, ktor? pozost?va z elektricky nabit?ch ?ast?c - elektr?nov a prot?nov.