Jordens sammans?ttning. Luft

Luft ?r en mekanisk blandning av olika gaser som utg?r jordens atmosf?r. Luft ?r n?dv?ndigt f?r att andas levande organismer

, anv?nds ofta inom industrin. Det faktum att luft ?r en blandning, och inte ett homogent ?mne, bevisades under den skotske forskaren Joseph Blacks experiment. Under en av dem uppt?ckte forskaren att n?r vit magnesia (magnesiumkarbonat) v?rms upp frig?rs "bunden luft", det vill s?ga koldioxid, och br?nd magnesiumoxid (magnesiumoxid) bildas. Vid br?nning av kalksten, tv?rtom, avl?gsnande av " bunden luft " Baserat p? dessa experiment drog forskaren slutsatsen att skillnaden mellan koldioxid och kaustikalkalier ?r att den f?rra inneh?ller koldioxid, vilket ?r en av de komponenter

luft. Idag vet vi att f?rutom koldioxid inkluderar sammans?ttningen av jordens luft:

F?rh?llandet mellan gaser i jordens atmosf?r som anges i tabellen ?r typiskt f?r dess l?gre lager, upp till en h?jd av 120 km. I dessa regioner ligger en v?lblandad, homogen region som kallas homosf?ren. Ovanf?r homosf?ren ligger heterosf?ren, som k?nnetecknas av nedbrytning av gasmolekyler till atomer och joner. Regionerna ?r separerade fr?n varandra med en turbopaus.

Den kemiska reaktionen d?r molekyler bryts ner till atomer under p?verkan av sol- och kosmisk str?lning kallas fotodissociation. F?rfallet av molekyl?rt syre producerar atom?rt syre, som ?r den huvudsakliga gasen i atmosf?ren p? h?jder ?ver 200 km. P? h?jder ?ver 1200 km b?rjar v?te och helium, som ?r de l?ttaste av gaserna, att dominera. allm?n sammans?ttning atmosf?r.

Kv?ve ?r den vanligaste gasen och st?r f?r mer ?n tre fj?rdedelar av jordens luftvolym. Modernt kv?ve bildades genom oxidation av den tidiga ammoniak-v?te-atmosf?ren av molekyl?rt syre, som bildas under fotosyntesen. F?r n?rvarande inte stort antal Kv?ve kommer in i atmosf?ren som ett resultat av denitrifikation - processen f?r reduktion av nitrater till nitriter, med efterf?ljande bildning av gasformiga oxider och molekyl?rt kv?ve, som produceras av anaeroba prokaryoter. En del kv?ve kommer in i atmosf?ren under vulkanutbrott.

I de ?vre skikten av atmosf?ren, n?r de uts?tts f?r elektriska urladdningar med deltagande av ozon, oxideras molekyl?rt kv?ve till kv?vemonoxid:

N2 + O2 -> 2NO

Under normala f?rh?llanden reagerar monoxiden omedelbart med syre f?r att bilda dikv?veoxid:

2NO + O2 -> 2N2O

Kv?ve ?r viktigt kemiskt element jordens atmosf?r. Kv?ve ?r en del av proteiner och ger mineraln?ring till v?xter. Det best?mmer biohastigheten kemiska reaktioner, spelar rollen som ett syrgassp?dningsmedel.

Den n?st vanligaste gasen i jordens atmosf?r ?r syre. Bildandet av denna gas ?r f?rknippat med fotosyntes v?xtaktivitet och bakterier. Och ju fler och fler fotosyntetiska organismer blev, desto mer betydelsefull blev processen f?r syrehalten i atmosf?ren. En liten m?ngd tungt syre frig?rs vid avgasning av manteln.

I de ?vre skikten av troposf?ren och stratosf?ren, under p?verkan av ultraviolett solstr?lning (vi betecknar det som hn), bildas ozon:

O2 + hv -> 2O

Som ett resultat av samma ultravioletta str?lning s?nderfaller ozon:

O3 + hn -> O2 + O

О 3 + O -> 2О 2

Som ett resultat av den f?rsta reaktionen bildas atom?rt syre, och som ett resultat av den andra bildas molekyl?rt syre. Alla fyra reaktionerna kallas "Chapman-mekanismen", uppkallad efter den brittiska vetenskapsmannen Sidney Chapman som uppt?ckte dem 1930.

Syre anv?nds f?r andning av levande organismer. Med dess hj?lp uppst?r oxidations- och f?rbr?nningsprocesser.

Ozon tj?nar till att skydda levande organismer fr?n ultraviolett str?lning, vilket orsakar irreversibla mutationer. Den h?gsta koncentrationen av ozon observeras i den nedre stratosf?ren inom den sk. ozonskikt eller ozonsk?rm, som ligger p? h?jder av 22-25 km. Ozonhalten ?r l?g: kl normalt tryck

Bildandet av den tredje vanligaste gasen i atmosf?ren, argon, samt neon, helium, krypton och xenon, ?r f?rknippad med vulkanutbrott och s?nderfall av radioaktiva grund?mnen.

Helium ?r i synnerhet en produkt av det radioaktiva s?nderfallet av uran, torium och radium: 238 U -> 234 Th + a, 230 Th -> 226 Ra + 4 He, 226 Ra -> 222 Rn + a (i dessa reaktioner ?r a-partikeln heliumk?rnan, som i Under processen f?r energif?rlust f?ngar den elektroner och blir 4 He).

Argon bildas under s?nderfallet av den radioaktiva isotopen av kalium: 40 K -> 40 Ar + g.

Neon flyr fr?n magmatiska stenar.

Krypton bildas som slutprodukten av s?nderfallet av uran (235 U och 238 U) och torium Th.

Huvuddelen av atmosf?riskt krypton bildades i de tidiga stadierna av jordens evolution som ett resultat av s?nderfallet av transuraniska element med en fenomenalt kort halveringstid eller kom fr?n rymden, d?r kryptonhalten ?r tio miljoner g?nger h?gre ?n p? jorden.

Xenon ?r resultatet av klyvningen av uran, men huvuddelen av denna gas finns kvar tidiga stadier bildning av jorden, fr?n den prim?ra atmosf?ren.

Koldioxid kommer in i atmosf?ren till f?ljd av vulkanutbrott och under nedbrytning av organiskt material. Dess inneh?ll i atmosf?ren p? jordens mellanbreddgrader varierar mycket beroende p? ?rstider: p? vintern ?kar m?ngden CO 2 och p? sommaren minskar den.

Denna fluktuation ?r f?rknippad med aktiviteten hos v?xter som anv?nder koldioxid i fotosyntesprocessen.

V?te bildas som ett resultat av nedbrytning av vatten genom solstr?lning. Men eftersom den ?r den l?ttaste av de gaser som utg?r atmosf?ren, avdunstar den st?ndigt ut i rymden, och d?rf?r ?r dess inneh?ll i atmosf?ren mycket litet.

Vatten?nga ?r resultatet av avdunstning av vatten fr?n ytan av sj?ar, floder, hav och land.

Koncentrationen av huvudgaserna i de l?gre skikten av atmosf?ren, med undantag av vatten?nga och koldioxid, ?r konstant. I sm? m?ngder inneh?ller atmosf?ren svaveloxid SO 2, ammoniak NH 3, kolmonoxid CO, ozon O 3, v?teklorid HCl, v?tefluorid HF, kv?vemonoxid NO, kolv?ten, kvicksilver?nga Hg, jod I 2 och m?nga andra. I det nedre atmosf?rsskiktet, troposf?ren, finns alltid en stor m?ngd suspenderade fasta och flytande partiklar. K?llorna till partiklar i jordens atmosf?r ?r vulkanutbrott, v?xtpollen, mikroorganismer och och m?nskliga aktiviteter, s?som f?rbr?nning av fossila br?nslen under produktionen. De minsta dammpartiklarna, som ?r kondensationsk?rnor, orsakar bildandet av dimma och moln. Utan partiklar som st?ndigt finns i atmosf?ren skulle nederb?rd inte falla p? jorden.

Det gasformiga h?ljet som omger v?r planet Jorden, k?nt som atmosf?ren, best?r av fem huvudlager. Dessa lager har sitt ursprung p? planetens yta, fr?n havsniv?n (ibland under) och stiger till yttre rymden i f?ljande sekvens:

• Troposf?r;
• Stratosf?r;
• Mesosf?ren;
• Termosf?r;
• Exosf?r.

Diagram ?ver de viktigaste lagren av jordens atmosf?r

Mellan vart och ett av dessa fem huvudlager finns ?verg?ngszoner som kallas "pauser" d?r f?r?ndringar i lufttemperatur, sammans?ttning och densitet intr?ffar. Tillsammans med pauser omfattar jordens atmosf?r totalt 9 lager.

Troposf?ren: d?r v?der uppst?r

Av alla atmosf?rens lager ?r troposf?ren den som vi ?r mest bekanta med (oavsett om du inser det eller inte), eftersom vi bor p? dess botten - planetens yta. Den omsluter jordens yta och str?cker sig upp?t i flera kilometer. Ordet troposf?r betyder "klotets f?r?ndring". Mycket l?mpligt namn, eftersom det h?r lagret ?r d?r v?rt vardagliga v?der uppst?r.

Fr?n planetens yta stiger troposf?ren till en h?jd av 6 till 20 km. Den nedre tredjedelen av lagret, n?rmast oss, inneh?ller 50 % av alla atmosf?riska gaser. Detta ?r den enda delen av hela atmosf?ren som andas. P? grund av det faktum att luften v?rms upp underifr?n jordens yta, absorberande termisk energi Solen, med ?kande h?jd, minskar temperaturen och trycket i troposf?ren.

P? toppen finns ett tunt lager som kallas tropopausen, som bara ?r en buffert mellan troposf?ren och stratosf?ren.

Stratosf?ren: hem f?r ozon

Stratosf?ren ?r n?sta lager av atmosf?ren. Den str?cker sig fr?n 6-20 km till 50 km ?ver jordens yta. Detta ?r det lager d?r de flesta kommersiella flygplan flyger och luftballonger f?rdas.

H?r str?mmar luften inte upp och ner, utan r?r sig parallellt med ytan i mycket snabba luftstr?mmar. N?r du kl?ttrar ?kar temperaturen, tack vare ?verfl?d av naturliga ozon (O3) biprodukter solstr?lning och syre, som har f?rm?gan att absorbera skadliga ultravioletta str?lar fr?n solen (alla temperatur?kningar med h?jden i meteorologi ?r k?nd som en "inversion").

Eftersom stratosf?ren har mer varma temperaturer under och svalare ovan, konvektion (vertikala r?relser luftmassor) ?r s?llsynt i denna del av atmosf?ren. Faktum ?r att du kan se en storm som rasar i troposf?ren fr?n stratosf?ren eftersom lagret fungerar som ett konvektionslock som hindrar stormmoln fr?n att tr?nga in.

Efter stratosf?ren finns det ?terigen ett buffertlager, denna g?ng kallad stratopaus.

Mesosf?r: mellanatmosf?r

Mesosf?ren ligger cirka 50-80 km fr?n jordens yta. Den ?vre delen av mesosf?ren ?r den kallaste naturlig plats p? jorden, d?r temperaturen kan sjunka under -143°C.

Termosf?r: ?vre atmosf?r

Efter mesosf?ren och mesopausen kommer termosf?ren, som ligger mellan 80 och 700 km ?ver planetens yta, och inneh?ller mindre ?n 0,01 % av den totala luften i atmosf?rsh?ljet. Temperaturerna h?r n?r upp till +2000°C, men p? grund av luftens extrema tunnhet och avsaknaden av gasmolekyler f?r att ?verf?ra v?rme, upplevs dessa h?ga temperaturer som mycket kalla.

Exosf?r: gr?nsen mellan atmosf?ren och rymden

P? en h?jd av cirka 700-10 000 km ?ver jordens yta finns en exosf?r - ytterkant atmosf?r, p? gr?nsen till rymden. H?r kretsar v?dersatelliter runt jorden.

Hur ?r det med jonosf?ren?

Jonosf?ren ?r inte ett separat lager, men i sj?lva verket anv?nds termen f?r att h?nvisa till atmosf?ren mellan 60 och 1000 km h?jd. Den omfattar de ?versta delarna av mesosf?ren, hela termosf?ren och en del av exosf?ren. Jonosf?ren har f?tt sitt namn f?r att det ?r i denna del av atmosf?ren som str?lning fr?n solen joniseras n?r den passerar genom magnetiska f?lt Landar p? och. Detta fenomen observeras fr?n marken som norrsken.

Den markanta ?kningen av fritt syre i jordens atmosf?r f?r 2,4 miljarder ?r sedan verkar ha varit resultatet av en mycket snabb ?verg?ng fr?n ett j?mviktstillst?nd till ett annat. Den f?rsta niv?n motsvarade en extremt l?g koncentration av O 2 - cirka 100 000 g?nger l?gre ?n vad som observeras nu. Den andra j?mviktsniv?n kunde ha uppn?tts vid en h?gre koncentration, inte mindre ?n 0,005 av den moderna. Syrehalten mellan dessa tv? niv?er k?nnetecknas av extrem instabilitet. N?rvaron av s?dan "bistabilitet" g?r det m?jligt att f?rst? varf?r det fanns s? lite fritt syre i jordens atmosf?r under minst 300 miljoner ?r efter att cyanobakterier (bl?gr?na "alger") b?rjade producera det.

F?r n?rvarande best?r jordens atmosf?r av 20 % fritt syre, vilket inte ?r n?got annat ?n en biprodukt av fotosyntes av cyanobakterier, alger och h?gre v?xter. Mycket syre sl?pps ut av tropiska skogar, som i popul?ra publikationer ofta kallas planetens lungor. Samtidigt ?r det dock tyst att tropiska skogar under ?ret f?rbrukar n?stan lika mycket syre som de producerar. Det spenderas p? andning av organismer som bryter ner f?rdigt organiskt material - fr?mst bakterier och svampar. F?r det, F?r att syre ska b?rja ansamlas i atmosf?ren m?ste ?tminstone en del av ?mnet som bildas under fotosyntesen tas bort fr?n cykeln– till exempel komma in i bottensediment och bli otillg?nglig f?r bakterier som bryter ner det aerobt, det vill s?ga med syref?rbrukning.

Den totala reaktionen av syrehaltig (det vill s?ga "ge syre") fotosyntes kan skrivas som:
CO2 + H2O+ hn-> (CH2O) + O2,
D?r hn- energi solljus och (CH2O) ?r den generaliserade formeln f?r en organisk substans. Andning ?r omv?nd process, som kan skrivas som:
(CH 2 O) + O 2 -> CO 2 + H 2 O.
Samtidigt kommer den energi som beh?vs f?r organismer att frig?ras. Aerob andning ?r dock endast m?jlig vid en O 2 -koncentration p? inte mindre ?n 0,01 av modern niv?(den s? kallade Pasteurpunkten). Under anaeroba f?rh?llanden s?nderfaller organiskt material genom j?sning, och slutskedet av denna process producerar ofta metan. Till exempel ser den generaliserade ekvationen f?r metanogenes genom acetatbildning ut s? h?r:
2(CH 2 O) -> CH 3 COOH -> CH 4 + CO 2.
Om vi kombinerar fotosyntesprocessen med den efterf?ljande nedbrytningen av organiskt material under anaeroba f?rh?llanden, kommer den ?vergripande ekvationen att se ut s? h?r:
CO2 + H2O+ hn-> 1/2 CH 4 + 1/2 CO 2 + O 2.
Det var just denna v?g f?r nedbrytning av organiskt material som tydligen var den fr?msta i den antika biosf?ren.

M?nga viktiga detaljer Hur den moderna balansen mellan tillf?rseln av syre till atmosf?ren och dess avl?gsnande etablerades ?r fortfarande oklart. N?r allt kommer omkring intr?ffade en m?rkbar ?kning av syrehalten, den s? kallade "Atmosf?rens stora oxidation", f?r bara 2,4 miljarder ?r sedan, ?ven om det med s?kerhet ?r k?nt att cyanobakterier som utf?r syrehaltig fotosyntes redan var ganska m?nga och aktiva f?r 2,7 miljarder ?r. sedan, och de uppstod ?nnu tidigare - f?r kanske 3 miljarder ?r sedan. Allts? inom under minst 300 miljoner ?r ledde aktiviteten av cyanobakterier inte till en ?kning av syrehalten i atmosf?ren.

Antagandet att det av n?gon anledning pl?tsligt skedde en radikal ?kning av nettot prim?rproduktion(det vill s?ga ?kningen av organiskt material som bildades under fotosyntesen av cyanobakterier) stod inte emot kritiken. Faktum ?r att under fotosyntesen f?rbrukas den l?tta kolisotopen 12 C ?verv?gande, och i milj? det relativa inneh?llet av den tyngre 13 C-isotopen ?kar F?ljaktligen m?ste bottensediment som inneh?ller organiskt material utarmas i 13 C-isotopen, som ackumuleras i vattnet och g?r till bildning av karbonater. Men f?rh?llandet mellan 12 C och 13 C i karbonater och in organiskt material sedimentet f?rblir of?r?ndrat trots radikala f?r?ndringar i atmosf?rens syrekoncentration. Detta betyder att hela punkten inte ligger i k?llan till O 2, utan i dess, som geokemisterna uttryckte det, "sjunka" (avl?gsnande fr?n atmosf?ren), vilket pl?tsligt minskade avsev?rt, vilket ledde till en betydande ?kning av m?ngden syre i atmosf?ren.

Man tror vanligtvis att omedelbart f?re "atmosf?rens stora oxidation" anv?ndes allt syre som d? bildades p? oxidation av reducerade j?rnf?reningar (och sedan svavel), av vilka det fanns en hel del p? jordens yta. S?rskilt de s? kallade "bandade j?rnmalmerna" bildades vid den tiden. Men nyligen kom Colin Goldblatt, doktorand vid School of Environmental Sciences vid University of East Anglia (Norwich, Storbritannien), tillsammans med tv? kollegor fr?n samma universitet, till slutsatsen att syrehalten i jordens atmosf?r kan vara i ett av tv? j?mviktstillst?nd: det kan vara antingen mycket litet - cirka 100 tusen g?nger mindre ?n nu, eller redan ganska mycket (?ven om det fr?n en modern observat?rs position ?r litet) - inte mindre ?n 0,005 fr?n den moderna niv?n.

I den f?reslagna modellen tog de h?nsyn till intr?det i atmosf?ren av b?de syre och reducerade f?reningar, s?rskilt med h?nsyn till f?rh?llandet mellan fritt syre och metan. De noterade att om syrekoncentrationen ?verstiger 0,0002 av den nuvarande niv?n, kan en del av metanen redan oxideras av metanotrofbakterier enligt reaktionen:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O.
Men resten av metanet (och det finns ganska mycket av det, s?rskilt vid l?ga syrekoncentrationer) kommer in i atmosf?ren.

Hela systemet ?r i ett icke-j?mviktstillst?nd ur termodynamikens synvinkel. Huvudmekanismen f?r att ?terst?lla den st?rda j?mvikten ?r oxidationen av metan i de ?vre skikten av atmosf?ren av hydroxylradikal (se Fluktuationer av metan i atmosf?ren: m?nniskan eller naturen - vem vinner, "Elements", 2006-10-06). Hydroxylradikalen ?r k?nd f?r att bildas i atmosf?ren under inverkan av ultraviolett str?lning. Men om det finns mycket syre i atmosf?ren (minst 0,005 av den nuvarande niv?n), s? bildas en ozonsk?rm i dess ?vre lager, som v?l skyddar jorden fr?n h?rda ultravioletta str?lar och samtidigt st?ra den fysikalisk-kemiska oxidationen av metan.

F?rfattarna kommer till den n?got paradoxala slutsatsen att blotta existensen av syrehaltig fotosyntes inte ?r en tillr?cklig f?ruts?ttning vare sig f?r bildandet av en syrerik atmosf?r eller f?r uppkomsten av en ozonsk?rm. Denna omst?ndighet b?r beaktas i fall d?r vi f?rs?ker hitta tecken p? att det finns liv p? andra planeter baserat p? resultaten av en unders?kning av deras atmosf?r.

Till skillnad fr?n v?ra varma och kalla planeter solsystem, p? planeten jorden finns det f?rh?llanden som g?r det m?jligt f?r liv i en viss form. Ett av huvudvillkoren ?r atmosf?rens sammans?ttning, som ger alla levande varelser m?jlighet att andas fritt och skyddar dem fr?n den d?dliga str?lning som h?rskar i rymden.

Vad best?r atmosf?ren av?

Jordens atmosf?r best?r av m?nga gaser. I princip som upptar 77%. Gas, utan vilken livet p? jorden ?r ot?nkbart, upptar en mycket mindre volym syrehalten i luften ?r lika med 21% av atmosf?rens totala volym. De sista 2% ?r en blandning av olika gaser, inklusive argon, helium, neon, krypton och andra.

Jordens atmosf?r stiger till en h?jd av 8 tusen km. Luft l?mplig f?r andning finns endast i det nedre lagret av atmosf?ren, i troposf?ren, som n?r 8 km upp vid polerna och 16 km ?ver ekvatorn. N?r h?jden ?kar blir luften tunnare och desto st?rre blir syrebristen. F?r att ?verv?ga vad syrehalten i luften ?r p? olika h?jder, l?t oss ge ett exempel. P? toppen av Everest (h?jd 8848 m) rymmer luften 3 g?nger mindre av denna gas ?n ?ver havet. D?rf?r kan er?vrare av h?ga bergstoppar - kl?ttrare - kl?ttra till sin topp endast i syrgasmasker.

Syre ?r huvudvillkoret f?r ?verlevnad p? planeten

I b?rjan av jordens existens hade luften som omgav den inte denna gas i sin sammans?ttning. Detta var ganska l?mpligt f?r livet av protozoer - encelliga molekyler som simmade i havet. De beh?vde inte syre. Processen b?rjade f?r cirka 2 miljoner ?r sedan, n?r de f?rsta levande organismerna, som ett resultat av fotosyntesreaktionen, b?rjade sl?ppa ut sm? doser av denna gas, erh?llna som ett resultat av kemiska reaktioner, f?rst i havet och sedan i atmosf?ren . Livet utvecklades p? planeten och antog en m?ngd olika former, varav de flesta inte har ?verlevt in i modern tid. Vissa organismer anpassade sig s? sm?ningom till att leva med den nya gasen.

De l?rde sig att utnyttja dess kraft p? ett s?kert s?tt inuti en cell, d?r den fungerade som ett kraftpaket f?r att utvinna energi fr?n mat. Det h?r s?ttet att anv?nda syre kallas andning, och vi g?r det varje sekund. Det var andningen som gjorde det m?jligt f?r uppkomsten av mer komplexa organismer och m?nniskor. Under miljontals ?r har syrehalten i luften skjutit i h?jden till moderna niv?er - cirka 21%. Ansamlingen av denna gas i atmosf?ren bidrog till skapandet av ozonskiktet p? en h?jd av 8-30 km fr?n jordens yta. Samtidigt fick planeten skydd mot de skadliga effekterna av ultravioletta str?lar. Ytterligare utveckling livsformer p? vatten och p? land har snabbt ?kat till f?ljd av ?kad fotosyntes.

Anaerobt liv

?ven om vissa organismer anpassade sig till de ?kande niv?erna av gas som frigjordes, f?rsvann m?nga av de enklaste livsformerna som fanns p? jorden. Andra organismer ?verlevde genom att g?mma sig fr?n syre. Vissa av dem lever idag i baljv?xternas r?tter och anv?nder kv?ve fr?n luften f?r att bygga aminosyror f?r v?xter. Den d?dliga organismen botulism ?r en annan flykting fr?n syre. Han ?verlever lugnt vakuumf?rpackningar med konserver.

Vilken syreniv? ?r optimal f?r livet?

F?r tidigt f?dda barn, vars lungor ?nnu inte ?r helt ?ppna f?r andning, hamnar i speciella kuv?ser. I dem ?r syrehalten i luften h?gre i volym, och ist?llet f?r de vanliga 21% ?r dess niv? inst?lld p? 30-40%. Barn som har allvarliga problem andning, ?r omgivna av luft med 100 % syreniv?er f?r att f?rhindra skador p? barnets hj?rna. Att vara under s?dana omst?ndigheter f?rb?ttrar syreregimen i v?vnader som ?r i ett tillst?nd av hypoxi och normaliserar deras vitala funktioner. Men f?r mycket av det i luften ?r lika farligt som f?r lite. F?r mycket syre i ett barns blod kan skada blodk?rlen i ?gonen och orsaka synf?rlust. Detta visar dualiteten av gasegenskaper. Vi beh?ver andas det f?r att leva, men dess ?verskott kan ibland bli gift f?r kroppen.

Oxidationsprocess

N?r syre kombineras med v?te eller kol uppst?r en reaktion som kallas oxidation. Denna process g?r att de organiska molekylerna som ?r grunden f?r livet s?nderfaller. I m?nniskokroppen sker oxidation enligt f?ljande. R?da blodkroppar samlar upp syre fr?n lungorna och transporterar det genom hela kroppen. Det finns en process av f?rst?relse av molekylerna i maten vi ?ter. Denna process frig?r energi, vatten och l?mnar efter sig koldioxid. Det senare uts?ndras av blodkroppar tillbaka till lungorna och vi andas ut det i luften. En person kan kv?vas om de hindras fr?n att andas i mer ?n 5 minuter.

Andetag

L?t oss ?verv?ga syrehalten i inandningsluften. Atmosf?risk luft som kommer in i lungorna utifr?n vid inandning kallas inandning, och luft som kommer ut genom andningsorganen vid utandning, - utandning.

Det ?r en blandning av luften som fyllde alveolerna med det som finns i andningsv?garna. Kemisk sammans?ttning luft som en frisk person andas in och ut i naturliga f?rh?llanden, f?r?ndras praktiskt taget inte och uttrycks i s?dana siffror.

Syre ?r huvudkomponenten i luften f?r livet. F?r?ndringar i m?ngden av denna gas i atmosf?ren ?r sm?. Om syrehalten i luften n?ra havet n?r upp till 20,99%, faller dess niv? inte under 20,5% ?ven i den mycket f?rorenade luften i industrist?der. S?dana f?r?ndringar avsl?jar inte effekter p? m?nniskokroppen. Fysiologiska st?rningar upptr?der n?r procentsats syre i luften sjunker till 16-17%. I det h?r fallet finns det en uppenbar s?dan som leder till en kraftig minskning av vital aktivitet, och n?r syrehalten i luften ?r 7-8% ?r d?den m?jlig.

Atmosf?r i olika epoker

Atmosf?rens sammans?ttning har alltid p?verkat evolutionen. Vid olika geologiska tidpunkter, p? grund av naturkatastrofer, observerades h?jningar eller s?nkningar av syrehalterna, vilket innebar en f?r?ndring av biosystemet. F?r cirka 300 miljoner ?r sedan steg dess inneh?ll i atmosf?ren till 35 %, och planeten koloniserades av insekter av gigantisk storlek. Den st?rsta utrotningen av levande varelser i jordens historia intr?ffade f?r cirka 250 miljoner ?r sedan. Under den dog mer ?n 90% av inv?narna i havet och 75% av landets inv?nare. En version av massutrotningen s?ger att den orsakades av l?gt inneh?ll syre i luften. M?ngden av denna gas sj?nk till 12%, och detta ?r i det nedre lagret av atmosf?ren till en h?jd av 5300 meter. I v?r tid n?r syrehalten i atmosf?risk luft 20,9%, vilket ?r 0,7% l?gre ?n f?r 800 tusen ?r sedan. Dessa siffror bekr?ftades av forskare fr?n Princeton University, som unders?kte prover av Gr?nland och Atlantis, bildad vid den tiden. Det frusna vattnet bevarade luftbubblor, och detta faktum hj?lper till att ber?kna niv?n av syre i atmosf?ren.

Vad best?mmer dess niv? i luften?

Dess aktiva absorption fr?n atmosf?ren kan orsakas av glaci?rers r?relse. N?r de flyttar bort avsl?jar de gigantiska omr?den av organiska lager som f?rbrukar syre. En annan anledning kan vara kylningen av vattnet i v?rldshavet: dess bakterier n?r l?g temperatur absorbera syre mer aktivt. Forskare h?vdar att industrispr?nget och med det f?rbr?nningen enorm m?ngd br?nslen har ingen speciell inverkan. V?rldens hav har svalnat i 15 miljoner ?r, och m?ngden livsuppeh?llande ?mnen i atmosf?ren har minskat oavsett m?nsklig p?verkan. Det h?nder f?rmodligen saker p? jorden naturliga processer, vilket leder till att syref?rbrukningen blir h?gre ?n dess produktion.

M?nsklig p?verkan p? atmosf?rens sammans?ttning

L?t oss prata om det m?nskliga inflytandet p? luftens sammans?ttning. Den niv? vi har idag ?r idealisk f?r levande varelser syrehalten i luften ?r 21%. Balansen mellan den och andra gaser best?ms livscykel i naturen: djur andas ut koldioxid, v?xter anv?nder den och frig?r syre.

Men det finns ingen garanti f?r att denna niv? alltid kommer att vara konstant. M?ngden koldioxid som sl?pps ut i atmosf?ren ?kar. Detta beror p? m?nsklighetens anv?ndning av br?nsle. Och det, som ni vet, bildades fr?n fossiler organiskt ursprung och koldioxid kommer in i luften. Under tiden mest stora v?xter V?r planets tr?d f?rst?rs i allt h?gre takt. P? en minut f?rsvinner kilometervis av skog. Det betyder att en del av syret i luften gradvis faller och forskarna sl?r redan larm. Jordens atmosf?r ?r inte ett gr?nsl?st f?rr?d och syre kommer inte in i den fr?n utsidan. Den utvecklades st?ndigt tillsammans med jordens utveckling. Vi m?ste alltid komma ih?g att denna gas produceras av vegetation under fotosyntesprocessen genom konsumtion av koldioxid. Och varje betydande minskning av vegetationen i form av f?rst?relse av skogar minskar oundvikligen intr?det av syre i atmosf?ren och st?r d?rmed balansen.

Atmosf?rens lager i ordning fr?n jordens yta

Atmosf?rens roll i jordens liv

Atmosf?ren ?r k?llan till syre som m?nniskor andas. Men n?r du stiger till h?jden sjunker det totala atmosf?rstrycket, vilket leder till en minskning av partialsyretrycket.

M?nniskans lungor inneh?ller ungef?r tre liter alveol?r luft. Om atmosf?rstrycket ?r normalt kommer partialsyretrycket i alveolluften att vara 11 mm Hg. Art., koldioxidtryck - 40 mm Hg. Art., och vatten?nga - 47 mm Hg. Konst. N?r h?jden ?kar, minskar syretrycket, och det totala trycket av vatten?nga och koldioxid i lungorna kommer att f?rbli konstant - cirka 87 mm Hg. Konst. N?r lufttrycket ?r lika med detta v?rde kommer syre att sluta str?mma in i lungorna.

P? grund av minskningen lufttryck p? en h?jd av 20 km kommer kroppens vatten och interstitiell v?tska att koka h?r m?nniskokroppen. Om du inte anv?nder en tryckkabin, p? en s?dan h?jd kommer en person att d? n?stan omedelbart. D?rf?r ur synvinkel fysiologiska egenskaper m?nniskokroppen, "rymden" h?rstammar fr?n en h?jd av 20 km ?ver havet.

Atmosf?rens roll i jordens liv ?r mycket stor. Till exempel, tack vare de t?ta luftlagren - troposf?ren och stratosf?ren, ?r m?nniskor skyddade fr?n str?lningsexponering. I rymden, i f?rs?ld luft, p? en h?jd av ?ver 36 km, verkar den joniserande str?lning. P? en h?jd av ?ver 40 km - ultraviolett.

N?r man stiger ?ver jordens yta till en h?jd av ?ver 90-100 km, kommer en gradvis f?rsvagning och sedan fullst?ndigt f?rsvinnande av fenomen som ?r bekanta f?r m?nniskor observerade i det nedre atmosf?riska lagret att observeras:

Inget ljud f?rdas.

Det finns ingen aerodynamisk kraft eller motst?nd.

V?rme ?verf?rs inte genom konvektion osv.

Atmosf?rslagret skyddar jorden och alla levande organismer fr?n kosmisk str?lning, fr?n meteoriter, och ?r ansvarig f?r att reglera s?songsbetonade temperaturfluktuationer, balansera och utj?mna dagliga cykler. I avsaknad av en atmosf?r p? jorden skulle dagliga temperaturer fluktuera inom +/-200C?. Atmosf?rslagret ?r en livgivande "buffert" mellan jordens yta och rymden, en b?rare av fukt och v?rme, processerna f?r fotosyntes och energiutbyte ?ger rum i atmosf?ren - de viktigaste biosf?rprocesserna.

Atmosf?rens lager i ordning fr?n jordens yta

Atmosf?ren ?r en skiktad struktur som best?r av f?ljande skikt av atmosf?ren i ordning fr?n jordens yta:

Troposf?r.

Stratosf?r.

Mesosf?ren.

Termosf?r.

Exosf?r

Varje lager har inga skarpa gr?nser mellan varandra, och deras h?jd p?verkas av latitud och ?rstider. Denna skiktade struktur bildades som ett resultat av temperaturf?r?ndringar p? olika h?jder. Det ?r tack vare atmosf?ren som vi ser blinkande stj?rnor.

Jordatmosf?rens struktur efter lager:

Vad best?r jordens atmosf?r av?

Varje atmosf?riskt skikt skiljer sig i temperatur, densitet och sammans?ttning. Total tjocklek atmosf?ren ?r 1,5-2,0 tusen km. Vad best?r jordens atmosf?r av? F?r n?rvarande ?r det en blandning av gaser med olika f?roreningar.

Troposf?r

Strukturen av jordens atmosf?r b?rjar med troposf?ren, som ?r den nedre delen av atmosf?ren med en h?jd av cirka 10-15 km. Huvuddelen ?r koncentrerad h?r atmosf?risk luft. Karakteristiskt drag troposf?ren - temperaturen sjunker med 0,6 ?C n?r du stiger upp?t f?r var 100:e meter. Troposf?ren koncentrerar n?stan all atmosf?risk vatten?nga, och det ?r h?r moln bildas.

Troposf?rens h?jd ?ndras dagligen. Dessutom varierar dess medelv?rde beroende p? breddgrad och ?rstid. Medelh?jd troposf?ren ovanf?r polerna ?r 9 km, ovanf?r ekvatorn - cirka 17 km. Den genomsnittliga ?rliga lufttemperaturen ovanf?r ekvatorn ?r n?ra +26 ?C och ?ver nordpolen -23 ?C. Troposf?rens ?vre linje ovanf?r ekvatorn har en ?rlig medeltemperatur p? cirka -70 ?C, och ?ver Nordpolen kl. sommartid-45 ?C och -65 ?C p? vintern. Allts?, ju h?gre h?jd, desto l?gre temperatur. Solens str?lar passerar obehindrat genom troposf?ren och v?rmer upp jordens yta. V?rmen som solen avger h?lls kvar av koldioxid, metan och vatten?nga.

Stratosf?r

Ovanf?r troposf?rskiktet ligger stratosf?ren som ?r 50-55 km h?g. Det speciella med detta lager ?r att temperaturen ?kar med h?jden. Mellan troposf?ren och stratosf?ren ligger ett ?verg?ngsskikt som kallas tropopausen.

Fr?n cirka 25 kilometer b?rjar temperaturen i stratosf?rskiktet att ?ka och n?r den n?r maximal h?jd 50 km tar p? v?rden fr?n +10 till +30 ?C.

Det finns v?ldigt lite vatten?nga i stratosf?ren. Ibland kan man p? ca 25 km h?jd hitta ganska tunna moln, som kallas "p?rlmoln". I dagtid de m?rks inte, men p? natten lyser de p? grund av solens belysning, som ?r under horisonten. Sammans?ttningen av p?rlemormoln best?r av underkylda vattendroppar. Stratosf?ren best?r huvudsakligen av ozon.

Mesosf?ren

H?jden p? mesosf?rskiktet ?r cirka 80 km. H?r, n?r den stiger upp?t, sjunker temperaturen och n?r h?gst upp v?rden p? flera tiotals C? under noll. I mesosf?ren kan ?ven moln observeras, som f?rmodligen ?r bildade av iskristaller. Dessa moln kallas "noctilucent". Mesosf?ren k?nnetecknas av de flesta kall temperatur i atmosf?ren: fr?n -2 till -138 ?C.

Termosf?r

Detta atmosf?riska lager fick sitt namn tack vare h?ga temperaturer. Termosf?ren best?r av:

Jonosf?r.

Exosf?r.

Jonosf?ren k?nnetecknas av f?rt?rd luft, varav varje centimeter p? en h?jd av 300 km best?r av 1 miljard atomer och molekyler, och p? en h?jd av 600 km - mer ?n 100 miljoner.

Jonosf?ren k?nnetecknas ocks? av h?g luftjonisering. Dessa joner best?r av laddade syreatomer, laddade molekyler av kv?veatomer och fria elektroner.

Exosf?r

Det exosf?riska lagret b?rjar p? en h?jd av 800-1000 km. Gaspartiklar, s?rskilt l?tta, r?r sig h?r med enorm hastighet och ?vervinner tyngdkraften. S?dana partiklar flyger, p? grund av sin snabba r?relse, ut ur atmosf?ren in i yttre rymden och skingras. D?rf?r kallas exosf?ren f?r spridningssf?ren. Mestadels flyger v?teatomer, som utg?r exosf?rens h?gsta skikt, ut i rymden. Tack vare partiklar i den ?vre atmosf?ren och partiklar fr?n solvinden kan vi se norrsken.

Satelliter och geofysiska raketer har gjort det m?jligt att fastst?lla n?rvaron i de ?vre lagren av atmosf?ren av planetens str?lningsb?lte, best?ende av elektriskt laddade partiklar - elektroner och protoner.