Syre spelar en mycket viktig roll i livet p? v?r planet. Det anv?nds av levande organismer f?r andning, ?r en del av organiskt material (proteiner, fetter, kolhydrater). Atmosf?rens ozonskikt (O 3) f?rdr?jer livsfarlig solstr?lning.

Syrehalten i sammans?ttningen av jordens atmosf?r ?r cirka 21 %. Det ?r den n?st vanligaste gasen i atmosf?ren efter kv?ve. Det finns i atmosf?ren i form av O 2 -molekyler. Men i de ?vre lagren av atmosf?ren s?nderdelas syre till atomer (dissociationsprocessen), och p? en h?jd av cirka 200 km blir f?rh?llandet mellan atom?rt syre och molekyl?rt syre ungef?r 1:10.

I de ?vre lagren av jordens atmosf?r bildas under p?verkan av solstr?lning ozon (O 3). Ozonskiktet i atmosf?ren skyddar levande organismer fr?n skadlig ultraviolett str?lning.

Utveckling av syrehalten i jordens atmosf?r.

I b?rjan av jordens utveckling fanns det v?ldigt lite fritt syre i atmosf?ren. Det d?k upp i den ?vre atmosf?ren i processen f?r fotodissociation av koldioxid och vatten. Men praktiskt taget allt syre som bildades anv?ndes p? oxidation av andra gaser och absorberades av jordskorpan.

I ett visst skede av jordens utveckling f?rvandlades dess koldioxidatmosf?r till kv?ve-syre. Syrehalten i atmosf?ren b?rjade v?xa snabbt med tillkomsten av autotrofa fotosyntetiska organismer i havet. ?kningen av syre i atmosf?ren ledde till oxidation av m?nga komponenter i biosf?ren. Till en b?rjan absorberades syre i de prekambriska haven av j?rnhaltigt j?rn, men efter att halten av l?st j?rn i haven minskade avsev?rt b?rjade syre ansamlas i hydrosf?ren och sedan i jordens atmosf?r.

Rollen f?r de biokemiska processerna i biosf?rens levande materia i bildandet av syre har ?kat. Med tillkomsten av vegetationst?cke p? kontinenterna b?rjade det moderna stadiet i utvecklingen av jordens atmosf?r. Ett konstant inneh?ll av fritt syre har fastst?llts i jordens atmosf?r.

F?r n?rvarande ?r m?ngden syre i jordens atmosf?r balanserad p? ett s?dant s?tt att m?ngden syre som produceras ?r lika med m?ngden syre som absorberas. Minskningen av syre i atmosf?ren till f?ljd av andningsprocesser, s?nderfall och f?rbr?nning kompenseras av syre som frig?rs under fotosyntesen.

Syrets kretslopp i naturen.

Geokemisk syrecykel f?rbinder gas- och v?tskeskalen med jordskorpan.

Dess h?jdpunkter:

• frig?ring av fritt syre under fotosyntesen
• oxidation av kemiska element,
• intr?de av extremt oxiderade f?reningar i jordskorpans djupa zoner och deras partiella ?terh?mtning, inklusive p? grund av kolf?reningar,
• avl?gsnande av kolmonoxid och vatten till ytan av jordskorpan och
• deras inblandning i fotosyntesreaktionen.

Ris. 1. Schema f?r syrgascykeln i obunden form.

Det var en artikel Syre i sammans?ttningen av jordens atmosf?r - inneh?llet i atmosf?ren ?r 21%. ". L?s vidare: "Koldioxid i jordens atmosf?r."

Artiklar om ?mnet "Jordens atmosf?r":

• Jordatmosf?rens inverkan p? m?nniskokroppen med ?kande h?jd.
• H?jd och gr?nser f?r jordens atmosf?r.

Jordens sammans?ttning. Luft

Luft ?r en mekanisk blandning av olika gaser som utg?r jordens atmosf?r. Luft ?r avg?rande f?r andningen av levande organismer och anv?nds i stor utstr?ckning 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. D?remot, n?r kalksten eldas, avl?gsnas "bunden luft". Baserat p? dessa experiment drog forskaren slutsatsen att skillnaden mellan kolsyra och kaustikalkali ?r att den f?rra inkluderar koldioxid, som ?r en av luftens komponenter. 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 omr?den ligger en v?lblandad, homogen region, kallad 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 av en turbopaus.

Den kemiska reaktion d?r molekyler under inverkan av sol- och kosmisk str?lning bryts ner till atomer kallas fotodissociation. Under s?nderfallet av molekyl?rt syre bildas atom?rt syre, som ?r atmosf?rens huvudgas 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.

Eftersom huvuddelen av luften ?r koncentrerad i de 3 l?gre atmosf?riska lagren, har f?r?ndringar i luftsammans?ttningen p? h?jder ?ver 100 km ingen m?rkbar effekt p? atmosf?rens totala sammans?ttning.

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 med molekyl?rt syre, som bildas under fotosyntesen. F?r n?rvarande kommer en liten m?ngd kv?ve in i atmosf?ren som ett resultat av denitrifikation - processen f?r reduktion av nitrater till nitriter, f?ljt av bildandet 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 den ?vre atmosf?ren, n?r den 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 det viktigaste kemiska grund?mnet i jordens atmosf?r. Kv?ve ?r en del av proteiner, ger mineraln?ring till v?xter. Det best?mmer hastigheten f?r biokemiska reaktioner, spelar rollen som ett syresp?dningsmedel.

Syre ?r den n?st vanligaste gasen i jordens atmosf?r. Bildandet av denna gas ?r f?rknippat med den fotosyntetiska aktiviteten hos v?xter 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 verkan av samma ultravioletta str?lning s?nderfaller ozon:

O3 + hn -> O2 + O

O 3 + O -> 2O 2

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

Syre anv?nds f?r andning av levande organismer. Med dess hj?lp uppst?r processerna f?r oxidation och f?rbr?nning.

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 liten: vid normalt tryck skulle allt ozon i jordens atmosf?r uppta ett endast 2,91 mm tjockt lager.

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- partikel ?r en heliumk?rna, som i processen av energif?rlust f?ngar 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 utveckling som ett resultat av s?nderfallet av transuranelement med en fenomenalt kort halveringstid eller kom fr?n rymden, vars inneh?ll av krypton ?r tio miljoner g?nger h?gre ?n p? jorden .

Xenon ?r resultatet av klyvningen av uran, men det mesta av denna gas ?r ?ver fr?n de tidiga stadierna av jordens bildning, fr?n den prim?ra atmosf?ren.

Koldioxid kommer in i atmosf?ren som ett resultat av vulkanutbrott och i processen f?r nedbrytning av organiskt material. Dess inneh?ll i atmosf?ren p? jordens mellersta breddgrader varierar mycket beroende p? ?rstider: p? vintern ?kar m?ngden CO 2 och p? sommaren minskar den. Denna fluktuation ?r kopplad till 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, flyr 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?riska lagret av troposf?ren finns det konstant en stor m?ngd suspenderade fasta och flytande partiklar.

K?llor till partiklar i jordens atmosf?r ?r vulkanutbrott, v?xtpollen, mikroorganismer och p? senare tid m?nskliga aktiviteter som f?rbr?nning av fossila br?nslen i tillverkningsprocesser. De minsta dammpartiklarna, som ?r k?rnorna f?r kondens, ?r orsakerna till bildandet av dimma och moln. Utan fasta partiklar som st?ndigt finns n?rvarande i atmosf?ren skulle nederb?rd inte falla p? jorden.

Atmosf?r (fr?n annan grekisk ?tmos - ?nga och sfa?ra - boll) ?r ett gasformigt skal (geosf?r) som omger planeten Jorden. Dess inre yta t?cker hydrosf?ren och delvis jordskorpan, medan dess yttre yta gr?nsar till den jordn?ra delen av yttre rymden.

Helheten av sektioner av fysik och kemi som studerar atmosf?ren kallas vanligtvis atmosf?rsfysik. Atmosf?ren best?mmer v?dret p? jordens yta, meteorologi handlar om studiet av v?der och klimatologi handlar om l?ngsiktiga klimatvariationer.

Fysikaliska egenskaper

Atmosf?rens tjocklek ?r cirka 120 km fr?n jordens yta. Den totala luftmassan i atmosf?ren ?r (5,1-5,3) 1018 kg. Av dessa ?r massan av torr luft (5,1352 ± 0,0003) 1018 kg, den totala massan av vatten?nga ?r i genomsnitt 1,27 1016 kg.

Den mol?ra massan av ren torr luft ?r 28,966 g/mol, luftdensiteten n?ra havsytan ?r cirka 1,2 kg/m3. Trycket vid 0 °C vid havsniv?n ?r 101,325 kPa; kritisk temperatur - -140,7 ° C (~ 132,4 K); kritiskt tryck - 3,7 MPa; Cp vid 0°C - 1,0048 103 J/(kg K), Cv - 0,7159 103 J/(kg K) (vid 0°C). L?sligheten av luft i vatten (i massa) vid 0 ° C - 0,0036%, vid 25 ° C - 0,0023%.

F?r "normala f?rh?llanden" vid jordens yta tas: densitet 1,2 kg/m3, barometertryck 101,35 kPa, temperatur plus 20 °C och relativ luftfuktighet 50%. Dessa villkorade indikatorer har ett rent tekniskt v?rde.

Kemisk sammans?ttning

Jordens atmosf?r uppstod som ett resultat av utsl?pp av gaser under vulkanutbrott. Med tillkomsten av haven och biosf?ren bildades den ocks? p? grund av gasutbyte med vatten, v?xter, djur och deras nedbrytningsprodukter i jordar och tr?sk.

F?r n?rvarande best?r jordens atmosf?r huvudsakligen av gaser och olika f?roreningar (damm, vattendroppar, iskristaller, havssalter, f?rbr?nningsprodukter).

Koncentrationen av gaser som utg?r atmosf?ren ?r n?stan konstant, med undantag f?r vatten (H2O) och koldioxid (CO2).

Sammans?ttning av torr luft

Ut?ver de gaser som anges i tabellen inneh?ller atmosf?ren SO2, NH3, CO, ozon, kolv?ten, HCl, HF, Hg ?nga, I2, samt NO och m?nga andra gaser i sm? m?ngder. I troposf?ren finns st?ndigt en stor m?ngd suspenderade fasta och flytande partiklar (aerosol).

Atmosf?rens struktur

Troposf?r

Dess ?vre gr?ns ?r p? en h?jd av 8-10 km i polar, 10-12 km i tempererade och 16-18 km i tropiska breddgrader; l?gre p? vintern ?n p? sommaren. Atmosf?rens nedre huvudskikt inneh?ller mer ?n 80 % av den totala massan av atmosf?risk luft och cirka 90 % av all vatten?nga som finns i atmosf?ren. I troposf?ren ?r turbulens och konvektion h?gt utvecklad, moln uppst?r, cykloner och anticykloner utvecklas. Temperaturen minskar med h?jden med en genomsnittlig vertikal gradient p? 0,65°/100 m

tropopaus

?verg?ngsskiktet fr?n troposf?ren till stratosf?ren, det skikt av atmosf?ren d?r temperaturminskningen med h?jden upph?r.

Stratosf?r

Atmosf?rens skikt ligger p? en h?jd av 11 till 50 km. En liten temperaturf?r?ndring i 11-25 km skiktet (det nedre skiktet av stratosf?ren) och dess ?kning i 25-40 km skiktet fr?n -56,5 till 0,8 °C (?vre stratosf?rskiktet eller inversionsomr?det) ?r typiska. Efter att ha n?tt ett v?rde av cirka 273 K (n?stan 0 °C) p? en h?jd av cirka 40 km, f?rblir temperaturen konstant upp till en h?jd av cirka 55 km. Denna region med konstant temperatur kallas stratopaus och ?r gr?nsen mellan stratosf?ren och mesosf?ren.

Stratopaus

Atmosf?rens gr?nsskikt mellan stratosf?ren och mesosf?ren. Det finns ett maximum i den vertikala temperaturf?rdelningen (ca 0 °C).

Mesosf?ren

Mesosf?ren b?rjar p? en h?jd av 50 km och str?cker sig upp till 80-90 km. Temperaturen minskar med h?jden med en genomsnittlig vertikal gradient p? (0,25-0,3)°/100 m. Den huvudsakliga energiprocessen ?r str?lningsv?rme?verf?ring. Komplexa fotokemiska processer som involverar fria radikaler, vibrationellt exciterade molekyler etc. orsakar atmosf?risk luminescens.

mesopaus

?verg?ngsskikt mellan mesosf?r och termosf?r. Det finns ett minimum i den vertikala temperaturf?rdelningen (ca -90 °C).

Karman Line

H?jd ?ver havet, vilket ?r konventionellt accepterat som gr?nsen mellan jordens atmosf?r och rymden. Enligt FAI-definitionen ligger Karmanlinjen p? en h?jd av 100 km ?ver havet.

Jordens atmosf?rs gr?ns

Termosf?r

Den ?vre gr?nsen ?r ca 800 km. Temperaturen stiger till h?jder p? 200-300 km, d?r den n?r v?rden i storleksordningen 1500 K, varefter den f?rblir n?stan konstant upp till h?ga h?jder. Under p?verkan av ultraviolett och r?ntgensolstr?lning och kosmisk str?lning joniseras luft ("pol?ra ljus") - jonosf?rens huvudomr?den ligger inuti termosf?ren. P? h?jder ?ver 300 km dominerar atom?rt syre. Termosf?rens ?vre gr?ns best?ms till stor del av solens nuvarande aktivitet. Under perioder med l?g aktivitet - till exempel 2008-2009 - finns en m?rkbar minskning av storleken p? detta lager.

Termopaus

Omr?det i atmosf?ren ovanf?r termosf?ren. I denna region ?r absorptionen av solstr?lning obetydlig och temperaturen f?r?ndras faktiskt inte med h?jden.

Exosf?r (spridningssf?r)

Exosf?r - spridningszon, den yttre delen av termosf?ren, bel?gen ?ver 700 km. Gasen i exosf?ren ?r mycket s?llsynt, och d?rf?r l?cker dess partiklar in i det interplanet?ra rummet (f?rlust).

Upp till en h?jd av 100 km ?r atmosf?ren en homogen, v?lblandad blandning av gaser. I h?gre lager beror f?rdelningen av gaser p? h?jden p? deras molekyl?ra massor, koncentrationen av tyngre gaser minskar snabbare med avst?ndet fr?n jordens yta. P? grund av minskningen av gasdensiteten sjunker temperaturen fr?n 0 °C i stratosf?ren till -110 °C i mesosf?ren. Den kinetiska energin hos enskilda partiklar p? h?jder av 200–250 km motsvarar dock en temperatur p? ~150 °C. ?ver 200 km observeras betydande fluktuationer i temperatur och gasdensitet i tid och rum.

P? en h?jd av cirka 2000-3500 km ?verg?r exosf?ren gradvis in i det s? kallade n?ra rymdvakuumet, som ?r fyllt med mycket f?rt?rnade partiklar av interplanet?r gas, fr?mst v?teatomer. Men denna gas ?r bara en del av den interplanet?ra materien. Den andra delen best?r av dammliknande partiklar av komet?rt och meteoriskt ursprung. F?rutom extremt s?llsynta dammpartiklar tr?nger elektromagnetisk och korpuskul?r str?lning av sol- och galaktiskt ursprung in i detta utrymme.

Troposf?ren st?r f?r cirka 80 % av atmosf?rens massa, stratosf?ren st?r f?r cirka 20 %; massan av mesosf?ren ?r inte mer ?n 0,3%, termosf?ren ?r mindre ?n 0,05% av den totala massan av atmosf?ren. Baserat p? de elektriska egenskaperna i atmosf?ren s?rskiljs neutrosf?ren och jonosf?ren. Man tror f?r n?rvarande att atmosf?ren str?cker sig till en h?jd av 2000-3000 km.

Beroende p? sammans?ttningen av gasen i atmosf?ren s?rskiljs homosf?r och heterosf?r. Heterosf?ren ?r ett omr?de d?r gravitationen har en effekt p? separationen av gaser, eftersom deras blandning p? en s?dan h?jd ?r f?rsumbar. D?rav f?ljer den varierande sammans?ttningen av heterosf?ren. Under den ligger en v?lblandad, homogen del av atmosf?ren, kallad homosf?ren. Gr?nsen mellan dessa lager kallas turbopaus och ligger p? en h?jd av cirka 120 km.

Andra egenskaper hos atmosf?ren och effekter p? m?nniskokroppen

Redan p? en h?jd av 5 km ?ver havet utvecklar en otr?nad person syresv?lt och utan anpassning minskar en persons prestation avsev?rt. Det ?r h?r den fysiologiska zonen i atmosf?ren slutar. M?nniskans andning blir om?jlig p? en h?jd av 9 km, ?ven om upp till cirka 115 km inneh?ller atmosf?ren syre.

Atmosf?ren ger oss det syre vi beh?ver f?r att andas. Men p? grund av fallet i atmosf?rens totala tryck n?r du stiger till en h?jd, minskar ocks? partialtrycket av syre i enlighet med detta.

M?nniskans lungor inneh?ller st?ndigt cirka 3 liter alveol?r luft. Syrets partialtryck i alveolluften vid normalt atmosf?rstryck ?r 110 mm Hg. Art., koldioxidtryck - 40 mm Hg. Art., och vatten?nga - 47 mm Hg. Konst. Med ?kande h?jd sjunker syretrycket, och det totala trycket av vatten?nga och koldioxid i lungorna f?rblir n?stan konstant - cirka 87 mm Hg. Konst. Fl?det av syre in i lungorna kommer att sluta helt n?r trycket i den omgivande luften blir lika med detta v?rde.

P? en h?jd av cirka 19-20 km sjunker atmosf?rstrycket till 47 mm Hg. Konst. D?rf?r, p? denna h?jd, b?rjar vatten och interstitiell v?tska att koka i m?nniskokroppen. Utanf?r tryckkabinen p? dessa h?jder intr?ffar d?den n?stan omedelbart. S?lunda, ur m?nsklig fysiologi, b?rjar "rymden" redan p? en h?jd av 15-19 km.

T?ta lager av luft - troposf?ren och stratosf?ren - skyddar oss fr?n str?lningens skadliga effekter. Med tillr?cklig s?llsynthet av luft, p? h?jder av mer ?n 36 km, har joniserande str?lning, prim?ra kosmiska str?lar, en intensiv effekt p? kroppen; p? h?jder ?ver 40 km verkar den ultravioletta delen av solspektrumet, som ?r farligt f?r m?nniskor.

N?r vi stiger till en allt st?rre h?jd ?ver jordens yta observeras s?dana fenomen som ?r bekanta f?r oss i de l?gre skikten av atmosf?ren, s?som utbredning av ljud, f?rekomsten av aerodynamiskt lyft och luftmotst?nd, v?rme?verf?ring genom konvektion, etc. ., gradvis f?rsvagas, och sedan helt f?rsvinna.

I s?llsynta luftlager ?r det om?jligt att sprida ljud. Upp till h?jder p? 60-90 km ?r det fortfarande m?jligt att anv?nda luftmotst?nd och lyft f?r kontrollerad aerodynamisk flygning. Men fr?n h?jder p? 100-130 km f?rlorar begreppen M-nummer och ljudbarri?ren som ?r bekant f?r varje pilot sin betydelse: det finns en villkorad Karman-linje, bortom vilken b?rjar omr?det f?r rent ballistisk flygning, som kan endast styras med hj?lp av reaktiva krafter.

P? h?jder ?ver 100 km ?r atmosf?ren ocks? ber?vad p? en annan anm?rkningsv?rd egenskap - f?rm?gan att absorbera, leda och ?verf?ra termisk energi genom konvektion (dvs med hj?lp av luftblandning). Det betyder att olika delar av utrustningen, utrustningen i den orbitala rymdstationen inte kommer att kunna kylas fr?n utsidan p? det s?tt som det vanligtvis g?rs p? ett flygplan - med hj?lp av luftstr?lar och luftradiatorer. P? denna h?jd, liksom i rymden i allm?nhet, ?r det enda s?ttet att ?verf?ra v?rme termisk str?lning.

Historien om atmosf?rens bildande

Enligt den vanligaste teorin har jordens atmosf?r varit i tre olika sammans?ttningar ?ver tid. Ursprungligen bestod den av l?tta gaser (v?te och helium) som f?ngats fr?n interplanetariskt rymden. Detta ?r den s? kallade prim?ra atmosf?ren (f?r ungef?r fyra miljarder ?r sedan). I n?sta steg ledde aktiv vulkanisk aktivitet till att atmosf?ren m?ttades med andra gaser ?n v?te (koldioxid, ammoniak, vatten?nga). Det ?r s? den sekund?ra atmosf?ren bildades (cirka tre miljarder ?r fram till idag). Denna atmosf?r var ?terst?llande. Vidare best?mdes processen f?r bildandet av atmosf?ren av f?ljande faktorer:

• l?ckage av l?tta gaser (v?te och helium) in i det interplanet?ra rymden;
• kemiska reaktioner som intr?ffar i atmosf?ren under p?verkan av ultraviolett str?lning, blixtnedslag och n?gra andra faktorer.

Gradvis ledde dessa faktorer till bildandet av en terti?r atmosf?r, k?nnetecknad av en mycket l?gre halt av v?te och en mycket h?gre halt av kv?ve och koldioxid (bildad som ett resultat av kemiska reaktioner fr?n ammoniak och kolv?ten).

Kv?ve

Bildandet av en stor m?ngd kv?ve N2 beror p? oxidationen av ammoniak-v?teatmosf?ren av molekyl?rt syre O2, som b?rjade komma fr?n planetens yta som ett resultat av fotosyntesen, med b?rjan f?r 3 miljarder ?r sedan. Kv?ve N2 sl?pps ocks? ut i atmosf?ren som ett resultat av denitrifiering av nitrater och andra kv?vehaltiga f?reningar. Kv?ve oxideras av ozon till NO i den ?vre atmosf?ren.

Kv?ve N2 intr?der i reaktioner endast under specifika f?rh?llanden (till exempel under en blixtladdning). Oxidation av molekyl?rt kv?ve med ozon under elektriska urladdningar anv?nds i sm? m?ngder vid industriell produktion av kv?veg?dselmedel. Den kan oxideras med l?g energif?rbrukning och omvandlas till en biologiskt aktiv form av cyanobakterier (bl?gr?na alger) och kn?lbakterier som bildar rhizobial symbios med baljv?xter, den sk. gr?ng?dsel.

Syre

Atmosf?rens sammans?ttning b?rjade f?r?ndras radikalt med tillkomsten av levande organismer p? jorden, som ett resultat av fotosyntes, ?tf?ljd av fris?ttning av syre och absorption av koldioxid. Ursprungligen anv?ndes syre f?r oxidation av reducerade f?reningar - ammoniak, kolv?ten, j?rnformen av j?rn som finns i haven, etc. I slutet av detta skede b?rjade syrehalten i atmosf?ren v?xa. Efter hand bildades en modern atmosf?r med oxiderande egenskaper. Eftersom detta orsakade allvarliga och abrupta f?r?ndringar i m?nga processer som intr?ffade i atmosf?ren, litosf?ren och biosf?ren, kallades denna h?ndelse syrekatastrofen.

Under fanerozoikum f?r?ndrades atmosf?rens sammans?ttning och syrehalten. De korrelerade fr?mst med avs?ttningshastigheten f?r organiska sediment?ra bergarter. S? under perioderna med kolackumulering ?versteg tydligen syrehalten i atmosf?ren m?rkbart den moderna niv?n.

Koldioxid

Halten av CO2 i atmosf?ren beror p? vulkanisk aktivitet och kemiska processer i jordens skal, men framf?r allt - p? intensiteten av biosyntes och nedbrytning av organiskt material i jordens biosf?r. N?stan hela planetens nuvarande biomassa (cirka 2,4 1012 ton) bildas p? grund av koldioxid, kv?ve och vatten?nga som finns i atmosf?rens luft. Begravd i havet, tr?sk och skogar f?rvandlas organiskt material till kol, olja och naturgas.

?delgaser

K?llan till inerta gaser - argon, helium och krypton - ?r vulkanutbrott och s?nderfallet av radioaktiva grund?mnen. Jorden som helhet och atmosf?ren i synnerhet ?r utarmade p? inerta gaser j?mf?rt med rymden. Man tror att orsaken till detta ligger i det kontinuerliga l?ckaget av gaser till det interplanet?ra rummet.

Luftf?rorening

P? senare tid har m?nniskan b?rjat p?verka atmosf?rens utveckling. Resultatet av hans aktiviteter var en konstant ?kning av inneh?llet av koldioxid i atmosf?ren p? grund av f?rbr?nning av kolv?tebr?nslen som ackumulerats under tidigare geologiska epoker. Enorma m?ngder CO2 f?rbrukas under fotosyntesen och absorberas av v?rldshaven. Denna gas kommer in i atmosf?ren p? grund av nedbrytningen av karbonatstenar och organiska ?mnen av vegetabiliskt och animaliskt ursprung, samt p? grund av vulkanism och m?nsklig produktion. Under de senaste 100 ?ren har inneh?llet av CO2 i atmosf?ren ?kat med 10 %, varav huvuddelen (360 miljarder ton) kommer fr?n br?nslef?rbr?nning. Om ?kningstakten f?r br?nslef?rbr?nning forts?tter kommer m?ngden CO2 i atmosf?ren att f?rdubblas under de kommande 200-300 ?ren och kan leda till globala klimatf?r?ndringar.

Br?nslef?rbr?nning ?r den huvudsakliga k?llan till f?rorenande gaser (CO, NO, SO2). Svaveldioxid oxideras av atmosf?riskt syre till SO3 och kv?veoxid till NO2 i den ?vre atmosf?ren, som i sin tur interagerar med vatten?nga, och den resulterande svavelsyran H2SO4 och salpetersyra HNO3 faller till jordytan i form av kallad. surt regn. Anv?ndningen av f?rbr?nningsmotorer leder till betydande luftf?roreningar med kv?veoxider, kolv?ten och blyf?reningar (tetraetylbly) Pb(CH3CH2)4.

Aerosolf?rorening av atmosf?ren orsakas b?de av naturliga orsaker (vulkanutbrott, dammstormar, medryckning av havsvattendroppar och v?xtpollen etc.) och av m?nsklig ekonomisk aktivitet (brytning av malmer och byggmaterial, br?nslef?rbr?nning, cementproduktion, etc.) .). Intensivt storskaligt avl?gsnande av fasta partiklar i atmosf?ren ?r en av de m?jliga orsakerna till klimatf?r?ndringar p? planeten.

(Bes?kt 156 g?nger, 1 bes?k idag)

Atmosf?r(fr?n den grekiska atmosf?ren - ?nga och spharia - boll) - jordens luftskal som roterar med det. Atmosf?rens utveckling var n?ra f?rbunden med de geologiska och geokemiska processerna som ?ger rum p? v?r planet, s?v?l som med levande organismers aktiviteter.

Atmosf?rens nedre gr?ns sammanfaller med jordens yta, eftersom luft tr?nger in i de minsta porerna i jorden och l?ses ?ven i vatten.

Den ?vre gr?nsen p? en h?jd av 2000-3000 km ?verg?r gradvis till yttre rymden.

Syrerik atmosf?r g?r livet m?jligt p? jorden. Atmosf?riskt syre anv?nds i andningsprocessen av m?nniskor, djur och v?xter.

Om det inte fanns n?gon atmosf?r skulle jorden vara lika tyst som m?nen. N?r allt kommer omkring ?r ljud vibrationen av luftpartiklar. Himlens bl? f?rg f?rklaras av det faktum att solens str?lar, som passerar genom atmosf?ren, som genom en lins, s?nderdelas i sina komponentf?rger. I det h?r fallet ?r str?larna av bl? och bl? f?rger utspridda mest av allt.

Atmosf?ren h?ller kvar det mesta av den ultravioletta str?lningen fr?n solen, vilket har en skadlig effekt p? levande organismer. Det h?ller ocks? v?rmen p? jordens yta, vilket hindrar v?r planet fr?n att svalna.

Atmosf?rens struktur

Flera lager kan urskiljas i atmosf?ren, olika i densitet och densitet (fig. 1).

Troposf?r

Troposf?r- det l?gsta lagret av atmosf?ren, vars tjocklek ovanf?r polerna ?r 8-10 km, i tempererade breddgrader - 10-12 km och ovanf?r ekvatorn - 16-18 km.

Ris. 1. Strukturen av jordens atmosf?r

Luften i troposf?ren v?rms upp fr?n jordens yta, det vill s?ga fr?n land och vatten. D?rf?r minskar lufttemperaturen i detta lager med h?jden med i genomsnitt 0,6 °C f?r varje 100 m. Vid troposf?rens ?vre gr?ns n?r den -55 °C. Samtidigt, i ekvatoromr?det vid troposf?rens ?vre gr?ns, ?r lufttemperaturen -70 ° С, och i regionen av nordpolen -65 ° С.

Cirka 80 % av atmosf?rens massa ?r koncentrerad i troposf?ren, n?stan all vatten?nga ?r lokaliserad, ?skv?der, stormar, moln och nederb?rd f?rekommer, och vertikal (konvektion) och horisontell (vind) luftr?relse uppst?r.

Vi kan s?ga att v?dret huvudsakligen bildas i troposf?ren.

Stratosf?r

Stratosf?r- det skikt av atmosf?ren som ligger ovanf?r troposf?ren p? en h?jd av 8 till 50 km. Himlens f?rg i detta lager verkar lila, vilket f?rklaras av luftens s?llsynthet, p? grund av vilken solens str?lar n?stan inte sprider sig.

Stratosf?ren inneh?ller 20 % av atmosf?rens massa. Luften i detta lager ?r s?llsynt, det finns praktiskt taget ingen vatten?nga, och d?rf?r bildas n?stan inte moln och nederb?rd. Men stabila luftstr?mmar observeras i stratosf?ren, vars hastighet n?r 300 km / h.

Detta skikt ?r koncentrerat ozon(ozonsk?rm, ozonosf?r), ett lager som absorberar ultravioletta str?lar, hindrar dem fr?n att passera till jorden och skyddar d?rigenom levande organismer p? v?r planet. P? grund av ozon ligger lufttemperaturen vid stratosf?rens ?vre gr?ns i intervallet fr?n -50 till 4-55 °C.

Mellan mesosf?ren och stratosf?ren finns en ?verg?ngszon - stratopausen.

Mesosf?ren

Mesosf?ren- ett lager av atmosf?ren som ligger p? en h?jd av 50-80 km. Luftdensiteten h?r ?r 200 g?nger mindre ?n vid jordens yta. Himlens f?rg i mesosf?ren ser svart ut, stj?rnor ?r synliga under dagen. Lufttemperaturen sjunker till -75 (-90)°C.

P? en h?jd av 80 km b?rjar termosf?r. Lufttemperaturen i detta lager stiger kraftigt till en h?jd av 250 m och blir sedan konstant: p? en h?jd av 150 km n?r den 220-240 °C; p? en h?jd av 500-600 km ?verstiger den 1500 °C.

I mesosf?ren och termosf?ren, under inverkan av kosmiska str?lar, bryts gasmolekyler upp till laddade (joniserade) partiklar av atomer, s? denna del av atmosf?ren kallas jonosf?r- ett lager av mycket f?rt?rnad luft, bel?get p? en h?jd av 50 till 1000 km, best?ende huvudsakligen av joniserade syreatomer, kv?veoxidmolekyler och fria elektroner. Detta lager k?nnetecknas av h?g elektrifiering, och l?nga och medelstora radiov?gor reflekteras fr?n det, som fr?n en spegel.

I jonosf?ren uppst?r norrsken - gl?den fr?n f?rt?rnade gaser under p?verkan av elektriskt laddade partiklar som flyger fr?n solen - och skarpa fluktuationer i magnetf?ltet observeras.

Exosf?r

Exosf?r- atmosf?rens yttre skikt, bel?get ?ver 1000 km. Detta skikt kallas ?ven spridningssf?ren, eftersom gaspartiklar r?r sig h?r med h?g hastighet och kan spridas ut i rymden.

Atmosf?rens sammans?ttning

Atmosf?ren ?r en blandning av gaser som best?r av kv?ve (78,08%), syre (20,95%), koldioxid (0,03%), argon (0,93%), en liten m?ngd helium, neon, xenon, krypton (0,01%), ozon och andra gaser, men deras inneh?ll ?r f?rsumbart (tabell 1). Den moderna sammans?ttningen av jordens luft etablerades f?r mer ?n hundra miljoner ?r sedan, men den kraftigt ?kade m?nskliga produktionsaktiviteten ledde ?nd? till dess f?r?ndring. F?r n?rvarande sker en ?kning av inneh?llet av CO 2 med cirka 10-12%.

Gaserna som utg?r atmosf?ren fyller olika funktionella roller. Men den huvudsakliga betydelsen av dessa gaser best?ms i f?rsta hand av det faktum att de mycket starkt absorberar str?lningsenergi och d?rmed har en betydande effekt p? temperaturregimen p? jordens yta och atmosf?r.

Tabell 1. Kemisk sammans?ttning av torr atmosf?risk luft n?ra jordytan

Kv?ve, den vanligaste gasen i atmosf?ren, kemiskt lite aktiv.

Syre, till skillnad fr?n kv?ve, ?r ett kemiskt mycket aktivt grund?mne. Syrets specifika funktion ?r oxidation av organiskt material fr?n heterotrofa organismer, stenar och ofullst?ndigt oxiderade gaser som sl?pps ut i atmosf?ren av vulkaner. Utan syre skulle det inte finnas n?gon nedbrytning av d?tt organiskt material.

Koldioxidens roll i atmosf?ren ?r exceptionellt stor. Det kommer in i atmosf?ren som ett resultat av f?rbr?nningsprocesser, andning av levande organismer, f?rfall och ?r f?rst och fr?mst det huvudsakliga byggmaterialet f?r skapandet av organiskt material under fotosyntesen. Dessutom ?r koldioxidens egenskap att ?verf?ra kortv?gig solstr?lning och absorbera en del av termisk l?ngv?gsstr?lning av stor betydelse, vilket kommer att skapa den s? kallade v?xthuseffekten, som kommer att diskuteras nedan.

Inverkan p? atmosf?riska processer, s?rskilt p? stratosf?rens termiska regim, ut?vas ocks? av ozon. Denna gas fungerar som en naturlig absorbator av ultraviolett solstr?lning, och absorptionen av solstr?lning leder till luftv?rme. De genomsnittliga m?natliga v?rdena f?r den totala ozonhalten i atmosf?ren varierar beroende p? omr?dets latitud och ?rstid inom 0,23-0,52 cm (detta ?r ozonskiktets tjocklek vid marktryck och temperatur). Det finns en ?kning av ozonhalten fr?n ekvatorn till polerna och en ?rlig variation med ett minimum p? h?sten och ett maximum p? v?ren.

En karakteristisk egenskap hos atmosf?ren kan kallas det faktum att inneh?llet i huvudgaserna (kv?ve, syre, argon) ?ndras n?got med h?jden: p? en h?jd av 65 km i atmosf?ren ?r inneh?llet av kv?ve 86%, syre - 19, argon - 0,91, p? en h?jd av 95 km - kv?ve 77, syre - 21,3, argon - 0,82%. Konstantiteten hos atmosf?rsluftens sammans?ttning vertikalt och horisontellt bibeh?lls genom dess blandning.

F?rutom gaser inneh?ller luft vatten?nga och fasta partiklar. Den senare kan ha b?de naturligt och artificiellt (antropogent) ursprung. Dessa ?r blompollen, sm? saltkristaller, v?gdamm, aerosolf?roreningar. N?r solens str?lar tr?nger in i f?nstret kan de ses med blotta ?gat.

Det finns s?rskilt mycket partiklar i luften i st?der och stora industricentra, d?r utsl?pp av skadliga gaser och deras f?roreningar som bildas vid br?nslef?rbr?nning tills?tts aerosoler.

Koncentrationen av aerosoler i atmosf?ren best?mmer luftens genomskinlighet, vilket p?verkar solstr?lningen som n?r jordens yta. De st?rsta aerosolerna ?r kondensationsk?rnor (fr?n lat. kondensatio- packning, f?rtjockning) - bidra till omvandlingen av vatten?nga till vattendroppar.

V?rdet av vatten?nga best?ms i f?rsta hand av att den f?rdr?jer den l?ngv?giga v?rmestr?lningen av jordytan; representerar huvudl?nken mellan stora och sm? fuktcykler; h?jer temperaturen p? luften n?r vattenb?ddarna kondenserar.

M?ngden vatten?nga i atmosf?ren varierar ?ver tid och rum. Koncentrationen av vatten?nga n?ra jordens yta varierar allts? fr?n 3 % i tropikerna till 2-10 (15) % i Antarktis.

Det genomsnittliga inneh?llet av vatten?nga i atmosf?rens vertikala kolumn p? tempererade breddgrader ?r cirka 1,6-1,7 cm (ett lager av kondenserad vatten?nga kommer att ha en s?dan tjocklek). Information om vatten?nga i olika skikt av atmosf?ren ?r mots?gelsefull. Man antog till exempel att i h?jdomr?det fr?n 20 till 30 km ?kar den specifika luftfuktigheten kraftigt med h?jden. Efterf?ljande m?tningar indikerar dock en st?rre torrhet i stratosf?ren. Tydligen beror den specifika luftfuktigheten i stratosf?ren lite p? h?jden och uppg?r till 2–4 mg/kg.

Variabiliteten av vatten?nginneh?llet i troposf?ren best?ms av interaktionen mellan avdunstning, kondensation och horisontell transport. Som ett resultat av kondensering av vatten?nga bildas moln och nederb?rd sker i form av regn, hagel och sn?.

Processerna med fas?verg?ngar av vatten p?g?r huvudsakligen i troposf?ren, varf?r moln i stratosf?ren (p? h?jder av 20-30 km) och mesosf?ren (n?ra mesopausen), kallade p?rlemor och silver, observeras relativt s?llan , medan troposf?riska moln ofta t?cker cirka 50 % av hela jordens ytor.

M?ngden vatten?nga som kan finnas i luften beror p? luftens temperatur.

1 m 3 luft vid en temperatur av -20 ° C kan inte inneh?lla mer ?n 1 g vatten; vid 0 °C - h?gst 5 g; vid +10 ° С - inte mer ?n 9 g; vid +30 ° С - inte mer ?n 30 g vatten.

Slutsats: Ju h?gre lufttemperatur, desto mer vatten?nga kan den inneh?lla.

Luft kan vara rik och inte m?ttad?nga. S? om vid en temperatur av +30 ° C 1 m 3 luft inneh?ller 15 g vatten?nga, ?r luften inte m?ttad med vatten?nga; om 30 g - m?ttad.

Absolut fuktighet- detta ?r m?ngden vatten?nga som finns i 1 m 3 luft. Det uttrycks i gram. Till exempel, om de s?ger "absolut luftfuktighet ?r 15", betyder det att 1 ml inneh?ller 15 g vatten?nga.

Relativ luftfuktighet- detta ?r f?rh?llandet (i procent) av det faktiska inneh?llet av vatten?nga i 1 m 3 luft och m?ngden vatten?nga som kan finnas i 1 m L vid en given temperatur. Till exempel, om radion under s?ndningen av v?derrapporten rapporterade att den relativa luftfuktigheten ?r 70 %, betyder det att luften inneh?ller 70 % av den vatten?nga som den kan h?lla vid en given temperatur.

Ju h?gre luftens relativa fuktighet, t. ju n?rmare luften ?r m?ttnad, desto mer sannolikt ?r det att den faller.

Alltid h?g (upp till 90%) relativ luftfuktighet observeras i ekvatorialzonen, eftersom det finns en h?g lufttemperatur under hela ?ret och det sker en stor avdunstning fr?n havsytan. Samma h?ga relativa luftfuktighet finns i polaromr?dena, men bara f?r att vid l?ga temperaturer g?r ?ven en liten m?ngd vatten?nga luften m?ttad eller n?ra m?ttnad. P? tempererade breddgrader varierar den relativa luftfuktigheten s?songsm?ssigt - den ?r h?gre p? vintern och l?gre p? sommaren.

Luftens relativa fuktighet ?r s?rskilt l?g i ?knar: 1 m 1 luft inneh?ller tv? till tre g?nger mindre ?n den m?ngd vatten?nga som ?r m?jlig vid en given temperatur.

F?r att m?ta relativ luftfuktighet anv?nds en hygrometer (fr?n grekiskans hygros - v?t och metreco - jag m?ter).

N?r den kyls kan m?ttad luft inte beh?lla samma m?ngd vatten?nga i sig, den tjocknar (kondenserar) och f?rvandlas till dimdroppar. Dimma kan observeras p? sommaren p? en klar sval natt.

Moln- det h?r ?r samma dimma, bara den bildas inte p? jordens yta, utan p? en viss h?jd. N?r luften stiger svalnar den och vatten?ngan i den kondenseras. De resulterande sm? dropparna vatten utg?r molnen.

involverade i bildandet av moln partiklar upph?ngd i troposf?ren.

Moln kan ha en annan form, vilket beror p? f?rh?llandena f?r deras bildning (tabell 14).

De l?gsta och tyngsta molnen ?r stratus. De ligger p? en h?jd av 2 km fr?n jordens yta. P? en h?jd av 2 till 8 km kan mer pittoreska cumulusmoln observeras. De h?gsta och l?ttaste ?r cirrusmoln. De ligger p? en h?jd av 8 till 18 km ?ver jordens yta.

Atmosf?riskt skydd

De huvudsakliga k?llorna ?r industrif?retag och bilar. I stora st?der ?r problemet med gasf?rorening av de viktigaste transportv?garna mycket akut. Det ?r d?rf?r i m?nga stora st?der i v?rlden, inklusive v?rt land, milj?kontroll av toxiciteten hos bilavgaser har inf?rts. Enligt experter kan r?k och damm i luften halvera fl?det av solenergi till jordens yta, vilket kommer att leda till en f?r?ndring av de naturliga f?rh?llandena.

10,045x103 J/(kg*K) (i temperaturomr?det fr?n 0-100°C), C v 8,3710*103 J/(kg*K) (0-1500°C). L?sligheten av luft i vatten vid 0°C ?r 0,036%, vid 25°C - 0,22%.

Atmosf?rens sammans?ttning

Historien om atmosf?rens bildande

Tidig historia

F?r n?rvarande kan vetenskapen inte sp?ra alla stadier av jordens bildande med 100% noggrannhet. Enligt den vanligaste teorin har jordens atmosf?r varit i fyra olika sammans?ttningar ?ver tiden. Ursprungligen bestod den av l?tta gaser (v?te och helium) som f?ngats fr?n interplanetariskt rymden. Detta sk prim?r atmosf?r. I n?sta steg ledde aktiv vulkanisk aktivitet till att atmosf?ren m?ttades med andra gaser ?n v?te (kolv?ten, ammoniak, vatten?nga). Detta ?r hur sekund?r atmosf?r. Denna atmosf?r var ?terst?llande. Vidare best?mdes processen f?r bildandet av atmosf?ren av f?ljande faktorer:

• konstant l?ckage av v?te in i det interplanet?ra rymden;
• kemiska reaktioner som intr?ffar i atmosf?ren under p?verkan av ultraviolett str?lning, blixtnedslag och n?gra andra faktorer.

Gradvis ledde dessa faktorer till bildandet terti?r atmosf?r, k?nnetecknad av en mycket l?gre halt av v?te och en mycket h?gre halt av kv?ve och koldioxid (bildad som ett resultat av kemiska reaktioner fr?n ammoniak och kolv?ten).

Uppkomsten av liv och syre

Med tillkomsten av levande organismer p? jorden som ett resultat av fotosyntes, ?tf?ljd av fris?ttning av syre och absorption av koldioxid, b?rjade atmosf?rens sammans?ttning att f?r?ndras. Det finns dock data (en analys av den isotopiska sammans?ttningen av atmosf?riskt syre och det som frig?rs under fotosyntesen) som vittnar till f?rm?n f?r det geologiska ursprunget f?r atmosf?riskt syre.

Ursprungligen anv?ndes syre p? oxidation av reducerade f?reningar - kolv?ten, den j?rnhaltiga formen av j?rn som finns i haven, etc. I slutet av detta skede b?rjade syrehalten i atmosf?ren att v?xa.

P? 1990-talet genomf?rdes experiment f?r att skapa ett slutet ekologiskt system ("Biosphere 2"), under vilka det inte var m?jligt att skapa ett stabilt system med en enda luftsammans?ttning. Inverkan av mikroorganismer ledde till en minskning av syreniv?n och en ?kning av m?ngden koldioxid.

Kv?ve

Bildandet av en stor m?ngd N 2 beror p? oxidationen av den prim?ra ammoniak-v?teatmosf?ren av molekyl?r O 2, som b?rjade komma fr?n planetens yta som ett resultat av fotosyntesen, som f?rv?ntat, f?r cirka 3 miljarder ?r sedan (enligt en annan version ?r atmosf?riskt syre av geologiskt ursprung). Kv?ve oxideras till NO i den ?vre atmosf?ren, anv?nds inom industrin och binds av kv?vefixerande bakterier, medan N 2 sl?pps ut i atmosf?ren till f?ljd av denitrifiering av nitrater och andra kv?vehaltiga f?reningar.

Kv?ve N 2 ?r en inert gas och reagerar endast under specifika f?rh?llanden (till exempel under en blixtladdning). Det kan oxideras och omvandlas till en biologisk form av cyanobakterier, vissa bakterier (till exempel kn?lbakterier som bildar rhizobial symbios med baljv?xter).

Oxidation av molekyl?rt kv?ve genom elektriska urladdningar anv?nds vid industriell produktion av kv?veg?dselmedel, och det ledde ocks? till bildandet av unika salpeteravlagringar i den chilenska Atacama?knen.

?delgaser

Br?nslef?rbr?nning ?r den huvudsakliga k?llan till f?rorenande gaser (CO , NO, SO 2 ). Svaveldioxid oxideras av luft O 2 till SO 3 i den ?vre atmosf?ren, som interagerar med H 2 O och NH 3 ?ngor, och den resulterande H 2 SO 4 och (NH 4) 2 SO 4 ?terv?nder till jordens yta tillsammans med nederb?rd . Anv?ndningen av f?rbr?nningsmotorer leder till betydande luftf?roreningar med kv?veoxider, kolv?ten och Pb-f?reningar.

Aerosolf?rorening av atmosf?ren orsakas b?de av naturliga orsaker (vulkanutbrott, dammstormar, medryckning av havsvattendroppar och pollenpartiklar etc.) och av m?nsklig ekonomisk aktivitet (brytning av malmer och byggmaterial, br?nslef?rbr?nning, cementproduktion, etc.) .) . Intensivt storskaligt avl?gsnande av fasta partiklar i atmosf?ren ?r en av de m?jliga orsakerna till klimatf?r?ndringar p? planeten.

Atmosf?rens struktur och egenskaperna hos individuella skal

Atmosf?rens fysiska tillst?nd best?ms av v?der och klimat. Atmosf?rens huvudparametrar: luftdensitet, tryck, temperatur och sammans?ttning. N?r h?jden ?kar minskar luftdensiteten och atmosf?rstrycket. Temperaturen ?ndras ocks? med h?jdf?r?ndringen. Atmosf?rens vertikala struktur k?nnetecknas av olika temperatur och elektriska egenskaper, olika luftf?rh?llanden. Beroende p? temperaturen i atmosf?ren s?rskiljs f?ljande huvudlager: troposf?r, stratosf?r, mesosf?r, termosf?r, exosf?r (spridningssf?r). Atmosf?rens ?verg?ngsregioner mellan intilliggande skal kallas tropopausen, stratopausen, etc., respektive.

Troposf?r

Stratosf?r

Det mesta av den kortv?giga delen av ultraviolett str?lning (180-200 nm) h?lls kvar i stratosf?ren och kortv?gornas energi omvandlas. Under p?verkan av dessa str?lar f?r?ndras magnetf?lt, molekyler bryts upp, jonisering, nybildning av gaser och andra kemiska f?reningar uppst?r. Dessa processer kan observeras i form av norrsken, blixtar och andra gl?d.

I stratosf?ren och h?gre skikt, under p?verkan av solstr?lning, dissocierar gasmolekyler - till atomer (?ver 80 km dissocierar CO 2 och H 2, ?ver 150 km - O 2, ?ver 300 km - H 2). P? en h?jd av 100–400 km sker jonisering av gaser ?ven i jonosf?ren, p? en h?jd av 320 km ?r koncentrationen av laddade partiklar (O + 2, O - 2, N + 2) ~ 1/300 av koncentration av neutrala partiklar. I de ?vre lagren av atmosf?ren finns fria radikaler - OH, HO 2, etc.

Det finns n?stan ingen vatten?nga i stratosf?ren.

Mesosf?ren

Upp till en h?jd av 100 km ?r atmosf?ren en homogen, v?lblandad blandning av gaser. I h?gre lager beror f?rdelningen av gaser p? h?jden p? deras molekyl?ra massor, koncentrationen av tyngre gaser minskar snabbare med avst?ndet fr?n jordens yta. P? grund av minskningen av gasdensiteten sjunker temperaturen fr?n 0°С i stratosf?ren till -110°С i mesosf?ren. Den kinetiska energin hos enskilda partiklar p? h?jder av 200–250 km motsvarar dock en temperatur p? ~1500°C. ?ver 200 km observeras betydande fluktuationer i temperatur och gasdensitet i tid och rum.

P? en h?jd av cirka 2000-3000 km ?verg?r exosf?ren gradvis in i det s? kallade n?ra rymdvakuumet, som ?r fyllt med mycket f?rt?rnade partiklar av interplanet?r gas, fr?mst v?teatomer. Men denna gas ?r bara en del av den interplanet?ra materien. Den andra delen best?r av dammliknande partiklar av komet?rt och meteoriskt ursprung. F?rutom dessa extremt s?llsynta partiklar tr?nger elektromagnetisk och korpuskul?r str?lning av sol- och galaktiskt ursprung in i detta utrymme.

Troposf?ren st?r f?r cirka 80 % av atmosf?rens massa, stratosf?ren f?r cirka 20 %; massan av mesosf?ren ?r inte mer ?n 0,3%, termosf?ren ?r mindre ?n 0,05% av den totala massan av atmosf?ren. Baserat p? de elektriska egenskaperna i atmosf?ren s?rskiljs neutrosf?ren och jonosf?ren. Man tror f?r n?rvarande att atmosf?ren str?cker sig till en h?jd av 2000-3000 km.

Beroende p? sammans?ttningen av gasen i atmosf?ren sl?pper de ut homosf?r och heterosf?r. heterosf?r- detta ?r ett omr?de d?r gravitationen p?verkar separationen av gaser, eftersom deras blandning p? en s?dan h?jd ?r f?rsumbar. D?rav f?ljer den varierande sammans?ttningen av heterosf?ren. Under den ligger en v?lblandad, homogen del av atmosf?ren som kallas homosf?ren. Gr?nsen mellan dessa lager kallas turbopaus, den ligger p? en h?jd av cirka 120 km.

Atmosf?riska egenskaper

Redan p? en h?jd av 5 km ?ver havet utvecklar en otr?nad person syresv?lt och utan anpassning minskar en persons prestation avsev?rt. Det ?r h?r den fysiologiska zonen i atmosf?ren slutar. M?nniskans andning blir om?jlig p? en h?jd av 15 km, ?ven om atmosf?ren upp till cirka 115 km inneh?ller syre.

Atmosf?ren ger oss det syre vi beh?ver f?r att andas. Men p? grund av fallet i atmosf?rens totala tryck n?r du stiger till en h?jd, minskar ocks? partialtrycket av syre i enlighet med detta.

M?nniskans lungor inneh?ller st?ndigt cirka 3 liter alveol?r luft. Syrets partialtryck i alveolluften vid normalt atmosf?rstryck ?r 110 mm Hg. Art., koldioxidtryck - 40 mm Hg. Art., och vatten?nga -47 mm Hg. Konst. Med ?kande h?jd sjunker syretrycket, och det totala trycket av vatten?nga och koldioxid i lungorna f?rblir n?stan konstant - cirka 87 mm Hg. Konst. Fl?det av syre in i lungorna kommer att sluta helt n?r trycket i den omgivande luften blir lika med detta v?rde.

P? en h?jd av cirka 19-20 km sjunker atmosf?rstrycket till 47 mm Hg. Konst. D?rf?r, p? denna h?jd, b?rjar vatten och interstitiell v?tska att koka i m?nniskokroppen. Utanf?r tryckkabinen p? dessa h?jder intr?ffar d?den n?stan omedelbart. S?lunda, ur m?nsklig fysiologi, b?rjar "rymden" redan p? en h?jd av 15-19 km.

T?ta lager av luft - troposf?ren och stratosf?ren - skyddar oss fr?n str?lningens skadliga effekter. Med tillr?cklig s?llsynthet av luft, p? h?jder av mer ?n 36 km, har joniserande str?lning, prim?ra kosmiska str?lar, en intensiv effekt p? kroppen; p? h?jder ?ver 40 km verkar den ultravioletta delen av solspektrumet, som ?r farligt f?r m?nniskor.