Атмосфера, її склад та структура
Атмосфера (від. Грец. # 945; # 964; # 956; # 972; # 962; - «пар» і # 963; # 966; # 945; # 8150; # 961; # 945; - «сфера») - газова оболонка небесного тіла, що утримується біля нього гравітацією. Атмосфера - газоподібна оболонка планети, що складається з суміші різних газів, водяної пари і пилу. Через атмосферу здійснюється обмін речовини Землі з Космосом. Земля одержує космічний пил і метеоритний матеріал, втрачає найлегші гази: водень і гелій. Атмосфера Землі наскрізь пронизує потужної радіацією Сонця, що визначає тепловий режим поверхні планети, викликає дисоціацію молекул атмосферних газів і іонізацію атомів.
Атмосфера Землі містить кисень, який використовується більшістю живих організмів для дихання, і діоксид вуглецю, споживаний рослинами, водоростями і ціанобактеріями в процесі фотосинтезу. Атмосфера також є захисним шаром планети, захищаючи її мешканців від сонячного ультрафіолетового випромінювання.
Атмосфера є у всіх масивних тіл - планет земного типу, газових гігантів.
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%), 0,038% двоокису вуглецю, і невелика кількість водню, гелію, інших благородних газів і забруднювачів.
Сучасний склад повітря Землі встановився більш сотні мільйонів років тому, проте різко зросла виробнича діяльність людини все ж привела до його зміни. В даний час відзначається збільшення вмісту СО2 приблизно на 10-12% .Входящіе до складу атмосфери гази виконують різні функціональні ролі. Однак основне значення цих газів визначається перш за все тим, що вони дуже сильно поглинають променисту енергію і тим самим істотно впливають на температурний режим поверхні Землі і атмосфери.
Початковий склад атмосфери планети зазвичай залежить від хімічних і температурних властивостей сонця в період формування планет і подальшого виходу зовнішніх газів. Потім склад газової оболонки еволюціонує під дією різних факторів.
Атмосфера Венери і Марса в основному складаються з двоокису вуглецю з невеликими додаваннями азоту, аргону, кисню та інших газів. Земна атмосфера в великій мірі є продуктом живуть в ній організмів. Низькотемпературні газові гіганти - Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун - можуть утримувати в основному гази з низькою молекулярною масою - водень і гелій. Високотемпературні газові гіганти, такі як Осіріс або 51 Пегаса b, навпаки, не можуть її утримати і молекули їх атмосфери розсіюються в просторі. Цей процес протікає повільно, постійно.
Азот, найпоширеніший газ в атмосфері, хімічно мало активний.
Кисень. на відміну від азоту, хімічно дуже активний елемент. Специфічна функція кисню - окислення органічної речовини гетеротрофних організмів, гірських порід і недоокислених газів, що викидаються в атмосферу вулканами. Без кисню не було б розкладання мертвого органічного речовини.
Структура атмосфери складається з двох частин: внутренней- тропосфери, стратосфери, мезосфери і термосфери, або іоносфери, і зовнішньої - магнітосфери (екзосфери).
1) Тропосфера - це нижня частина атмосфери, в якій зосереджено 3 \ 4 тобто
80% всієї земної атмосфери. Її висота визначається інтенсивністю вертикальних (висхідних або низхідних) потоків повітря, викликаних нагріванням земної поверхні і океану, тому товщина тропосфери на екваторі становить 16 - 18 км, в помірних широтах 10-11 км, а на полюсах - до 8 км. Температура повітря в тропосфері на висоті знижується на 0,6ºС на кожні 100м і коливається від +40 до - 50ºС.
2) Стратосфера знаходиться вище тропосфери і має висоту до 50 км від поверхні планети. Температура на висоті до 30 км постійна -50 º С. Потім вона починає підвищуватися і на висоті 50 км досягає + 10ºС.
Верхньою межею біосфери є озоновий екран.
Озоновий екран - це шар атмосфери в межах стратосфери, розташований на різній висоті від поверхні Землі і має максимальну щільність озону на висоті 20-26 км.
Висота озонового шару біля полюсів оцінюється в 7 - 8 км, у екватора в 17-18км, а максимальна висота присутності озону - 45-50 км. Вище озонового екрану життя неможливе через жорсткого ультрафіолетового випромінювання Сонця. Якщо спресувати все молекули озону, то вийде шар
3 мм навколо планети.
3) Мезосфера - верхня межа цього шару розташовується до висоти 80 км. Головна її особливість - різке зниження температури -90ºС у її верхньої межі. Тут фіксується сріблясті хмари, що складаються з крижаних кристалів.
4) Іоносфера (термосфера) - розташовується до висоти 800 км і для неї характерно значне підвищення температури:
150км температура + 240ºС,
200км температура + 500ºС,
600км температура + 1500ºС.
Під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця гази знаходяться в іонізованому стані. З іонізацією пов'язано світіння газів і виникнення полярних сяйв.
Іоносфера має здатність багаторазового відбиття радіохвиль, що забезпечує дальню радіозв'язок на планеті.
1) Терморегулююча - погода і клімат на Землі залежить від розподілу тепла, тиску.
3) У тропосфері відбувається глобальні вертикальні і горизонтальні переміщення повітряних мас визначає кругообіг води, теплообмін.
4) Практично всі поверхні геологічні процеси обумовлені взаємодією атмосфери, літосфери і гідросфери.
5) Захисна - атмосфера захищає землю від космосу, сонячної радіації і метеоритної пилу.
Функції атмосфери. Без атмосфери життя на Землі було б неможливе. Людина щодня споживає 12-15 кг. повітря, вдихаючи кожну хвилину від 5 до 100л, що значно перевершує середньодобову потреба в їжі і воді. Крім того, атмосфера надійно оберігає людину від небезпек, що загрожують йому з космосу: не пропускає метеорити, космічні випромінювання. Без їжі людина може прожити п'ять тижнів, без води - п'ять днів, без повітря - п'ять хвилин. Нормальна життєдіяльність людей потребує не тільки повітря, а й певною його чистоти. Від якості повітря повітря залежать здоров'я людей, стан рослинного і тваринного світу, міцність і довговічність конструкцій будівель, споруд. Забруднене повітря згубний для вод, суші, морів, грунтів. Атмосфера визначає світловий і регулює тепловий режими землі, сприяє перерозподілу тепла на земній кулі. Газова оболонка охороняє Землю від надмірного охолодження і нагрівання. Якби наша планета не була б оточена повітряною оболонкою, то протягом однієї доби амплітуда коливань температури досягла б 200 С. Атмосфера рятує все живе на Землі від згубних ультрафіолетових, рентгенівських і космічних променів. Велике значення атмосфери в розподілі світла. Її повітря розбиває сонячні промені на мільйон дрібних променів, розсіює їх і створює рівномірне освітлення. Атмосфера служить провідником звуків.