Atmosfera jest mieszaniną różnych gazów. Rozciąga się od powierzchni Ziemi na wysokość 900 km, chroniąc planetę przed szkodliwym widmem promieniowania słonecznego i zawiera gazy niezbędne do życia na planecie. Atmosfera zatrzymuje ciepło słoneczne, ogrzewając powierzchnię ziemi i tworząc sprzyjający klimat.
Skład atmosferyczny
Atmosfera ziemska składa się głównie z dwóch gazów - azotu (78%) i tlenu (21%). Ponadto zawiera zanieczyszczenia w postaci dwutlenku węgla i innych gazów. w atmosferze występuje w postaci pary, kropelek wilgoci w chmurach i kryształków lodu.
Warstwy atmosfery
Atmosfera składa się z wielu warstw, pomiędzy którymi nie ma wyraźnych granic. Temperatury poszczególnych warstw znacznie się od siebie różnią.
Bezpowietrzna magnetosfera. To tutaj większość satelitów Ziemi lata poza ziemską atmosferą. Egzosfera (450-500 km od powierzchni). Prawie żadnych gazów. Niektóre satelity pogodowe latają w egzosferze. Termosfera (80-450 km) charakteryzuje się wysokimi temperaturami, sięgającymi w górnej warstwie 1700°C. Mezosfera (50-80 km). W tym obszarze temperatura spada wraz ze wzrostem wysokości. To tutaj spala się większość meteorytów (fragmentów skał kosmicznych), które dostają się do atmosfery. Stratosfera (15-50 km). Zawiera warstwę ozonową, czyli warstwę ozonu pochłaniającą promieniowanie ultrafioletowe pochodzące ze Słońca. Powoduje to wzrost temperatury w pobliżu powierzchni Ziemi. Zwykle latają tu samoloty odrzutowe, ponieważ Widoczność w tej warstwie jest bardzo dobra i praktycznie nie występują zakłócenia spowodowane warunkami atmosferycznymi. Troposfera. Wysokość waha się od 8 do 15 km od powierzchni ziemi. To tutaj kształtuje się pogoda na planecie, ponieważ w Warstwa ta zawiera najwięcej pary wodnej, pyłu i wiatru. Temperatura maleje wraz z odległością od powierzchni ziemi.
Ciśnienie atmosferyczne
Choć tego nie czujemy, warstwy atmosfery wywierają nacisk na powierzchnię Ziemi. Jest najwyższa w pobliżu powierzchni i w miarę oddalania się od niej stopniowo maleje. Zależy to od różnicy temperatur między lądem a oceanem, dlatego na obszarach położonych na tej samej wysokości nad poziomem morza często występują różne ciśnienia. Niskie ciśnienie powoduje mokrą pogodę, podczas gdy wysokie ciśnienie zwykle zapewnia pogodną pogodę.
Ruch mas powietrza w atmosferze
A ciśnienia zmuszają dolne warstwy atmosfery do mieszania się. W ten sposób powstają wiatry, wiejące z obszarów o wyższym ciśnieniu do obszarów o niższym ciśnieniu. W wielu regionach lokalne wiatry powstają również w wyniku różnic temperatur między lądem a morzem. Góry mają również znaczący wpływ na kierunek wiatrów.
Efekt cieplarniany
Dwutlenek węgla i inne gazy tworzące atmosferę ziemską zatrzymują ciepło słoneczne. Proces ten powszechnie nazywany jest efektem cieplarnianym, gdyż pod wieloma względami przypomina obieg ciepła w szklarniach. Efekt cieplarniany powoduje globalne ocieplenie na planecie. Na obszarach wysokiego ciśnienia – antycyklonów – panuje pogodna, słoneczna pogoda. Na obszarach niskiego ciśnienia – cyklonów – pogoda zwykle jest niestabilna. Ciepło i światło przedostające się do atmosfery. Gazy zatrzymują ciepło odbite od powierzchni ziemi, powodując w ten sposób wzrost temperatury na Ziemi.
W stratosferze istnieje specjalna warstwa ozonu. Ozon blokuje większość promieniowania ultrafioletowego Słońca, chroniąc przed nim Ziemię i całe życie na niej. Naukowcy odkryli, że przyczyną niszczenia warstwy ozonowej są specjalne gazy dwutlenku chlorofluorowęglowego zawarte w niektórych aerozolach i urządzeniach chłodniczych. 
Nad Arktyką i Antarktydą odkryto ogromne dziury w warstwie ozonowej, przyczyniające się do wzrostu ilości promieniowania ultrafioletowego oddziałującego na powierzchnię Ziemi.
Ozon powstaje w niższych warstwach atmosfery w wyniku oddziaływania promieniowania słonecznego i różnych spalin i gazów. Zwykle jest rozproszony po całej atmosferze, ale jeśli pod warstwą ciepłego powietrza utworzy się zamknięta warstwa zimnego powietrza, wówczas następuje koncentracja ozonu i powstanie smogu. Niestety nie może to zastąpić ozonu utraconego w dziurach ozonowych.
Na tym zdjęciu satelitarnym wyraźnie widać dziurę w warstwie ozonowej nad Antarktydą. Rozmiar dziury jest różny, ale naukowcy uważają, że stale rośnie. Czynione są wysiłki mające na celu zmniejszenie poziomu gazów spalinowych w atmosferze. Należy ograniczać zanieczyszczenie powietrza i stosować w miastach paliwa bezdymne. Smog powoduje u wielu osób podrażnienie i uduszenie oczu.
Powstanie i ewolucja atmosfery ziemskiej
Współczesna atmosfera Ziemi jest wynikiem długiego rozwoju ewolucyjnego. Powstał w wyniku połączonego działania czynników geologicznych i żywotnej aktywności organizmów. W historii geologicznej atmosfera ziemska przeszła kilka głębokich zmian. Na podstawie danych geologicznych i przesłanek teoretycznych można stwierdzić, że pierwotna atmosfera młodej Ziemi, która istniała około 4 miliardów lat temu, mogła składać się z mieszaniny gazów obojętnych i szlachetnych z niewielkim dodatkiem pasywnego azotu (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). Obecnie pogląd na skład i strukturę wczesnej atmosfery zmienił się nieco w ciągu 4,2 miliarda lat, w wyniku czego mogła składać się z mieszaniny metanu, amoniaku i dwutlenku węgla w wyniku odgazowania płaszcza i aktywnych procesów wietrzenia zachodzących na powierzchni Ziemi, do atmosfery zaczęła przedostawać się para wodna, związki węgla w postaci CO 2 i CO, siarka i jej związki, a także mocne kwasy halogenowe – HCl, HF , HI i kwas borowy, które zostały uzupełnione metanem, amoniakiem, wodorem, argonem i niektórymi innymi gazami szlachetnymi w atmosferze. Ta pierwotna atmosfera była niezwykle rzadka. Dlatego temperatura na powierzchni Ziemi była bliska temperaturze równowagi radiacyjnej (A. S. Monin, 1977).
Z biegiem czasu skład gazowy atmosfery pierwotnej zaczął się zmieniać pod wpływem procesów wietrzenia skał wystających na powierzchnię ziemi, działalności cyjanobakterii i sinic, procesów wulkanicznych i działania światła słonecznego. Doprowadziło to do rozkładu metanu na dwutlenek węgla, amoniaku na azot i wodór; Dwutlenek węgla, który powoli opadł na powierzchnię ziemi, a azot zaczął gromadzić się w atmosferze wtórnej. Dzięki żywotnej aktywności sinic w procesie fotosyntezy zaczęto wytwarzać tlen, który jednak początkowo był zużywany głównie na „utlenianie gazów atmosferycznych, a potem skał. W tym samym czasie w atmosferze zaczął intensywnie gromadzić się amoniak utleniony do azotu cząsteczkowego. Zakłada się, że znaczna ilość azotu we współczesnej atmosferze ma charakter reliktowy. Metan i tlenek węgla utleniły się do dwutlenku węgla. Siarka i siarkowodór zostały utlenione do SO 2 i SO 3, które ze względu na dużą ruchliwość i lekkość zostały szybko usunięte z atmosfery. W ten sposób atmosfera z atmosfery redukującej, podobnie jak w archaiku i wczesnym proterozoiku, stopniowo zamieniła się w atmosferę utleniającą.
Dwutlenek węgla przedostał się do atmosfery zarówno w wyniku utleniania metanu, jak i w wyniku odgazowania płaszcza i wietrzenia skał. W przypadku gdyby cały dwutlenek węgla uwolniony w całej historii Ziemi został zachowany w atmosferze, jej ciśnienie cząstkowe mogłoby obecnie osiągnąć takie samo ciśnienie jak na Wenus (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Ale na Ziemi miał miejsce proces odwrotny. Znaczna część dwutlenku węgla z atmosfery została rozpuszczona w hydrosferze, gdzie została wykorzystana przez hydrobionty do budowy muszli i biogennie przekształcona w węglany. Następnie utworzyły się z nich grube warstwy węglanów chemogennych i organogennych.
Tlen dostał się do atmosfery z trzech źródeł. Przez długi czas, począwszy od chwili pojawienia się Ziemi, był on uwalniany podczas odgazowania płaszcza i zużywany był głównie na procesy oksydacyjne. Kolejnym źródłem tlenu była fotodysocjacja pary wodnej pod wpływem twardego ultrafioletowego promieniowania słonecznego. Występy; wolny tlen w atmosferze doprowadził do śmierci większości prokariotów żyjących w warunkach redukujących. Organizmy prokariotyczne zmieniły swoje siedliska. Opuścili powierzchnię Ziemi w jej głębiny i obszary, gdzie nadal utrzymywały się warunki rekonwalescencji. Zastąpiły je eukarionty, które zaczęły energetycznie przekształcać dwutlenek węgla w tlen.
W okresie archaiku i znacznej części proterozoiku prawie cały tlen powstający zarówno w sposób abiogenny, jak i biogeniczny był zużywany głównie na utlenianie żelaza i siarki. Pod koniec proterozoiku całe metaliczne żelazo dwuwartościowe znajdujące się na powierzchni ziemi utleniło się lub przeniosło do jądra ziemi. Spowodowało to zmianę ciśnienia parcjalnego tlenu we wczesnej atmosferze proterozoicznej.
W połowie proterozoiku stężenie tlenu w atmosferze osiągnęło punkt Jury i wyniosło 0,01% współczesnego poziomu. Od tego czasu w atmosferze zaczął gromadzić się tlen i prawdopodobnie już pod koniec Ripheana jego zawartość osiągnęła punkt Pasteura (0,1% współczesnego poziomu). Możliwe, że warstwa ozonowa pojawiła się w okresie wendyjskim i już nigdy nie zniknęła.
Pojawienie się wolnego tlenu w atmosferze ziemskiej pobudziło ewolucję życia i doprowadziło do pojawienia się nowych form o bardziej zaawansowanym metabolizmie. Jeśli wcześniejsze eukariotyczne jednokomórkowe glony i cyjanu, które pojawiły się na początku proterozoiku, wymagały zawartości tlenu w wodzie zaledwie 10 -3 jej współczesnego stężenia, to wraz z pojawieniem się nieszkieletowych Metazoa pod koniec wczesnego wendyjskiego, tj. około 650 milionów lat temu stężenie tlenu w atmosferze powinno być znacznie wyższe. Przecież Metazoa stosował oddychanie tlenowe, a to wymagało, aby ciśnienie parcjalne tlenu osiągnęło poziom krytyczny – punkt Pasteura. W tym przypadku proces fermentacji beztlenowej został zastąpiony energetycznie bardziej obiecującym i postępującym metabolizmem tlenowym.
Następnie dość szybko nastąpiło dalsze gromadzenie się tlenu w atmosferze ziemskiej. Postępujący wzrost liczebności sinic przyczynił się do osiągnięcia w atmosferze poziomu tlenu niezbędnego do podtrzymania życia świata zwierzęcego. Pewna stabilizacja zawartości tlenu w atmosferze nastąpiła od momentu przybycia roślin na ląd – około 450 milionów lat temu. Pojawienie się roślin na lądzie, które nastąpiło w okresie syluru, doprowadziło do ostatecznej stabilizacji poziomu tlenu w atmosferze. Od tego momentu jego koncentracja zaczęła oscylować w dość wąskich granicach, nigdy nie przekraczając granic istnienia życia. Od czasu pojawienia się roślin kwitnących stężenie tlenu w atmosferze całkowicie się ustabilizowało. Wydarzenie to miało miejsce w połowie okresu kredowego, tj. około 100 milionów lat temu.
Większość azotu powstała we wczesnych stadiach rozwoju Ziemi, głównie w wyniku rozkładu amoniaku. Wraz z pojawieniem się organizmów rozpoczął się proces wiązania azotu atmosferycznego w materię organiczną i zakopywania jej w osadach morskich. Gdy organizmy dotarły na ląd, azot zaczął być zakopywany w osadach kontynentalnych. Procesy przetwarzania wolnego azotu nasiliły się szczególnie wraz z pojawieniem się roślin lądowych.
Na przełomie kryptozoiku i fanerozoiku, czyli około 650 milionów lat temu, zawartość dwutlenku węgla w atmosferze spadła do dziesiątych części procenta i dopiero niedawno, bo około 10-20 milionów lat osiągnęła zawartość zbliżoną do współczesnego. temu.
Zatem skład gazowy atmosfery nie tylko zapewnił przestrzeń życiową organizmom, ale także determinował cechy ich aktywności życiowej oraz przyczynił się do osadnictwa i ewolucji. Pojawiające się zaburzenia w rozkładzie składu gazowego atmosfery sprzyjające organizmom, zarówno ze względów kosmicznych, jak i planetarnych, doprowadziły do masowego wymierania świata organicznego, które wielokrotnie miało miejsce w okresie kryptozoiku i na pewnych granicach fanerozoiku.
Funkcje etnosferyczne atmosfery
Atmosfera ziemska dostarcza niezbędnych substancji, energii oraz determinuje kierunek i szybkość procesów metabolicznych. Skład gazu współczesnej atmosfery jest optymalny dla istnienia i rozwoju życia. Będąc obszarem kształtowania się pogody i klimatu, atmosfera musi stwarzać komfortowe warunki do życia ludzi, zwierząt i roślinności. Odchylenia w tym czy innym kierunku jakości powietrza atmosferycznego i warunków pogodowych stwarzają ekstremalne warunki dla życia flory i fauny, w tym ludzi.
Atmosfera ziemska nie tylko zapewnia warunki do istnienia ludzkości, ale jest głównym czynnikiem ewolucji etnosfery. Jednocześnie okazuje się być źródłem energii i surowca do produkcji. Ogólnie rzecz biorąc, atmosfera jest czynnikiem chroniącym zdrowie człowieka, a niektóre obszary, ze względu na warunki fizyczno-geograficzne i jakość powietrza atmosferycznego, pełnią funkcję terenów rekreacyjnych i są terenami przeznaczonymi do leczenia sanatoryjno-uzdrowiskowego i rekreacji ludzi. Atmosfera jest zatem czynnikiem oddziaływania estetycznego i emocjonalnego.
Funkcje atmosfery, etnosfery i technosfery, zdefiniowane całkiem niedawno (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), wymagają niezależnych i pogłębionych badań. Zatem badanie funkcji energii atmosferycznej jest bardzo istotne zarówno z punktu widzenia występowania i przebiegu procesów uszkadzających środowisko, jak i z punktu widzenia wpływu na zdrowie i dobrostan ludzi. W tym przypadku mówimy o energii cyklonów i antycyklonów, wirów atmosferycznych, ciśnieniu atmosferycznym i innych ekstremalnych zjawiskach atmosferycznych, których efektywne wykorzystanie przyczyni się do pomyślnego rozwiązania problemu pozyskania alternatywnych źródeł energii, które nie zanieczyszczają środowiska. środowisko. Wszakże środowisko powietrzne, zwłaszcza jego część znajdująca się nad Oceanem Światowym, jest obszarem, w którym uwalniana jest kolosalna ilość darmowej energii.
Ustalono np., że cyklony tropikalne o średniej sile uwalniają w ciągu jednego dnia energię odpowiadającą energii 500 tysięcy bomb atomowych zrzuconych na Hiroszimę i Nagasaki. W ciągu 10 dni istnienia takiego cyklonu uwalniana jest ilość energii wystarczająca do zaspokojenia wszystkich potrzeb energetycznych kraju takiego jak Stany Zjednoczone przez 600 lat.
W ostatnich latach ukazała się duża liczba prac przyrodników, w taki czy inny sposób zajmujących się różnymi aspektami działalności i wpływem atmosfery na procesy ziemskie, co wskazuje na intensyfikację interakcji interdyscyplinarnych we współczesnych naukach przyrodniczych. Jednocześnie przejawia się integrująca rola niektórych jej kierunków, wśród których w geoekologii należy zwrócić uwagę na kierunek funkcjonalno-ekologiczny.
Kierunek ten stymuluje analizę i teoretyczne uogólnienia na temat funkcji ekologicznych i roli planetarnej różnych geosfer, a to z kolei stanowi ważny warunek wstępny rozwoju metodologii i podstaw naukowych do całościowego badania naszej planety, racjonalnego wykorzystania i ochrony jego zasoby naturalne.
Atmosfera ziemska składa się z kilku warstw: troposfery, stratosfery, mezosfery, termosfery, jonosfery i egzosfery. Na górze troposfery i na dole stratosfery znajduje się warstwa wzbogacona ozonem, zwana tarczą ozonową. Ustalono pewne (dzienne, sezonowe, roczne itp.) wzorce dystrybucji ozonu. Od swojego powstania atmosfera wpływa na przebieg procesów planetarnych. Pierwotny skład atmosfery był zupełnie inny niż obecnie, jednak z biegiem czasu udział i rola azotu cząsteczkowego stale rosła, około 650 milionów lat temu pojawił się wolny tlen, którego ilość stale rosła, ale stężenie dwutlenku węgla odpowiednio spadła. Wysoka mobilność atmosfery, jej skład gazowy oraz obecność aerozoli decydują o jej wyjątkowej roli i aktywnym udziale w różnorodnych procesach geologicznych i biosferycznych. Atmosfera odgrywa ogromną rolę w redystrybucji energii słonecznej i rozwoju katastrofalnych zjawisk naturalnych i katastrof. Wiry atmosferyczne - tornada (tornada), huragany, tajfuny, cyklony i inne zjawiska mają negatywny wpływ na świat organiczny i systemy naturalne. Głównymi źródłami zanieczyszczeń, obok czynników naturalnych, są różne formy działalności gospodarczej człowieka. Oddziaływania antropogeniczne na atmosferę wyrażają się nie tylko w pojawianiu się różnorodnych aerozoli i gazów cieplarnianych, ale także we wzroście ilości pary wodnej, objawiając się w postaci smogu i kwaśnych deszczy. Gazy cieplarniane zmieniają reżim temperaturowy powierzchni ziemi; emisje niektórych gazów zmniejszają objętość warstwy ozonowej i przyczyniają się do powstawania dziur ozonowych. Etnosferyczna rola atmosfery ziemskiej jest ogromna.
Rola atmosfery w procesach naturalnych
Atmosfera powierzchniowa, w swoim stanie pośrednim pomiędzy litosferą a przestrzenią kosmiczną i jej składem gazowym, stwarza warunki do życia organizmów. Jednocześnie wietrzenie i intensywność niszczenia skał, przenoszenia i akumulacji materiału klastycznego zależą od ilości, charakteru i częstotliwości opadów, częstotliwości i siły wiatrów, a zwłaszcza temperatury powietrza. Atmosfera jest centralnym elementem systemu klimatycznego. Temperatura i wilgotność powietrza, zachmurzenie i opady, wiatr - to wszystko charakteryzuje pogodę, czyli stale zmieniający się stan atmosfery. Jednocześnie te same składniki charakteryzują klimat, tj. Średni długoterminowy reżim pogodowy.
Skład gazów, obecność chmur i różnych zanieczyszczeń, zwanych cząsteczkami aerozolu (popiół, pył, cząstki pary wodnej), określa charakterystykę przejścia promieniowania słonecznego przez atmosferę i zapobiega ucieczce promieniowania cieplnego Ziemi w przestrzeń kosmiczną.
Atmosfera ziemska jest bardzo mobilna. Zachodzące w nim procesy i zmiany składu, grubości, zmętnienia, przezroczystości oraz obecności w nim określonych cząstek aerozolu wpływają zarówno na pogodę, jak i klimat.
O działaniu i kierunku procesów naturalnych, a także życia i aktywności na Ziemi decyduje promieniowanie słoneczne. Zapewnia 99,98% ciepła dostarczanego do powierzchni ziemi. Rocznie daje to 134*1019 kcal. Taką ilość ciepła można uzyskać spalając 200 miliardów ton węgla. Zasoby wodoru tworzące ten przepływ energii termojądrowej w masie Słońca wystarczą co najmniej na kolejne 10 miliardów lat, czyli na okres dwukrotnie dłuższy niż istnienie naszej planety i niej samej.
Około 1/3 całkowitej ilości energii słonecznej docierającej do górnej granicy atmosfery jest odbijana z powrotem w przestrzeń kosmiczną, 13% jest pochłaniane przez warstwę ozonową (w tym prawie całe promieniowanie ultrafioletowe). 7% - reszta atmosfery i tylko 44% dociera do powierzchni ziemi. Całkowite promieniowanie słoneczne docierające do Ziemi w ciągu dnia jest równe energii, jaką ludzkość otrzymała w wyniku spalania wszystkich rodzajów paliw w ciągu ostatniego tysiąclecia.
Ilość i charakter rozkładu promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi są ściśle uzależnione od zachmurzenia i przezroczystości atmosfery. Na ilość promieniowania rozproszonego wpływa wysokość Słońca nad horyzontem, przezroczystość atmosfery, zawartość pary wodnej, pyłu, całkowita ilość dwutlenku węgla itp.
Maksymalna ilość rozproszonego promieniowania dociera do obszarów polarnych. Im niżej Słońce znajduje się nad horyzontem, tym mniej ciepła dostaje się do danego obszaru terenu.
Duże znaczenie ma przejrzystość i zachmurzenie atmosfery. W pochmurny letni dzień jest zwykle zimniej niż w pogodny, ponieważ zachmurzenie w ciągu dnia zapobiega nagrzewaniu się powierzchni ziemi.
Zapylenie atmosfery odgrywa ważną rolę w dystrybucji ciepła. Znajdujące się w nim drobno rozproszone cząstki stałe kurzu i popiołu, które wpływają na jego przezroczystość, negatywnie wpływają na rozkład promieniowania słonecznego, którego większość jest odbijana. Drobne cząsteczki dostają się do atmosfery na dwa sposoby: albo popiół emitowany podczas erupcji wulkanów, albo pustynny pył niesiony przez wiatry z suchych regionów tropikalnych i subtropikalnych. Szczególnie dużo takiego pyłu powstaje podczas suszy, kiedy prądy ciepłego powietrza unoszą go do górnych warstw atmosfery i mogą tam pozostawać przez długi czas. Po erupcji wulkanu Krakatoa w 1883 r. pył wyrzucony do atmosfery na dziesiątki kilometrów pozostawał w stratosferze przez około 3 lata. W wyniku erupcji wulkanu El Chichon (Meksyk) w 1985 roku do Europy dotarł pył, w związku z czym nastąpił nieznaczny spadek temperatur powierzchniowych.
Atmosfera ziemska zawiera zmienne ilości pary wodnej. W wartościach bezwzględnych wagowo lub objętościowo jego ilość waha się od 2 do 5%.
Para wodna, podobnie jak dwutlenek węgla, nasila efekt cieplarniany. W chmurach i mgłach powstających w atmosferze zachodzą specyficzne procesy fizyczne i chemiczne.
Głównym źródłem pary wodnej do atmosfery jest powierzchnia Oceanu Światowego. Corocznie odparowuje z niego warstwa wody o grubości od 95 do 110 cm. Część wilgoci po kondensacji wraca do oceanu, a część kierowana jest przez prądy powietrza w stronę kontynentów. Na obszarach o zmiennym wilgotnym klimacie opady atmosferyczne nawilżają glebę, a w wilgotnym klimacie tworzą rezerwy wód gruntowych. Zatem atmosfera jest akumulatorem wilgoci i zbiornikiem opadów. oraz mgły powstające w atmosferze zapewniają wilgoć pokrywie glebowej i tym samym odgrywają decydującą rolę w rozwoju flory i fauny.
Wilgoć atmosferyczna rozprowadzana jest po powierzchni ziemi ze względu na ruchliwość atmosfery. Charakteryzuje się bardzo złożonym systemem rozkładu wiatrów i ciśnień. W związku z tym, że atmosfera znajduje się w ciągłym ruchu, charakter i skala rozkładu przepływów i ciśnień wiatru ulegają ciągłym zmianom. Skala cyrkulacji jest zróżnicowana, od mikrometeorologicznej, o wielkości zaledwie kilkuset metrów, po skalę globalną obejmującą kilkadziesiąt tysięcy kilometrów. Ogromne wiry atmosferyczne uczestniczą w tworzeniu układów wielkoskalowych prądów powietrza i determinują ogólną cyrkulację atmosfery. Ponadto są źródłem katastrofalnych zjawisk atmosferycznych.
Rozmieszczenie warunków pogodowych i klimatycznych oraz funkcjonowanie materii żywej zależy od ciśnienia atmosferycznego. Jeśli ciśnienie atmosferyczne waha się w niewielkich granicach, nie odgrywa to decydującej roli w dobrostanie ludzi i zachowaniu zwierząt oraz nie wpływa na funkcje fizjologiczne roślin. Zmiany ciśnienia są zwykle związane ze zjawiskami frontowymi i zmianami pogody.
Podstawowe znaczenie dla powstawania wiatru ma ciśnienie atmosferyczne, które będąc czynnikiem tworzącym relief ma silny wpływ na świat zwierząt i roślin.
Wiatr może hamować wzrost roślin i jednocześnie sprzyjać przenoszeniu nasion. Rola wiatru w kształtowaniu warunków pogodowych i klimatycznych jest ogromna. Pełni także funkcję regulatora prądów morskich. Wiatr, jako jeden z czynników egzogenicznych, przyczynia się do erozji i deflacji zwietrzałego materiału na duże odległości.
Ekologiczna i geologiczna rola procesów atmosferycznych
Zmniejszenie przezroczystości atmosfery na skutek pojawienia się w niej cząstek aerozolu i pyłu stałego wpływa na rozkład promieniowania słonecznego, zwiększając albedo lub współczynnik odbicia. Do tego samego rezultatu prowadzą różne reakcje chemiczne, które powodują rozkład ozonu i powstawanie „perłowych” chmur składających się z pary wodnej. Za zmiany klimatyczne odpowiedzialne są globalne zmiany współczynnika odbicia światła, a także zmiany zawartości gazów atmosferycznych, głównie gazów cieplarnianych.
Nierównomierne ogrzewanie, które powoduje różnice ciśnienia atmosferycznego w różnych częściach powierzchni ziemi, prowadzi do cyrkulacji atmosferycznej, która jest cechą charakterystyczną troposfery. Kiedy pojawia się różnica ciśnień, powietrze przepływa z obszarów o wyższym ciśnieniu do obszarów o niskim ciśnieniu. Te ruchy mas powietrza, wraz z wilgotnością i temperaturą, determinują główne cechy ekologiczne i geologiczne procesów atmosferycznych.
W zależności od prędkości wiatr wykonuje na powierzchni ziemi różne prace geologiczne. Z prędkością 10 m/s potrząsa grubymi gałęziami drzew, unosząc i przenosząc pył oraz drobny piasek; łamie gałęzie drzew z prędkością 20 m/s, przenosi piasek i żwir; z prędkością 30 m/s (burza) zrywa dachy domów, wyrywa drzewa, łamie słupy, przesuwa kamyki i niesie drobny gruz, a huraganowy wiatr z prędkością 40 m/s niszczy domy, łamie i niszczy energię słupy liniowe, wyrywa duże drzewa.
Szkwały i tornada (tornada) – wiry atmosferyczne powstające w ciepłej porze roku na potężnych frontach atmosferycznych, z prędkością dochodzącą do 100 m/s, wywierają ogromny negatywny wpływ na środowisko z katastrofalnymi skutkami. Szkwały to poziome trąby powietrzne o prędkości huraganowej (do 60-80 m/s). Często towarzyszą im ulewne deszcze i burze trwające od kilku minut do pół godziny. Szkwały pokrywają obszary o szerokości do 50 km i pokonują odległość 200–250 km. Burza szkwałowa w Moskwie i obwodzie moskiewskim w 1998 r. uszkodziła dachy wielu domów i powaliła drzewa.
Tornada, zwane w Ameryce Północnej tornadami, to potężne wiry atmosferyczne w kształcie lejka, często kojarzone z chmurami burzowymi. Są to kolumny powietrza zwężające się w środku i mające średnicę od kilkudziesięciu do kilkuset metrów. Tornado ma wygląd lejka, bardzo podobnego do trąby słonia, schodzącego z chmur lub wznoszącego się z powierzchni ziemi. Posiadając silne rozrzedzenie i dużą prędkość obrotową, tornado pokonuje nawet kilkaset kilometrów, pobierając kurz, wodę ze zbiorników i różnych obiektów. Potężnym tornado towarzyszą burze, deszcze i mają wielką niszczycielską moc.
Tornada rzadko występują w regionach subpolarnych lub równikowych, gdzie jest stale zimno lub gorąco. Na otwartym oceanie jest niewiele tornad. Tornada występują w Europie, Japonii, Australii, USA, a w Rosji szczególnie często występują w regionie Centralnej Czarnej Ziemi, w obwodach Moskwy, Jarosławia, Niżnego Nowogrodu i Iwanowa.
Tornada podnoszą i przesuwają samochody, domy, powozy i mosty. Szczególnie niszczycielskie tornada obserwuje się w Stanach Zjednoczonych. Każdego roku występuje od 450 do 1500 tornad, w których średnia liczba ofiar śmiertelnych wynosi około 100 osób. Tornada to szybko działające, katastrofalne procesy atmosferyczne. Powstają w ciągu zaledwie 20-30 minut, a ich żywotność wynosi 30 minut. Dlatego prawie niemożliwe jest przewidzenie czasu i miejsca tornad.
Innymi niszczycielskimi, ale długotrwałymi wirami atmosferycznymi są cyklony. Powstają w wyniku różnicy ciśnień, która w pewnych warunkach przyczynia się do powstania kołowego ruchu przepływów powietrza. Wiry atmosferyczne powstają wokół silnych przepływów wilgotnego, ciepłego powietrza w górę i obracają się z dużą prędkością zgodnie z ruchem wskazówek zegara na półkuli południowej i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara na półkuli północnej. Cyklony, w przeciwieństwie do tornad, powstają nad oceanami i powodują niszczycielskie skutki na kontynentach. Głównymi czynnikami niszczącymi są silne wiatry, intensywne opady atmosferyczne w postaci opadów śniegu, ulewy, grad oraz wezbrania. Wiatry o prędkości 19 - 30 m/s tworzą burzę, 30 - 35 m/s - burzę, a powyżej 35 m/s - huragan.
Cyklony tropikalne – huragany i tajfuny – mają średnią szerokość kilkuset kilometrów. Prędkość wiatru wewnątrz cyklonu osiąga siłę huraganu. Cyklony tropikalne trwają od kilku dni do kilku tygodni, poruszając się z prędkością od 50 do 200 km/h. Cyklony na średnich szerokościach geograficznych mają większą średnicę. Ich wymiary poprzeczne wahają się od tysiąca do kilku tysięcy kilometrów, a prędkość wiatru jest burzliwa. Przemieszczają się one na półkuli północnej z zachodu i towarzyszą im opady gradu i śniegu, które mają katastrofalny charakter. Cyklony i towarzyszące im huragany i tajfuny są największym naturalnym zjawiskiem atmosferycznym po powodziach pod względem liczby ofiar i wyrządzonych szkód. W gęsto zaludnionych obszarach Azji liczba ofiar śmiertelnych huraganów liczy się w tysiącach. W 1991 roku podczas huraganu w Bangladeszu, który spowodował powstanie fal morskich o wysokości 6 m, zginęło 125 tysięcy osób. Tajfuny powodują ogromne szkody w Stanach Zjednoczonych. W tym samym czasie giną dziesiątki i setki ludzi. W Europie Zachodniej huragany powodują mniejsze szkody.
Burze uważane są za katastrofalne zjawisko atmosferyczne. Występują, gdy ciepłe, wilgotne powietrze unosi się bardzo szybko. Na granicy strefy tropikalnej i subtropikalnej burze występują przez 90-100 dni w roku, w strefie umiarkowanej 10-30 dni. W naszym kraju najwięcej burz występuje na Kaukazie Północnym.
Burze trwają zwykle krócej niż godzinę. Szczególnie niebezpieczne są intensywne ulewy, grad, uderzenia piorunów, porywy wiatru i pionowe prądy powietrza. Zagrożenie gradowe określa się na podstawie wielkości kamieni gradowych. Na Kaukazie Północnym masa gradu osiągnęła kiedyś 0,5 kg, a w Indiach odnotowano grad o masie 7 kg. Najbardziej niebezpieczne obszary miejskie w naszym kraju znajdują się na Północnym Kaukazie. W lipcu 1992 r. grad uszkodził 18 samolotów na lotnisku Mineralne Wody.
Do niebezpiecznych zjawisk atmosferycznych zaliczają się wyładowania atmosferyczne. Zabijają ludzi, zwierzęta gospodarskie, powodują pożary i niszczą sieć energetyczną. Co roku na całym świecie w wyniku burz i ich skutków umiera około 10 000 osób. Co więcej, na niektórych obszarach Afryki, Francji i Stanów Zjednoczonych liczba ofiar piorunów jest większa niż ofiar innych zjawisk naturalnych. Roczne szkody gospodarcze spowodowane burzami w Stanach Zjednoczonych wynoszą co najmniej 700 milionów dolarów.
Susze są typowe dla regionów pustynnych, stepowych i leśno-stepowych. Brak opadów powoduje przesuszenie gleby, obniżenie poziomu wód gruntowych oraz w zbiornikach aż do ich całkowitego wyschnięcia. Niedobór wilgoci prowadzi do śmierci roślinności i plonów. Susze są szczególnie dotkliwe w Afryce, na Bliskim i Środkowym Wschodzie, w Azji Środkowej i południowej Ameryce Północnej.
Susze zmieniają warunki życia człowieka i wywierają niekorzystny wpływ na środowisko naturalne poprzez procesy takie jak zasolenie gleby, suche wiatry, burze piaskowe, erozja gleby i pożary lasów. Pożary są szczególnie dotkliwe podczas suszy w regionach tajgi, lasach tropikalnych i subtropikalnych oraz na sawannach.
Susze są procesami krótkotrwałymi, trwającymi jeden sezon. Kiedy susze trwają dłużej niż dwa sezony, pojawia się zagrożenie głodem i masową śmiertelnością. Zazwyczaj susza dotyka jednego lub więcej krajów. Szczególnie często w regionie Sahelu w Afryce występują długotrwałe susze o tragicznych skutkach.
Zjawiska atmosferyczne, takie jak opady śniegu, krótkotrwałe ulewne deszcze i długotrwałe długotrwałe deszcze, powodują ogromne szkody. Opady śniegu powodują w górach ogromne lawiny, a szybkie topnienie opadłego śniegu i długotrwałe opady deszczu prowadzą do powodzi. Ogromna masa wody spadająca na powierzchnię ziemi, szczególnie na tereny bezdrzewne, powoduje poważną erozję gleby. Następuje intensywny rozwój systemów rygli wpustowych. Powodzie powstają w wyniku dużych powodzi w okresach intensywnych opadów lub wezbrania po nagłym ociepleniu lub wiosennym topnieniu śniegu, a zatem mają podłoże w zjawiskach atmosferycznych (omówione są w rozdziale poświęconym ekologicznej roli hydrosfery).
Antropogeniczne zmiany atmosferyczne
Obecnie istnieje wiele różnych źródeł antropogenicznych, które powodują zanieczyszczenie powietrza i prowadzą do poważnych zaburzeń równowagi ekologicznej. Największy wpływ na atmosferę pod względem skali mają dwa źródła: transport i przemysł. Transport odpowiada średnio za około 60% całkowitej ilości zanieczyszczeń powietrza, przemysł – 15, energia cieplna – 15, technologie niszczenia odpadów bytowych i przemysłowych – 10%.
Transport, w zależności od stosowanego paliwa i rodzaju utleniaczy, emituje do atmosfery tlenki azotu, siarki, tlenki i dwutlenek węgla, ołów i jego związki, sadzę, benzopiren (substancja z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, będąca silny czynnik rakotwórczy powodujący raka skóry).
Przemysł emituje do atmosfery dwutlenek siarki, tlenki i dwutlenki węgla, węglowodory, amoniak, siarkowodór, kwas siarkowy, fenol, chlor, fluor i inne związki chemiczne. Jednak dominującą pozycję wśród emisji (do 85%) zajmują pyły.
W wyniku zanieczyszczeń zmienia się przezroczystość atmosfery, powodując aerozole, smog i kwaśne deszcze.
Aerozole to układy rozproszone składające się z cząstek stałych lub kropelek cieczy zawieszonych w środowisku gazowym. Wielkość cząstek fazy rozproszonej wynosi zwykle 10 -3 -10 -7 cm. W zależności od składu fazy rozproszonej aerozole dzieli się na dwie grupy. Jedna obejmuje aerozole składające się z cząstek stałych rozproszonych w ośrodku gazowym, druga obejmuje aerozole będące mieszaniną fazy gazowej i ciekłej. Te pierwsze nazywane są dymami, a drugie - mgłami. W procesie ich powstawania ważną rolę odgrywają centra kondensacyjne. Popiół wulkaniczny, pył kosmiczny, produkty emisji przemysłowych, różne bakterie itp. działają jak jądra kondensacji. Liczba możliwych źródeł jąder koncentracji stale rośnie. Na przykład, gdy sucha trawa zostanie zniszczona przez ogień na powierzchni 4000 m 2, powstaje średnio 11 * 10 22 jąder aerozolu.
Aerozole zaczęły powstawać od chwili pojawienia się naszej planety i wpłynęły na warunki naturalne. Jednak ich ilość i działanie, zrównoważone ogólnym cyklem substancji w przyrodzie, nie spowodowały głębokich zmian w środowisku. Czynniki antropogeniczne ich powstawania przesunęły tę równowagę w kierunku znacznych przeciążeń biosfery. Cecha ta stała się szczególnie widoczna, odkąd ludzkość zaczęła stosować specjalnie stworzone aerozole zarówno w postaci substancji toksycznych, jak i do ochrony roślin.
Najbardziej niebezpieczne dla roślinności są aerozole dwutlenku siarki, fluorowodoru i azotu. W kontakcie z wilgotną powierzchnią liści tworzą kwasy, które mają szkodliwy wpływ na organizmy żywe. Kwaśne mgły dostają się wraz z wdychanym powietrzem do narządów oddechowych zwierząt i ludzi i działają agresywnie na błony śluzowe. Część z nich rozkłada żywą tkankę, a radioaktywne aerozole powodują raka. Wśród izotopów promieniotwórczych Sg 90 jest szczególnie niebezpieczny nie tylko ze względu na swoje działanie rakotwórcze, ale także jako analog wapnia, zastępując go w kościach organizmów, powodując ich rozkład.
Podczas wybuchów jądrowych w atmosferze tworzą się radioaktywne chmury aerozolu. Małe cząstki o promieniu 1 - 10 mikronów wpadają nie tylko do górnych warstw troposfery, ale także do stratosfery, gdzie mogą pozostać przez długi czas. Chmury aerozolu powstają także podczas pracy reaktorów w instalacjach przemysłowych wytwarzających paliwo jądrowe, a także w wyniku awarii w elektrowniach jądrowych.
Smog to mieszanina aerozoli z fazami rozproszonymi ciekłymi i stałymi, które tworzą mglistą kurtynę nad terenami przemysłowymi i dużymi miastami.
Wyróżnia się trzy rodzaje smogu: lodowy, mokry i suchy. Smog lodowy nazywany jest smogiem alaskańskim. Jest to połączenie zanieczyszczeń gazowych z dodatkiem cząstek pyłu i kryształków lodu, które powstają w wyniku zamarzania kropelek mgły i pary z systemów grzewczych.
Smog mokry lub smog typu londyńskiego nazywany jest czasami smogiem zimowym. Jest to mieszanina zanieczyszczeń gazowych (głównie dwutlenku siarki), cząstek pyłu i kropelek mgły. Meteorologicznym warunkiem pojawienia się smogu zimowego jest bezwietrzna pogoda, podczas której warstwa ciepłego powietrza znajduje się nad przyziemną warstwą zimnego powietrza (poniżej 700 m). W tym przypadku mamy do czynienia nie tylko z wymianą poziomą, ale także pionową. Zanieczyszczenia, zwykle rozproszone w wysokich warstwach, w tym przypadku kumulują się w warstwie powierzchniowej.
Smog suchy występuje latem i często nazywany jest smogiem typu Los Angeles. Jest to mieszanina ozonu, tlenku węgla, tlenków azotu i par kwasowych. Smog taki powstaje w wyniku rozkładu substancji zanieczyszczających pod wpływem promieniowania słonecznego, zwłaszcza jego części ultrafioletowej. Warunkiem meteorologicznym jest inwersja atmosfery, wyrażająca się pojawieniem się warstwy zimnego powietrza nad ciepłym. Zwykle gazy i cząstki stałe unoszone przez prądy ciepłego powietrza są następnie rozpraszane w górnych, zimnych warstwach, ale w tym przypadku gromadzą się w warstwie inwersyjnej. W procesie fotolizy dwutlenki azotu powstające podczas spalania paliwa w silnikach samochodowych rozkładają się:
NIE 2 → NIE + O
Następnie następuje synteza ozonu:
O + O 2 + M → O 3 + M
NIE + O → NIE 2
Procesom fotodysocjacji towarzyszy żółto-zielona poświata.
Dodatkowo zachodzą reakcje typu: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, czyli powstaje mocny kwas siarkowy.
Wraz ze zmianą warunków meteorologicznych (pojawienie się wiatru lub zmiana wilgotności) zimne powietrze ulatnia się, a smog znika.
Obecność substancji rakotwórczych w smogu prowadzi do problemów z oddychaniem, podrażnienia błon śluzowych, zaburzeń krążenia, uduszenia astmatycznego, a często nawet śmierci. Smog jest szczególnie niebezpieczny dla małych dzieci.
Kwaśne deszcze to opady atmosferyczne zakwaszane przemysłową emisją tlenków siarki, azotu oraz par kwasu nadchlorowego i rozpuszczonego w nich chloru. W procesie spalania węgla i gazu większość zawartej w nich siarki, zarówno w postaci tlenkowej, jak i w związkach z żelazem, zwłaszcza w pirycie, pirotycie, chalkopirycie itp., ulega przemianie w tlenek siarki, który razem wraz z dwutlenkiem węgla jest emitowany do atmosfery. Kiedy azot atmosferyczny i emisje techniczne łączą się z tlenem, tworzą się różne tlenki azotu, a objętość powstałych tlenków azotu zależy od temperatury spalania. Najwięcej tlenków azotu powstaje podczas eksploatacji pojazdów i lokomotyw spalinowych, mniejsza część występuje w energetyce i przedsiębiorstwach przemysłowych. Głównymi kwasotwórczymi są tlenki siarki i azotu. Podczas reakcji z tlenem atmosferycznym i zawartą w nim parą wodną powstają kwasy siarkowy i azotowy.
Wiadomo, że o równowadze zasadowo-kwasowej środowiska decyduje wartość pH. Środowisko neutralne ma wartość pH 7, środowisko kwaśne ma wartość pH 0, a środowisko zasadowe ma wartość pH 14. W czasach nowożytnych wartość pH wody deszczowej wynosi 5,6, choć w niedawnej przeszłości był neutralny. Spadek wartości pH o jeden odpowiada dziesięciokrotnemu wzrostowi kwasowości i dlatego obecnie prawie wszędzie padają deszcze o zwiększonej kwasowości. Maksymalna kwasowość opadów odnotowana w Europie Zachodniej wynosiła 4-3,5 pH. Należy wziąć pod uwagę, że wartość pH 4-4,5 jest śmiertelna dla większości ryb.
Kwaśne deszcze agresywnie wpływają na roślinność Ziemi, budynki przemysłowe i mieszkalne oraz przyczyniają się do znacznego przyspieszenia wietrzenia odsłoniętych skał. Zwiększona kwasowość uniemożliwia samoregulację neutralizacji gleb, w których rozpuszczają się składniki odżywcze. To z kolei prowadzi do gwałtownego spadku plonów i powoduje degradację szaty roślinnej. Kwasowość gleby sprzyja uwalnianiu związanych ciężkich gleb, które są stopniowo wchłaniane przez rośliny, powodując poważne uszkodzenia tkanek i przenikając do ludzkiego łańcucha pokarmowego.
Zmiana potencjału kwasowo-zasadowego wód morskich, szczególnie w wodach płytkich, prowadzi do zaprzestania rozmnażania się wielu bezkręgowców, powoduje śmierć ryb i zakłóca równowagę ekologiczną w oceanach.
W wyniku kwaśnych deszczy lasy w Europie Zachodniej, krajach bałtyckich, Karelii, Uralu, Syberii i Kanadzie są zagrożone zniszczeniem.
Troposfera
Jego górna granica znajduje się na wysokości 8–10 km w obszarach polarnych, 10–12 km w umiarkowanych i 16–18 km w tropikalnych szerokościach geograficznych; niższa zimą niż latem. Dolna, główna warstwa atmosfery zawiera ponad 80% całkowitej masy powietrza atmosferycznego i około 90% całkowitej pary wodnej obecnej w atmosferze. W troposferze silnie rozwinięte są turbulencje i konwekcja, powstają chmury, rozwijają się cyklony i antycyklony. Temperatura spada wraz ze wzrostem wysokości, przy średnim nachyleniu pionowym wynoszącym 0,65°/100 m
Tropopauza
Warstwa przejściowa z troposfery do stratosfery, warstwa atmosfery, w której zatrzymuje się spadek temperatury wraz z wysokością.
Stratosfera
Warstwa atmosfery położona na wysokości od 11 do 50 km. Charakteryzuje się niewielką zmianą temperatury w warstwie 11-25 km (dolna warstwa stratosfery) i wzrostem temperatury w warstwie 25-40 km od -56,5 do 0,8 ° C (górna warstwa stratosfery lub obszar inwersji) . Po osiągnięciu wartości około 273 K (prawie 0°C) na wysokości około 40 km, temperatura utrzymuje się na stałym poziomie aż do wysokości około 55 km. Ten obszar o stałej temperaturze nazywany jest stratopauzą i stanowi granicę między stratosferą a mezosferą.
Stratopauza
Warstwa graniczna atmosfery pomiędzy stratosferą a mezosferą. W pionowym rozkładzie temperatur występuje maksimum (około 0°C).
Mezosfera
Mezosfera zaczyna się na wysokości 50 km i rozciąga się na 80-90 km. Temperatura spada wraz z wysokością, przy średnim nachyleniu pionowym wynoszącym (0,25-0,3)°/100 m. Głównym procesem energetycznym jest wymiana ciepła przez promieniowanie. Złożone procesy fotochemiczne z udziałem wolnych rodników, cząsteczek wzbudzanych wibracjami itp. powodują luminescencję atmosferyczną.
Mezopauza
Warstwa przejściowa między mezosferą a termosferą. Minimalny jest pionowy rozkład temperatury (około -90°C).
Linia Karmana
Wysokość nad poziomem morza, która jest umownie przyjmowana jako granica między ziemską atmosferą a przestrzenią kosmiczną. Linia Karmana położona jest na wysokości 100 km nad poziomem morza.
Granica atmosfery ziemskiej
Termosfera
Górna granica wynosi około 800 km. Temperatura wzrasta do wysokości 200-300 km, gdzie osiąga wartości rzędu 1500 K, po czym pozostaje prawie stała na dużych wysokościach. Pod wpływem ultrafioletowego i rentgenowskiego promieniowania słonecznego oraz promieniowania kosmicznego następuje jonizacja powietrza („zorze”) - główne obszary jonosfery leżą wewnątrz termosfery. Na wysokościach powyżej 300 km dominuje tlen atomowy. Górna granica termosfery jest w dużej mierze zdeterminowana obecną aktywnością Słońca. W okresach małej aktywności następuje zauważalne zmniejszenie wielkości tej warstwy.
Termopauza
Obszar atmosfery sąsiadujący z termosferą. W tym regionie absorpcja promieniowania słonecznego jest znikoma, a temperatura w rzeczywistości nie zmienia się wraz z wysokością.
Egzosfera (sfera rozpraszająca)
Warstwy atmosfery do wysokości 120 km
Egzosfera to strefa dyspersji, zewnętrzna część termosfery, położona powyżej 700 km. Gaz w egzosferze jest bardzo rozrzedzony i stąd jego cząsteczki przedostają się do przestrzeni międzyplanetarnej (rozproszenie).
Do wysokości 100 km atmosfera jest jednorodną, dobrze wymieszaną mieszaniną gazów. W wyższych warstwach rozkład gazów według wysokości zależy od ich mas cząsteczkowych; stężenie cięższych gazów zmniejsza się szybciej wraz z odległością od powierzchni Ziemi. Ze względu na spadek gęstości gazu temperatura spada z 0°C w stratosferze do -110°C w mezosferze. Natomiast energia kinetyczna poszczególnych cząstek na wysokościach 200-250 km odpowiada temperaturze ~150°C. Powyżej 200 km obserwuje się znaczne wahania temperatury i gęstości gazu w czasie i przestrzeni.
Na wysokości około 2000-3500 km egzosfera stopniowo zamienia się w tzw. próżnię bliskiego kosmosu, wypełnioną wysoce rozrzedzonymi cząsteczkami gazu międzyplanetarnego, głównie atomami wodoru. Ale ten gaz reprezentuje tylko część materii międzyplanetarnej. Pozostała część składa się z cząstek pyłu pochodzenia kometarnego i meteorycznego. Oprócz niezwykle rozrzedzonych cząstek pyłu, w tę przestrzeń przenika promieniowanie elektromagnetyczne i korpuskularne pochodzenia słonecznego i galaktycznego.
Troposfera stanowi około 80% masy atmosfery, stratosfera - około 20%; masa mezosfery wynosi nie więcej niż 0,3%, termosfera jest mniejsza niż 0,05% całkowitej masy atmosfery. Na podstawie właściwości elektrycznych atmosfery rozróżnia się neutronosferę i jonosferę. Obecnie uważa się, że atmosfera rozciąga się na wysokość 2000-3000 km.
W zależności od składu gazu w atmosferze wyróżnia się homosferę i heterosferę. Heterosfera to obszar, w którym grawitacja wpływa na separację gazów, ponieważ ich mieszanie na takiej wysokości jest znikome. Oznacza to zmienny skład heterosfery. Poniżej znajduje się dobrze wymieszana, jednorodna część atmosfery zwana homosferą. Granica między tymi warstwami nazywana jest turbopauzą i przebiega na wysokości około 120 km.
Przestrzeń jest wypełniona energią. Energia wypełnia przestrzeń nierównomiernie. Są miejsca jego koncentracji i rozładowania. W ten sposób możesz oszacować gęstość. Planeta jest uporządkowanym układem, z maksymalną gęstością materii w centrum i stopniowym spadkiem koncentracji w kierunku obrzeży. Siły oddziaływania określają stan materii, formę w jakiej ona istnieje. Fizyka opisuje stan skupienia substancji: ciało stałe, ciecz, gaz i tak dalej.
Atmosfera to środowisko gazowe otaczające planetę. Atmosfera ziemska umożliwia swobodny ruch i przepuszcza światło, tworząc przestrzeń, w której kwitnie życie.
Obszar od powierzchni ziemi do wysokości około 16 kilometrów (od równika do biegunów wartość jest mniejsza, zależy także od pory roku) nazywany jest troposferą. Troposfera to warstwa, w której koncentruje się około 80% całego powietrza atmosferycznego i prawie cała para wodna. To tu zachodzą procesy kształtujące pogodę. Ciśnienie i temperatura spadają wraz z wysokością. Przyczyną spadku temperatury powietrza jest proces adiabatyczny; podczas rozprężania gaz ochładza się. Na górnej granicy troposfery wartości mogą sięgać -50, -60 stopni Celsjusza.
Następna jest stratosfera. Rozciąga się na długości do 50 kilometrów. W tej warstwie atmosfery temperatura wzrasta wraz z wysokością, osiągając w najwyższym punkcie wartość około 0 C. Wzrost temperatury spowodowany jest procesem pochłaniania promieni ultrafioletowych przez warstwę ozonową. Promieniowanie powoduje reakcję chemiczną. Cząsteczki tlenu rozkładają się na pojedyncze atomy, które mogą łączyć się ze zwykłymi cząsteczkami tlenu, tworząc ozon.
Promieniowanie słoneczne o długości fali od 10 do 400 nanometrów jest klasyfikowane jako ultrafioletowe. Im krótsza długość fali promieniowania UV, tym większe zagrożenie stanowi ono dla organizmów żywych. Tylko niewielka część promieniowania dociera do powierzchni Ziemi i mniej aktywna część jej widma. Ta cecha natury pozwala uzyskać zdrową opaleniznę.
Następna warstwa atmosfery nazywa się Mezosferą. Limity od około 50 km do 85 km. W mezosferze stężenie ozonu, który może zatrzymywać energię UV, jest niskie, więc temperatura ponownie zaczyna spadać wraz z wysokością. W szczytowym momencie temperatura spada do -90 C, niektóre źródła podają wartość -130 C. Większość meteoroidów spala się w tej warstwie atmosfery.
Warstwa atmosfery rozciągająca się od wysokości 85 km do odległości 600 km od Ziemi nazywana jest termosferą. Termosfera jako pierwsza spotyka się z promieniowaniem słonecznym, w tym z tak zwanym ultrafioletem próżniowym.
Próżniowe promieniowanie UV jest zatrzymywane przez powietrze, podgrzewając w ten sposób tę warstwę atmosfery do ogromnych temperatur. Ponieważ jednak ciśnienie jest tu wyjątkowo niskie, ten pozornie gorący gaz nie wywiera takiego samego wpływu na obiekty, jak w warunkach panujących na powierzchni ziemi. Wręcz przeciwnie, przedmioty umieszczone w takim środowisku ulegną ochłodzeniu.
Na wysokości 100 km przebiega umowna linia „linia Karmana”, która uważana jest za początek kosmosu.
W termosferze występują zorze polarne. W tej warstwie atmosfery wiatr słoneczny oddziałuje z polem magnetycznym planety.
Ostatnią warstwą atmosfery jest egzosfera, zewnętrzna powłoka rozciągająca się na tysiące kilometrów. Egzosfera jest praktycznie pustym miejscem, jednak liczba wędrujących tu atomów jest o rząd wielkości większa niż w przestrzeni międzyplanetarnej.
Człowiek oddycha powietrzem. Normalne ciśnienie wynosi 760 milimetrów słupa rtęci. Na wysokości 10 000 m ciśnienie wynosi około 200 mm. Hg Sztuka.
Na takiej wysokości człowiek prawdopodobnie może oddychać, przynajmniej przez krótki czas, ale wymaga to przygotowania. Państwo będzie wyraźnie niezdatne do użytku.
Skład gazowy atmosfery: 78% azotu, 21% tlenu, około procent argonu, reszta to mieszanina gazów stanowiąca najmniejszy ułamek całości.
Atmosfera (od greckiego ατμός – „para” i σφαῖρα – „kula”) to powłoka gazowa ciała niebieskiego, utrzymywana wokół niej przez grawitację. Atmosfera to gazowa powłoka planety, składająca się z mieszaniny różnych gazów, pary wodnej i pyłu. Atmosfera wymienia materię pomiędzy Ziemią a Kosmosem. Ziemia otrzymuje pył kosmiczny i materiał meteorytowy, a traci najlżejsze gazy: wodór i hel. Atmosfera ziemska przenika na wskroś potężne promieniowanie słoneczne, które określa reżim termiczny powierzchni planety, powodując dysocjację cząsteczek gazów atmosferycznych i jonizację atomów.
Atmosfera ziemska zawiera tlen wykorzystywany przez większość organizmów żywych do oddychania oraz dwutlenek węgla zużywany przez rośliny, glony i sinice podczas fotosyntezy. Atmosfera jest także warstwą ochronną planety, chroniącą jej mieszkańców przed promieniowaniem ultrafioletowym słońca.
Wszystkie masywne ciała - planety ziemskie i gazowe giganty - mają atmosferę.
Skład atmosferyczny
Współczesny skład ziemskiego powietrza został ustalony ponad sto milionów lat temu, ale gwałtownie zwiększona działalność produkcyjna człowieka doprowadziła jednak do jego zmiany. Obecnie obserwuje się wzrost zawartości CO 2 o około 10-12%. Gazy zawarte w atmosferze pełnią różne funkcje funkcjonalne. Jednak o głównym znaczeniu tych gazów decyduje przede wszystkim fakt, że bardzo silnie pochłaniają one energię promieniowania i przez to mają istotny wpływ na reżim temperaturowy powierzchni Ziemi i atmosfery.
Początkowy skład atmosfery planety zależy zwykle od właściwości chemicznych i temperaturowych Słońca podczas formowania się planet i późniejszego uwalniania gazów zewnętrznych. Następnie skład powłoki gazowej ewoluuje pod wpływem różnych czynników.
Atmosfery Wenus i Marsa składają się głównie z dwutlenku węgla z niewielkimi dodatkami azotu, argonu, tlenu i innych gazów. Atmosfera ziemska jest w dużej mierze produktem żyjących w niej organizmów. Gazowe olbrzymy o niskiej temperaturze – Jowisz, Saturn, Uran i Neptun – mogą zatrzymywać głównie gazy o niskiej masie cząsteczkowej – wodór i hel. Wręcz przeciwnie, wysokotemperaturowe gazowe giganty, takie jak Ozyrys czy 51 Pegasi b, nie są w stanie go utrzymać, a cząsteczki ich atmosfery są rozproszone w przestrzeni. Proces ten zachodzi powoli i stale.
Azot, Najpopularniejszy gaz w atmosferze, jest mało aktywny chemicznie.
Tlen w przeciwieństwie do azotu jest pierwiastkiem bardzo aktywnym chemicznie. Specyficzną funkcją tlenu jest utlenianie materii organicznej organizmów heterotroficznych, skał i niedotlenionych gazów emitowanych do atmosfery przez wulkany. Bez tlenu nie byłoby rozkładu martwej materii organicznej.
Struktura atmosferyczna
Struktura atmosfery składa się z dwóch części: wewnętrznej - troposfery, stratosfery, mezosfery i termosfery, czyli jonosfery, oraz zewnętrznej - magnetosfery (egzosfery).
1) Troposfera– jest to dolna część atmosfery, w której koncentruje się 3/4, tj. ~ 80% całej atmosfery ziemskiej. O jej wysokości decyduje intensywność pionowych (wznoszących się lub opadających) przepływów powietrza wywołanych nagrzewaniem powierzchni Ziemi i oceanu, dlatego też grubość troposfery na równiku wynosi 16–18 km, w umiarkowanych szerokościach geograficznych 10–11 km, a na biegunach – do 8 km. Temperatura powietrza w troposferze na wysokości spada o 0,6°С na każde 100 m i waha się od +40 do - 50°С.
2) Stratosfera znajduje się nad troposferą i ma wysokość do 50 km od powierzchni planety. Temperatura na wysokości do 30 km jest stała -50°С. Następnie zaczyna się wznosić i na wysokości 50 km osiąga +10°С.
Górną granicę biosfery stanowi ekran ozonowy.
Ekran ozonowy to warstwa atmosfery w stratosferze, położona na różnych wysokościach od powierzchni Ziemi i posiadająca maksymalną gęstość ozonu na wysokości 20-26 km.
Wysokość warstwy ozonowej na biegunach szacuje się na 7-8 km, na równiku na 17-18 km, a maksymalna wysokość występowania ozonu wynosi 45-50 km. Życie nad osłoną ozonową jest niemożliwe ze względu na ostre promieniowanie ultrafioletowe Słońca. Jeśli skompresujesz wszystkie cząsteczki ozonu, otrzymasz warstwę wokół planety o grubości około 3 mm.
3) Mezosfera– górna granica tej warstwy sięga do wysokości 80 km. Jego główną cechą jest gwałtowny spadek temperatury -90°С w górnej granicy. Zarejestrowano tu nocne chmury składające się z kryształków lodu.
4) Jonosfera (termosfera) - położony jest do wysokości 800 km i charakteryzuje się znacznym wzrostem temperatury:
150 km temperatura +240°С,
200 km temperatura +500°С,
Temperatura 600 km +1500°С.
Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego Słońca gazy znajdują się w stanie zjonizowanym. Jonizacja wiąże się ze świeceniem gazów i pojawianiem się zorzy polarnej.
Jonosfera ma zdolność wielokrotnego odbijania fal radiowych, co zapewnia komunikację radiową dalekiego zasięgu na planecie.
5) Egzosfera– znajduje się powyżej 800 km i rozciąga się do 3000 km. Tutaj temperatura wynosi >2000°С. Prędkość ruchu gazu zbliża się do krytycznej ~ 11,2 km/sek. Dominującymi atomami są wodór i hel, które tworzą świetlistą koronę wokół Ziemi, rozciągającą się na wysokość 20 000 km.
Funkcje atmosfery
1) Termoregulacja - pogoda i klimat na Ziemi zależą od rozkładu ciepła i ciśnienia.
2) Podtrzymujące życie.
3) W troposferze zachodzą globalne pionowe i poziome ruchy mas powietrza, które determinują obieg wody i wymianę ciepła.
4) Prawie wszystkie powierzchniowe procesy geologiczne są spowodowane interakcją atmosfery, litosfery i hydrosfery.
5) Ochronna - atmosfera chroni Ziemię przed kosmosem, promieniowaniem słonecznym i pyłem meteorytowym.
Funkcje atmosfery. Bez atmosfery życie na Ziemi byłoby niemożliwe. Osoba spożywa dziennie 12-15 kg. powietrza, wdychając co minutę od 5 do 100 litrów, co znacznie przekracza średnie dzienne zapotrzebowanie na żywność i wodę. Ponadto atmosfera niezawodnie chroni ludzi przed niebezpieczeństwami, które zagrażają im z kosmosu: nie przepuszcza meteorytów ani promieniowania kosmicznego. Człowiek może żyć bez jedzenia przez pięć tygodni, bez wody przez pięć dni i bez powietrza przez pięć minut. Normalne życie człowieka wymaga nie tylko powietrza, ale także pewnej jego czystości. Od jakości powietrza zależy zdrowie ludzi, stan flory i fauny, wytrzymałość i trwałość konstrukcji budowlanych i konstrukcji. Zanieczyszczone powietrze ma szkodliwy wpływ na wody, lądy, morza i gleby. Atmosfera determinuje światło i reguluje reżimy termiczne Ziemi, przyczynia się do redystrybucji ciepła na kuli ziemskiej. Powłoka gazowa chroni Ziemię przed nadmiernym ochłodzeniem i nagrzaniem. Gdyby nasza planeta nie była otoczona powłoką powietrzną, wówczas w ciągu jednego dnia amplituda wahań temperatury osiągnęłaby 200 C. Atmosfera chroni wszystko, co żyje na Ziemi przed niszczycielskim promieniowaniem ultrafioletowym, rentgenowskim i kosmicznym. Atmosfera odgrywa ogromną rolę w dystrybucji światła. Jego powietrze rozbija promienie słoneczne na milion małych promieni, rozprasza je i tworzy równomierne oświetlenie. Atmosfera pełni rolę przewodnika dźwięków.
Encyklopedyczny YouTube
1 / 5
✪ Statek kosmiczny Ziemia (odcinek 14) - Atmosfera
✪ Dlaczego atmosfera nie została wciągnięta w próżnię kosmiczną?
✪ Wejście statku kosmicznego Sojuz TMA-8 w atmosferę ziemską
✪ Struktura atmosfery, znaczenie, badanie
✪ O. S. Ugolnikov „Wyższa atmosfera. Spotkanie Ziemi i kosmosu”
Napisy na filmie obcojęzycznym
Granica atmosferyczna
Za atmosferę uważa się ten obszar wokół Ziemi, w którym ośrodek gazowy obraca się razem z Ziemią jako jedną całością. Atmosfera przechodzi do przestrzeni międzyplanetarnej stopniowo, w egzosferze, zaczynając od wysokości 500-1000 km od powierzchni Ziemi.
Zgodnie z definicją zaproponowaną przez Międzynarodową Federację Lotniczą granicę atmosfery i przestrzeni wyznacza linia Karmana, położona na wysokości około 100 km, powyżej której loty lotnicze stają się całkowicie niemożliwe. NASA wykorzystuje granicę 122 kilometrów (400 000 stóp) jako granicę atmosferyczną, w której wahadłowce przełączają się z manewrowania z napędem na manewrowanie aerodynamiczne.
Właściwości fizyczne
Oprócz gazów wskazanych w tabeli atmosfera zawiera Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, węglowodory, HCl, HBr, pary, I 2, Br 2, a także wiele innych gazów w niewielkich ilościach. Troposfera stale zawiera dużą ilość zawieszonych cząstek stałych i ciekłych (aerozolu). Najrzadszym gazem w atmosferze ziemskiej jest radon (Rn).
Struktura atmosfery
Atmosferyczna warstwa graniczna
Dolna warstwa troposfery (o grubości 1-2 km), w której stan i właściwości powierzchni Ziemi bezpośrednio wpływają na dynamikę atmosfery.
Troposfera
Jego górna granica znajduje się na wysokości 8–10 km w obszarach polarnych, 10–12 km w umiarkowanych i 16–18 km w tropikalnych szerokościach geograficznych; niższa zimą niż latem.
Dolna, główna warstwa atmosfery zawiera ponad 80% całkowitej masy powietrza atmosferycznego i około 90% całkowitej pary wodnej obecnej w atmosferze. W troposferze silnie rozwinięte są turbulencje i konwekcja, powstają chmury, rozwijają się cyklony i antycyklony. Temperatura spada wraz ze wzrostem wysokości, przy średnim nachyleniu pionowym wynoszącym 0,65°/100 metrów.
Tropopauza
Warstwa przejściowa z troposfery do stratosfery, warstwa atmosfery, w której zatrzymuje się spadek temperatury wraz z wysokością.
Stratosfera
Warstwa atmosfery położona na wysokości od 11 do 50 km. Charakteryzuje się niewielką zmianą temperatury w warstwie 11-25 km (dolna warstwa stratosfery) i wzrostem temperatury w warstwie 25-40 km od -56,5 do +0,8 ° (górna warstwa stratosfery lub obszar inwersji) . Po osiągnięciu wartości około 273 K (prawie 0°C) na wysokości około 40 km, temperatura utrzymuje się na stałym poziomie aż do wysokości około 55 km. Ten obszar o stałej temperaturze nazywany jest stratopauzą i stanowi granicę między stratosferą a mezosferą.
Stratopauza
Warstwa graniczna atmosfery pomiędzy stratosferą a mezosferą. W pionowym rozkładzie temperatur występuje maksimum (około 0°C).
Mezosfera
Termosfera
Górna granica wynosi około 800 km. Temperatura wzrasta do wysokości 200-300 km, gdzie osiąga wartości rzędu 1500 K, po czym pozostaje prawie stała na dużych wysokościach. Pod wpływem promieniowania słonecznego i promieniowania kosmicznego następuje jonizacja powietrza („zorze”) - główne obszary jonosfery leżą wewnątrz termosfery. Na wysokościach powyżej 300 km dominuje tlen atomowy. Górna granica termosfery jest w dużej mierze zdeterminowana obecną aktywnością Słońca. W okresach małej aktywności – np. w latach 2008-2009 – zauważalne jest zmniejszenie rozmiarów tej warstwy.
Termopauza
Obszar atmosfery sąsiadujący nad termosferą. W tym regionie absorpcja promieniowania słonecznego jest znikoma, a temperatura w rzeczywistości nie zmienia się wraz z wysokością.
Egzosfera (sfera rozpraszająca)
Do wysokości 100 km atmosfera jest jednorodną, dobrze wymieszaną mieszaniną gazów. W wyższych warstwach rozkład gazów według wysokości zależy od ich mas cząsteczkowych; stężenie cięższych gazów zmniejsza się szybciej wraz z odległością od powierzchni Ziemi. Ze względu na spadek gęstości gazu temperatura spada z 0°C w stratosferze do -110°C w mezosferze. Natomiast energia kinetyczna poszczególnych cząstek na wysokościach 200-250 km odpowiada temperaturze ~150°C. Powyżej 200 km obserwuje się znaczne wahania temperatury i gęstości gazu w czasie i przestrzeni.
Na wysokości około 2000-3500 km egzosfera stopniowo zamienia się w tzw w pobliżu próżni kosmicznej, który jest wypełniony rzadkimi cząsteczkami gazu międzyplanetarnego, głównie atomami wodoru. Ale ten gaz reprezentuje tylko część materii międzyplanetarnej. Pozostała część składa się z cząstek pyłu pochodzenia kometarnego i meteorycznego. Oprócz niezwykle rozrzedzonych cząstek pyłu, w tę przestrzeń przenika promieniowanie elektromagnetyczne i korpuskularne pochodzenia słonecznego i galaktycznego.
Recenzja
Troposfera stanowi około 80% masy atmosfery, stratosfera - około 20%; masa mezosfery wynosi nie więcej niż 0,3%, termosfera jest mniejsza niż 0,05% całkowitej masy atmosfery.
Rozróżniają je na podstawie właściwości elektrycznych w atmosferze Neutrosfera I jonosfera .
W zależności od składu gazu w atmosferze emitują homosfera I heterosfera. Heterosfera- Jest to obszar, w którym grawitacja wpływa na separację gazów, gdyż ich mieszanie się na takiej wysokości jest znikome. Oznacza to zmienny skład heterosfery. Poniżej znajduje się dobrze wymieszana, jednorodna część atmosfery, zwana homosferą. Granica pomiędzy tymi warstwami nazywana jest turbopauzą i przebiega na wysokości około 120 km.
Inne właściwości atmosfery i wpływ na organizm ludzki
Już na wysokości 5 km nad poziomem morza nieprzeszkolona osoba zaczyna odczuwać głód tlenu i bez adaptacji wydajność osoby jest znacznie zmniejszona. Tutaj kończy się strefa fizjologiczna atmosfery. Oddychanie człowieka staje się niemożliwe na wysokości 9 km, chociaż do około 115 km atmosfera zawiera tlen.
Atmosfera dostarcza nam tlenu niezbędnego do oddychania. Jednakże, ze względu na spadek całkowitego ciśnienia atmosfery, w miarę wznoszenia się na wysokość, ciśnienie cząstkowe tlenu odpowiednio maleje.
Historia powstawania atmosfery
Według najpowszechniejszej teorii, atmosfera ziemska miała w swojej historii trzy różne składy. Początkowo składał się z lekkich gazów (wodór i hel) wychwytywanych z przestrzeni międzyplanetarnej. Jest to tzw atmosfera pierwotna. W kolejnym etapie aktywna aktywność wulkaniczna doprowadziła do nasycenia atmosfery gazami innymi niż wodór (dwutlenek węgla, amoniak, para wodna). W ten sposób powstał atmosfera wtórna. Ta atmosfera działała regenerująco. Ponadto proces tworzenia atmosfery został zdeterminowany przez następujące czynniki:
- wyciek lekkich gazów (wodór i hel) do przestrzeni międzyplanetarnej;
- reakcje chemiczne zachodzące w atmosferze pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, wyładowań atmosferycznych i niektórych innych czynników.
Stopniowo te czynniki doprowadziły do powstania trzeciorzędowa atmosfera, charakteryzujący się znacznie niższą zawartością wodoru i znacznie większą zawartością azotu i dwutlenku węgla (powstających w wyniku reakcji chemicznych z amoniaku i węglowodorów).
Azot
Powstawanie dużej ilości azotu N2 wynika z utleniania atmosfery amoniakowo-wodorowej przez tlen cząsteczkowy O2, który zaczął wydobywać się z powierzchni planety w wyniku fotosyntezy rozpoczynającej się 3 miliardy lat temu. Azot N2 uwalniany jest również do atmosfery w wyniku denitryfikacji azotanów i innych związków zawierających azot. Azot jest utleniany przez ozon do NO w górnych warstwach atmosfery.
Azot N2 reaguje tylko w określonych warunkach (na przykład podczas wyładowania atmosferycznego). Utlenianie azotu cząsteczkowego przez ozon podczas wyładowań elektrycznych stosowane jest w małych ilościach w przemysłowej produkcji nawozów azotowych. Sinice (niebieskie algi) i bakterie guzkowe, które tworzą ryzobialną symbiozę z roślinami strączkowymi, które mogą być skutecznymi nawozami zielonymi - roślinami, które nie uszczuplają, ale wzbogacają glebę w naturalne nawozy, potrafią ją przy niskim zużyciu energii utlenić i przekształcić w biologicznie aktywną formę.
Tlen
Skład atmosfery zaczął się radykalnie zmieniać wraz z pojawieniem się na Ziemi organizmów żywych w wyniku fotosyntezy, której towarzyszyło uwolnienie tlenu i absorpcja dwutlenku węgla. Początkowo tlen zużywano na utlenianie zredukowanych związków – amoniaku, węglowodorów, żelazawej formy żelaza zawartej w oceanach i innych. Pod koniec tego etapu zawartość tlenu w atmosferze zaczęła rosnąć. Stopniowo tworzyła się nowoczesna atmosfera o właściwościach utleniających. Ponieważ spowodowało to poważne i nagłe zmiany w wielu procesach zachodzących w atmosferze, litosferze i biosferze, wydarzenie to nazwano Katastrofą Tlenową.
Gazy szlachetne
Zanieczyszczenie powietrza
Ostatnio ludzie zaczęli wpływać na ewolucję atmosfery. Efektem działalności człowieka jest stały wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze na skutek spalania paliw węglowodorowych nagromadzonych w poprzednich epokach geologicznych. Ogromne ilości CO 2 są zużywane podczas fotosyntezy i pochłaniane przez oceany świata. Gaz ten przedostaje się do atmosfery w wyniku rozkładu skał węglanowych i substancji organicznych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, a także w wyniku działalności wulkanicznej i działalności przemysłowej człowieka. W ciągu ostatnich 100 lat zawartość CO 2 w atmosferze wzrosła o 10%, z czego większość (360 miliardów ton) pochodziła ze spalania paliw. Jeśli tempo wzrostu spalania paliw będzie się utrzymywać, to w ciągu najbliższych 200-300 lat ilość CO 2 w atmosferze podwoi się, co może doprowadzić do globalnych zmian klimatycznych.
Głównym źródłem gazów zanieczyszczających środowisko (CO, SO2) jest spalanie paliw. Dwutlenek siarki jest utleniany przez tlen atmosferyczny do SO 3, a tlenek azotu do NO 2 w górnych warstwach atmosfery, które z kolei oddziałują z parą wodną, a powstałe kwasy siarkowy H 2 SO 4 i kwas azotowy HNO 3 opadają do powierzchni Ziemi w postaci tzw. kwaśnych deszczy. Stosowanie