Атмосфера Земли: свойства и значение

Атмосфера, как побочная смесь веществ при  образовании планеты, является продуктом дистилляции (образование летучих компонентов).

В ходе геологических процессов сформировалась  атмосфера Земли которая распространяется до 2000 км, что составляет треть радиуса нашей планеты.

Образование газовой оболочки планеты

На ранних стадиях развития Земли атмосфера имела иной состав, чем сегодня — в ней, вероятно, отсутствовал свободный кислород. Геологи даже считают возникновение атмосферного кислорода за веху в истории Земли. Кислородный взрыв, имевший место более двух миллиардов лет тому назад, вызвал колоссальное развитие жизни на Земле.

Возникла атмосфера Земли, вероятно, одновременно с земной корой, поэтому её можно назвать побочным продуктом.

Однако именно этот побочный продукт стал основополагающим для жизни  и образовал защитный покров Земли от неблагоприятного излучения Солнца.атмосфера земли

Изучение и описание

При изучении и описании земной коры, мантии и ядра ученые анализировали их состав, строение и структуру. Точно так же они описали и атмосферу Земли. Но если использовать геологические критерии, то возникнут трудности.

Геологические процессы в земной коре и мантии, хотя и имеют динамичный характер, а сама кора изменяется, но все это происходит в течение длительных периодов времени.

Атмосфера Земли меняется каждый день и гораздо резче. Она образует связующее звено между космическим пространством и планетой. Поэтому большинство космических влияний (например, солнечное излучение, солнечный ветер, поток заряженных частиц из космоса) проявляются и в газовой оболочке планеты.

Составные части

Кислород – существенная и важная составная часть атмосферы Земли.

Кислород образует 20,9% нижней части газовой оболочки. Приблизительно три четверти состоит из азота (78,08%). Остальная часть приходится на аргон (0,93%) и углекислый газ (0,33%). Других газов в атмосфере мало.

Все указанные составные части (кислород, азот, аргон, углекислый газ) образуют 98,8 % газовой оболочки. Эту смесь мы называем воздухом.

Было установлено, что атмосфера в таком составе достигает высоты 88 км. Водорода в самом нижнем слое  действительно очень мало, поскольку он так легок, что без труда уходит в межпланетное пространство.

Газовая оболочка делится на:

  1. Тропосфера —  до 10 – 12 км.
  2. Стратосфера —  до 55 км от тропосферы.
  3. Мезосфера — до 85 – 90 км от стратосферы.
  4. Термосфера — до 150 км от мезосферы.
  5. Экзосфера — до 800 – 2 000 км от термосферы.оболочки земли

Температура

Если по направлению к центру Земли температура возрастает, то по мере увеличения высоты температура воздуха понижается.

Уже на высоте 10-12 км, где летают реактивные транспортные самолеты, температура достаточно низка, порядка -50° Цельсия. Выше, до 30 км, поднимаются исследовательские зонды, однако здесь температура не только не понижается, но даже  выше, чем на высоте 10 км.

Самая низкая температура в атмосфере -143 ° С была обнаружена на высоте 80-90 км в районе Швеции.

Слой озона

В атмосфере под воздействием космических лучей возникают слои, которые, в свою очередь, препятствуют другим лучам проникать к поверхности Земли. Это слой озона который исключительно важен для жизни. О нем ведутся многочисленные дискуссии, поскольку озон абсорбирует большую часть ультрафиолетового излучения, падающего на Землю.

Без этого слоя мы бы быстрее загорели, но ультрафиолетовое солнечное излучение убило бы большую часть жизни на нашей планете. Когда было обнаружено, что озоновый слой уничтожают фтороуглероды (вещества, содержащиеся, например, в распылителях), ученые стали бить тревогу. Сейчас приняты определенные меры по защите озонового слоя.

Ионизация

Ионизация атмосферы вызывается солнечным излучением, в частности, гамма, рентгеновским и ультрафиолетовым излучениями, поэтому граница ионосферы меняется в течение суток.

В течение дня ионизированный воздух образуется в нижних слоях атмосферы. Короткие радиоволны от этих слоев отражаются, поэтому не могут распространяться на большие расстояния. По этой причине днем слышно так мало радиостанций, работающих в этом диапазоне. Ночью, когда граница ионосферы поднимается высоко, радиоволны отражаются от высших слоев и могут распространяться на большие расстояния.

Именно из-за ионизации радиоволны распространяются по разному в течение суток.

Взаимосвязь оболочек планеты

Люди привыкли отделять атмосферу от гидросферы. Первая образует газовую оболочку Земли, вторая — жидкую.

Попытаемся теперь показать, что это разделение слишком искусственно. Между обеими частями происходит неустанный обмен: атмосфера, гидросфера и самая верхняя часть земной коры образуют общую динамичную систему с обменом веществ и энергии.

В виде водяных паров вода в природе переносится атмосферой, переходит в реки и озера или впитывается в часть земной коры в виде свободной воды, например, проникает в поры горных пород или находится в минералах в химически связанном состоянии.

Методы исследования атмосферы, гидросферы и литосферы в принципе отличаются друг от друга. В первом случае изучается газ, во втором — жидкость и в третьем — твердое тело. Однако следует напомнить, что все три слоя возникли в результате длительной геологической деятельности. Атмосфера, как и гидросфера, возникла в результате дегазации мантии. И кора Земли является следствием обмена веществ земной мантии. Ее нынешний состав и строение образовались в ходе взаимного воздействия. Таким образом все три формы имеют общее происхождение и зависимы друг от друга.

Правда только атмосфера имеет еще одного серьезного соседа: космическое пространство. Некоторые газы, например, водород, уходят через атмосферу в космическое пространство, поскольку Земля не способна его удержать своим притяжением.

Изучение

Исследование верхних слоев атмосферы с тех пор, когда люди проникли в Космос, быстро прогрессировало. Технология, связанная с использованием спутников, сегодня уже стала обычной. Снимки, с которыми нас ежедневно знакомит телевидение в метеорологических передачах, вжились уже настолько, что многим людям даже не хочется верить, что еще совсем недавно погода предсказывалась лишь на основе данных, полученных земными станциями, т.е. на основе знания давления воздуха, его температуры и силы ветра. изучение атмосферы Но это не значит, что волна новых методов изучения газовой оболочки (к которым относится, помимо использования воздушных зондов, также использование спутников, ракет и самолетов, летающих на больших высотах) упразднила методы, которые использовались в течение десятков лет.

Давление и температура воздуха, его влажность, состав, направление и сила ветра — все это весьма важные факторы, служащие для изучения атмосферы.

Загрязнение

Важным и, к сожалению, новым типом изучения атмосферы является наблюдение за ее загрязненностью.

Увеличивающееся промышленное производство, сжигание низкокачественного топлива, например, угля с большим содержанием серы, загрязняет оболочку  многими химическими соединениями, которые оказывают неблагоприятное влияние на растительность и живой мир планеты. загрязнение воздуха Так, сера в форме окисла делает кислой дождевую воду, а это значит, что с неба падает слабая кислота. Повышается кислотность рек и озер, вымирают некоторые формы жизни, происходит целый длинный цикл изменений, который ведет к нарушению равновесия в природе.

Современные исследования газовой оболочки планеты сосредоточены на определении состава с целью устранения  вредных составных частей. Ведь это не только сера, но и много других веществ, например, углекислый газ, свинец, ртуть, которые привлекают внимание геохимиков при изучении воздуха.

Изучение атмосферы Земли в этой области связано со здоровьем человека, защитой и формированием окружающей его среды.

Некоторые ученые считают, что снижение температуры в северном полушарии за последние 25 лет почти на 0,5° Цельсия человек вызвал сам. Эта величина может показаться незначительной, но даже столь малый сдвиг в температуре может оказать влияние на сельскохозяйственную продукцию путем сокращения вегетационного периода.

На загрязнение атмосферного воздуха оказывает  влияние сам человек. К сожалению, это влияние имеет отрицательный характер.