Каково значение атмосферы. Значение атмосферы
атмосфера экологический загрязнение
Атмосферный воздух - необходимый природный ресурс. Кислород, входящий в состав атмосферы, используется живыми организмами в процессе дыхания. Он применяется при сжигании любого топлива в различных производственных установках и двигателях. Атмосфера - важный путь сообщения, используемый авиацией .
Основные потребители воздуха в природе - флора и фауна Земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные организмы примерно за десять лет.
Атмосфера пронизана мощной солнечной радиацией, которая регулирует тепловой режим Земли, она способствует перераспределению тепла по земному шару. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.
Благодаря атмосфере на Земле не бывает резких переходов от мороза к жаре и обратно. .
Если бы Земля не была кружена атмосферой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигала бы 200 С: днем около +100 С, ночью около 100 С. Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Но благодаря атмосфере средняя температура Земли около +15 "С.
Атмосфера -- надежный щит, который спасает все живущие на Земле организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей, которые частично рассеиваются и частично поглощаются в ее верхних слоях.
Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землей и Космосом. При этом Земля теряет самые легкие газы - водород и гелий и получает космическую пыль и метеориты. Атмосфера защищает нас от звездных осколков. Размеры метеоритов в большинстве случаев не больше горошины; они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу с огромной скоростью 11-64 км/ с, за счет трения о воздух раскаляются и большей частью сгорают на высоте 60-70 км от поверхности Земли. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.
Благодаря атмосфере на Земле не бывает резких переходов от мороза к жаре и обратно. Если бы Земля не была кружена атмосферой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигала бы 200 С: днем около +100 С, ночью около 100 С. Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Но благодаря атмосфере средняя температура Земли около +15 "С.
Важнейшее защитное значение имеет озоновый экран. Он расположен в стратосфере, на высоте 20-50 км от поверхности Земли. Общее количество озона в атмосфере оценивается в 3,3 млрд. т. Мощность этого слоя сравнительно небольшая: от 2 мм - на экваторе до 4 мм - у полюсов при нормальных условиях. Основное значение озонового экрана состоит в защите живых организмов от ультрафиолетового излучения.
Атмосфера -- надежный щит, который спасает все живущие на Земле организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей, которые частично рассеиваются и частично поглощаются в ее верхних слоях. Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землей и Космосом. При этом Земля теряет самые легкие газы - водород и гелий и получает космическую пыль и метеориты. .
Атмосфера защищает нас от звездных осколков. Размеры метеоритов в большинстве случаев не больше горошины; они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу с огромной скоростью 11-64 км/ с, за счет трения о воздух раскаляются и большей частью сгорают на высоте 60-70 км от поверхности Земли. Атмосфера играет большое значение в распределении света. Воздух разбивает солнечные лучи на миллионы мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому мы привыкли.
Наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т. е. голубые, синие, фиолетовые. Иногда из-за наличия в атмосфере примесей цвет неба бывает не чисто голу. С поднятием вверх уменьшается плотность и засоренность воздуха, т.е. количество рассеивающих частиц, цвет неба становится темнее, переходит в густо-синий, а в стратосфере - в черно-фиолетовый. Атмосфера является той средой, где распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина. Мы не слышали бы ни друг друга, ни шума моря, ветра, леса и т.п. .
Ионосфера способствует передаче радиосигналов и распространению радиоволн.
Долгое время считали, что воздух не имеет массы. Только в 17 веке было доказано, что масса 1 м 3 сухого воздуха, если его взвесить на уровне моря при температуре 0° С, равна 1293 г, а на каждый квадратный сантиметр земной поверхности приходится 1033 г воздуха.
Ладонь человека испытывает давление воздуха силой около 1471Н, а на все тело человека воздух давит с силой 1471 * 103 Н. Мы не замечаем этой тяжести только потому, что все ткани нашего тела также насыщены воздухом, который уравновешивает внешнее давление. При нарушении этого равновесия наше самочувствие ухудшается: учащается пульс, появляется вялость, безразличие и т.д. Такие же ощущения испытывает человек при поднятии в гору или погружении на большую глубину, а также при взлете и посадке самолета. Вверху давление воздуха и его масса уменьшаются: на высоте 20 км масса 1 м 3 воздуха равна 43 г, а на высоте 40 км - 4 г. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.
Все процессы, развивающиеся в атмосфере, осуществляются за счет энергии Солнца. Благодаря ей ежегодно с поверхности Земли испаряются миллиарды тонн воды. Атмосфера выполняет роль перераспределения влаги на земном шаре.
Физические свойства и состояние атмосферы меняются: 1) во времени - в течение суток, сезонов, лет; 2) в пространстве -- в зависимости от высоты над уровнем моря, широты местности и удаленности от океана.
Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей. Источники загрязнения могут быть естественными и искусственными. К естественным источникам относятся: пыль (растительного, вулканического и космического происхождения), пыльные бури, частицы морской соли, продукты выветривания, туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров, различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. .
Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается.
Существенно загрязняют атмосферу крупные лесные и степные пожары. Чаще всего они возникают в засушливые годы. Дым от пожаров распространяется на огромные площади. Пыльные бури возникают в связи с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности мельчайших частиц почвы. Сильные ветры - смерчи, ураганы - поднимают в воздух и крупные обломки горных пород, но они не держатся долго в воздухе. При сильных бурях в воздух поднимается до 50 млн. т пыли. Причинами пыльных бурь являются засуха, суховеи, которые происходят из-за интенсивной распашки, выпаса скота, уничтожения лесов. Наиболее часты пыльные бури в степных, полупустынных и пустынных районах. Катастрофические явления, связанные с извержениями вулканов, пожарами и пыльными бурями, приводят к возникновению светозащитного экрана вокруг Земли, который несколько изменяет тепловой баланс планеты. Но в основном эти явления носят локальный характер. Совсем незначительный местный характер носят загрязнения атмосферного воздуха, связанные с выветриванием и разложением органических веществ. .
Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, такими как выпадение космической пыли, либо кратковременными стихийными, например, лесные и степные пожары, извержения вулканов и т.п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени. Искусственные загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается. .
Проблема загрязнения воздуха не нова. Более двух столетий назад серьезные опасения стало вызывать загрязнение воздуха в крупных промышленных центрах многих европейских стран. Однако длительное время эти загрязнения имели локальный характер. Дым и копоть загрязняли сравнительно небольшие участки атмосферы и легко разбавлялись массой чистого воздуха в то время, когда заводов и фабрик было немного и использование химических элементов было ограничено. Если в начале 20 в. в промышленности применялось 19 химических элементов, в середине века уже использовалось около 50 элементов, то в настоящее время - практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами.
Быстрый рост промышленности и транспорта привел к тому, что такое количество выбросов больше не может рассеиваться. Их концентрация увеличивается, что влечет за собой опасные и даже фатальные последствия для биосферы. Особенно острой эта проблема стала во второй половине 20 в., т. е. в период научно-технической революции, характеризующейся чрезвычайно высокими темпами роста промышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использования в большом количестве транспортных средств.
Основное загрязнение атмосферы создают ряд отраслей промышленности, автотранспорт и теплоэнергетика. Причем их участие в загрязнении атмосферы распределяется следующим образом: черная и цветная металлургия, нефтедобыча, нефтехимия, выпуск стройматериалов, химическая промышленность - 30% ; теплоэнергетика - 30 , автотранспорт - 40% .
Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы SO 2 , диоксид углерода СО 2 , оксиды азота NO x , углеводороды С п Н м и пыль. Примерный относительный состав вредных веществ в атмосфере больших промышленных городов составляет: СО - 45% , SO - 18% , С Н - 15% , пыль - 12%. .
Кроме этих веществ в загрязненном атмосферном воздухе встречаются и другие более токсичные вещества, но в меньшем количестве. Так, например, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество все увеличивается. Искусственные загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается.
6.2. Значение и строение атмосферы
Если воду, которой издавна не хватало, называли "ресурсом жизни", то о воздухе вспомнили лишь в нашу урбанизированную эпоху. Напомним, что без пищи человек может прожить несколько десятков дней, а без воздуха – только до 5-7 мин. Кроме того, человеку необходим чистый воздух, которого, в особенности в городах и индустриальных центрах, не хватает.
Значение атмосферы. Атмосферный воздух - важнейший природный ресурс, его назначение (для Земли и человечества):
Снабдить людей, животный и растительный мир жизненно необходимыми газовыми элементами (кислородом, углекислым газом);
Смягчить температурные перепады (воздух - плохой проводник тепла и холода), т.е. обеспечить терморегуляцию на планете;
Защитить поверхность Земли от космического, радиационного и ультрафиолетового солнечного излучений;
Защитить Землю от метеоритов и прочих космических тел, подавляющая масса которых сгорает в атмосфере;
Обеспечить производственные антропогенные процессы кислородом, азотом, водородом и нейтральными газами.
Атмосфера "согревает" нашу планету, поглощая тепло, излучаемое Землей в мировое пространство, и частично возвращая его в виде встречного излучения. Атмосфера рассеивает солнечные лучи, в результате чего создается постепенный переход от света к тени (сумерки). В ночное время она излучает световые лучи и служит источником освещения земной поверхности.
Ночное свечение атмосферы (люминесценция) - это свечение разреженных газов воздуха на высотах от 80 до 300 км. Оно обеспечивает 40 – 45 % общей освещенности земной поверхности в безлунную ночь, в то время как звездный свет составляет около 30 %, а на свет, рассеиваемый межзвездной пылью, приходятся остальные 25 – 30 %. Разновидностью свечения атмосферы являются полярные сияния. На Земле они наблюдаются в высоких широтах только ночью при отсутствии облаков. Из космоса полярные сияния видны всегда, и при этом одновременно над большими территориями.
Строение атмосферы . В составе атмосферы выделяют несколько слоев - сфер, между которыми нет резко выраженных границ.
1. Тропосфера - нижний основной слой атмосферы. Он наиболее хорошо изучен. Высота тропосферы достигает 10 км над полюсами, 12 км в умеренных широтах и до 18 км над экватором.
Тропосфера содержит более 4/5 всей массы атмосферного воздуха. В ней наиболее ярко проявляются разнообразные погодные явления. Известно, что с подъемом на 1 км температура воздуха в этом слое снижается более чем на 6 градусов . Это происходит потому, что воздух пропускает к поверхности Земли солнечные лучи, которые ее нагревают. От земной поверхности нагреваются и прилегающие к Земле слои атмосферы.
Зимой поверхность Земли сильно охлаждается, чему способствует снежный покров, отражающий большую часть солнечных лучей. По этой причине воздух у поверхности Земли оказывается холоднее, чем вверху, то есть образуется так называемая инверсия температуры. Инверсия температуры часто наблюдается и в ночное время суток.
Летом поверхность Земли сильно и неравномерно нагревается солнечными лучами. От наиболее нагретых ее участков поднимаются вверх воздушные вихри. На смену поднявшемуся воздуху притекает воздух со стороны менее нагретых участков Земли, в свою очередь, замещаемый воздухом из верхних слоев атмосферы. Возникает конвекция, которая вызывает перемешивание атмосферы в вертикальном направлении. Конвекция способствует рассеиванию тумана и снижает запыленность нижнего слоя атмосферы.
В верхних слоях тропосферы на высоте 12 - 17 км при пролете самолетов часто образуются белые облачные следы, хорошо видимые с большого расстояния. Эти следы называются конденсационными , или следами инверсии. Основной причиной конденсационных следов является конденсация, или сублимация водяного пара, попадающего в атмосферу с отработавшими газами авиационных двигателей, так как при сжигании керосина в авиационном двигателе образуется водяной пар.
Для сжигания в двигателе 1 кг топлива расходуется около 11 кг атмосферного воздуха, при этом образуется около 12 кг отработавших газов, содержащих почти 1,4 кг водяного пара.
2. Стратосфера находится над тропосферой до высоты 50-55 км. В ней содержится менее 20 % массы всего атмосферного воздуха. В этом слое имеется незначительное перемещение газов и происходит возрастание температуры с высотой (до 0 0 С у верхней границы).
Нижняя часть стратосферы представляет мощный задерживающий слой, под которым скапливаются водяной пар, кристаллы льда и другие твердые частицы. Относительная влажность воздуха здесь всегда близка к 100 %.
В стратосфере расположен озоновый слой, отражающий губительное для жизни космическое излучение и частично ультрафиолетовые лучи Солнца. Наибольшая концентрация озона имеется на высоте 15-35 км, где свободный кислород под влиянием солнечной радиации превращается в озон.
3. Мезосфера простирается выше стратосферы на высоте приблизительно от 50 до 80 км. На её долю приходится менее 1 % воздуха. Для неё характерно понижение температуры с увеличением высоты, приблизительно от 0° С на границе со стратосферой до -90° С в верхних слоях мезосферы.
4. Ионосфера находится над мезосферой. Она характеризуется значительным содержанием атмосферных ионов и свободных электронов. В ионосфере происходит под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации ионизация сильно разреженного воздуха, а также космического излучения, которые вызывают разложение молекул атмосферных газов на ионы и электроны. Особенно интенсивна ионизация на высоте от 80 до 400 км. Ионосфера способствует распространению радиоволн. Верхняя граница ионосферы является внешней частью магнитосферы Земли. Ионосферу часто называют термосферой .
Атмосфера (от. греч. ατμός - «пар» и σφαῖρα - «сфера») - газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией. Атмосфера - газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водных паров и пыли. Через атмосферу осуществляется обмен вещества Земли с Космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы: водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, определяющей тепловой режим поверхности планеты, вызывающей диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов.
Атмосфера Земли содержит кислород, используемый большинством живых организмов для дыхания, и диоксид углерода, потребляемый растениями, водорослями и цианобактериями в процессе фотосинтеза. Атмосфера также является защитным слоем планеты, защищая её обитателей от солнечного ультрафиолетового излучения.
Атмосфера есть у всех массивных тел - планет земного типа, газовых гигантов.
Состав атмосферы
Атмосфера - это смесь газов, состоящая из азота (78,08 %), кислорода (20,95 %), углекислого газа (0,03 %), аргона (0,93 %), небольшого количества гелия, неона, ксенона, криптона (0,01 %), 0,038 % двуокиси углерода, и небольшое количество водорода, гелия, других благородных газов и загрязнителей.
Современный состав воздуха Земли установился более сотни миллионов лет назад, однако резко возросшая производственная деятельность человека все же привела к его изменению. В настоящее время отмечается увеличение содержания СО 2 примерно на 10-12 %.Входящие в состав атмосферы газы выполняют различные функциональные роли. Однако основное значение этих газов определяется прежде всего тем, что они очень сильно поглощают лучистую энергию и тем самым оказывают существенное влияние на температурный режим поверхности Земли и атмосферы.
Начальный состав атмосферы планеты обычно зависит от химических и температурных свойств солнца в период формирования планет и последующего выхода внешних газов. Затем состав газовой оболочки эволюционирует под действием различных факторов.
Атмосфера Венеры и Марса в основном состоят из двуокиси углерода с небольшими добавлениями азота, аргона, кислорода и других газов. Земная атмосфера в большой степени является продуктом живущих в ней организмов. Низкотемпературные газовые гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун - могут удерживать в основном газы с низкой молекулярной массой - водород и гелий. Высокотемпературные газовые гиганты, такие как Осирис или 51 Пегаса b, наоборот, не могут её удержать и молекулы их атмосферы рассеиваются в пространстве. Этот процесс протекает медленно, постоянно.
Азот, самый распространенный газ в атмосфере, химически мало активен.
Кислород , в отличие от азота, химически очень активный элемент. Специфическая функция кислорода - окисление органического вещества гетеротрофных организмов, горных пород и недоокисленных газов, выбрасываемых в атмосферу вулканами. Без кислорода не было бы разложения мертвого органического вещества.
Структура атмосферы
Структура атмосферы складывается из двух частей: внутренней- тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы, или ионосферы, и внешней - магнитосферы (экзосферы).
1)Тропосфера – это нижняя часть атмосферы, в которой сосредоточено 3\4 т.е. ~ 80% всей земной атмосферы. Её высота определяется интенсивностью вертикальных (восходящих или нисходящих) потоков воздуха, вызванных нагреванием земной поверхности и океана, поэтому толщина тропосферы на экваторе составляет 16 – 18 км, в умеренных широтах 10-11 км, а на полюсах – до 8 км. Температура воздуха в тропосфере на высоте понижается на 0,6ºС на каждые 100м и колеблется от +40 до - 50ºС.
2)Стратосфера находится выше тропосферы и имеет высоту до 50км от поверхности планеты. Температура на высоте до 30км постоянная -50ºС. Затем она начинает повышаться и на высоте 50 км достигает +10ºС.
Верхней границей биосферы являются озоновый экран.
Озоновый экран – это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющей максимальную плотность озона на высоте 20-26 км.
Высота озонового слоя у полюсов оценивается в 7 - 8 км, у экватора в 17-18км, а максимальная высота присутствия озона – 45-50 км. Выше озонового экрана жизнь невозможна из-за жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца. Если спрессовать все молекулы озона, то получится слой ~ 3мм вокруг планеты.
3)Мезосфера – верхняя граница этого слоя располагается до высоты 80км. Главная её особенность – резкое понижение температуры -90ºС у её верхней границы. Здесь фиксируется серебристые облака, состоящие из ледяных кристаллов.
4)Ионосфера (термосфера)- располагается до высоты 800 км и для неё характерно значительное повышение температуры:
150км температура +240ºС,
200км температура +500ºС,
600км температура +1500ºС.
Под действием ультрафиолетового излучения Солнца газы находятся в ионизированном состоянии. С ионизацией связано свечение газов и возникновение полярных сияний.
Ионосфера обладает способностью многократного отражения радиоволн, что обеспечивает дальнюю радиосвязь на планете.
5)Экзосфера – располагается выше 800км и простирается до 3000км. Здесь температура >2000ºС. Скорость движения газов приближается к критической ~ 11,2 км/сек. Господствуют атомы водорода и гелия, которые образуют вокруг Земли светящуюся корону, простирающуюся до высоты 20000км.
Функций атмосферы
1) Терморегулирующая – погода и климат на Земле зависит от распределения тепла, давления.
2) Жизнеобеспечивающая.
3) В тропосфере происходит глобальные вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс определяющий круговорот воды, теплообмен.
4) Практически все поверхности геологические процессы обусловлены взаимодействием атмосферы, литосферы и гидросферы.
5) Защитная – атмосфера защищает землю от космоса, солнечной радиации и метеоритной пыли.
Функции атмосферы . Без атмосферы жизнь на Земле была бы невозможна. Человек ежедневно потребляет 12-15 кг. воздуха, вдыхая каждую минуту от 5 до 100л, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище и воде. Кроме того, атмосфера надежно оберегает человека от опасностей, угрожающих ему из космоса: не пропускает метеориты, космические излучения. Без пищи человек может прожить пять недель, без воды - пять дней, без воздуха - пять минут. Нормальная жизнедеятельность людей требует не только воздуха, но и определенной его чистоты. От качества воздуха воздуха зависят здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность конструкций зданий, сооружений. Загрязненный воздух губителен для вод, суши, морей, почв. Атмосфера определяет световой и регулирует тепловой режимы земли, способствует перераспределению тепла на земном шаре. Газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного остывания и нагревания. Если бы наша планета не была бы окружена воздушной оболочкой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигла бы 200 С. Атмосфера спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Велико значение атмосферы в распределении света. Ее воздух разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает равномерное освещение. Атмосфера служит проводником звуков.
Роль атмосферы Земли
Атмосфера является наиболее легкой геосферой Земли, тем не менее ее влияние на многие земные процессы очень велико.
Начнем с того, что именно благодаря атмосфере стало возможно зарождение и существование жизни на нашей планете. Современные животные не могут обходиться без кислорода, а большинство растений, водорослей и цианобактерий - без углекислого газа. Кислород используется животными для дыхания, углекислый газ - растениями в процессе фотосинтеза, благодаря чему создаются необходимые растениям для жизнедеятельности сложные органические вещества, такие как, разнообразные соединения углерода, углеводы, аминокислоты, жирные кислоты.
С подъемом в высоту парциальное давление кислорода начинает снижаться. Что это значит? А значит это, что атомов кислорода в каждой единице объёма становится все меньше и меньше. При нормальное атмосферном давлении парциальное давление кислорода в легких человека (т.н. альвеолярный воздух) составляет 110 мм. рт. ст., давление углекислого газа - 40 мм рт. ст., а паров воды - 47 мм рт. ст.. При подъеме в высоту давление кислорода в легких начинает падать, а углекислого газа и воды остается на прежнем уровне.
Начиная с высоты 3 километров над уровнем моря у большинства людей начинается кислородное голодание или гипоксия. У человека наблюдается одышка, усиленное сердцебиение, головокружение, шум в ушах, головная боль, тошнота, мышечная слабость, потливость, нарушение остроты зрения, сонливость. Резко снижается работоспособность. На высотах свыше 9 километров дыхание человека становится невозможным и потому находиться без специальных дыхательных аппаратов строго запрещено.
Важной для нормальной жизнедеятельности организмов на Земле является роль атмосферы как защитника нашей планеты от ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца, космических лучей, метеоров. Подавляющую часть излучения задерживают верхние слои атмосферы - стратосфера и мезосфера, в результате чего проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Остальная, меньшая часть излучения, рассеивается. Здесь же, в верхних слоях атмосферы, сгорают и метеоры, которые мы можем наблюдать в виде маленьких "падающих звёзд".
Атмосфера служит регулятором сезонных колебаний температур и сглаживания суточных, предотвращая Землю от чрезмерного нагревания днём и охлаждения ночью. Атмосфера, благодаря наличию в её составе водяного пара, углекислого газа, метана и озона, легко пропускает солнечные лучи, нагревающие её нижние слои и подстилающую поверхность, но задерживает обратное тепловое излучение от земной поверхности в виде длинноволновой радиации. Эта особенность атмосферы называется парниковым эффектом. Без него суточные колебания температур нижних слоёв атмосферы достигали бы колоссальных величин: до 200° С и естественно сделали бы невозможным существование жизни в том виде, в котором мы её знаем.
Разные участки на Земле нагреваются неравномерно. Низкие широты нашей планеты, т.е. области с субтропическим и тропическим климатом, получают тепла от Солнца гораздо больше чем средние и высокие - области с умеренным и арктическим (антарктическим) типом климата. По-разному нагреваются материки и океаны. Если первые и нагреваются и охлаждаются гораздо быстрее, то вторые долго поглощают тепло, но в тоже время и также долго его отдают. Как известно теплый воздух является более легким чем холодный, а потому поднимается вверх. Его место у поверхности занимает холодный, более тяжелый воздух. Так образуется ветер и формируется погода. А ветер в свою очередь приводит к процессам физического и химического выветривания, последние из которых формируют экзогенные формы рельефа
С подъёмом в высоту климатические различия между разными регионами земного шара начинают стираться. А начиная с высоты 100 км. атмосферный воздух лишается возможности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции. Единственным способом передачи тепла становится тепловое излучение, т.е. нагревание воздуха космическими и солнечными лучами.
Кроме того только при наличии атмосферы на планете возможен круговорот воды в природе, выпадение осадков и образование облаков.
Круговорот воды - это процесс циклического перемещения воды в пределах земной биосферы, состоящий из процессов испарения, конденсации и осадков. Различают 3 уровня круговорота воды:
Большой, или мировой, круговорот - водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная - очищается.
Малый, или океанический, круговорот - водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.
Внутриконтинентальный круговорот - вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.
Стоит также отметить, что выпадение осадков становится возможным лишь при наличии в воздухе т.н. ядер конденсации - мельчайших твердых частиц. Если бы в земной атмосфере таких частиц не было, то и никакие осадки бы не выпадали.
И последнее что хотелось сказать про роль атмосферы Земли, это то, что только благодаря ей на нашей планете возможно распространение звуков и возникновение аэродинамической подъёмной силы. На планетах лишенных или имеющих атмосферу малой мощности царит мертвая тишина. Человек на таких небесных телах буквально лишается дара речи. При отсутствии атмосферы становится невозможным управляемый аэродинамический полёт, на смену которому приходит баллистический.
Конец четверти - всегда время хлопот для заботливых родителей. :) Поскольку я считаю, что стыдно иметь 4 по географии, решил подтянуть своего сына по этому предмету и провести небольшой урок объяснив ему, что называется атмосферой и какова ее роль. Кстати, усилия не прошли зря, и моему сыну «светит» пятерка!
Что такое атмосфера
Для начала необходимо разобраться, что же она из себя представляет. Итак, это самая легкая оболочка из всех, однако ее роль во всех процессах нашей планеты весьма существенна. Она неоднородна - чем выше от поверхности планеты, тем более она разряжена, вследствие чего меняется и ее состав . Наука рассматривает эту оболочку в виде нескольких слоев:
- тропосфера - здесь наблюдается максимальная плотность, и здесь же происходят все атмосферные явления;
- стратосфера - характеризуется меньшей плотностью, и единственное явление, наблюдаемое здесь - серебристые облака;
- мезосфера - здесь наблюдается значительное понижение температуры;
- термосфера - здесь плотность воздуха меньше в несколько сотен тысяч раз;
- экзосфера - представлена ионизированными газами - плазмой.
Каково значение атмосферы
Во первых, благодаря ей стало возможным появление жизни . Животные не выживут без кислорода, а растения не в состоянии поддерживать жизнедеятельность без другого газа - углекислого. Он необходим растениям как основной компонент процесса фотосинтеза , в результате которого вырабатывается необходимый для животных кислород. Нужно отметить особую важность этой оболочки как щита, что противодействует излучениям Солнца и метеорам - они просто сгорают в ее толще. Она выступает в качестве теплорегулятора нивелируя колебания температур: чрезмерного перегрева в течение дня, и переохлаждения ночью. Она словно одеялом укутывает нашу планету, задерживая обратное излучение тепла .
В силу того, что планета прогревается неравномерно, возникают перепады давления, что становятся причиной возникновения ветров и перемены погоды . Ветра участвуют в процессах, называемых «выветривание», формируя различные рельефные зоны. Кроме этого, без нее был бы невозможен еще один архиважный процесс - круговорот воды, благодаря которому формируются облака и выпадают осадки .
Итоги
Таким образом, значение атмосферы заключается в следующем:
- защита - от радиации и астероидов;
- климат - поддерживает относительную стабильность температуры;
- источник кислорода - важнейшее условие жизни;
- транспортировка - является средой, в которой перемещаются массы воздуха и влага;
- среда обитани я - для насекомых, птиц, бактерий.
