Накопичення азоту у атмосфері. Еко Інформ – інформаційне агентство

Атмосфера(Від грец. Atmos - пар і spharia - куля) - повітряна оболонка Землі, що обертається разом з нею. Розвиток атмосфери був із геологічними і геохімічними процесами, які протікають нашій планеті, і навіть із діяльністю живих організмів.

Нижня межа атмосфери збігається з поверхнею Землі, тому що повітря проникає в дрібні пори в грунті і розчинене навіть у воді.

Верхня межа на висоті 2000-3000 км поступово перетворюється на космічний простір.

Завдяки атмосфері, в якій міститься кисень, можливе життя на Землі. Атмосферний кисень використовують у процесі дихання людини, тваринами, рослинами.

Якби не було атмосфери, на Землі була б така сама тиша, як на Місяці. Адже звук – це коливання частинок повітря. Блакитний колір піднебіння пояснюється тим, що сонячні промені, проходячи крізь атмосферу, як через лінзу, розкладаються на складові кольору. При цьому розсіюються найбільше промені блакитного та синього кольорів.

Атмосфера затримує більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, яке згубно діє живі організми. Також вона утримує біля Землі тепло, не даючи нашій планеті охолоджуватися.

Будова атмосфери

В атмосфері можна виділити кілька шарів, що розрізняються по щільності (рис. 1).

Тропосфера

Тропосфера- Найнижчий шар атмосфери, товщина якого над полюсами становить 8-10 км, в помірних широтах - 10-12 км, а над екватором - 16-18 км.

Мал. 1. Будова атмосфери Землі

Повітря у тропосфері нагрівається від земної поверхні, тобто від суші та води. Тому температура повітря в цьому шарі з висотою знижується в середньому на 0,6 ° С на кожні 100 м. У верхній межі тропосфери вона сягає -55 °С. При цьому в районі екватора на верхньому кордоні тропосфери температура повітря становить -70 °С, а в районі Північного полюса -65 °С.

У тропосфері зосереджено близько 80 % маси атмосфери, знаходиться майже вся водяна пара, виникають грози, бурі, хмари та опади, а також відбувається вертикальне (конвекція) та горизонтальне (вітер) переміщення повітря.

Можна сміливо сказати, що погода переважно формується в тропосфері.

Стратосфера

Стратосфера- Шар атмосфери, розташований над тропосферою на висоті від 8 до 50 км. Колір піднебіння у цьому шарі здається фіолетовим, що пояснюється розрідженістю повітря, через яку сонячні промені майже не розсіюються.

У стратосфері зосереджено 20% маси атмосфери. Повітря в цьому шарі розріджене, практично немає водяної пари, а тому майже не утворюються хмари та опади. Однак у стратосфері спостерігаються стійкі повітряні течії, швидкість яких сягає 300 км/год.

У цьому шарі зосереджений озон(Озоновий екран, озоносфера), шар, який поглинає ультрафіолетові промені, не пропускаючи їх до Землі і тим самим захищаючи живі організми на нашій планеті. Завдяки озону, температура повітря на верхньому кордоні стратосфери знаходиться в межах від -50 до 4-55 °С.

Між мезосферою та стратосферою розташована перехідна зона – стратопауза.

Мезосфера

Мезосфера- Шар атмосфери, розташований на висоті 50-80 км. Щільність повітря тут у 200 разів менша, ніж у поверхні Землі. Колір піднебіння у мезосфері здається чорним, протягом дня видно зірки. Температура повітря знижується до -75(-90)°С.

На висоті 80 км. починається термосфери.Температура повітря у цьому шарі різко підвищується до висоти 250 м, а потім стає постійною: на висоті 150 км вона досягає 220-240 ° С; на висоті 500-600 км. перевищує 1500 °С.

У мезосфері та термосфері під дією космічних променів молекули газів розпадаються на заряджені (іонізовані) частинки атомів, тому ця частина атмосфери отримала назву іоносфера- Шар дуже розрідженого повітря, розташований на висоті від 50 до 1000 км, що складається в основному з іонізованих атомів кисню, молекул окису азоту і вільних електронів. Для цього шару характерна висока наелектризованість, і від нього, як від дзеркала, відбиваються довгі та середні радіохвилі.

В іоносфері виникають полярні сяйва- світіння розріджених газів під впливом електрично заряджених частинок, що летять від Сонця, - і спостерігаються різкі коливання магнітного поля.

Екзосфера

Екзосфера- Зовнішній шар атмосфери, розташований вище 1000 км. Цей шар ще називають сферою розсіювання, тому що частинки газів рухаються тут з великою швидкістю і можуть розсіюватись у космічний простір.

Склад атмосфери

Атмосфера - це суміш газів, що складається з азоту (78,08%), кисню (20,95%), вуглекислого газу (0,03%), аргону (0,93%), невеликої кількості гелію, неону, ксенону, криптону (0,01%), озону та інших газів, але їх вміст мізерний (табл. 1). Сучасний склад повітря Землі встановився понад сотню мільйонів років тому, проте різко зросла виробнича діяльність людини все ж таки призвела до її зміни. В даний час відзначається збільшення вмісту 2 приблизно на 10-12%.

Гази, що входять до складу атмосфери, виконують різні функціональні ролі. Однак основне значення цих газів визначається насамперед тим, що вони дуже поглинають променисту енергію і тим самим істотно впливають на температурний режим поверхні Землі та атмосфери.

Таблиця 1. Хімічний склад сухого атмосферного повітря біля земної поверхні

	Об'ємна концентрація. %	Молекулярна маса, од.
Кисень
Вуглекислий газ
Оксид азоту
	від 0 до 0,00001
Двоокис сірки	від 0 до 0,000007 влітку; від 0 до 0,000002 взимку
	Від 0 ло 0,000002	46,0055/17,03061
Двоокис азога
Окис вуглецю

Азот,найпоширеніший газ у атмосфері, хімічно мало активний.

Кисень, На відміну від азоту, хімічно дуже активний елемент. Специфічна функція кисню – окислення органічної речовини гетеротрофних організмів, гірських порід та недоокислених газів, що викидаються в атмосферу вулканами. Без кисню не було б розкладання мертвої органічної речовини.

Роль вуглекислого газу атмосфері винятково велика. Він надходить в атмосферу в результаті процесів горіння, дихання живих організмів, гниття і є, перш за все, основним будівельним матеріалом для створення органічної речовини при фотосинтезі. Крім цього, величезне значення має властивість вуглекислого газу пропускати короткохвильову сонячну радіацію та поглинати частину теплового довгохвильового випромінювання, що створить так званий парниковий ефект, про який йтиметься нижче.

Вплив на атмосферні процеси, особливо на тепловий режим стратосфери, чинить і озон.Цей газ є природним поглиначем ультрафіолетового випромінювання Сонця, а поглинання сонячної радіації веде до нагрівання повітря. Середні місячні значення загального вмісту озону в атмосфері змінюються в залежності від широти місцевості та пори року в межах 0,23-0,52 см (така товщина шару озону при наземному тиску та температурі). Спостерігається збільшення вмісту озону від екватора до полюсів та річний хід з мінімумом восени та максимумом навесні.

Характерною властивістю атмосфери можна назвати те, що вміст основних газів (азоту, кисню, аргону) з висотою змінюється незначно: на висоті 65 км в атмосфері вміст азоту – 86 %, кисню – 19, аргону – 0,91, на висоті ж 95 км - азоту 77, кисню - 21,3, аргону - 0,82%. Постійність складу атмосферного повітря по вертикалі та горизонталі підтримується його перемішуванням.

Крім газів, у повітрі містяться водяна параі Тверді частки.Останні можуть мати як природне, і штучне (антропогенне) походження. Це квітковий пилок, крихітні кристали солі, дорожній пил, аерозольні домішки. Коли у вікно проникають сонячні промені, їх можна побачити неозброєним оком.

Особливо багато твердих частинок у повітрі міст та великих промислових центрів, де до аерозолів додаються викиди шкідливих газів, їх домішок, що утворюються при спалюванні палива.

Концентрація аерозолів в атмосфері визначає прозорість повітря, що позначається на сонячній радіації, що досягає Землі. Найбільші аерозолі - ядра конденсації (від лат. condensatio- Ущільнення, згущення) - сприяють перетворенню водяної пари на водяні краплі.

Значення водяної пари визначається насамперед тим, що він затримує довгохвильове теплове випромінювання земної поверхні; представляє основну ланку великих і малих кругообігів вологи; підвищує температуру повітря під час конденсації водяних нарів.

Кількість водяної пари в атмосфері змінюється у часі та просторі. Так, концентрація водяної пари біля земної поверхні коливається від 3 % у тропіках до 2-10 (15) % в Антарктиді.

Середній вміст водяної пари у вертикальному стовпі атмосфери в помірних широтах становить близько 1,6-1,7 см (таку товщину матиме шар сконденсованої водяної пари). Відомості щодо водяної пари у різних шарах атмосфери суперечливі. Передбачалося, наприклад, що в діапазоні висот від 20 до 30 км. питома вологість сильно збільшується з висотою. Однак наступні виміри вказують на велику сухість стратосфери. Очевидно, питома вологість у стратосфері залежить від висоти і становить 2-4 мг/кг.

Мінливість вмісту водяної пари в тропосфері визначається взаємодією процесів випаровування, конденсації та горизонтального перенесення. В результаті конденсації водяної пари утворюються хмари та випадають атмосферні опади у вигляді дощу, граду та снігу.

Процеси фазових переходів води протікають переважно в тропосфері, саме тому хмари в стратосфері (на висотах 20-30 км) і мезосфері (поблизу мезопаузи), що отримали назву перламутрових і сріблястих, спостерігаються порівняно рідко, тоді як тропосферні хмари нерідко закривають. поверхні.

Кількість водяної пари, яка може бути в повітрі, залежить від температури повітря.

В 1 м 3 повітря при температурі -20 ° С може бути не більше 1 г води; при 0 ° С - не більше 5 г; при +10 ° С - не більше 9 г; при +30 ° С - не більше 30 г води.

Висновок:Чим вище температура повітря, тим більше водяної пари може в ній утримуватися.

Повітря може бути насиченимі не насиченимводяною парою. Так, якщо при температурі +30 °С в 1 м 3 повітря міститься 15 г водяної пари, повітря не насичене водяною парою; якщо ж 30 г - насичений.

Абсолютна вологість- Це кількість водяної пари, що міститься в 1 м 3 повітря. Воно виявляється у грамах. Наприклад, якщо кажуть «абсолютна вологість дорівнює 15», це означає, що у 1 м Л міститься 15 р водяної пари.

Відносна вологість повітря— це відношення (у відсотках) фактичного вмісту водяної пари в 1 м 3 повітря до кількості водяної пари, яка може утримуватися в 1 м Л при даній температурі. Наприклад, якщо по радіо під час передачі зведення погоди повідомили, що відносна вологість дорівнює 70%, це означає, що повітря містить 70% водяної пари, яку він може вмістити при даній температурі.

Чим більша відносна вологість повітря, т. с. що ближче повітря до стану насичення, то ймовірніше випадання опадів.

Завжди висока (до 90%) відносна вологість повітря спостерігається в екваторіальній зоні, тому що там протягом усього року тримається висока температура повітря і відбувається випаровування з поверхні океанів. Така ж висока відносна вологість і в полярних районах, але вже тому, що при низьких температурахнавіть невелика кількість водяної пари робить повітря насиченим або близьким до насичення. У помірних широтах відносна вологість змінюється за сезонами - взимку вона вище, влітку - нижче.

Особливо низька відносна вологість повітря в пустелях: 1 м 1 повітря там містить у два-три рази менше за можливу при даній температурі кількість водяної пари.

Для вимірювання відносної вологості користуються гігрометром (від грец. Hygros - вологий і metroco - вимірюваю).

При охолодженні насичене повітря не може утримати в собі колишньої кількості водяної пари, воно згущується (конденсується), перетворюючись на крапельки туману. Туман можна спостерігати влітку у ясну прохолодну ніч.

Хмари- це той самий туман, тільки утворюється він не біля земної поверхні, а на деякій висоті. Піднімаючись вгору, повітря охолоджується, і водяна пара, що знаходиться в ньому, конденсується. Дрібні крапельки води, що утворилися, і складають хмари.

В освіті хмар беруть участь і тверді частки, що перебувають у тропосфері у зваженому стані.

Хмари можуть мати різну форму, яка залежить від умов утворення (табл. 14).

Найнижчі та найважчі хмари — шаруваті. Вони знаходяться на висоті 2 км від земної поверхні. На висоті від 2 до 8 км можна спостерігати більш мальовничі купові хмари. Найвищі та найлегші — перисті хмари. Вони знаходяться на висоті від 8 до 18 км над земною поверхнею.

Сімейства	Пологи хмар	Зовнішній вигляд
А. Хмари верхнього ярусу – понад 6 км	I. Перисті	Ниткоподібні, волокнисті, білі
	ІІ. Перисто-купчасті	Шари та гряди з дрібних пластівців та завитків, білі
	ІІІ. Перисто-шаруваті	Прозора біла вуаль
Б. Хмари середнього ярусу - понад 2 км	IV. Високо-купчасті	Пласти та гряди білого та сірого кольору
	V. Високошарові	Рівна пелена молочно-сірого кольору
В. Хмари нижнього ярусу – до 2 км	VI. Шарувато-дощові	Суцільний безформний сірий шар
	VII. Шарува-купчасті	Непрозорі шари і гряди сірого кольору
	VIII. Шаруваті	Непрозора пелена сірого кольору
Г. Хмари вертикального розвитку – від нижнього до верхнього ярусу	IX. Купчасті	Клуби та бані яскраво-білого кольору, при вітрі з розірваними краями
	X. Купово-дощові	Потужні маси темно-свинцевого кольору.

Охорона атмосфери

Головним джерелом є промислові підприємства та автомобілі. У великих містах проблема загазованості головних транспортних магістралей дуже гостро стоїть. Саме тому у багатьох великих містах світу, зокрема й у нашій країні, запроваджено екологічний контроль токсичності вихлопних газів автомобілів. За даними фахівців, задимленість і запиленість повітря може наполовину скоротити надходження сонячної енергії до земної поверхні, що призведе до зміни природних умов.

Атмосфера – це повітряна оболонка Землі. Що простягається вгору на 3000 км від земної поверхні. Її сліди простежуються до висоти до 10000 км. А. має нерівномірну щільність 50 5 її маси зосереджені до 5 км, 75% - до 10 км, 90% до 16 км.

Атмосфера складається з повітря – механічної суміші кількох газів.

Азот(78 %) в атмосфері грає роль розріджувача кисню, регулюючи темп окислення, отже, швидкість і напруженість біологічних процесів. Азот - головний елемент земної атмосфери, який безперервно обмінюється з живою речовиною біосфери, причому складовими частинами останнього є сполуки азоту (амінокислоти, пурини та ін). Вилучення азоту з атмосфери відбувається неорганічним та біохімічним шляхами, хоча вони тісно взаємопов'язані. Неорганічне вилучення пов'язані з утворенням його сполук N 2 O, N 2 O 5 , NO 2 , NH 3 . Вони перебувають у атмосферних опадах і утворюються у атмосфері під впливом електричних розрядів під час гроз чи фотохімічних реакцій під впливом сонячної радіації.

Біологічне зв'язування азоту здійснюється деякими бактеріями у симбіозі з вищими рослинами у ґрунтах. Азот також фіксується деякими мікроорганізмами планктону та водоростями у морському середовищі. У кількісному відношенні біологічне зв'язування азоту перевищує його неорганічну фіксацію. Обмін всього азоту атмосфери відбувається приблизно 10 млн. років. Азот міститься в газах вулканічного походження та у вивержених гірських породах. При нагріванні різних зразків кристалічних порід та метеоритів азот звільняється у вигляді молекул N 2 та NH 3 . Однак головною формою присутності азоту як на Землі, так і на планетах земної групи є молекулярна. Аміак, потрапляючи до верхніх шарів атмосфери, швидко окислюється, вивільняючи азот. В осадових гірських породах він захоронюється разом з органічною речовиною і перебуває у підвищеній кількості бітумінозних відкладеннях. У процесі регіонального метаморфізму цих порід азот у різній формі виділяється в атмосферу Землі.

Геохімічний кругообіг азоту (

Кисень(21%) використовується живими організмами для дихання, входить до складу органічної речовини (білки, жири, вуглеводи). Озон О 3 . затримує згубну життя ультрафіолетову радіацію Сонця.

Кисень – другий за поширенням газ атмосфери, що грає виключно важливу рольу багатьох процесах біосфери. Панівною формою існування є Про 2 . У верхніх шарах атмосфери під впливом ультрафіолетової радіації відбувається дисоціація молекул кисню, а на висоті приблизно 200 км відношення атомарного кисню до молекулярного (О: Про 2) стає рівним 10. При взаємодії цих форм кисню в атмосфері (на висоті 20-30 км) озоновий пояс (озоновий екран). Озон (О 3) необхідний живим організмам, затримуючи згубну їм більшу частину ультрафіолетової радіації Сонця.

На ранніх етапах розвитку Землі вільний кисень виникав у дуже малих кількостях внаслідок фотодисоціації молекул вуглекислого газу та води у верхніх шарах атмосфери. Однак ці малі кількості швидко витрачалися на окислення інших газів. З появою в океані автотрофних фотосинтезуючих організмів становище суттєво змінилося. Кількість вільного кисню у атмосфері стало прогресивно зростати, активно окислюючи багато компонентів біосфери. Так, перші порції вільного кисню сприяли насамперед переходу закисних форм заліза в окисні, а сульфідів у сульфати.

Зрештою кількість вільного кисню в атмосфері Землі досягла певної маси і виявилася збалансованою таким чином, що кількість виробленого дорівнювала кількості поглинається. У атмосфері встановилося відносне сталість вмісту вільного кисню.

Геохімічний кругообіг кисню (В.А. Вронський, Г.В. Войткевич)

Вуглекислий газ, йде на утворення живої речовини, а разом із водяною парою створює так званий «оранжерейний (парниковий) ефект».

Вуглець (вуглекислота) - його більша частина в атмосфері знаходиться у вигляді 2 і значно менша у формі СН 4 . Значення геохімічної історії вуглецю у біосфері винятково велике, оскільки він входить до складу всіх живих організмів. У межах живих організмів переважають відновлені форми знаходження вуглецю, а навколишньому середовищі біосфери – окислені. Таким чином, встановлюється хімічний обмін життєвого циклу: 2 ↔ жива речовина.

Джерелом первинної вуглекислоти в біосфері є вулканічна діяльність, пов'язана із віковою дегазацією мантії та нижніх горизонтів земної кори. Частина цієї вуглекислоти виникає при термічному розкладі стародавніх вапняків у різних зонах метаморфізму. Міграція 2 в біосфері протікає двома способами.

Перший спосіб виявляється у поглинанні СО 2 у процесі фотосинтезу з утворенням органічних речовин і в подальшому похованні у сприятливих відновлювальних умовах у літосфері у вигляді торфу, вугілля, нафти, горючих сланців. За другим способом міграція вуглецю призводить до створення карбонатної системи в гідросфері, де 2 переходить в Н 2 3 , НСО 3 -1 , 3 -2 . Потім за участю кальцію (рідше магнію та заліза) відбувається осадження карбонатів біогенним та абіогенним шляхом. Виникають потужні товщі вапняків та доломітів. За оцінкою А.Б. Ронова, співвідношення органічного вуглецю (С орг) до карбонатного вуглецю (С карб) в історії біосфери становило 1:4.

Поряд із глобальним кругообігом вуглецю існує ще ряд його малих кругообігів. Так, на суші зелені рослини поглинають 2 для процесу фотосинтезу в денний час, а в нічний - виділяють його в атмосферу. З загибеллю живих організмів на земній поверхні відбувається окислення органічних речовин (з участю мікроорганізмів) із СО 2 в атмосферу. В останні десятиліття особливе місце у кругообігу вуглецю займає масове спалювання викопного палива та зростання його вмісту в сучасній атмосфері.

Кругообіг вуглецю в географічній оболонці (за Ф. Рамадом, 1981)

Аргон- третій за розповсюдженням атмосферний газ, що різко відрізняє його від вкрай мізерно поширених інших інертних газів. Проте аргон у своїй геологічній історії поділяє долю цих газів, котрим характерні дві особливості:

1. незворотність їхнього накопичення в атмосфері;
2. тісний зв'язок із радіоактивним розпадом певних нестійких ізотопів.

Інертні гази знаходяться поза кругообігом більшості циклічних елементів у біосфері Землі.

Усі інертні гази можна поділити на первинні та радіогенні. До первинних відносяться ті, які були захоплені Землею під час її утворення. Вони поширені дуже рідко. Первинна частина аргону представлена ​​переважно ізотопами 36 Ar і 38 Ar, тоді як атмосферний аргон складається повністю із ізотопу 40 Ar (99,6%), який, безперечно, є радіогенним. У калійвмісних породах відбувалося і відбувається накопичення радіогенного аргону за рахунок розпаду калію-40 шляхом електронного захоплення: 40 К + е → 40 Аr.

Тому вміст аргону в гірських породах визначається їх віком та кількістю калію. Такою мірою концентрація гелію в породах служить функцією їхнього віку та вмісту торію та урану. Аргон та гелій виділяються в атмосферу із земних надр під час вулканічних вивержень, по тріщинах у земній корі у вигляді газових струменів, а також при вивітрюванні гірських порід. Згідно з розрахунками, виконаними П. Даймоном і Дж. Калпом, гелій і аргон в сучасну епоху накопичуються в земній корі і порівняно малих кількостях надходять в атмосферу. Швидкість надходження цих радіогенних газів настільки мала, що не могла протягом геологічної історії Землі забезпечити спостережуваний вміст їх у сучасній атмосфері. Тому залишається припустити, що більша частина аргону атмосфери надійшла з надр Землі на ранніх етапах її розвитку і значно менша додалася згодом у процесі вулканізму і при вивітрюванні гірських порід, що містять калій.

Таким чином, протягом геологічного часу гелій і аргон мали різні процеси міграції. Гелія в атмосфері дуже мало (близько 5 * 10 -4%), причому «гелієве дихання» Землі було більш полегшеним, оскільки він, як найлегший газ, випаровувався в космічний простір. А «аргонове дихання» – важким і аргон залишався в межах нашої планети. Більша частинапервинних інертних газів, як неон та ксенон, була пов'язана з первинним неоном, захопленим Землею в період її утворення, а також із виділенням при дегазації мантії в атмосферу. Вся сукупність даних з геохімії благородних газів свідчить про те, що первинна атмосфера Землі виникла на ранніх стадіях свого розвитку.

В атмосфері міститься і водяна параі водау рідкому та твердому стані. Вода в атмосфері є важливим акумулятором тепла.

У нижніх шарах атмосфери міститься велика кількість мінерального та техногенного пилу та аерозолів, продуктів горіння, солей, спор та пилку рослин тощо.

До висоти 100-120 км, внаслідок повного перемішування повітря склад атмосфери однорідний. Співвідношення між азотом та киснем постійно. Вище переважають інертні гази, водень та ін. У нижніх шарах атмосфери знаходиться водяна пара. З віддаленням від землі утримання його падає. Вище співвідношення газів змінюється, наприклад, на висоті 200- 800 км, кисень переважає над азотом в 10-100 разів.

Атмосфера – газова оболонка нашої планети, яка обертається разом із Землею. Газ, що у атмосфері, називають повітрям. Атмосфера стикається з гідросферою та частково покриває літосферу. А ось верхні межі визначити важко. Умовно прийнято вважати, що атмосфера простягається нагору приблизно на три тисячі кілометрів. Там вона плавно перетікає у безповітряний простір.

Хімічний склад атмосфери Землі

Формування хімічного складуатмосфери почалося близько чотирьох мільярдів років тому. Спочатку атмосфера складалася лише з легких газів – гелію та водню. На думку вчених, вихідними передумовами створення газової оболонки навколо Землі стали виверження вулканів, які разом з лавою викидали величезну кількість газів. Надалі розпочався газообмін з водними просторами, з живими організмами, з продуктами їхньої діяльності. Склад повітря поступово змінювався та у сучасному вигляді зафіксувався кілька мільйонів років тому.

Головні складові атмосфери це азот (близько 79%) і кисень (20%). Відсоток, що залишився (1%) припадає на такі гази: аргон, неон, гелій, метан, вуглекислий газ, водень, криптон, ксенон, озон, аміак, двоокису сірки та азоту, закис азоту і окис вуглецю, що входять в цей один відсоток.

Крім того, в повітрі міститься водяна пара і тверді частинки (пилок рослин, пил, кристали солі, домішки аерозолів).

Останнім часом вчені відзначають не якісну, а кількісну зміну деяких інгредієнтів повітря. І причина тому – людина та її діяльність. Лише за останні 100 років вміст вуглекислого газу значно зріс! Це загрожує багатьма проблемами, найбільш глобальна з яких – зміна клімату.

Формування погоди та клімату

Атмосфера грає найважливішу роль формуванні клімату та погоди Землі. Дуже багато залежить від кількості сонячних променів, від характеру підстилаючої поверхні та атмосферної циркуляції.

Розглянемо чинники з порядку.

1. Атмосфера пропускає тепло сонячних променів та поглинає шкідливу радіацію. Про те, що промені Сонця падають різні ділянки Землі під різними кутами, знали ще древні греки. Саме слово "клімат" у перекладі з давньогрецької означає "нахил". Так, на екваторі сонячні промені падають практично прямовисно, тому тут дуже спекотно. Чим ближче до полюсів, тим більший кут нахилу. І температура знижується.

2. Через нерівномірне нагрівання Землі в атмосфері формуються повітряні течії. Вони класифікуються за своїми розмірами. Найменші (десятки та сотні метрів) – це місцеві вітри. Далі йдуть мусони та пасати, циклони та антициклони, планетарні фронтальні зони.

Усі ці повітряні маси постійно переміщуються. Деякі їх досить статичні. Наприклад, пасати, які дмуть від субтропіків до екватора. Рух інших багато в чому залежить від атмосферного тиску.

3. Атмосферний тиск – ще один фактор, що впливає на формування клімату. Це тиск повітря на поверхню ґрунту. Як відомо, повітряні маси переміщаються з області з підвищеним атмосферним тиском у бік області, де тиск нижче.

Усього виділено 7 зон. Екватор – зона низького тиску. Далі, по обидва боки від екватора до тридцятих широт - область високого тиску. Від 30 ° до 60 ° - знову низький тиск. А від 60 ° до полюсів – зона високого тиску. Між цими зонами циркулюють повітряні маси. Ті, що йдуть із моря на сушу, несуть дощі та негоду, а ті, що дмуть із континентів – ясну та суху погоду. У місцях, де повітряні течії стикаються, утворюються зони атмосферного фронту, які характеризуються опадами та ненависною, вітряною погодою.

Вчені довели, що від атмосферного тиску залежить навіть здоров'я людини. За міжнародними стандартами нормальний атмосферний тиск – 760 мм рт. стовпа за температури 0°C. Цей показник розрахований на ті ділянки суші, які знаходяться практично нарівні з рівнем моря. З висотою тиск знижується. Тому, наприклад, для Санкт-Петербурга 760 мм рт. - це норма. А ось для Москви, яка розташована вище, нормальний тиск – 748 мм рт.ст.

Тиск змінюється не тільки по вертикалі, а й по горизонталі. Особливо це відчувається під час проходження циклонів.

Будова атмосфери

Атмосфера нагадує листковий пиріг. І кожний шар має свої особливості.

. Тропосфера- Найближчий до Землі шар. "Товщина" цього шару змінюється при віддаленні від екватора. Над екватором шар простягається вгору на 16-18 км, в помірних зонах – на 10-12 км, на полюсах – на 8-10 км.

Саме тут міститься 80% усієї маси повітря та 90% водяної пари. Тут утворюються хмари, виникають циклони та антициклони. Температура повітря залежить від висоти. В середньому вона знижується на 0,65 ° C на кожні 100 метрів.

. Тропопауза- Перехідний шар атмосфери. Його висота – від кількох сотень метрів до 1-2 км. Температура повітря влітку вища, ніж узимку. Так, наприклад, над полюсами взимку -65 ° C. А над екватором будь-якої пори року тримається -70 ° C.

. Стратосфера- Це шар, верхня межа якого проходить на висоті 50-55 км. Турбулентність тут низька, вміст водяної пари в повітрі – незначний. Проте дуже багато озону. Максимальна його концентрація – на висоті 20-25 км. У стратосфері температура повітря починає підвищуватися і досягає позначки +0,8 ° C. Це зумовлено тим, що озоновий шар взаємодіє з ультрафіолетовим випромінюванням.

. Стратопауза- невисокий проміжний шар між стратосферою та наступною за нею мезосферою.

. Мезосфера- верхня межа цього шару – 80-85 кілометрів. Тут відбуваються складні фотохімічні процеси за участю вільних радикалів. Саме вони забезпечують те ніжне блакитне сяйво нашої планети, яке бачиться з космосу.

У мезосфері згоряє більшість комет та метеоритів.

. Мезопауза- наступний проміжний шар, температура повітря в якому -90°.

. Термосфера- нижня межа починається висоті 80 - 90 км, а верхня межа шару проходить приблизно за позначкою 800 км. Температура повітря зростає. Вона може змінюватись від +500°C до +1000°C. Протягом доби температурні коливання складають сотні градусів! Але повітря тут настільки розріджене, що розуміння терміна "температура" як ми його уявляємо, тут не доречно.

. Іоносфера- поєднує мезосферу, мезопаузу та термосферу. Повітря тут складається в основному з молекул кисню та азоту, а також із квазінейтральної плазми. Сонячні промені, потрапляючи в іоносферу, сильно іонізують молекули повітря. У нижньому шарі (до 90 км) ступінь іонізація низька. Що вище, то більше вписувалося іонізація. Так, на висоті 100–110 км електрони концентруються. Це сприяє відображенню коротких та середніх радіохвиль.

Найважливіший шар іоносфери – верхній, що знаходиться на висоті 150-400 км. Його особливість у тому, що він відображає радіохвилі, а це сприяє передачі радіосигналів на значні відстані.

Саме в іоносфері відбувається таке явище, як полярне сяйво.

. Екзосфера- складається з атомів кисню, гелію та водню. Газ у цьому шарі дуже розріджений і часто атоми водню вислизають у космічний простір. Тому цей шар і називають "зоною розсіювання".

Першим ученим, який припустив, що наша атмосфера має вагу, був італієць Е. Торрічеллі. Остап Бендер, наприклад, у романі "Золоте теля" журився, що на кожну людину тисне повітряний стовп вагою 14 кг! Але великий комбінатор трохи помилявся. Доросла людина відчуває на себе тиск 13-15 тонн! Але ми не відчуваємо цієї тяжкості, тому що атмосферний тиск урівноважується внутрішнім тиском людини. Вага нашої атмосфери складає 5300000000000 000 тонн. Цифра колосальна, хоча це лише мільйонна частина ваги нашої планети.

Чому в атмосфері Землі так багато азоту? і отримав найкращу відповідь

Відповідь від Marat[гуру]
Можна виділити кілька причин. ГОЛОВНА: Земля – єдина планета Сонячної системи, де сформувалася, стабілізувалася та продовжує розвиватися білкова форма життя. Склад первинної атмосфери Землі був більш простим: переважали розпечена водяна пара і CO2 - головні продукти вулканічних газів. Після того, як атмосфера охолола, процеси фотосинтезу та конденсації води призвели до значного зменшення частки CO2 та появи вільного кисню. ВАЖЛИВИЙ момент: серед продуктів розкладання білків (тварини та рослинний світ) важливу роль відіграють сечовина (карбамід) та сечова кислота. Ці речовини, своєю чергою, поступово піддаються незворотному (!) гідролізу з утворенням аміаку (NH3). ВАЖЛИВО: NH3 - газ легший за суміш O2,СO2 і водяної пари - тому він поступово піднімається у верхні шари атмосфери, де під впливом ультрафіолетових променів починає повільно окислюватися молекулярним киснем з утворенням вільного АЗОТУ і води: NH3 + O2 => N2 + H2O. Оскільки азот – порівняно важкий газ, він утримується гравітаційним полем Землі. Нарешті, варто забувати, що у ЗВИЧАЙНИХ умовах N2 - хімічно дуже інертне речовина; цей фактор також сприяє нагромадженню молекулярного азоту в атмосфері нашої планети.
Marat
Просвітлений
(25806)
Re: "Я так і не зрозумів, чому все-таки в атмосферах Марса та Венери азоту так мало".
Тому що там ніколи не було біомаси у такій кількості, як на Землі.
Re: "Напевно ви хочете сказати, що на інших планетах азот в основному представлений аміаком".
Цього я не говорив 🙂
Re: "Аміак легкий і тому витікає з атмосфери".
Чи не витікає, а досягає зони дії ультрафіолетових променів.
Re: "Але в тому раз у раз що аміаку в атмосферах Марса і Венери навіть менше ніж гелію (вже гелій то дуже легкий газ)"
Згоден.
Re "Та й нема з чого там утворюватися аміаку, життя немає, органіки немає".
Мабуть, я те саме мав на увазі.

Відповідь від Єрґей Заїка[гуру]
Здрасти, нема, а планети-гіганти, Юпітер і Сатурн, там що, теж немає азоту? Абзац.. . Азот сам по собі хімічно нейтральний і ось його так багато, інші гази більш хімічно агресивні і вступають у реакції з усім і вся, от і є у зв'язаному стані у вигляді солей та мінералів у породах.

Відповідь від Кирило Нікітін[гуру]
Не впевнений, але думаю, це пов'язано з посиленням кругообігу азоту під дією живих організмів (білки)

Відповідь від Mikhail Levin[гуру]
Спробую подумати.
Азот - дуже поширений елемент, тому його має бути багато скрізь.
Наявність газу в атмосфері залежить від балансу приходу (з надр планети) та відходу у відкритий космос.
Азот - легше, ніж СО2, тому йде швидше. Марс його, швидше за все, просто не може утримувати (як Земля не може утримувати водень чи гелій).
А ось із Венерою – велике питання. У неї в атмосфері 4% азоту, але сама атмосфера - жахлива, не факт, що в абсолютних числах у неї азоту менше, ніж у Землі.
Інша річ, що у Землі в атмосфері дуже мало вуглекислого газу (хоча він і виділяється з надр). Тут справа вже в наявності води та життя, що пов'язує його.

Відповідь від Артем.[майстер]
Фіксація атмосферного азоту в природі відбувається за двома основними напрямками - абіогенним і біогенним. Перший шлях включає головним чином реакції азоту з киснем. Так як азот хімічно дуже інертний, для окислення потрібні великі кількості енергії ( високі температури). Ці умови досягаються при розрядах блискавок, коли температура досягає 25000 ° C і більше. У цьому відбувається освіту різних оксидів азоту. Існує також ймовірність, що абіотична фіксація відбувається в результаті фотокаталітичних реакцій на поверхні напівпровідників або широкосмугових діелектриків (пісок пустель).
Однак основна частина молекулярного азоту (близько 1,4 108 т/рік) фіксується біотичним шляхом. Довгий час вважалося, що зв'язувати молекулярний азот можуть тільки невелика кількість видів мікроорганізмів (хоча і широко поширених на поверхні Землі): бактерії Azotobacter і Clostridium, бульбочкові бактерії бобових рослин Rhizobium, ціанобактерії Anabaena, Nostoc та ін. інші організми у воді та ґрунті, наприклад, актиноміцети в бульбах вільхи та інших дерев (всього 160 видів). Всі вони перетворюють молекулярний азот на сполуки амонію (NH4+). Цей процес вимагає значних витрат енергії (для фіксації 1 г атмосферного азоту бактерії в бульбах бобових витрачають близько 167,5 кДж, тобто окислюють приблизно 10 г глюкози). Таким чином, видно взаємну користь від симбіозу рослин і азотфіксуючих бактерій - перші надають другим «місце для проживання» і забезпечують отриманим в результаті фотосинтезу «паливом» - глюкозою, другі забезпечують необхідний рослин азот у засвоюваній ними формі.
Азот у формі аміаку та сполук амонію, що виходить у процесах біогенної азотфіксації, швидко окислюється до нітратів та нітритів (цей процес носить назву нітрифікації). Останні, не пов'язані тканинами рослин (і далі по харчовому ланцюгу травоїдними та хижаками), недовго залишаються у ґрунті. Більшість нітратів і нітритів добре розчиняються, тому вони змиваються водою і зрештою потрапляють у світовий океан (цей потік оцінюється в 2,5-8 107 т/рік).
Азот, включений у тканини рослин і тварин, після їх загибелі піддається амоніфікації (розкладу містять складних сполук азот з виділенням аміаку та іонів амонію) і денітрифікації, тобто виділенню атомарного азоту, а також його оксидів. Ці процеси цілком відбуваються завдяки діяльності мікроорганізмів в аеробних та анаеробних умовах.
У відсутність діяльності людини процеси зв'язування азоту та нітрифікації практично повністю врівноважені протилежними реакціями денітрифікації. Частина азоту надходить в атмосферу з мантії з виверженнями вулканів, частина міцно фіксується в ґрунтах та глинистих мінералах, крім того, постійно йде витік азоту з верхніх шарів атмосфери у міжпланетний простір.

Вчені виявили несподівану функцію жирової тканини, що оточує кровоносні судини 21.02.2020 Жирові депо можна виявити в різних «куточках» нашого тіла, у тому числі в безпосередній близькості до кровоносних судин. Раніше було показано, що периваскулярна жирова тканина (ПШТ) секретує речовини, які сприяють розслабленню артерій. Дослідження, проведене співробітниками університету Мічігану, додало нових подробиць про участь ПШТ у регуляції скорочення кровоносних судин. Вчені вивчали препарати кілець грудної аорти ізольованих з організмів щурів. Експерименти показали, що у випадку, коли була залишена периваскулярна жирова тканина, судина краще розслаблялася, ніж коли ця тканина була видалена. Вміння…

Раніше було показано, що люди, які володіють технікою усвідомленої медитації, краще справляються з психічними порушеннями (стресом, депресіями, тривогою) та болем. А зараз з'ясувалося, що цій техніці навіть не треба довго вчитися: достатньо 20-хвилинної підготовки! Як правило, оволодіння технікою усвідомленої медитації для боротьби зі стресом та хворобливими відчуттями (Mindfulness-Based Pain Management) досягається шляхом щоденних півгодинних тренувань протягом кількох тижнів. Однак, як з'ясували вчені з Єльського університету, перший ефект може виявитися навіть після одноразового сеансу. Вони провели експеримент, під час якого…

Виявлено 22 області геному, що визначають ризик розвитку плоскоклітинної карциноми 19.02.2020 Цей тип раку шкіри є другим за поширеністю. Основним фактором ризику до цього часу вважалося тривале перебування на сонці протягом життя. Але, завдяки новому дослідженню, вдалося з'ясувати, що існує генетичний аспект плоскоклітинної карциноми. плоскоклітинного ракушкіри. В результаті цього було виявлено 22 локуси геному, пов'язаних з підвищеним ризиком даного захворювання. 14 з них вже були описані в науковій літературі. Результати цього дослідження підтвердили той факт, що…

Чим можна замінити килимок для йоги? Головна Журнал Йога 3.7к 0 Андрій Фетісов 19 лютого 2020 Все більше людей сьогодні віддають перевагу заняттям йогою. Адже завдяки їм можливо краще пізнати себе та свої можливості, дійти повної гармонії фізичного та духовного початків. Однак не всі можуть собі дозволити заняття у клубах та придбання всіх необхідних пристроїв. Пропонуємо розглянути, чим можна замінити килимок для йоги. Можливі варіанти Килимок для занять йогою є основним атрибутом тренування. Дуже важливо звернути увагу на те, наскільки міцно він зчіплюється із поверхнею підлоги. Звичайне тканинне покриття, …

В Антарктиді від льодовика Пайн-Айленд відколовся величезний айсберг. За підрахунками вчених, його розмір сягав 300 квадратних кілометрів, що відповідає площі Владивостока. Після відділення айсберг відразу ж розсипався на безліч менших фрагментів. Внаслідок глобального потепління щит із льодовиків, що оперізує Південний полюс, з кожним роком тане дедалі швидше. Пайн-Айленд та льодовик Туейтса щодня втрачають масу льоду. Згідно з невблаганною статистикою, втрати становлять 10 метрів на день. А за рік Пайн-Айленд позбавляється 60 млрд. тонн льоду. Як повідомляє Всесвітня метеорологічна організація (ВМО), минулого тижня дослідницька база, розташована в Антарктиді, зафіксувала...

Як швидко навчитися сідати на шпагат? Головна Журнал Йога 2.9к 0 Ксенія Соболєва 24 грудня 2019 Щоб якомога довше залишатися бадьорим, здоровим і рухливим, треба постійно тримати м'язи та сухожилля в тонусі. Відмінним способом їхньої підтримки буде розтяжка. Крім підтримки фізичної форми та збільшення витривалості стретчинг допомагає виробляти силу волі та завзятість. Як швидко навчитися сідати на шпагат? Це не так складно, як здається, правда, процес підготовки займає 1-6 місяців. Читайте наші поради початківцям. Як відбувається розтягування? Якщо ви думаєте, що вам сісти на шпагат неможливо, тому…

Щосуботи мешканці Мурманська мають змогу здати накопичений за тиждень пластик на зберігання та переробку. Цей волонтерський проект здійснюється Центром екологічних ініціатив «Чиста Арктика» за підтримки та Регіонального оператора поводження з твердими комунальними відходами у Мурманській області з грудня минулого року. «Коли ми тільки починали, то за три години, протягом яких проходить акція, ми зустрічали пару-трійку людей з пакетами із пластиковими відходами, – розповіла «Беллоні» директор АНО «Чиста Арктика» Катерина Макарова. – Зараз щотижня до нас приходить кілька десятків людей, іноді приходять сім'ями разом із…

Коронавірус, що вразив тисячі людей, стрімко поширюється світом і стає серйозною перевіркою не тільки для системи охорони здоров'я, а й для енергетичного сектора: через епідемію технічний комітет ОПЕК на позаплановому засіданні рекомендував країнам-виробникам нафти скоротити видобуток вуглеводнів. Фактор геополітики «Коронавірус більш небезпечний для економіки Німеччини, ніж її мешканців, – пише Deutsche Welle. – Німецькі компанії зупиняють виробництво в Китаї, через епідемію бізнес починає зазнавати втрат». Через коронавірус було скликане позачергове засідання Організації країн – експортерів нафти (ОПЕК+), яке спочатку планувалося провести на початку березня напередодні зустрічі міністрів.

Дослідники з Університету Центральної Флориди намагаються скоротити розрив між людським та машинним розумом. У дослідженні, опублікованому в журналі Science Advances, дослідницька група UCF показала, що, об'єднуючи два багатообіцяючі наноматеріали в нову надбудову, вони можуть створити нанорозмірний пристрій, який імітує нейронні шляхи клітин мозку, що використовуються для людського зору. «Це перший крок до розробки нейроморфних комп'ютерів – процесорів, які можуть одночасно обробляти та запам'ятовувати інформацію», – сказав Джаян Томас, доцент у Технологічному центрі нанотехнологій UCF та на кафедрі матеріалознавства та інженерії. «Це допоможе скоротити час та енергію, необхідні для обробки. В майбутньому…

Фото: iStock Ставропольського мисливця притягли до адміністративної відповідальності за фотографію, на якій до капота його автомобіля прив'язана підстрелена лисиця. Як повідомили кореспонденту "РГ" у прес-службі ГУ МВС Росії краєм, чоловік повертався з полювання і з лисицею на машині проїхав всю дорогу до будинку, виставивши "трофей" на загальний огляд. "Щодо громадянина складено адміністративні протоколи за частиною 1 статті 20.1 КоАП РФ "Дрібне хуліганство" та частиною 2 статті 12.2 "Управління транспортним засобом з порушенням правил встановлення на ньому державних реєстраційних знаків". Крім того, мінприроди регіону оштрафувало його за порушення правил…

Фото: iStock Дослідники з Інституту палеобіології Польської академії наук описали раніше невідомий науці вид гігантських доісторичних черепах, які мешкали на нашій планеті 215 мільйонів років тому і помітно відрізнялися від їхніх сучасних нащадків. Про відкриття розповідає Science in Poland. Скам'янілі істоти, які мешкали в ранній період існування динозаврів, були виявлені у сучасній польській провінції Сілезія у 2012 році. Тоді вчені заявили, що знайдено велику кількість останків. Більше того, виявлені черепахи виявилися одними з найдавніших у світі. Потрібні були роки, щоб вивчити їх, ідентифікувати та описати. Виявилося, що "польські" черепахи 215 мільйонів років...

Використання агресивних засобів для чищення в будинку може сприяти розвитку астми і задишки у дитини 18.02.2020 Немовлята являють собою найбільш вразливу групу щодо впливу побутової хімії, тому що вони зазвичай проводять 80-90% часу в приміщенні і регулярно контактують з оброблюваними поверхнями. Саймона Фрейзера вивчили дані, отримані в процесі опитування батьків понад 2 тисячі немовлят (від 0 до 4 місяців життя), про використання засобів для прибирання будинку. В цілому, найчастіше використовувалися засоби для миття посуду/посудомийної машини, склоочисники та господарське мило. Згодом підоблікові діти були обстежені в...

Погана якість сну у жінок підвищує ризик серцево-судинних захворювань 17.02.2020 Жінки особливо схильні до порушень сну протягом усього життя: у молодості – через обов'язки догляду за дітьми, а в менопаузу – через гормональні зміни. Проблеми зі сном можуть позначитися на здоров'ї Вчені з Колумбійського університету в Ірвінгському медичному центріприпустили, що жінки, які погано сплять, схильні переїдати або вживати жирну, багату на вуглеводи їжу. Свою здогад дослідники перевірили на етнічно різноманітній групі з 495 жінок віком від 20 до 76 років. При аналізі даних піддослідних розглядалося якість сну, час,…