Земна атмосфера являє собою газову оболонку навколо
планети. Гідросфера і частково земна кора покриті внутрішньою поверхнею
атмосфери, а околоземная частина космічного простору межує з зовнішньою.
Атмосфера формує погодні умови на поверхні планети.
Нетренована людина вже на висоті п’ять кілометрів над
рівнем моря буде страждати кисневим голодуванням і зниженням
працездатності. На висоті 9 км людина не може дихати, незважаючи на те, що
приблизно до 115 км в атмосфері міститься кисень.
Роль атмосфери в житті Землі
Атмосфера є джерелом кисню, яким дихають
люди. Однак при підйомі на висоту загальне атмосферний тиск падає, що призводить
до зниження парціального кисневого тиску.
Легені людини містять приблизно три літри
альвеолярного повітря. Якщо атмосферний тиск в нормі, то парціальний
кисневе тиск в альвеолярному повітрі буде становити 11 мм рт. ст.,
тиск вуглекислого газу — 40 мм рт. ст., а водяних парів — 47 мм рт. ст. При
збільшення висоти кисневе тиск знижується, а тиск парів води і
вуглекислоти у легенях в сумі буде залишатися постійним — приблизно 87 мм
рт. ст. Коли тиск повітря зрівняється з цією величиною, кисень припинить
надходити в легені.
У зв’язку зі зниженням атмосферного тиску на висоті 20
км, тут буде кипіти вода і міжтканинна рідина в людському організму
тілі. Якщо не використовувати герметичну кабіну, на такій висоті осіб
загине практично миттєво. Тому з точки зору фізіологічних
особливостей людського організму, «космос» бере початок з висоти 20 км над
рівнем моря.
Роль атмосфери в житті Землі дуже велика. Так, наприклад,
завдяки щільним повітряним верствам — тропосфері і стратосфері, люди захищені від
радіаційного впливу. В космосі, в розрідженому повітрі, на висоті понад 36
км, діє іонізуюча радіація. На висоті понад 40 км — ультрафіолетова.
При підйомі над поверхнею Землі на висоту понад 90-100
км буде спостерігатися поступове ослаблення, а потім і повне зникнення
звичних для людини явищ, що спостерігаються в нижньому атмосферному шарі:
- Не поширюється звук.
- Відсутній аеродинамічна сила і опір.
- Тепло не передається конвекцією і т. д.
Атмосферний шар захищає Землю і всі живі організми від
космічної радіації, від метеоритів, відповідає за регулювання сезонних
температурних коливань, урівноваження і вирівнювання добових. При
відсутність атмосфери на Землі добова температура коливалася в межах
+/-200С. Атмосферний шар — це життєдайний «буфер» між земною поверхнею
і космосом, носій вологи і тепла, в атмосфері відбуваються процеси фотосинтезу
і обміну енергії — найважливіших біосферних процесів.
Шари атмосфери по порядку від поверхні Землі
Атмосфера — це шарувата структура, що представляє собою наступні
шари атмосфери по порядку від поверхні Землі:
- Тропосфера.
- Стратосфера.
- Мезосфера.
- Термосфера.
- Екзосфера.
Кожен шар не має різких меж між собою, а на їх
висоту впливає широта і пори року. Така шарувата структура утворилася в
внаслідок температурних змін на різних висотах. Саме завдяки
атмосфері ми бачимо мерехтливі зірки.
Будова атмосфери Землі по шарах:
З чого складається атмосфера Землі?
Кожен атмосферний шар відрізняється температурою,
щільністю та складом. Загальна товщина атмосфери становить 1,5-2,0 тис. км. З
чого складається атмосфера Землі? В даний час — це суміш газів з різними
домішками.
Тропосфера
Будова атмосфери Землі починається з тропосфери, яка
являє собою нижню частину атмосфери висотою приблизно 10-15 км. Тут
зосереджена основна частина атмосферного повітря. Характерна риса тропосфери
— падіння температури на 0,6 C
у міру підняття вгору на кожні 100 метрів. Тропосфера зосередила в собі
практично всі атмосферні водяні пари, і тут же відбувається формування
хмар.
Висота тропосфери щодня змінюється. Крім того, її
середня величина змінюється в залежності від широти і пори року. Середня висота
тропосфери над полюсами — 9 км., над екватором — близько 17 км. Показники середньої
річної температури повітря над екватором наближені до +26 C, а над Північним полюсом -23 C. Верхня лінія кордону
тропосфери над екватором становить середньорічну температуру близько -70 C, а над північним полюсом
літній час -45 Сі в зимовий -65 C. Таким чином, чим більше висота, тим нижче температура. Промені
сонця безперешкодно проходять крізь тропосферу, нагріваючи поверхню Землі.
Тепло, що випромінюється сонцем, утримуються завдяки вуглекислому газу, метану та
водяним парам.
Стратосфера
Над шаром тропосфери розташована стратосфера,
складова 50-55 км у висоту. Особливість цього шару полягає в зростанні
температури з висотою. Між тропосферою і стратосферою пролягає перехідна
прошарок, що називається тропопаузой.
Приблизно з висоти 25 кілометрів температура
стратосферного шару починає зростати і, при досягненні максимальної висоти
50 км набуває значення від +10 до +30 C.
Пари води в стратосфері дуже мало. Іноді на висоті
близько 25 км можна виявити досить тонкі хмари, які називають
«перламутровими». У денний час вони не помітні, а в нічний — світяться через
освітлення сонцем, яке знаходиться під горизонтом. Склад перламутрових
хмар являє собою переохолоджені водяні крапельки. Стратосфера
складається в основному з озону.
Відео про будову атмосфери Землі
Мезосфера
Висота шару мезосфери — приблизно 80 км. Тут, з
підняттям догори, температура знижується і на самій верхній межі досягає
значень у декілька десятків С нижче нуля. В мезосфері також можна спостерігати
хмари, які, імовірно, утворюються з кристалів льоду. Ці хмари
називаються «сріблястими». Мезосфера характеризується самої холодної
температурою в атмосфері: від -2 до -138 C.
Термосфера
Свою назву цей атмосферний шар придбав завдяки
високих температур. Термосфера складається з:
- Іоносфери.
- Екзосфери.
Іоносфера характеризується розрідженим повітрям, кожен
сантиметр якого на висоті 300 км складається з 1 млрд атомів і молекул, а на
висоті 600 км — більш, ніж 100 млн.
Також іоносфері характерна висока іонізація повітря. Ці
іони складаються із заряджених кисневих атомів, заряджених молекул атомів азоту
і вільних електронів.
Екзосфера
З висоти 800-1000 км починається экзосферный шар. Частинки
газу, особливо легкі, рухаються з величезною швидкістю, долаючи силу
тяжкості. Такі частинки, внаслідок свого швидкого руху, вилітають з
атмосфери в космічний простір і розсіюються. Тому екзосфера має
назва сфери розсіювання. Вилітають у космос переважно водневі атоми,
з яких складаються найбільш високі шари екзосфери. Завдяки часткам у верхніх
шарах атмосфери і часток сонячного вітру ми можемо спостерігати північне сяйво.
Супутники та геофізичні ракети дозволили встановити
наявність у верхніх шарах атмосфери радіаційного поясу планети, що складається з
електричних заряджених частинок — електронів і протонів.
Відео про те, з чого складається атмосфера Землі
Як сформувалася атмосфера Землі?
Вчені протягом багатьох років намагалися з’ясувати, як
сформувалася атмосфера Землі і який її склад. Найпоширеніша
теорія — спочатку атмосфера Землі мала три різних склади.
- Спочатку, 4 млрд. років тому, її складали легкі гази,
які захоплювалися з космічного простору. - На другому етапі в результаті активної вулканічної
діяльності,атмосфера наситилася і іншими газами — аміаком, вуглекислим газом
і парами води. Імовірно це відбувалося 3 млрд. років тому. - Подальше формування атмосфери завдяки визначилося
витік легких газів (гелію і водню) і хімічних реакцій, що відбуваються в
атмосфері в результаті ультрафіолетового випромінювання, розрядів блискавок та інших
факторів.
Коли на планеті почали з’являтися живі організми, склад
первинної атмосфери Землі радикально змінився в результаті виділення кисню
і поглинання вуглекислого газу, тобто фотосинтезу. Кількість кисню в
атмосфері збільшилася, що і призвело до утворення сучасної атмосфери,
володіє окисними властивостями. В результаті різко змінилися процеси,
протікають в атмосфері, біосфері і літосфері. В науці цей період отримав
назва «кисневої катастрофи».
Сьогодні земну атмосферу складають гази і всілякі
домішки. Кількість атмосферних газів практично постійно. Виняток становлять
вода і вуглекислий газ.
Склад атмосфери Землі у відсотках:
Повітря переважно складається з азоту. Це пояснюється
окисленням воднево-аміачної атмосфери молекулами кисню, що надходить з
поверхні Земної кулі в результаті фотосинтезу. Яка частка азоту в
атмосфері Землі? У процентному співвідношенні його концентрація становить
приблизно 78%. Друге місце за вмістом газів займає кисень — майже
21%, а найбільш рідкісний газ Земної атмосфери — радон.
Як Ви думаєте, якою була б Земля, якщо б не було атмосфери? Поділіться своєю думкою в коментарях.
