Атмосфера: состав и строение

Содержание

Введение…………………………………………….……………………………………..3

1. Состав атмосферы……………………………………………………………………..4
2. Строение атмосферы…………………………………………………………………..5
1. Тропосфера…………………………………….…………………………………....5
2. Стратосфера……………………………………..………………………………….5
3. Мезосфера…………………………………………………………………………..5
4. Термосфера…………………………………………………………………………6
5. Экзосфера…………………………………………………………………………...7

Заключение………………………………………………………………………………...8

Список использованной литературы…………………………………………………….9

Приложения …..………………………………………………………………………….10

 

Введение

Атмосфера - это внешняя  газообразная оболочка Земли, состоящая из  смеси различных газов, которая начинается у ее поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. Она имеет слоистое строение, представляющее собой ряд сфер и расположенные между ними паузы. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает близко 3 млрд лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн лет, как считают ученые, они стабилизировались. Масса атмосферы – 5,9*10¹⁵ т, объем – 13,2*10²⁰ м³.

Атмосфера играет огромную роль во всех природных процессах, в первую очередь она имеет очень большое экологическое значение.  Она защищает все живые организмы Земли от губительного влияния космических излучений и ударов метеоритов, регулирует сезонные температурные колебания, уравновешивает и выравнивает суточные. Если бы атмосферы не существовало, то колебание суточной температуры на Земле достигло бы ±200°С. Атмосфера регулирует общие климатические условия.

 

Строение и  состав атмосферы

1. Состав атмосферы

Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов  при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и  продуктами их разложения в почвах и болотах.

В настоящее время атмосфера  Земли состоит в основном из газов  и различных примесей (пыль, капли  воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). 
Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H₂O) и углекислого газа (CO₂).

Основные газовые компоненты атмосферы:

• азот (78%)
• кислород (21%)
• аргон (0,9%)
• углекислый газ (0,03%)
• другие газы (0,07%)

Более подробный газовый  состав атмосферы можно посмотреть в приложении «таблица №1».

Газовый состав атмосферы  меняется с высотой¹. В приземном слое из-за антропогенных воздействий количество углекислого газа возрастает, а кислорода снижается. В отдельных регионах в результате хозяйственной деятельности в атмосфере увеличивается количество метана, оксидов азота и других газов, вызывающих такие неблагоприятные явления, как парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, смог. Циркуляция атмосферы влияет на режим рек, почвеннорастительный покров, а также экзогенные процессы рельефообразования². И, наконец, воздух- необходимое условие жизни на Земле.

 

2. Строение атмосферы
1. Тропосфера

Тропосфера - наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к земной поверхности. Толщина ее составляет в средних широтах 10-12 км над уровнем моря, на полюсах 7-12 км, на экваторе 16-18 км. Из-за неравномерности нагрева в атмосфере образуются мощные вертикальные потоки воздуха, а в приземном слое отмечается неустойчивость его температур, относительной влажности, давления и др. но при этом температура в тропосфере по высоте является стабильной по слоям, но уменьшается на 0,6°С на каждые 100 метров в диапазоне от +40 до -50°С .

В тропосфере содержится до 80% всей влаги, имеющейся в атмосфере, в ней образуются облака и формируются  все виды осадков, которые являются очистителями воздуха от примесей.

Переходный слой от тропосферы к стратосфере называется тропопаузой. В этом слое прекращается снижение температуры с увеличением высоты.

2. Стратосфера

Толщина стратосферы составляет около 40 км³, воздух в ней разряжен, влажность невысока, при этом температура воздуха от границы тропосферы до высоты 30 км над уровнем моря постоянна (около -50°С), а затем она постепенно повышается до +10°С на высоте 50 км.

Под воздействие космического излучения и коротковолновой  части ультрафиолетового излучения  Солнца, молекулы газов в стратосфере  ионизируются и в результате образуется озон. Озоновый слой, распространяющийся до высоты 40 км, играет очень большую  роль, оберегая все живое на Земле  от ультрафиолетового излучения.

Стратопауза отделяет стратосферу от вышележащей мезосферы.

3. Мезосфера

В мезосфере количество азота  уменьшается, а температура на высоте примерно 80 км над уровнем моря составляет -70°С. Резкий перепад температур между стратосферой и мезосферой характеризуется наличием озонового слоя.

Мезопауза - переходный слой между мезосферой и термосферой.

Линия Кармана

Высота над уровнем  моря, которая условно принимается  в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. В соответствии с определением ФАИ, линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы  Земли

Принято считать, что граница  атмосферы Земли и ионосферы  находится на высоте 118 километров⁴.  Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

4. Термосфера

Верхний предел — около 800 км. Температура растёт до высот 200—300 км, где достигает значений порядка 1500 К , после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха («полярные сияния») — основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород. Верхний предел термосферы в значительной степени определяется текущей активностью Солнца. В периоды низкой активности — например, в 2008-2009 гг — происходит заметное уменьшение размеров этого слоя⁵.

Термопауза- область атмосферы прилегающая сверху к термосфере.

 

 

5. Экзосфера (сфера рассеяния)

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

 

В приложении «таблица №2» представлены наименования и главные характеристики сфер и переходных слоёв. 

Заключение 

Таким образом можно сделать  вывод, что атмосфера играет очень  важную роль во всех природных процессах, в первую очередь она регулирует тепловой режим и общие климатические  условия, а также защищает Землю  от ультрафиолетовго излучения.

Состоит атмосфера из 3 основных слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы.

Основные газовые компоненты атмосферы: азот, кислород, аргон, углекислый газ и другие газы.

Показатели температуры  и давления меняются с высотой. Также  как и газовый состав, в следствии  антропогенных воздействий.

Не бережное обращение  человека с атмосферой приводит к  тому, что нам следует опасаться  таких природных явлений как  парниковый эффект, разрушение озонового  слоя, кислотные дожди, смог.

 

Список использованной литературы

1. В. К. Новиков, Экология. Курс лекций. – М.: Альтаир-МГАВТ, 2007.-400 с.
2. В. А Соколов, Геохимия природных газов, М., «Недра», 1971, 336 с.
3. Мак-Ивен М., Филлипс Л. Химия атмосферы, М., 1978
4. Н. В. Гусакова, «Химия окружающей среды», Ростов-на-Дону: Феникс, 2004, 192 с.
 

Приложения

Таблица №1⁶

Состав сухого воздуха
Газ	Содержание  по объёму, %	Содержание  по массе, %
Азот	78,084	75,50
Кислород	20,946	23,10
Аргон	0,932	1,286
Вода	0,5-4	—
Углекислый газ	0,0387	0,059
Неон	1,818×10−3	1,3×10−3
Гелий	4,6×10−4	7,2×10−5
Метан	1,7×10−4	—
Криптон	1,14×10−4	2,9×10−4
Водород	5×10−5	7,6×10−5
Ксенон	8,7×10−6	—
Закись азота	5×10−5	7,7×10−5

Кроме указанных в таблице газов, в атмосфере содержатся SO₂, NH₃, СО, озон, углеводороды, HCl, HF, пары Hg, I₂, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).

 

Таблица №2

Сфера	Высота нижней и верхней    границы, км.	Характер изменения    температуры с высотой	Переходный слой
Тропосфера    Стратосфера    Мезосфера    Термосфера    Экзосфера	От поверхности земли до 8 – 17     От 8 – 17 до 50 – 55     От 50 – 55 до 80    От 80 до 800    Выше 800	Понижение    Повышение    Понижение    Повышение    –	Тропопауза    Стратопауза    Мезопауза    Термопауза    –

¹ В. К. Новиков, Экология. Курс лекций, 2007, стр. 159 [1]

² В. К. Новиков, Экология. Курс лекций, 2007, стр. 159 [1]

³ В. К. Новиков, Экология. Курс лекций, 2007, стр. 160 [1]

⁴ В. А Соколов, Геохимия природных газов, 1971, стр. 271 [2]

⁵ Мак-Ивен М., Филлипс Л. Химия атмосферы, М., 1978 [3]

⁶ Н. В. Гусакова «Химия окружающей среды», Феникс, 2004 [4]