L'atmosfera è una miscela di vari gas. Si estende dalla superficie terrestre fino a un'altezza di 900 km, proteggendo il pianeta dallo spettro dannoso della radiazione solare e contiene i gas necessari per tutta la vita sul pianeta. L'atmosfera intrappola il calore del sole, riscaldandosi vicino alla superficie terrestre e creando un clima favorevole.

Composizione dell'atmosfera

L'atmosfera terrestre è composta principalmente da due gas: azoto (78%) e ossigeno (21%). Inoltre, contiene impurità di anidride carbonica e altri gas. nell'atmosfera esiste sotto forma di vapore, gocce di umidità nelle nuvole e cristalli di ghiaccio.

Strati dell'atmosfera

L'atmosfera è composta da molti strati, tra i quali non ci sono confini chiari. Le temperature dei diversi strati differiscono notevolmente l'una dall'altra.

magnetosfera senz'aria. La maggior parte dei satelliti terrestri volano qui al di fuori dell'atmosfera terrestre. Esosfera (450-500 km dalla superficie). Quasi non contiene gas. Alcuni satelliti meteorologici volano nell'esosfera. La termosfera (80-450 km) è caratterizzata da temperature elevate che raggiungono i 1700°C nello strato superiore. Mesosfera (50-80 km). In questa sfera, la temperatura diminuisce all'aumentare dell'altitudine. È qui che la maggior parte dei meteoriti (frammenti di rocce spaziali) che entrano nell'atmosfera bruciano. Stratosfera (15-50 km). Contiene uno strato di ozono, ovvero uno strato di ozono che assorbe le radiazioni ultraviolette del sole. Ciò porta ad un aumento della temperatura vicino alla superficie terrestre. Gli aerei a reazione di solito volano qui, come la visibilità in questo strato è molto buona e non c'è quasi nessuna interferenza causata dalle condizioni meteorologiche. Troposfera. L'altezza varia da 8 a 15 km dalla superficie terrestre. È qui che si forma il tempo del pianeta, poiché in questo strato contiene la maggior parte del vapore acqueo, della polvere e dei venti. La temperatura diminuisce con la distanza dalla superficie terrestre.

Pressione atmosferica

Anche se non lo sentiamo, gli strati dell'atmosfera esercitano una pressione sulla superficie della Terra. Il più alto è vicino alla superficie e man mano che ti allontani da essa diminuisce gradualmente. Dipende dalla differenza di temperatura tra terra e oceano, e quindi in aree poste alla stessa altezza sul livello del mare, spesso c'è una pressione diversa. La bassa pressione porta il tempo piovoso, mentre l'alta pressione di solito imposta il tempo sereno.

Il movimento delle masse d'aria nell'atmosfera

E le pressioni causano la miscelazione della bassa atmosfera. Questo crea venti che soffiano da aree di alta pressione ad aree di bassa pressione. In molte regioni si verificano anche venti locali, causati dalle differenze di temperatura della terra e del mare. Anche le montagne hanno un'influenza significativa sulla direzione dei venti.

l'effetto serra

L'anidride carbonica e altri gas nell'atmosfera terrestre intrappolano il calore del sole. Questo processo è comunemente chiamato effetto serra, poiché è per molti versi simile alla circolazione del calore nelle serre. L'effetto serra provoca il riscaldamento globale del pianeta. Nelle zone di alta pressione - anticicloni - si instaura un chiaro solare. Nelle zone di bassa pressione - cicloni - il tempo è generalmente instabile. Calore e luce che entrano nell'atmosfera. I gas intrappolano il calore riflesso dalla superficie terrestre, provocando così un aumento della temperatura sulla terra.

C'è uno speciale strato di ozono nella stratosfera. L'ozono blocca la maggior parte delle radiazioni ultraviolette del Sole, proteggendo la Terra e tutta la vita su di essa. Gli scienziati hanno scoperto che la causa della distruzione dello strato di ozono sono speciali gas di biossido di clorofluorocarbonio contenuti in alcuni aerosol e apparecchiature di refrigerazione. Nell'Artico e nell'Antartide sono stati trovati enormi buchi nello strato di ozono, che contribuiscono ad aumentare la quantità di radiazioni ultraviolette che colpiscono la superficie terrestre.

L'ozono si forma nella bassa atmosfera come risultato tra la radiazione solare e vari gas di scarico e gas. Di solito si disperde nell'atmosfera, ma se si forma uno strato chiuso di aria fredda sotto uno strato di aria calda, si verificano concentrati di ozono e smog. Sfortunatamente, questo non può compensare la perdita di ozono nei buchi dell'ozono.

L'immagine satellitare mostra chiaramente un buco nello strato di ozono sopra l'Antartide. La dimensione del buco varia, ma gli scienziati ritengono che sia in costante aumento. Si stanno tentando di ridurre il livello dei gas di scarico nell'atmosfera. Ridurre l'inquinamento atmosferico e utilizzare carburanti senza fumo nelle città. Lo smog provoca irritazione agli occhi e soffocamento in molte persone.

L'emergere e l'evoluzione dell'atmosfera terrestre

L'atmosfera moderna della Terra è il risultato di un lungo sviluppo evolutivo. È nato come risultato dell'azione congiunta di fattori geologici e dell'attività vitale degli organismi. Nel corso della storia geologica, l'atmosfera terrestre ha subito diversi profondi riarrangiamenti. Sulla base di dati geologici e teorici (prerequisiti), l'atmosfera primordiale della giovane Terra, che esisteva circa 4 miliardi di anni fa, potrebbe essere costituita da una miscela di gas inerti e nobili con una piccola aggiunta di azoto passivo (N.A. Yasamanov, 1985 ; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. Attualmente, il punto di vista sulla composizione e la struttura dell'atmosfera primordiale è alquanto cambiato. L'atmosfera primaria (protoatmosfera) è al primo stadio protoplanetario. 4,2 miliardi di anni , potrebbe essere costituito da una miscela di metano, ammoniaca e anidride carbonica. A seguito del degasaggio del mantello e dei processi di agenti atmosferici attivi che si verificano sulla superficie terrestre, vapore acqueo, composti del carbonio sotto forma di CO 2 e CO, zolfo e suoi i composti iniziarono a entrare nell'atmosfera, così come gli acidi alogeni forti - HCI, HF, HI e acido borico, che erano integrati da metano, ammoniaca, idrogeno, argon e alcuni altri gas nobili nell'atmosfera. Questa atmosfera primaria era attraverso estremamente sottile. Pertanto, la temperatura vicino alla superficie terrestre era vicina alla temperatura di equilibrio radiativo (AS Monin, 1977).

Nel tempo, la composizione gassosa dell'atmosfera primaria iniziò a trasformarsi sotto l'influenza degli agenti atmosferici delle rocce che sporgevano sulla superficie terrestre, dell'attività vitale dei cianobatteri e delle alghe azzurre, dei processi vulcanici e dell'azione della luce solare. Ciò ha portato alla decomposizione del metano in anidride carbonica, ammoniaca - in azoto e idrogeno; anidride carbonica cominciò ad accumularsi nell'atmosfera secondaria, che lentamente discendeva sulla superficie terrestre, e azoto. Grazie all'attività vitale delle alghe blu-verdi, nel processo di fotosintesi iniziò a essere prodotto ossigeno, che, tuttavia, all'inizio veniva speso principalmente per "gas atmosferici ossidanti, e poi rocce. Allo stesso tempo, l'ammoniaca, ossidata ad azoto molecolare, iniziò ad accumularsi intensamente nell'atmosfera. Si presume che una parte significativa dell'azoto nell'atmosfera moderna sia relitta. Metano e monossido di carbonio sono stati ossidati ad anidride carbonica. Lo zolfo e l'idrogeno solforato sono stati ossidati a SO 2 e SO 3 che, a causa della loro elevata mobilità e leggerezza, sono stati rapidamente rimossi dall'atmosfera. Così, l'atmosfera da riducente, come era nell'Archeano e nel primo Proterozoico, si trasformò gradualmente in ossidante.

L'anidride carbonica è entrata nell'atmosfera sia come risultato dell'ossidazione del metano che come risultato del degassamento del mantello e degli agenti atmosferici delle rocce. Nel caso in cui tutta l'anidride carbonica rilasciata nell'intera storia della Terra rimanesse nell'atmosfera, la sua pressione parziale potrebbe ora diventare la stessa di Venere (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Ma sulla Terra, il processo è stato invertito. Una parte significativa dell'anidride carbonica dall'atmosfera è stata disciolta nell'idrosfera, in cui è stata utilizzata dagli organismi acquatici per costruire i loro gusci e convertita biogenicamente in carbonati. Successivamente da essi si sono formati gli strati più potenti di carbonati chemogeni e organogeni.

L'ossigeno è stato fornito all'atmosfera da tre fonti. Per molto tempo, a partire dal momento della formazione della Terra, si è liberato durante il degassamento del mantello e si è dedicato principalmente ai processi ossidativi.Un'altra fonte di ossigeno è stata la fotodissociazione del vapore acqueo da parte della radiazione solare ultravioletta dura. apparizioni; l'ossigeno libero nell'atmosfera ha portato alla morte della maggior parte dei procarioti che vivevano in condizioni di riduzione. Gli organismi procarioti hanno cambiato i loro habitat. Hanno lasciato la superficie della Terra alle sue profondità e regioni in cui le condizioni di riduzione erano ancora preservate. Furono sostituiti dagli eucarioti, che iniziarono a trasformare vigorosamente l'anidride carbonica in ossigeno.

Durante l'Archeano e una parte significativa del Proterozoico, la quasi totalità dell'ossigeno, proveniente sia abiogenicamente che biogenicamente, veniva speso principalmente per l'ossidazione del ferro e dello zolfo. Entro la fine del Proterozoico, tutto il ferro metallico bivalente che si trovava sulla superficie terrestre si ossidava o si spostava nel nucleo terrestre. Ciò ha portato al fatto che la pressione parziale dell'ossigeno nella prima atmosfera proterozoica è cambiata.

Nel mezzo del Proterozoico, la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera ha raggiunto il punto Urey e ammontava allo 0,01% del livello attuale. A partire da quel momento, l'ossigeno iniziò ad accumularsi nell'atmosfera e, probabilmente, già alla fine del Riphean, il suo contenuto raggiunse il punto Pasteur (0,1% del livello attuale). È possibile che lo strato di ozono sia sorto nel periodo vendiano e che non sia mai scomparso.

La comparsa di ossigeno libero nell'atmosfera terrestre stimolò l'evoluzione della vita e portò all'emergere di nuove forme con un metabolismo più perfetto. Se le precedenti alghe e cianuri unicellulari eucariotiche, che apparivano all'inizio del Proterozoico, richiedevano un contenuto di ossigeno nell'acqua di soli 10 -3 della sua concentrazione moderna, allora con l'emergere di Metazoi non scheletrici alla fine del Primo Vendiano, cioè, circa 650 milioni di anni fa, la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera avrebbe dovuto essere molto più alta. Dopotutto, Metazoa utilizzava la respirazione dell'ossigeno e ciò richiedeva che la pressione parziale dell'ossigeno raggiungesse un livello critico: il punto Pasteur. In questo caso, il processo di fermentazione anaerobica è stato sostituito da un metabolismo dell'ossigeno energeticamente più promettente e progressivo.

Successivamente, l'ulteriore accumulo di ossigeno nell'atmosfera terrestre si è verificato piuttosto rapidamente. Il progressivo aumento del volume delle alghe azzurre ha contribuito al raggiungimento nell'atmosfera del livello di ossigeno necessario al supporto vitale del mondo animale. Una certa stabilizzazione del contenuto di ossigeno nell'atmosfera si è verificata dal momento in cui le piante sono arrivate a terra, circa 450 milioni di anni fa. L'emergere di piante a terra, avvenuta nel periodo siluriano, ha portato alla stabilizzazione finale del livello di ossigeno nell'atmosfera. Da quel momento, la sua concentrazione iniziò a fluttuare entro limiti piuttosto ristretti, senza mai andare oltre l'esistenza della vita. La concentrazione di ossigeno nell'atmosfera si è completamente stabilizzata dalla comparsa delle piante da fiore. Questo evento ha avuto luogo a metà del periodo Cretaceo, cioè circa 100 milioni di anni fa.

La maggior parte dell'azoto si è formata nelle prime fasi dello sviluppo della Terra, principalmente a causa della decomposizione dell'ammoniaca. Con l'avvento degli organismi, iniziò il processo di legare l'azoto atmosferico alla materia organica e di seppellirlo nei sedimenti marini. Dopo il rilascio di organismi sulla terra, l'azoto ha iniziato a essere sepolto nei sedimenti continentali. I processi di lavorazione dell'azoto libero sono stati particolarmente intensificati con l'avvento delle piante terrestri.

A cavallo del Criptozoico e del Fanerozoico, cioè circa 650 milioni di anni fa, il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera è sceso a decimi di percento, e solo abbastanza recentemente ha raggiunto un contenuto vicino al livello attuale, circa 10-20 milioni anni fa.

Pertanto, la composizione gassosa dell'atmosfera non solo forniva spazio vitale agli organismi, ma determinava anche le caratteristiche della loro attività vitale, promuoveva l'insediamento e l'evoluzione. I conseguenti fallimenti nella distribuzione della composizione gassosa dell'atmosfera favorevole agli organismi, sia per cause cosmiche che planetarie, portarono a estinzioni di massa del mondo organico, che si verificarono ripetutamente durante il Criptozoico e in alcune tappe della storia del Fanerozoico.

Funzioni etnosferiche dell'atmosfera

L'atmosfera terrestre fornisce la sostanza, l'energia necessaria e determina la direzione e la velocità dei processi metabolici. La composizione del gas dell'atmosfera moderna è ottimale per l'esistenza e lo sviluppo della vita. In quanto area di formazione del tempo e del clima, l'atmosfera deve creare condizioni confortevoli per la vita di persone, animali e vegetazione. Le deviazioni in una direzione o nell'altra nella qualità dell'aria atmosferica e nelle condizioni meteorologiche creano condizioni estreme per la vita del mondo animale e vegetale, compreso l'uomo.

L'atmosfera della Terra non solo fornisce le condizioni per l'esistenza dell'umanità, essendo il fattore principale nell'evoluzione dell'etnosfera. Allo stesso tempo, risulta essere una risorsa energetica e di materia prima per la produzione. In generale, l'atmosfera è un fattore che preserva la salute umana e alcune aree, a causa delle condizioni fisiche e geografiche e della qualità dell'aria atmosferica, fungono da aree ricreative e sono aree destinate al trattamento sanatorio e allo svago per le persone. L'atmosfera è quindi un fattore di impatto estetico ed emotivo.

Le funzioni etnosferiche e tecnosferiche dell'atmosfera, determinate di recente (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), necessitano di uno studio indipendente e approfondito. Pertanto, lo studio delle funzioni dell'energia atmosferica è molto rilevante sia dal punto di vista del verificarsi e del funzionamento di processi che danneggiano l'ambiente, sia dal punto di vista dell'impatto sulla salute e sul benessere dell'uomo. In questo caso si tratta dell'energia dei cicloni e degli anticicloni, dei vortici atmosferici, della pressione atmosferica e di altri fenomeni atmosferici estremi, il cui utilizzo efficace contribuirà a risolvere con successo il problema di ottenere fonti di energia alternative che non inquinino il ambiente. Dopotutto, l'ambiente aereo, in particolare quella parte di esso che si trova al di sopra dell'Oceano Mondiale, è un'area per il rilascio di una quantità colossale di energia gratuita.

Ad esempio, è stato stabilito che i cicloni tropicali di forza media rilasciano energia equivalente all'energia di 500.000 bombe atomiche sganciate su Hiroshima e Nagasaki in un solo giorno. Per 10 giorni dall'esistenza di un tale ciclone, viene rilasciata energia sufficiente per soddisfare tutto il fabbisogno energetico di un paese come gli Stati Uniti per 600 anni.

Negli ultimi anni sono stati pubblicati numerosi lavori di scienziati naturali, in un modo o nell'altro, riguardanti vari aspetti dell'attività e l'influenza dell'atmosfera sui processi terrestri, il che indica l'intensificazione delle interazioni interdisciplinari nelle moderne scienze naturali. Allo stesso tempo si manifesta il ruolo integrativo di alcune sue direzioni, tra le quali è necessario notare la direzione funzionale-ecologica in geoecologia.

Questa direzione stimola l'analisi e la generalizzazione teorica delle funzioni ecologiche e del ruolo planetario delle varie geosfere, e questo, a sua volta, è un importante prerequisito per lo sviluppo della metodologia e delle basi scientifiche per uno studio olistico del nostro pianeta, l'uso razionale e protezione delle sue risorse naturali.

L'atmosfera terrestre è composta da diversi strati: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera, ionosfera ed esosfera. Nella parte superiore della troposfera e nella parte inferiore della stratosfera è presente uno strato arricchito di ozono, chiamato strato di ozono. Sono state stabilite alcune regolarità (giornaliere, stagionali, annuali, ecc.) nella distribuzione dell'ozono. Fin dal suo inizio, l'atmosfera ha influenzato il corso dei processi planetari. La composizione primaria dell'atmosfera era completamente diversa da quella attuale, ma nel tempo la proporzione e il ruolo dell'azoto molecolare sono aumentati costantemente, circa 650 milioni di anni fa è apparso l'ossigeno libero, la cui quantità è aumentata continuamente, ma la concentrazione di anidride carbonica è diminuita di conseguenza . L'elevata mobilità dell'atmosfera, la sua composizione gassosa e la presenza di aerosol ne determinano il ruolo eccezionale e la partecipazione attiva a vari processi geologici e biosferici. Il ruolo dell'atmosfera nella ridistribuzione dell'energia solare e nello sviluppo di fenomeni naturali catastrofici e disastri è grande. Vortici atmosferici: tornado (tornado), uragani, tifoni, cicloni e altri fenomeni hanno un impatto negativo sul mondo organico e sui sistemi naturali. Le principali fonti di inquinamento insieme ai fattori naturali sono varie forme di attività economica umana. Gli impatti antropogenici sull'atmosfera si esprimono non solo nella comparsa di vari aerosol e gas serra, ma anche in un aumento della quantità di vapore acqueo e si manifestano sotto forma di smog e piogge acide. I gas serra modificano il regime di temperatura della superficie terrestre, le emissioni di alcuni gas riducono il volume dello schermo di ozono e contribuiscono alla formazione di buchi di ozono. Il ruolo etnosferico dell'atmosfera terrestre è grande.

Il ruolo dell'atmosfera nei processi naturali

L'atmosfera superficiale nel suo stato intermedio tra la litosfera e lo spazio esterno e la sua composizione gassosa creano le condizioni per la vita degli organismi. Allo stesso tempo, gli agenti atmosferici e l'intensità della distruzione delle rocce, il trasferimento e l'accumulo di materiale detritico dipendono dalla quantità, natura e frequenza delle precipitazioni, dalla frequenza e dalla forza dei venti e soprattutto dalla temperatura dell'aria. L'atmosfera è la componente centrale del sistema climatico. Temperatura e umidità dell'aria, nuvolosità e precipitazioni, vento: tutto ciò caratterizza il tempo, ovvero lo stato dell'atmosfera in continuo cambiamento. Allo stesso tempo, queste stesse componenti caratterizzano anche il clima, cioè il regime meteorologico medio a lungo termine.

La composizione dei gas, la presenza di nubi e varie impurità, che sono dette particelle di aerosol (ceneri, polveri, particelle di vapore acqueo), determinano le caratteristiche del passaggio della radiazione solare attraverso l'atmosfera e impediscono la fuoriuscita della radiazione termica terrestre nello spazio esterno.

L'atmosfera terrestre è molto mobile. I processi che si verificano in esso e i cambiamenti nella sua composizione del gas, spessore, torbidità, trasparenza e presenza di varie particelle di aerosol in esso influenzano sia il tempo che il clima.

L'azione e la direzione dei processi naturali, così come la vita e l'attività sulla Terra, sono determinate dalla radiazione solare. Fornisce il 99,98% del calore che arriva sulla superficie terrestre. Annualmente fa 134*1019 kcal. Questa quantità di calore può essere ottenuta bruciando 200 miliardi di tonnellate di carbone. Le riserve di idrogeno, che creano questo flusso di energia termonucleare nella massa del Sole, saranno sufficienti per almeno altri 10 miliardi di anni, cioè per un periodo doppio di quello che esiste il nostro pianeta stesso.

Circa 1/3 della quantità totale di energia solare che entra nel limite superiore dell'atmosfera viene riflessa nello spazio mondiale, il 13% viene assorbito dallo strato di ozono (compresa quasi tutta la radiazione ultravioletta). 7% - il resto dell'atmosfera e solo il 44% raggiunge la superficie terrestre. La radiazione solare totale che raggiunge la Terra in un giorno è uguale all'energia che l'umanità ha ricevuto come risultato della combustione di tutti i tipi di combustibile nell'ultimo millennio.

La quantità e la natura della distribuzione della radiazione solare sulla superficie terrestre dipendono strettamente dalla nuvolosità e dalla trasparenza dell'atmosfera. La quantità di radiazione diffusa è influenzata dall'altezza del Sole sopra l'orizzonte, dalla trasparenza dell'atmosfera, dal contenuto di vapore acqueo, dalla polvere, dalla quantità totale di anidride carbonica, ecc.

La massima quantità di radiazione diffusa cade nelle regioni polari. Più basso è il Sole sopra l'orizzonte, meno calore entra in una data area.

La trasparenza e la nuvolosità atmosferiche sono di grande importanza. In una giornata estiva nuvolosa, di solito fa più freddo che in una serena, poiché le nuvole diurne impediscono il riscaldamento della superficie terrestre.

Il contenuto di polvere nell'atmosfera gioca un ruolo importante nella distribuzione del calore. Le particelle solide finemente disperse di polvere e cenere in esso contenute, che ne pregiudicano la trasparenza, influiscono negativamente sulla distribuzione della radiazione solare, la maggior parte della quale viene riflessa. Le particelle fini entrano nell'atmosfera in due modi: sono ceneri emesse durante le eruzioni vulcaniche o polvere del deserto trasportata dai venti provenienti dalle aride regioni tropicali e subtropicali. Soprattutto molta di questa polvere si forma durante la siccità, quando viene trasportata negli strati superiori dell'atmosfera da flussi di aria calda ed è in grado di rimanervi a lungo. Dopo l'eruzione del vulcano Krakatoa nel 1883, la polvere lanciata nell'atmosfera per decine di chilometri è rimasta nella stratosfera per circa 3 anni. A seguito dell'eruzione del vulcano El Chichon (Messico) nel 1985, la polvere ha raggiunto l'Europa e quindi si è verificata una leggera diminuzione delle temperature superficiali.

L'atmosfera terrestre contiene una quantità variabile di vapore acqueo. In termini assoluti, in peso o in volume, la sua quantità varia dal 2 al 5%.

Il vapore acqueo, come l'anidride carbonica, aumenta l'effetto serra. Nelle nuvole e nelle nebbie che si formano nell'atmosfera si verificano particolari processi fisico-chimici.

La principale fonte di vapore acqueo nell'atmosfera è la superficie degli oceani. Da esso evapora annualmente uno strato d'acqua di 95-110 cm di spessore, parte dell'umidità ritorna nell'oceano dopo la condensazione e l'altra viene diretta verso i continenti dalle correnti d'aria. Nelle regioni con clima variabile-umido, le precipitazioni inumidiscono il suolo e nelle regioni umide crea riserve idriche sotterranee. Pertanto, l'atmosfera è un accumulatore di umidità e un serbatoio di precipitazioni. e le nebbie che si formano nell'atmosfera forniscono umidità alla copertura del suolo e svolgono quindi un ruolo decisivo nello sviluppo del mondo animale e vegetale.

L'umidità atmosferica è distribuita sulla superficie terrestre a causa della mobilità dell'atmosfera. Ha un sistema molto complesso di venti e distribuzione della pressione. A causa del fatto che l'atmosfera è in continuo movimento, la natura e l'estensione della distribuzione dei flussi e della pressione del vento cambiano costantemente. Le scale di circolazione variano da quella micrometeorologica, con una dimensione di poche centinaia di metri, a quella globale, con una dimensione di diverse decine di migliaia di chilometri. Enormi vortici atmosferici sono coinvolti nella creazione di sistemi di correnti d'aria su larga scala e determinano la circolazione generale dell'atmosfera. Inoltre, sono fonti di fenomeni atmosferici catastrofici.

La distribuzione delle condizioni meteorologiche e climatiche e il funzionamento della materia vivente dipendono dalla pressione atmosferica. Nel caso in cui la pressione atmosferica oscilli entro piccoli limiti, non gioca un ruolo determinante per il benessere delle persone e il comportamento degli animali e non influisce sulle funzioni fisiologiche delle piante. Di norma, i fenomeni frontali e i cambiamenti meteorologici sono associati a variazioni di pressione.

La pressione atmosferica è di fondamentale importanza per la formazione del vento che, essendo un fattore di formazione del rilievo, ha l'effetto più forte su flora e fauna.

Il vento è in grado di sopprimere la crescita delle piante e allo stesso tempo favorisce il trasferimento dei semi. Il ruolo del vento nella formazione delle condizioni meteorologiche e climatiche è grande. Agisce anche come regolatore delle correnti marine. Il vento come uno dei fattori esogeni contribuisce all'erosione e alla deflazione del materiale esposto agli agenti atmosferici su lunghe distanze.

Ruolo ecologico e geologico dei processi atmosferici

La diminuzione della trasparenza dell'atmosfera dovuta alla comparsa di particelle di aerosol e polvere solida in essa contenuta influisce sulla distribuzione della radiazione solare, aumentando l'albedo o riflettività. Varie reazioni chimiche portano allo stesso risultato, provocando la decomposizione dell'ozono e la generazione di nuvole "perlate", costituite da vapore acqueo. Il cambiamento globale della riflettività, così come i cambiamenti nella composizione del gas dell'atmosfera, principalmente i gas serra, sono la causa del cambiamento climatico.

Il riscaldamento irregolare, che provoca differenze di pressione atmosferica su diverse parti della superficie terrestre, porta alla circolazione atmosferica, che è il segno distintivo della troposfera. Quando c'è una differenza di pressione, l'aria scorre dalle aree ad alta pressione alle aree a bassa pressione. Questi movimenti delle masse d'aria, insieme all'umidità e alla temperatura, determinano le principali caratteristiche ecologiche e geologiche dei processi atmosferici.

A seconda della velocità, il vento produce vari lavori geologici sulla superficie terrestre. A una velocità di 10 m/s scuote i grossi rami degli alberi, raccoglie e trasporta polvere e sabbia fine; spezza i rami degli alberi ad una velocità di 20 m/s, trasporta sabbia e ghiaia; a una velocità di 30 m/s (tempesta) strappa i tetti delle case, sradica alberi, rompe pali, sposta ciottoli e trasporta ghiaia piccola, e un uragano a una velocità di 40 m/s distrugge case, rompe e demolisce linee elettriche pali, sradica grandi alberi.

Tempeste di burrasca e tornado (tornado) hanno un grande impatto ambientale negativo con conseguenze catastrofiche: vortici atmosferici che si verificano nella stagione calda su potenti fronti atmosferici con una velocità fino a 100 m/s. Le burrasche sono trombe d'aria orizzontali con velocità del vento di uragano (fino a 60-80 m/s). Sono spesso accompagnati da forti acquazzoni e temporali che durano da pochi minuti a mezz'ora. Le burrasche coprono aree larghe fino a 50 km e percorrono una distanza di 200-250 km. Una forte tempesta a Mosca e nella regione di Mosca nel 1998 ha danneggiato i tetti di molte case e abbattuto alberi.

I tornado, chiamati tornado in Nord America, sono potenti vortici atmosferici a forma di imbuto spesso associati alle nuvole temporalesche. Queste sono colonne d'aria che si restringono nel mezzo con un diametro da alcune decine a centinaia di metri. Il tornado ha l'aspetto di un imbuto, molto simile alla proboscide di un elefante, che scende dalle nuvole o sale dalla superficie della terra. Possedendo una forte rarefazione e un'elevata velocità di rotazione, il tornado viaggia fino a diverse centinaia di chilometri, aspirando polvere, acqua da serbatoi e vari oggetti. I potenti tornado sono accompagnati da temporali, pioggia e hanno un grande potere distruttivo.

I tornado si verificano raramente nelle regioni subpolari o equatoriali, dove fa costantemente freddo o caldo. Pochi tornado in mare aperto. I tornado si verificano in Europa, Giappone, Australia, Stati Uniti e in Russia sono particolarmente frequenti nella regione centrale della Terra Nera, nelle regioni di Mosca, Yaroslavl, Nizhny Novgorod e Ivanovo.

I tornado sollevano e spostano automobili, case, vagoni, ponti. Negli Stati Uniti si osservano tornado (tornado) particolarmente distruttivi. Ogni anno si registrano da 450 a 1500 tornado, con una media di circa 100 vittime. I tornado sono processi atmosferici catastrofici ad azione rapida. Si formano in soli 20-30 minuti e il loro tempo di esistenza è di 30 minuti. Pertanto, è quasi impossibile prevedere l'ora e il luogo in cui si verificano i tornado.

Altri vortici atmosferici distruttivi, ma a lungo termine sono i cicloni. Si formano a causa di una caduta di pressione che, in determinate condizioni, contribuisce al verificarsi di un movimento circolare delle correnti d'aria. I vortici atmosferici si originano attorno a potenti correnti ascendenti di aria calda umida e ruotano ad alta velocità in senso orario nell'emisfero sud e in senso antiorario nell'emisfero nord. I cicloni, a differenza dei tornado, hanno origine negli oceani e producono le loro azioni distruttive sui continenti. I principali fattori distruttivi sono i forti venti, le intense precipitazioni sotto forma di nevicate, acquazzoni, grandine e alluvioni. I venti con velocità di 19 - 30 m / s formano una tempesta, 30 - 35 m / s - una tempesta e più di 35 m / s - un uragano.

I cicloni tropicali - uragani e tifoni - hanno una larghezza media di diverse centinaia di chilometri. La velocità del vento all'interno del ciclone raggiunge la forza dell'uragano. I cicloni tropicali durano da alcuni giorni a diverse settimane, muovendosi a una velocità compresa tra 50 e 200 km/h. I cicloni di media latitudine hanno un diametro maggiore. Le loro dimensioni trasversali variano da mille a diverse migliaia di chilometri, la velocità del vento è tempestosa. Si muovono nell'emisfero settentrionale da ovest e sono accompagnati da grandine e nevicate, che sono catastrofiche. I cicloni ei loro uragani e tifoni associati sono i maggiori disastri naturali dopo le inondazioni in termini di numero di vittime e danni causati. Nelle aree densamente popolate dell'Asia, il numero delle vittime durante gli uragani si misura in migliaia. Nel 1991, in Bangladesh, durante un uragano che provocò la formazione di onde marine alte 6 m, morirono 125mila persone. I tifoni causano gravi danni agli Stati Uniti. Di conseguenza, decine e centinaia di persone muoiono. In Europa occidentale, gli uragani causano meno danni.

I temporali sono considerati un fenomeno atmosferico catastrofico. Si verificano quando l'aria calda e umida sale molto rapidamente. Al confine tra le zone tropicali e subtropicali, i temporali si verificano per 90-100 giorni all'anno, nella zona temperata per 10-30 giorni. Nel nostro paese, il maggior numero di temporali si verifica nel Caucaso settentrionale.

I temporali di solito durano meno di un'ora. Particolarmente pericolosi sono gli acquazzoni intensi, le grandinate, i fulmini, le raffiche di vento e le correnti d'aria verticali. Il pericolo di grandine è determinato dalle dimensioni dei chicchi di grandine. Nel Caucaso settentrionale, la massa dei chicchi di grandine una volta raggiungeva 0,5 kg e in India sono stati notati chicchi di grandine del peso di 7 kg. Le aree più pericolose del nostro paese si trovano nel Caucaso settentrionale. Nel luglio 1992, la grandine ha danneggiato 18 aerei all'aeroporto di Mineralnye Vody.

I fulmini sono un fenomeno meteorologico pericoloso. Uccidono persone, bestiame, provocano incendi, danneggiano la rete elettrica. Circa 10.000 persone muoiono ogni anno a causa dei temporali e delle loro conseguenze in tutto il mondo. Inoltre, in alcune parti dell'Africa, in Francia e negli Stati Uniti, il numero delle vittime dei fulmini è maggiore rispetto ad altri fenomeni naturali. Il danno economico annuale dei temporali negli Stati Uniti è di almeno 700 milioni di dollari.

La siccità è tipica delle regioni desertiche, steppiche e forestali. La mancanza di precipitazioni provoca il prosciugamento del terreno, abbassando il livello delle falde acquifere e nei bacini fino al completo prosciugamento. La carenza di umidità porta alla morte della vegetazione e delle colture. La siccità è particolarmente grave in Africa, nel Vicino e Medio Oriente, in Asia centrale e nel Nord America meridionale.

La siccità modifica le condizioni della vita umana, ha un impatto negativo sull'ambiente naturale attraverso processi come la salinizzazione del suolo, i venti secchi, le tempeste di polvere, l'erosione del suolo e gli incendi boschivi. Gli incendi sono particolarmente forti durante la siccità nelle regioni della taiga, nelle foreste tropicali e subtropicali e nelle savane.

La siccità è un processo a breve termine che dura una stagione. Quando la siccità dura più di due stagioni, c'è una minaccia di fame e mortalità di massa. Tipicamente, l'effetto della siccità si estende al territorio di uno o più paesi. Soprattutto nella regione africana del Sahel si verificano siccità prolungate con tragiche conseguenze.

Fenomeni atmosferici come nevicate, forti piogge intermittenti e piogge prolungate prolungate provocano ingenti danni. Le nevicate causano enormi valanghe in montagna e il rapido scioglimento della neve caduta e le forti piogge prolungate portano a inondazioni. Un'enorme massa d'acqua che cade sulla superficie terrestre, soprattutto nelle aree prive di alberi, provoca una grave erosione della copertura del suolo. C'è una crescita intensiva di sistemi di travi di burrone. Le inondazioni si verificano a seguito di grandi piene durante un periodo di forti precipitazioni o inondazioni dopo un improvviso riscaldamento o lo scioglimento delle nevi primaverili e, quindi, sono di origine fenomeni atmosferici (se ne parleremo nel capitolo sul ruolo ecologico dell'idrosfera).

Cambiamenti antropogenici nell'atmosfera

Attualmente, esistono molte diverse fonti di natura antropogenica che causano inquinamento atmosferico e portano a gravi violazioni dell'equilibrio ecologico. In termini di scala, due fonti hanno il maggiore impatto sull'atmosfera: i trasporti e l'industria. In media, i trasporti rappresentano circa il 60% del totale dell'inquinamento atmosferico, l'industria - 15%, l'energia termica - 15%, le tecnologie per la distruzione dei rifiuti domestici e industriali - 10%.

Il trasporto, a seconda del combustibile utilizzato e dei tipi di agenti ossidanti, emette nell'atmosfera ossidi di azoto, zolfo, ossidi e biossido di carbonio, piombo e suoi composti, fuliggine, benzopirene (una sostanza del gruppo degli idrocarburi policiclici aromatici, che è un forte cancerogeno che provoca il cancro della pelle).

L'industria emette anidride solforosa, ossidi e biossido di carbonio, idrocarburi, ammoniaca, acido solfidrico, acido solforico, fenolo, cloro, fluoro e altri composti e sostanze chimiche nell'atmosfera. Ma la posizione dominante tra le emissioni (fino all'85%) è occupata dalle polveri.

A causa dell'inquinamento, la trasparenza dell'atmosfera cambia, vi compaiono aerosol, smog e piogge acide.

Gli aerosol sono sistemi dispersi costituiti da particelle solide o goccioline liquide sospese in un mezzo gassoso. La dimensione delle particelle della fase dispersa è solitamente di 10 -3 -10 -7 cm A seconda della composizione della fase dispersa, gli aerosol sono divisi in due gruppi. Uno include aerosol costituiti da particelle solide disperse in un mezzo gassoso, il secondo - aerosol, che sono una miscela di fasi gassose e liquide. I primi sono chiamati fumi e il secondo - nebbie. I centri di condensazione svolgono un ruolo importante nel processo di formazione. Fungono da nuclei di condensazione ceneri vulcaniche, polvere cosmica, prodotti di emissioni industriali, batteri vari, ecc.. Il numero di possibili fonti di nuclei di concentrazione è in costante crescita. Quindi, ad esempio, quando l'erba secca viene distrutta dal fuoco su un'area di 4000 m 2, si forma una media di 11 * 10 22 nuclei di aerosol.

Gli aerosol hanno iniziato a formarsi dal momento dell'emergere del nostro pianeta e hanno influenzato le condizioni naturali. Tuttavia, il loro numero e le loro azioni, in equilibrio con la circolazione generale delle sostanze in natura, non hanno causato profondi cambiamenti ecologici. I fattori antropogenici della loro formazione hanno spostato questo equilibrio verso significativi sovraccarichi della biosfera. Questa caratteristica è stata particolarmente pronunciata da quando l'umanità ha iniziato a utilizzare aerosol appositamente creati sia sotto forma di sostanze tossiche che per la protezione delle piante.

I più pericolosi per la copertura vegetale sono gli aerosol di anidride solforosa, acido fluoridrico e azoto. A contatto con una superficie fogliare bagnata, formano acidi che hanno un effetto dannoso sugli esseri viventi. Le nebbie acide, insieme all'aria inalata, entrano negli organi respiratori di animali e umani e influiscono in modo aggressivo sulle mucose. Alcuni di loro decompongono i tessuti viventi e gli aerosol radioattivi causano il cancro. Tra gli isotopi radioattivi, SG 90 è particolarmente pericoloso non solo per la sua cancerogenicità, ma anche come analogo del calcio, sostituendolo nelle ossa degli organismi, causandone la decomposizione.

Durante le esplosioni nucleari, nell'atmosfera si formano nuvole di aerosol radioattive. Piccole particelle con un raggio di 1 - 10 micron cadono non solo negli strati superiori della troposfera, ma anche nella stratosfera, nella quale possono rimanere a lungo. Le nuvole di aerosol si formano anche durante il funzionamento dei reattori di impianti industriali che producono combustibile nucleare, nonché a seguito di incidenti nelle centrali nucleari.

Lo smog è una miscela di aerosol con fasi liquide e solide disperse che formano una cortina nebbiosa su aree industriali e grandi città.

Esistono tre tipi di smog: ghiaccio, umido e secco. Lo smog di ghiaccio si chiama Alaska. Questa è una combinazione di inquinanti gassosi con l'aggiunta di particelle polverose e cristalli di ghiaccio che si formano quando le goccioline di nebbia e il vapore dei sistemi di riscaldamento si congelano.

Lo smog umido, o smog di tipo londinese, è talvolta chiamato smog invernale. È una miscela di inquinanti gassosi (principalmente anidride solforosa), particelle di polvere e goccioline di nebbia. Il prerequisito meteorologico per la comparsa dello smog invernale è il clima calmo, in cui uno strato di aria calda si trova sopra lo strato superficiale di aria fredda (sotto i 700 m). Allo stesso tempo, non solo lo scambio orizzontale, ma anche verticale è assente. Gli inquinanti, che di solito sono dispersi in strati alti, in questo caso si accumulano nello strato superficiale.

Lo smog secco si verifica durante l'estate ed è spesso indicato come smog di tipo LA. È una miscela di ozono, monossido di carbonio, ossidi di azoto e vapori acidi. Tale smog si forma a seguito della decomposizione degli inquinanti da parte della radiazione solare, in particolare della sua parte ultravioletta. Il prerequisito meteorologico è l'inversione atmosferica, che si esprime nella comparsa di uno strato di aria fredda sopra quella calda. I gas e le particelle solide solitamente sollevate dalle correnti di aria calda vengono poi dispersi negli strati freddi superiori, ma in questo caso si accumulano nello strato di inversione. Nel processo di fotolisi, i biossidi di azoto formati durante la combustione del carburante nei motori delle automobili si decompongono:

NO 2 → NO + O

Quindi avviene la sintesi dell'ozono:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

I processi di fotodissociazione sono accompagnati da un bagliore giallo-verde.

Inoltre, le reazioni si verificano in base al tipo: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, ad es. si forma acido solforico forte.

Al variare delle condizioni meteorologiche (comparsa del vento o cambiamento dell'umidità), l'aria fredda si dissipa e lo smog scompare.

La presenza di agenti cancerogeni nello smog porta a insufficienza respiratoria, irritazione delle mucose, disturbi circolatori, soffocamento asmatico e spesso alla morte. Lo smog è particolarmente pericoloso per i bambini piccoli.

Le piogge acide sono precipitazioni atmosferiche acidificate dalle emissioni industriali di ossidi di zolfo, ossidi di azoto e vapori di acido perclorico e cloro in essi disciolti. Nel processo di combustione di carbone e gas, la maggior parte dello zolfo in esso contenuto, sia sotto forma di ossido che in composti con ferro, in particolare in pirite, pirrotite, calcopirite, ecc., si trasforma in ossido di zolfo, che, insieme al carbonio biossido, viene rilasciato nell'atmosfera. Quando l'azoto atmosferico e le emissioni industriali si combinano con l'ossigeno, si formano vari ossidi di azoto e il volume degli ossidi di azoto formati dipende dalla temperatura di combustione. La maggior parte degli ossidi di azoto si verifica durante il funzionamento di autoveicoli e locomotive diesel e una parte minore si verifica nel settore energetico e nelle imprese industriali. Gli ossidi di zolfo e di azoto sono i principali acidogeni. Quando si reagisce con l'ossigeno atmosferico e il vapore acqueo in esso contenuto, si formano acidi solforico e nitrico.

È noto che l'equilibrio alcalino-acido del mezzo è determinato dal valore del pH. Un ambiente neutro ha un valore di pH di 7, un ambiente acido ha un valore di pH di 0 e un ambiente alcalino ha un valore di pH di 14. Nell'era moderna, il valore di pH dell'acqua piovana è 5,6, anche se nel recente passato lo era neutrale. Una diminuzione del valore del pH di uno corrisponde a un aumento di acidità di dieci volte e, quindi, attualmente, le piogge con acidità aumentata cadono quasi ovunque. L'acidità massima delle piogge registrata in Europa occidentale è stata di 4-3,5 pH. Va tenuto presente che il valore del pH pari a 4-4,5 è fatale per la maggior parte dei pesci.

Le piogge acide hanno un effetto aggressivo sulla copertura vegetale terrestre, sugli edifici industriali e residenziali e contribuiscono ad una significativa accelerazione degli agenti atmosferici delle rocce esposte. Un aumento dell'acidità impedisce l'autoregolazione della neutralizzazione dei terreni in cui i nutrienti sono disciolti. A sua volta, questo porta ad una forte diminuzione delle rese e provoca il degrado della copertura vegetale. L'acidità del suolo contribuisce al rilascio di sostanze pesanti, che sono allo stato legato, che vengono gradualmente assorbite dalle piante, causando gravi danni ai tessuti in esse e penetrando nella catena alimentare umana.

Un cambiamento nel potenziale alcalino-acido delle acque marine, soprattutto nelle acque poco profonde, porta alla cessazione della riproduzione di molti invertebrati, provoca la morte dei pesci e sconvolge l'equilibrio ecologico negli oceani.

A causa delle piogge acide, le foreste dell'Europa occidentale, degli Stati baltici, della Carelia, degli Urali, della Siberia e del Canada sono minacciate di morte.

L'atmosfera è ciò che rende possibile la vita sulla Terra. Otteniamo le prime informazioni e fatti sull'atmosfera nella scuola elementare. Al liceo, abbiamo già più familiarità con questo concetto nelle lezioni di geografia.

Il concetto di atmosfera terrestre

L'atmosfera è presente non solo nella Terra, ma anche in altri corpi celesti. Questo è il nome del guscio gassoso che circonda i pianeti. La composizione di questo strato di gas di diversi pianeti è significativamente diversa. Diamo un'occhiata alle informazioni e ai fatti di base sull'aria altrimenti chiamata.

Il suo componente più importante è l'ossigeno. Alcuni pensano erroneamente che l'atmosfera terrestre sia fatta interamente di ossigeno, ma l'aria è in realtà una miscela di gas. Contiene il 78% di azoto e il 21% di ossigeno. Il restante 1% include ozono, argon, anidride carbonica, vapore acqueo. Lascia che la percentuale di questi gas sia piccola, ma svolgono una funzione importante: assorbono una parte significativa dell'energia radiante solare, impedendo così al luminare di trasformare tutta la vita sul nostro pianeta in cenere. Le proprietà dell'atmosfera cambiano con l'altitudine. Ad esempio, a un'altitudine di 65 km, l'azoto è dell'86% e l'ossigeno è del 19%.

La composizione dell'atmosfera terrestre

• Diossido di carbonio essenziale per la nutrizione delle piante. Nell'atmosfera, appare come risultato del processo di respirazione degli organismi viventi, marcisce, brucia. La sua assenza nella composizione dell'atmosfera renderebbe impossibile l'esistenza di qualsiasi pianta.
• Ossigenoè una componente vitale dell'atmosfera per l'uomo. La sua presenza è una condizione per l'esistenza di tutti gli organismi viventi. Costituisce circa il 20% del volume totale dei gas atmosferici.
• Ozonoè un assorbitore naturale della radiazione solare ultravioletta, che ha effetti negativi sugli organismi viventi. La maggior parte di esso forma uno strato separato dell'atmosfera: lo schermo dell'ozono. Recentemente, l'attività umana ha portato al fatto che inizia gradualmente a crollare, ma poiché è di grande importanza, sono in corso lavori attivi per preservarlo e ripristinarlo.
• vapore acqueo determina l'umidità dell'aria. Il suo contenuto può variare a seconda di vari fattori: temperatura dell'aria, posizione geografica, stagione. A basse temperature, c'è pochissimo vapore acqueo nell'aria, forse meno dell'uno per cento, e ad alte temperature, la sua quantità raggiunge il 4%.
• Oltre a tutto quanto sopra, nella composizione dell'atmosfera terrestre c'è sempre una certa percentuale impurità solide e liquide. Questi sono fuliggine, cenere, sale marino, polvere, gocce d'acqua, microrganismi. Possono entrare nell'aria sia naturalmente che con mezzi antropogenici.

Strati dell'atmosfera

E la temperatura, la densità e la composizione qualitativa dell'aria non sono le stesse a diverse altezze. Per questo motivo, è consuetudine distinguere diversi strati dell'atmosfera. Ognuno di loro ha la sua caratteristica. Scopriamo quali strati dell'atmosfera si distinguono:

• La troposfera è lo strato dell'atmosfera più vicino alla superficie terrestre. La sua altezza è di 8-10 km sopra i poli e 16-18 km ai tropici. Qui c'è il 90% di tutto il vapore acqueo disponibile nell'atmosfera, quindi c'è una formazione attiva di nuvole. Anche in questo strato ci sono processi come il movimento dell'aria (vento), la turbolenza, la convezione. La temperatura varia da +45 gradi a mezzogiorno nella stagione calda ai tropici a -65 gradi ai poli.
• La stratosfera è il secondo strato più lontano dall'atmosfera. Si trova ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Nello strato inferiore della stratosfera, la temperatura è di circa -55, verso la distanza dalla Terra sale a +1˚С. Questa regione è chiamata inversione ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera.
• La mesosfera si trova ad un'altitudine compresa tra 50 e 90 km. La temperatura al limite inferiore è di circa 0, al limite superiore raggiunge -80...-90 ˚С. I meteoriti che entrano nell'atmosfera terrestre si esauriscono completamente nella mesosfera, causando la formazione di bagliori d'aria qui.
• La termosfera ha uno spessore di circa 700 km. L'aurora boreale appare in questo strato dell'atmosfera. Appaiono a causa dell'azione della radiazione cosmica e della radiazione emanata dal Sole.
• L'esosfera è una zona di dispersione dell'aria. Qui la concentrazione dei gas è piccola e avviene la loro graduale fuga nello spazio interplanetario.

Il confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio esterno è considerato una linea di 100 km. Questa linea è chiamata linea Karman.

pressione atmosferica

Ascoltando le previsioni del tempo, sentiamo spesso letture della pressione barometrica. Ma cosa significa pressione atmosferica e come potrebbe influenzarci?

Abbiamo scoperto che l'aria è composta da gas e impurità. Ognuno di questi componenti ha il suo peso, il che significa che l'atmosfera non è priva di peso, come si credeva fino al XVII secolo. La pressione atmosferica è la forza con cui tutti gli strati dell'atmosfera premono sulla superficie della Terra e su tutti gli oggetti.

Gli scienziati hanno condotto calcoli complessi e hanno dimostrato che l'atmosfera preme su un metro quadrato di area con una forza di 10.333 kg. Ciò significa che il corpo umano è soggetto alla pressione dell'aria, il cui peso è di 12-15 tonnellate. Perché non lo sentiamo? Ci salva la sua pressione interna, che bilancia quella esterna. Puoi sentire la pressione dell'atmosfera mentre sei in aereo o in alta montagna, poiché la pressione atmosferica in quota è molto inferiore. In questo caso, sono possibili disagio fisico, orecchie chiuse, vertigini.

Si può dire molto sull'atmosfera circostante. Conosciamo molti fatti interessanti su di lei e alcuni di essi potrebbero sembrare sorprendenti:

• Il peso dell'atmosfera terrestre è di 5.300.000.000.000.000 di tonnellate.
• Contribuisce alla trasmissione del suono. Ad un'altitudine di oltre 100 km, questa proprietà scompare a causa dei cambiamenti nella composizione dell'atmosfera.
• Il movimento dell'atmosfera è provocato da un riscaldamento non uniforme della superficie terrestre.
• Un termometro viene utilizzato per misurare la temperatura dell'aria e un barometro viene utilizzato per misurare la pressione atmosferica.
• La presenza di un'atmosfera salva il nostro pianeta da 100 tonnellate di meteoriti al giorno.
• La composizione dell'aria è stata fissata per diverse centinaia di milioni di anni, ma ha cominciato a cambiare con l'inizio di una rapida attività industriale.
• Si ritiene che l'atmosfera si estenda fino a un'altitudine di 3000 km.

Il valore dell'atmosfera per l'uomo

La zona fisiologica dell'atmosfera è di 5 km. Ad un'altitudine di 5000 m sul livello del mare, una persona inizia a soffrire di carenza di ossigeno, che si esprime in una diminuzione della sua capacità lavorativa e in un deterioramento del benessere. Ciò dimostra che una persona non può sopravvivere in uno spazio in cui questa straordinaria miscela di gas non esiste.

Tutte le informazioni ei fatti sull'atmosfera confermano solo la sua importanza per le persone. Grazie alla sua presenza, è apparsa la possibilità dello sviluppo della vita sulla Terra. Già oggi, valutata l'entità del danno che l'uomo è in grado di infliggere con le sue azioni all'aria vivificante, dovremmo pensare ad ulteriori misure per preservare e ripristinare l'atmosfera.

Insieme alla Terra, ruota anche il guscio gassoso del nostro pianeta, chiamato atmosfera. I processi che vi si svolgono determinano il tempo sul nostro pianeta, è anche l'atmosfera che protegge il mondo animale e vegetale dagli effetti dannosi dei raggi ultravioletti, garantisce una temperatura ottimale e così via. , non è così facile da determinare, ed ecco perché.

Atmosfera della terra km

L'atmosfera è uno spazio gassoso. Il suo limite superiore non è chiaramente espresso, poiché i gas, più alti, più rarefatti e gradualmente passano nello spazio esterno. Se parliamo del diametro approssimativo dell'atmosfera terrestre, gli scienziati chiamano la cifra circa 2-3 mila chilometri.

L'atmosfera terrestre è di quattro strati, che passano agevolmente anche dall'uno all'altro. Questo è:

• troposfera;
• stratosfera;
• mesosfera;
• ionosfera (termosfera).

A proposito, un fatto interessante: il pianeta terra senza atmosfera sarebbe silenzioso come la luna, poiché il suono è costituito dalle vibrazioni delle particelle d'aria. E il fatto che il cielo sia di luce blu è spiegato dalle specificità della decomposizione dei raggi solari che passano attraverso l'atmosfera.

Caratteristiche di ogni strato dell'atmosfera

Lo spessore della troposfera va da otto a dieci chilometri (a latitudini temperate - fino a 12 e sopra l'equatore - fino a 18 chilometri). L'aria in questo strato è riscaldata dalla terra e dall'acqua, quindi di più raggio dell'atmosfera terrestre, minore è la temperatura. L'80 percento dell'intera massa dell'atmosfera è concentrato qui e si concentra il vapore acqueo, si formano temporali, tempeste, nuvole, precipitazioni, l'aria si muove in direzione verticale e orizzontale.

La stratosfera si trova dalla troposfera ad un'altitudine compresa tra gli otto ei 50 chilometri. L'aria qui è rarefatta, quindi i raggi del sole non si disperdono e il colore del cielo diventa viola. Questo strato assorbe le radiazioni ultraviolette dovute all'ozono.

La mesosfera si trova ancora più in alto, a un'altitudine di 50-80 chilometri. Qui già il cielo sembra nero e la temperatura dello strato arriva fino a meno novanta gradi. Poi arriva la termosfera, qui la temperatura sale già bruscamente e poi si ferma a quota 600 km a circa 240 gradi.

Lo strato più rarefatto è la ionosfera, è caratterizzata da un'elevata elettrificazione e riflette anche onde radio di diversa lunghezza, come uno specchio. È qui che si forma l'aurora boreale.

Aggiornato: 31 marzo 2016 da: Anna Volosovets

Atmosfera

L'atmosfera è il guscio gassoso che circonda la Terra. È tenuto in posizione dalla forza di gravità della Terra, sotto l'influenza della quale la maggior parte dei gas si accumula sopra la superficie della terra - nello strato più basso dell'atmosfera - la troposfera.

Viviamo nello strato più basso dell'atmosfera. Gli aerei volano in uno strato chiamato atmosfera. Fenomeni come le aurore negli emisferi settentrionale e meridionale hanno origine nella termosfera. Sopra c'è lo spazio.

Strati dell'atmosfera

Quanti strati ci sono nell'atmosfera?

Ci sono cinque strati principali dell'atmosfera. Lo strato più basso, la troposfera, si trova a 18 km sopra la superficie terrestre. Lo strato successivo - la stratosfera - si estende per un'altezza di 50 km, sopra - la mesosfera - a circa 80 km sopra la terra. Lo strato più in alto è chiamato termosfera. Più in alto si sale, meno densa diventa l'atmosfera; sopra i 1000 km, l'atmosfera terrestre quasi scompare e l'esosfera (un quinto strato molto rarefatto) passa nel vuoto.

In che modo l'atmosfera ci protegge?

La stratosfera contiene uno strato di ozono (un composto di tre atomi di ossigeno) che forma uno scudo protettivo che tiene fuori la maggior parte delle radiazioni ultraviolette dannose. Ai margini dell'atmosfera ci sono due zone di radiazione, conosciute come le cinture di Van Allen, che riflettono anch'esse i raggi cosmici come uno scudo.

Perchè il cielo è blu?

La luce del sole viaggia attraverso l'atmosfera e viene dispersa, riflettendo piccole particelle di polvere e vapore acqueo nell'aria. Questo è il modo in cui la luce solare bianca viene scomposta in parti spettrali, i colori dell'arcobaleno: i raggi blu si diffondono più velocemente degli altri. Di conseguenza, vediamo più blu di qualsiasi altro colore nello spettro solare, motivo per cui il cielo appare blu.

Le nuvole cambiano continuamente forma. Il motivo è il vento. Alcuni si alzano in grandi masse, altri assomigliano a piume leggere. A volte le nuvole coprono completamente il cielo sopra di noi.

L'atmosfera terrestre

Atmosfera(a partire dal. altro grecoἀτμός - vapore e σφαῖρα - palla) - gas guscio ( geosfera) che circonda il pianeta Terra. La sua superficie interna è coperta idrosfera e parzialmente abbaiare, quello esterno confina con la parte vicina alla Terra dello spazio esterno.

Viene comunemente chiamata la totalità delle sezioni di fisica e chimica che studiano l'atmosfera fisica atmosferica. L'atmosfera determina tempo metereologico sulla superficie della Terra, è impegnata nello studio del tempo meteorologia, e variazioni a lungo termine clima - climatologia.

La struttura dell'atmosfera

La struttura dell'atmosfera

Troposfera

Il suo limite superiore è ad un'altitudine di 8-10 km a latitudini polari, 10-12 km a quelle temperate e 16-18 km a latitudini tropicali; inferiore in inverno che in estate. Lo strato più basso e principale dell'atmosfera. Contiene più dell'80% della massa totale dell'aria atmosferica e circa il 90% di tutto il vapore acqueo presente nell'atmosfera. molto sviluppato nella troposfera turbolenza e convezione, presentarsi nuvole, sviluppare cicloni e anticicloni. La temperatura diminuisce con l'aumentare dell'altezza con una verticale media pendenza 0,65°/100 m

Per le "condizioni normali" alla superficie terrestre si prendono: densità 1,2 kg/m3, pressione barometrica 101,35 kPa, temperatura più 20 °C e umidità relativa 50%. Questi indicatori condizionali hanno un valore puramente ingegneristico.

Stratosfera

Lo strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Caratterizzato da una leggera variazione di temperatura nello strato 11-25 km (strato inferiore della stratosfera) e dal suo aumento nello strato 25-40 km da -56,5 a 0,8° Insieme a(stratosfera o regione superiore inversioni). Raggiunto un valore di circa 273 K (quasi 0°C) ad una quota di circa 40 km, la temperatura rimane costante fino ad una quota di circa 55 km. Questa regione di temperatura costante è chiamata stratopausa ed è il confine tra la stratosfera e mesosfera.

Stratopausa

Lo strato limite dell'atmosfera tra la stratosfera e la mesosfera. C'è un massimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa 0 °C).

Mesosfera

L'atmosfera terrestre

Mesosfera parte da un'altitudine di 50 km e si estende fino a 80-90 km. La temperatura diminuisce con l'altezza con un gradiente verticale medio di (0,25-0,3)°/100 m Il principale processo energetico è il trasferimento di calore radiante. Complessi processi fotochimici che coinvolgono i radicali liberi, molecole eccitate vibrazionalmente, ecc., determinano il bagliore dell'atmosfera.

mesopausa

Strato di transizione tra mesosfera e termosfera. C'è un minimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa -90 °C).

Linea Karman

Altitudine sul livello del mare, che è convenzionalmente accettata come confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio.

Termosfera

articolo principale: Termosfera

Il limite superiore è di circa 800 km. La temperatura sale a quote di 200-300 km, dove raggiunge valori dell'ordine di 1500 K, dopodiché si mantiene pressoché costante fino alle quote elevate. Sotto l'influenza della radiazione solare ultravioletta e dei raggi X e della radiazione cosmica, si verifica la ionizzazione dell'aria (" aurore”) - aree principali ionosfera giacciono all'interno della termosfera. Ad altitudini superiori a 300 km, predomina l'ossigeno atomico.

Strati atmosferici fino a un'altezza di 120 km

Exosphere (sfera a dispersione)

Esosfera- zona di scattering, la parte esterna della termosfera, situata al di sopra dei 700 km. Il gas nell'esosfera è molto rarefatto, e quindi le sue particelle perdono nello spazio interplanetario ( dissipazione).

Fino a un'altezza di 100 km, l'atmosfera è una miscela omogenea e ben miscelata di gas. Negli strati più alti, la distribuzione dei gas in altezza dipende dalle loro masse molecolari, la concentrazione dei gas più pesanti diminuisce più velocemente con la distanza dalla superficie terrestre. A causa della diminuzione della densità del gas, la temperatura scende da 0 °C nella stratosfera a -110 °C nella mesosfera. Tuttavia, l'energia cinetica delle singole particelle ad altitudini di 200–250 km corrisponde a una temperatura di ~1500 °C. Oltre i 200 km si osservano significative fluttuazioni di temperatura e densità del gas nel tempo e nello spazio.

Ad un'altitudine di circa 2000-3000 km, l'esosfera passa gradualmente nella cosiddetta vicino al vuoto spaziale, che è riempito con particelle altamente rarefatte di gas interplanetario, principalmente atomi di idrogeno. Ma questo gas è solo una parte della materia interplanetaria. L'altra parte è composta da particelle simili a polvere di origine cometaria e meteorica. Oltre a particelle simili a polvere estremamente rarefatte, in questo spazio penetrano radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari di origine solare e galattica.

La troposfera rappresenta circa l'80% della massa dell'atmosfera, la stratosfera rappresenta circa il 20%; la massa della mesosfera non è superiore allo 0,3%, la termosfera è inferiore allo 0,05% della massa totale dell'atmosfera. Sulla base delle proprietà elettriche nell'atmosfera, si distinguono la neutrosfera e la ionosfera. Attualmente si ritiene che l'atmosfera si estenda fino a un'altitudine di 2000-3000 km.

A seconda della composizione del gas nell'atmosfera, emettono omosfera e eterosfera. eterosfera - questa è un'area in cui la gravità influisce sulla separazione dei gas, poiché la loro miscelazione a tale altezza è trascurabile. Da qui segue la composizione variabile dell'eterosfera. Al di sotto di esso si trova una parte dell'atmosfera ben miscelata e omogenea, chiamata omosfera. Viene chiamato il confine tra questi livelli turbopausa, si trova ad un'altitudine di circa 120 km.

Proprietà fisiche

Lo spessore dell'atmosfera è di circa 2000 - 3000 km dalla superficie terrestre. Peso totale aria- (5,1-5,3) × 10 18 kg. Massa molare l'aria secca pulita è 28.966. Pressione a 0 °C sul livello del mare 101.325 kPa; temperatura critica-140,7 °C; pressione critica 3,7 MPa; C p 1.0048×10 3 J/(kg K)(a 0°C), C v 0,7159×10 3 J/(kg K) (a 0 °C). Solubilità dell'aria in acqua a 0 °C - 0,036%, a 25 °C - 0,22%.

Proprietà fisiologiche e di altro tipo dell'atmosfera

Già a un'altitudine di 5 km sul livello del mare, si sviluppa una persona non addestrata fame di ossigeno e senza adattamento, le prestazioni umane sono significativamente ridotte. Qui finisce la zona fisiologica dell'atmosfera. La respirazione umana diventa impossibile a un'altitudine di 15 km, sebbene fino a circa 115 km l'atmosfera contenga ossigeno.

L'atmosfera ci fornisce l'ossigeno di cui abbiamo bisogno per respirare. Tuttavia, a causa della diminuzione della pressione totale dell'atmosfera, quando si sale ad un'altezza, anche la pressione parziale dell'ossigeno diminuisce di conseguenza.

I polmoni umani contengono costantemente circa 3 litri di aria alveolare. Pressione parziale l'ossigeno nell'aria alveolare a pressione atmosferica normale è 110 mm Hg. Art., pressione dell'anidride carbonica - 40 mm Hg. Art. e vapore acqueo - 47 mm Hg. Arte. Con l'aumentare dell'altitudine, la pressione dell'ossigeno diminuisce e la pressione totale del vapore acqueo e dell'anidride carbonica nei polmoni rimane quasi costante - circa 87 mm Hg. Arte. Il flusso di ossigeno nei polmoni si interromperà completamente quando la pressione dell'aria circostante diventa uguale a questo valore.

Ad un'altitudine di circa 19-20 km, la pressione atmosferica scende a 47 mm Hg. Arte. Pertanto, a questa altezza, l'acqua e il liquido interstiziale iniziano a bollire nel corpo umano. Fuori dalla cabina pressurizzata a queste altitudini, la morte avviene quasi istantaneamente. Pertanto, dal punto di vista della fisiologia umana, lo "spazio" inizia già a un'altitudine di 15-19 km.

Densi strati d'aria - la troposfera e la stratosfera - ci proteggono dagli effetti dannosi delle radiazioni. Con una sufficiente rarefazione dell'aria, ad altitudini superiori a 36 km, viene esercitato un intenso effetto sul corpo ionizzante radiazione- raggi cosmici primari; ad altitudini superiori a 40 km, opera la parte ultravioletta dello spettro solare, pericolosa per l'uomo.

Man mano che saliamo a un'altezza sempre maggiore sopra la superficie terrestre, gradualmente indeboliamo, e poi scompaiono completamente, tali fenomeni che ci sono familiari osservati negli strati inferiori dell'atmosfera, come la propagazione del suono, l'emergere di fenomeni aerodinamici forza di sollevamento e resistenza, trasferimento di calore convezione e così via.

In strati d'aria rarefatti, propagazione suono risulta impossibile. Fino ad altitudini di 60-90 km, è ancora possibile utilizzare la resistenza dell'aria e la portanza per il volo aerodinamico controllato. Ma partendo da altitudini di 100-130 km, concetti familiari ad ogni pilota numeri M e Barriera del suono perdono il loro significato, lì passa il condizionale Linea Karman oltre il quale inizia la sfera del volo puramente balistico, controllabile solo mediante l'uso di forze reattive.

Ad altitudini superiori a 100 km, l'atmosfera è privata anche di un'altra proprietà notevole: la capacità di assorbire, condurre e trasferire energia termica per convezione (cioè per mezzo della miscelazione dell'aria). Ciò significa che vari elementi dell'equipaggiamento, l'equipaggiamento della stazione spaziale orbitale non potranno essere raffreddati dall'esterno nel modo in cui normalmente avviene su un aereo, con l'aiuto di getti d'aria e radiatori d'aria. A tale altezza, come nello spazio in generale, l'unico modo per trasferire il calore è radiazione termica.

Composizione dell'atmosfera

Composizione dell'aria secca

L'atmosfera terrestre è costituita principalmente da gas e varie impurità (polvere, gocce d'acqua, cristalli di ghiaccio, sali marini, prodotti della combustione).

La concentrazione dei gas che compongono l'atmosfera è pressoché costante, ad eccezione dell'acqua (H 2 O) e dell'anidride carbonica (CO 2).

L'atmosfera contiene, oltre ai gas indicati in tabella, SO 2, NH 3, CO, ozono, idrocarburi, HCl, HF, coppie hg, io 2 , e NO e molti altri gas in quantità minori. La troposfera contiene costantemente un gran numero di particelle solide e liquide sospese ( bombola spray).

Storia della formazione dell'atmosfera

Secondo la teoria più comune, l'atmosfera terrestre è stata nel tempo in quattro diverse composizioni. Inizialmente era costituito da gas leggeri ( idrogeno e elio) catturato dallo spazio interplanetario. Questo cosiddetto atmosfera primaria(circa quattro miliardi di anni fa). Nella fase successiva, l'attività vulcanica attiva ha portato alla saturazione dell'atmosfera con gas diversi dall'idrogeno (anidride carbonica, ammoniaca, vapore). Questo è come atmosfera secondaria(circa tre miliardi di anni prima dei nostri giorni). Questa atmosfera era rigenerante. Inoltre, il processo di formazione dell'atmosfera è stato determinato dai seguenti fattori:

fuoriuscita di gas leggeri (idrogeno ed elio) in spazio interplanetario;

reazioni chimiche che si verificano nell'atmosfera sotto l'influenza di radiazioni ultraviolette, scariche di fulmini e altri fattori.

A poco a poco, questi fattori hanno portato alla formazione atmosfera terziaria, caratterizzato da un contenuto molto più basso di idrogeno e da un contenuto molto più elevato di azoto e anidride carbonica (formata a seguito di reazioni chimiche da ammoniaca e idrocarburi).

Azoto

La formazione di una grande quantità di N 2 è dovuta all'ossidazione dell'atmosfera ammoniaca-idrogeno da parte dell'O 2 molecolare, che iniziò a provenire dalla superficie del pianeta a seguito della fotosintesi, a partire da 3 miliardi di anni fa. N 2 viene rilasciato nell'atmosfera anche come risultato della denitrificazione dei nitrati e di altri composti contenenti azoto. L'azoto viene ossidato dall'ozono a NO nell'alta atmosfera.

L'azoto N 2 entra in reazioni solo in condizioni specifiche (ad esempio durante una scarica di fulmini). L'ossidazione dell'azoto molecolare da parte dell'ozono durante le scariche elettriche viene utilizzata nella produzione industriale di fertilizzanti azotati. Può essere ossidato con un basso consumo energetico e convertito in una forma biologicamente attiva cianobatteri (alghe blu-verdi) e batteri noduli che formano il rizobio simbiosi insieme a legumi piante, cosiddette. sovescio.

Ossigeno

La composizione dell'atmosfera iniziò a cambiare radicalmente con l'avvento di organismi viventi, di conseguenza fotosintesi accompagnato dal rilascio di ossigeno e dall'assorbimento di anidride carbonica. Inizialmente, l'ossigeno veniva speso per l'ossidazione dei composti ridotti: ammoniaca, idrocarburi, forma di ossido ghiandola contenuto negli oceani, ecc. Al termine di questa fase, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera ha iniziato a crescere. A poco a poco, si formò un'atmosfera moderna con proprietà ossidanti. Poiché ciò ha causato cambiamenti seri e bruschi in molti processi che si verificano in atmosfera, litosfera e biosfera, questo evento è chiamato La catastrofe dell'ossigeno.

In occasione Fanerozoico la composizione dell'atmosfera e il contenuto di ossigeno hanno subito modifiche. Sono correlati principalmente con il tasso di deposizione di rocce sedimentarie organiche. Quindi, durante i periodi di accumulo di carbone, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera, a quanto pare, ha notevolmente superato il livello moderno.

Diossido di carbonio

Il contenuto di CO 2 nell'atmosfera dipende dall'attività vulcanica e dai processi chimici nei gusci della terra, ma soprattutto dall'intensità della biosintesi e decomposizione della materia organica in biosfera Terra. Quasi l'intera biomassa attuale del pianeta (circa 2,4 × 10 12 tonnellate ) si forma a causa dell'anidride carbonica, dell'azoto e del vapore acqueo contenuti nell'aria atmosferica. Sepolto oceano, in paludi e dentro foreste diventa materia organica carbone, il petrolio e gas naturale. (cm. Ciclo geochimico del carbonio)

gas nobili

Sorgente di gas inerti - argon, elio e krypton- eruzioni vulcaniche e decadimento di elementi radioattivi. La terra nel suo insieme e l'atmosfera in particolare sono impoverite di gas inerti rispetto allo spazio. Si ritiene che la ragione di ciò risieda nella continua fuoriuscita di gas nello spazio interplanetario.

Inquinamento dell'aria

Recentemente, l'evoluzione dell'atmosfera ha cominciato ad essere influenzata da Umano. Il risultato delle sue attività fu un costante aumento significativo del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera dovuto alla combustione di combustibili idrocarburici accumulati in precedenti epoche geologiche. Enormi quantità di CO 2 vengono consumate durante la fotosintesi e assorbite dagli oceani del mondo. Questo gas entra nell'atmosfera per la decomposizione di rocce carbonatiche e sostanze organiche di origine vegetale e animale, oltre che per vulcanismo e attività produttive umane. Negli ultimi 100 anni, il contenuto di CO 2 nell'atmosfera è aumentato del 10%, con la maggior parte (360 miliardi di tonnellate) proveniente dalla combustione di combustibili. Se il tasso di crescita della combustione del carburante continua, nei prossimi 50 - 60 anni la quantità di CO 2 nell'atmosfera raddoppierà e potrebbe portare a cambiamento climatico globale.

La combustione del carburante è la principale fonte di entrambi i gas inquinanti ( COSÌ, NO, COSÌ 2 ). L'anidride solforosa viene ossidata dall'ossigeno atmosferico COSÌ 3 nell'alta atmosfera, che a sua volta interagisce con il vapore acqueo e l'ammoniaca, e il risultante acido solforico (H 2 COSÌ 4 ) e solfato di ammonio ((NH 4 ) 2 COSÌ 4 ) tornare sulla superficie della Terra sotto forma di un cosiddetto. pioggia acida. Utilizzo motori a combustione interna comporta un notevole inquinamento atmosferico con ossidi di azoto, idrocarburi e composti del piombo ( piombo tetraetile Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

L'inquinamento atmosferico da aerosol è causato sia da cause naturali (eruzione vulcanica, tempeste di polvere, trascinamento di goccioline di acqua di mare e pollini vegetali, ecc.) sia dall'attività economica umana (estrazione di minerali e materiali da costruzione, combustione di combustibili, produzione di cemento, ecc. .). L'intensa rimozione su larga scala di particelle solide nell'atmosfera è una delle possibili cause del cambiamento climatico sul pianeta.