Загальні відомості про будову атмосфери

Атмосферне повітря, яким ми дихаємо, має складну будову і знаходиться у тісному взаємозв'язку з навколишнім середовищем – земною поверхнею, Світовим океаном, космосом, сонячним випромінюванням. Тому необхідно детальніше розглянути будову атмосфери, її хімічний склад та процеси, які в ній протікають.

Атмосфера – це зовнішня газова оболонка Землі, яка простягається на сотні кілометрів від її поверхні та поступово зникає, набуваючи густини міжпланетного простору. Атмосфера під дією сили земного тяжіння повертається разом із Землею. Маса її становить одну мільйонну частинку маси нашої планети і складає 5,3 ^. 10¹⁵ тонн. Густина, вологість, температура і хімічний склад атмосфери залежить від висоти та шару атмосфери над поверхнею Землі. В атмосферному повітрі під дією зовнішніх і внутрішніх факторів постійно протікають гідродинамічні, теплові, електромагнітні, хімічні, фотохімічні процеси, від яких залежить температура, тиск, швидкість переміщення атмосферних потоків, її хімічний склад.

Наявність атмосфери – одна з головних умов життя на Землі. Без їжі людина може обходитись місяць, без води – тиждень, без повітря не проживе й кількох хвилин. Атмосфера, як елемент глобальної екосистеми, виконує декілька основних функцій:

- захищає живі організми від згубного впливу космічного випромінювання та ударів метеоритів;

- регулює сезонні та добові коливання температури (якщо б не існувало атмосфери, то добові коливання температури досягали б ±200^оС);

- є носієм тепла та вологи;

- є депо газів, які беруть участь у фотосинтезі та забезпечують дихання.

Маса атмосфери, як було сказано вище, становить одну мільйонну маси Землі, проте атмосферне повітря не слід вважати невичерпним природним ресурсом. Річ у тому, що людині необхідне повітря певної якості, а внаслідок впливу її ж діяльності уже сьогодні фізичні та хімічні показники повітря в окремих регіонах далекі від необхідної якості і дедалі погіршуються. В окремих регіонах стан атмосфери загрозливий для здоров‘я загалом.

Земну атмосферу умовно ділять на п'ять шарів: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу і екзосферу. Кожен шар відділяється від іншого невеликим прошарком, який називається павза.

Тропосфера – найближчий до поверхні землі шар атмосфери. Тут зосереджено приблизно 90% маси атмосферного повітря. Товщина якого складає над екватором 16-18 км, а над полюсами 7-9 км. Тут сконцентрована основна маса атмосферного повітря і атмосферних домішок. У тропосфері найбільш інтенсивно проходять гідродинамічні, теплові та хімічні процеси. Проходить горизонтальне та вертикальне переміщення повітряних мас, утворення зон підвищеного та пониженного тиску, охолодження або нагрівання повітряних мас, конденсація вологи. Температура повітря в міру віддалення від поверхні землі зменшується і на висоті 10-25 км становить мінус 50-60 С. У середньому зменшення температури на кожен кілометр над рівнем моря складає приблизно 6,5°С. Зменшення температури відбувається через зменшення густини повітря, а отже, і погіршення (зменшення) теплопередачі в міру віддалення від земної поверхні.

Стратосфера – другий шар атмосфери. Він досягає висоти до 50-60 км і характеризується низькою густиною. Незважаючи на те, що стратосфера займає простір в декілька разів більший за тропосферу, маса її складає лише 5% від маси всієї атмосфери. У стратосфері проходить інтенсивне пере­міщення повітряних потоків і швидкість їх досягає 100 км/год. Характерною особливістю стратосфери є зростання температури в міру віддалення від земної поверхні (на кожен кілометр температура зростає на 1-2^о С). Це пояснюється тим, що значна частина ультрафіолетових променів поглинається озоновим шаром, який зосереджується в цьому шарі.

Мезосфера – третій шар атмосфери. Температура у міру віддалення від земної поверхні знову зменшується. У верхніх шарах мезосфери, на висоті близько 80 км вона становить -76^о С. Цей шар характеризується високою швидкістю переміщення повітряних мас.

Термосфера – четвертий шар атмосфери, досягає висоти близько 800 км. Характеризується іонізацією молекул повітря під дією космічних променів, вона стає електропровідною. Характеризується зростанням температури. Тут слід зауважити, що для верхніх шарів атмосфери поняття «температури» має дещо особливий зміст.

Температура газу, як відомо, визначається швидкістю руху молекул. У густому газовому середовищі високі швидкості руху молекул призводять до частих зіткнень молекул. При цьому молекули, які рухаються, поглинають променеву енергію і при зіткненні передають її іншим молекулам, в результаті чого температура зростає. В розріджених газах швидкість руху молекул надзвичайно велика і внаслідок малої густини газового середовища ймовірність їх зіткнення незначна. Проте, коли трапляється зіткнення, то передається велика кількість кінетичної енергії, що супроводжується зростанням температур до значних величин. Таким чином, поняття температури для мезосфери характеризується лише швидкістю руху та енергією її молекул.

Екзосфера знаходиться на висоті понад 800 км. Характеризується ще більш високим розрідженням, зростанням швидкості руху окремих частин до 12 м/с., що відповідає 2000°С (подальшим зростанням температури). Термосферу і екзосферу внаслідок значної іонізації газів називають іоносферою.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: