ატმოსფეროს ზედაპირულ ფენაში ჟანგბადის შემცველობა არის. გეოგრაფიის თემა - ატმოსფერო

დედამიწის შემადგენლობა. Საჰაერო

ჰაერი არის სხვადასხვა გაზების მექანიკური ნაზავი, რომელიც ქმნის დედამიწის ატმოსფეროს. ჰაერი აუცილებელია ცოცხალი ორგანიზმების სუნთქვისთვის და ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში.

ის ფაქტი, რომ ჰაერი არის ნარევი და არა ერთგვაროვანი ნივთიერება, დადასტურდა შოტლანდიელი მეცნიერის ჯოზეფ ბლეკის ექსპერიმენტების დროს. ერთ-ერთი მათგანის დროს მეცნიერმა აღმოაჩინა, რომ როდესაც თეთრი მაგნეზია (მაგნიუმის კარბონატი) თბება, გამოიყოფა „შეკრული ჰაერი“, ანუ ნახშირორჟანგი და წარმოიქმნება დამწვარი მაგნეზია (მაგნიუმის ოქსიდი). კირქვის დაწვისას, პირიქით, "შეკრული ჰაერი" ამოღებულია. ამ ექსპერიმენტებზე დაყრდნობით, მეცნიერმა დაასკვნა, რომ განსხვავება ნახშირორჟანგსა და კაუსტიკური ტუტეებს შორის არის ის, რომ პირველი შეიცავს ნახშირორჟანგს, რომელიც ჰაერის ერთ-ერთი შემადგენელი ნაწილია. დღეს ჩვენ ვიცით, რომ ნახშირორჟანგის გარდა, დედამიწის ჰაერის შემადგენლობა მოიცავს:

ცხრილში მითითებული აირების თანაფარდობა დედამიწის ატმოსფეროში დამახასიათებელია მისი ქვედა ფენებისთვის, 120 კმ სიმაღლემდე. ამ ადგილებში მდებარეობს კარგად შერეული, ერთგვაროვანი რეგიონი, რომელსაც ჰომოსფერო ეწოდება. ჰომოსფეროს ზემოთ დევს ჰეტეროსფერო, რომელიც ხასიათდება გაზის მოლეკულების ატომებად და იონებად დაშლით. რეგიონები ერთმანეთისგან გამოყოფილია ტურბო პაუზით.

ქიმიურ რეაქციას, რომლის დროსაც მოლეკულები მზის და კოსმოსური გამოსხივების გავლენის ქვეშ იშლება ატომებად, ეწოდება ფოტოდისოციაცია. მოლეკულური ჟანგბადის დაშლის შედეგად წარმოიქმნება ატომური ჟანგბადი, რომელიც არის ატმოსფეროს მთავარი გაზი 200 კმ სიმაღლეზე. 1200 კმ-ზე მაღლა ჭარბობს წყალბადი და ჰელიუმი, რომლებიც ყველაზე მსუბუქია გაზებს შორის.

ვინაიდან ჰაერის ძირითადი ნაწილი კონცენტრირებულია 3 ქვედა ატმოსფერულ ფენაში, ჰაერის შემადგენლობის ცვლილება 100 კმ სიმაღლეზე არ ახდენს შესამჩნევ გავლენას ატმოსფეროს საერთო შემადგენლობაზე.

აზოტი არის ყველაზე გავრცელებული გაზი, რომელიც დედამიწის ჰაერის მოცულობის სამ მეოთხედზე მეტს შეადგენს. თანამედროვე აზოტი წარმოიქმნა ადრეული ამიაკი-წყალბადის ატმოსფეროს მოლეკულური ჟანგბადის დაჟანგვის შედეგად, რომელიც წარმოიქმნება ფოტოსინთეზის დროს. ამჟამად ატმოსფეროში მცირე რაოდენობით აზოტი შედის დენიტრიფიკაციის შედეგად - ნიტრატების ნიტრიტებამდე დაყვანის პროცესი, რასაც მოჰყვება აირისებრი ოქსიდების და მოლეკულური აზოტის წარმოქმნა, რომელსაც ანაერობული პროკარიოტები აწარმოებენ. ვულკანური ამოფრქვევის დროს ატმოსფეროში აზოტის ნაწილი ხვდება.

ატმოსფეროს ზედა ფენებში, ოზონის მონაწილეობით ელექტრული გამონადენის ზემოქმედებისას, მოლეკულური აზოტი იჟანგება აზოტის მონოქსიდში:

N 2 + O 2 → 2NO

ნორმალურ პირობებში, მონოქსიდი დაუყოვნებლივ რეაგირებს ჟანგბადთან და წარმოქმნის აზოტის ოქსიდს:

2NO + O 2 → 2N 2 O

აზოტი არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ქიმიური ელემენტი დედამიწის ატმოსფეროში. აზოტი არის ცილების ნაწილი და უზრუნველყოფს მცენარეთა მინერალურ კვებას. ის განსაზღვრავს ბიოქიმიური რეაქციების სიჩქარეს და ასრულებს ჟანგბადის გამხსნელის როლს.

მეორე ყველაზე გავრცელებული გაზი დედამიწის ატმოსფეროში არის ჟანგბადი. ამ გაზის წარმოქმნა დაკავშირებულია მცენარეებისა და ბაქტერიების ფოტოსინთეზურ აქტივობასთან. რაც უფრო მრავალფეროვანი და მრავალრიცხოვანი ხდებოდა ფოტოსინთეზური ორგანიზმები, მით უფრო მნიშვნელოვანი ხდებოდა ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობის პროცესი. მანტიის დეგაზირების დროს გამოიყოფა მძიმე ჟანგბადის მცირე რაოდენობა.

ტროპოსფეროსა და სტრატოსფეროს ზედა ფენებში, მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენის ქვეშ (ჩვენ აღვნიშნავთ hν), წარმოიქმნება ოზონი:

O 2 + hν → 2O

იგივე ულტრაიისფერი გამოსხივების შედეგად ოზონი იშლება:

O 3 + hν → O 2 + O

О 3 + O → 2О 2

პირველი რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება ატომური ჟანგბადი, ხოლო მეორის შედეგად წარმოიქმნება მოლეკულური ჟანგბადი. ოთხივე რეაქციას ეწოდება "ჩეპმენის მექანიზმი", ბრიტანელი მეცნიერის სიდნი ჩეპმენის სახელით, რომელმაც აღმოაჩინა ისინი 1930 წელს.

ჟანგბადი გამოიყენება ცოცხალი ორგანიზმების სუნთქვისთვის. მისი დახმარებით ხდება ჟანგვის და წვის პროცესები.

ოზონი ემსახურება ცოცხალი ორგანიზმების დაცვას ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან, რაც შეუქცევად მუტაციებს იწვევს. ოზონის ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია ქვედა სტრატოსფეროში შეინიშნება ე.წ. ოზონის ფენა ან ოზონის ეკრანი, რომელიც მდებარეობს 22-25 კმ სიმაღლეზე. ოზონის შემცველობა მცირეა: ნორმალური წნევის დროს, დედამიწის ატმოსფეროში არსებული მთელი ოზონი დაიკავებს მხოლოდ 2,91 მმ სისქის ფენას.

ატმოსფეროში მესამე ყველაზე გავრცელებული გაზის, არგონის, აგრეთვე ნეონის, ჰელიუმის, კრიპტონისა და ქსენონის წარმოქმნა დაკავშირებულია ვულკანურ ამოფრქვევებთან და რადიოაქტიური ელემენტების დაშლასთან.

კერძოდ, ჰელიუმი არის ურანის, თორიუმის და რადიუმის რადიოაქტიური დაშლის პროდუქტი: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (ამ რეაქციებში α-ნაწილაკი არის ჰელიუმის ბირთვი, რომელიც ენერგიის დაკარგვის პროცესში იჭერს ელექტრონებს და ხდება 4 He).

არგონი წარმოიქმნება კალიუმის რადიოაქტიური იზოტოპის დაშლის დროს: 40 K → 40 Ar + γ.

ნეონი გამოიქცევა ცეცხლოვანი კლდეებიდან.

კრიპტონი წარმოიქმნება, როგორც ურანის (235 U და 238 U) და თორიუმის Th დაშლის საბოლოო პროდუქტი.

ატმოსფერული კრიპტონის უმეტესი ნაწილი ჩამოყალიბდა დედამიწის ევოლუციის ადრეულ ეტაპებზე ტრანსურანული ელემენტების დაშლის შედეგად ფენომენალურად მოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდით ან მოვიდა კოსმოსიდან, სადაც კრიპტონის შემცველობა ათ მილიონჯერ მეტია ვიდრე დედამიწაზე.

ქსენონი არის ურანის დაშლის შედეგი, მაგრამ ამ გაზის ძირითადი ნაწილი რჩება დედამიწის ფორმირების ადრეული ეტაპებიდან, პირველყოფილი ატმოსფეროდან.

ნახშირორჟანგი ატმოსფეროში შედის ვულკანური ამოფრქვევის შედეგად და ორგანული ნივთიერებების დაშლის დროს. მისი შემცველობა დედამიწის შუა განედების ატმოსფეროში მნიშვნელოვნად განსხვავდება წელიწადის სეზონების მიხედვით: ზამთარში CO 2-ის რაოდენობა იზრდება, ზაფხულში კი მცირდება. ეს რყევა დაკავშირებულია მცენარეების აქტივობასთან, რომლებიც იყენებენ ნახშირორჟანგს ფოტოსინთეზის პროცესში.

წყალბადი წარმოიქმნება მზის რადიაციის მიერ წყლის დაშლის შედეგად. მაგრამ, როგორც ატმოსფეროს შემადგენელი გაზებიდან ყველაზე მსუბუქი, ის მუდმივად აორთქლდება გარე სივრცეში და, შესაბამისად, მისი შემცველობა ატმოსფეროში ძალიან მცირეა.

წყლის ორთქლი არის წყლის აორთქლების შედეგი ტბების, მდინარეების, ზღვებისა და მიწის ზედაპირიდან.

ძირითადი გაზების კონცენტრაცია ატმოსფეროს ქვედა ფენებში, წყლის ორთქლისა და ნახშირორჟანგის გარდა, მუდმივია. მცირე რაოდენობით ატმოსფერო შეიცავს გოგირდის ოქსიდს SO 2, ამიაკს NH 3, ნახშირბადის მონოქსიდს CO, ოზონს O 3, წყალბადის ქლორიდს HCl, წყალბადის ფტორს HF, აზოტის მონოქსიდს NO, ნახშირწყალბადებს, ვერცხლისწყლის ორთქლს Hg, იოდს I 2 და ბევრ სხვას. ატმოსფეროს ქვედა ფენაში, ტროპოსფეროში, ყოველთვის არის დიდი რაოდენობით შეჩერებული მყარი და თხევადი ნაწილაკები.

დედამიწის ატმოსფეროში ნაწილაკების წყაროებია ვულკანური ამოფრქვევები, მტვერი, მიკროორგანიზმები და, ახლახან, ადამიანის საქმიანობა, როგორიცაა წიაღისეული საწვავის დაწვა წარმოების დროს. მტვრის უმცირესი ნაწილაკები, რომლებიც წარმოადგენს კონდენსაციის ბირთვებს, იწვევს ნისლებისა და ღრუბლების წარმოქმნას. ატმოსფეროში მუდმივად არსებული ნაწილაკების გარეშე, ნალექი დედამიწაზე არ ჩამოვა.

ზღვის დონეზე 1013,25 ჰპა (დაახლოებით 760 მმ.ვცხ.სვ.). დედამიწის ზედაპირზე ჰაერის გლობალური საშუალო ტემპერატურაა 15°C, ტემპერატურა მერყეობს დაახლოებით 57°C-დან სუბტროპიკულ უდაბნოებში -89°C-მდე ანტარქტიდაში. ჰაერის სიმკვრივე და წნევა მცირდება სიმაღლით ექსპონენციასთან მიახლოებული კანონის მიხედვით.

ატმოსფეროს სტრუქტურა. ვერტიკალურად ატმოსფეროს აქვს ფენიანი სტრუქტურა, რომელიც განისაზღვრება ძირითადად ტემპერატურის ვერტიკალური განაწილების მახასიათებლებით (ფიგურა), რაც დამოკიდებულია გეოგრაფიულ მდებარეობაზე, სეზონზე, დღის დროზე და ა.შ. ატმოსფეროს ქვედა ფენას - ტროპოსფეროს - ახასიათებს ტემპერატურის ვარდნა სიმაღლესთან ერთად (დაახლოებით 6°C-ით 1 კმ-ზე), მისი სიმაღლე 8-10 კმ-დან პოლარულ განედებში 16-18 კმ-მდე ტროპიკებში. სიმაღლესთან ჰაერის სიმკვრივის სწრაფი შემცირების გამო, ატმოსფეროს მთლიანი მასის დაახლოებით 80% მდებარეობს ტროპოსფეროში. ტროპოსფეროს ზემოთ არის სტრატოსფერო, ფენა, რომელიც ზოგადად ხასიათდება ტემპერატურის მატებით სიმაღლესთან ერთად. ტროპოსფეროსა და სტრატოსფეროს შორის გარდამავალ ფენას ტროპოპაუზა ეწოდება. ქვედა სტრატოსფეროში, დაახლოებით 20 კმ-მდე დონემდე, ტემპერატურა ოდნავ იცვლება სიმაღლესთან ერთად (ე.წ. იზოთერმული რეგიონი) და ხშირად ოდნავ იკლებს კიდეც. უფრო მეტიც, ტემპერატურა იმატებს მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების ოზონით შთანთქმის გამო, თავდაპირველად ნელა და უფრო სწრაფად 34-36 კმ დონიდან. სტრატოსფეროს ზედა საზღვარი - სტრატოპაუზა - მდებარეობს 50-55 კმ სიმაღლეზე, რაც შეესაბამება მაქსიმალურ ტემპერატურას (260-270 კ). ატმოსფეროს ფენას, რომელიც მდებარეობს 55-85 კმ სიმაღლეზე, სადაც ტემპერატურა კვლავ ეცემა სიმაღლესთან ერთად, ეწოდება მეზოსფერო; მის ზედა საზღვარზე - მეზოპაუზა - ზაფხულში ტემპერატურა აღწევს 150-160 K-ს, ხოლო 200-230 კმ-ს. ზამთარში K. მეზოპაუზის ზემოთ იწყება თერმოსფერო - ფენა, რომელიც ხასიათდება ტემპერატურის სწრაფი ზრდით, აღწევს 800-1200 K-ს 250 კმ სიმაღლეზე. თერმოსფეროში შეიწოვება მზის კორპუსკულური და რენტგენის გამოსხივება. მეტეორები შენელდება და იწვის, ამიტომ მოქმედებს როგორც დედამიწის დამცავი ფენა. კიდევ უფრო მაღალია ეგზოსფერო, საიდანაც ატმოსფერული აირები გარე სივრცეში იშლება გაფრქვევის გამო და სადაც ხდება თანდათანობითი გადასვლა ატმოსფეროდან პლანეტათაშორის სივრცეში.

ატმოსფერული შემადგენლობა. დაახლოებით 100 კმ სიმაღლემდე ატმოსფერო ქიმიური შემადგენლობით თითქმის ერთგვაროვანია და ჰაერის საშუალო მოლეკულური წონა (დაახლოებით 29) მუდმივია. დედამიწის ზედაპირთან ახლოს ატმოსფერო შედგება აზოტისგან (დაახლოებით 78,1% მოცულობით) და ჟანგბადისგან (დაახლოებით 20,9%) და ასევე შეიცავს მცირე რაოდენობით არგონს, ნახშირორჟანგს (ნახშირორჟანგი), ნეონს და სხვა მუდმივ და ცვლადი კომპონენტებს (იხ. ჰაერი). ).

გარდა ამისა, ატმოსფერო შეიცავს მცირე რაოდენობით ოზონს, აზოტის ოქსიდებს, ამიაკს, რადონს და ა.შ. ჰაერის ძირითადი კომპონენტების ფარდობითი შემცველობა დროთა განმავლობაში მუდმივია და ერთგვაროვანია სხვადასხვა გეოგრაფიულ არეალში. წყლის ორთქლისა და ოზონის შემცველობა ცვალებადია სივრცეში და დროში; მიუხედავად დაბალი შემცველობისა, მათი როლი ატმოსფერულ პროცესებში ძალზე მნიშვნელოვანია.

100-110 კმ-ზე მაღლა ხდება ჟანგბადის, ნახშირორჟანგის და წყლის ორთქლის მოლეკულების დისოციაცია, ამიტომ ჰაერის მოლეკულური მასა მცირდება. დაახლოებით 1000 კმ სიმაღლეზე ჭარბობს მსუბუქი აირები - ჰელიუმი და წყალბადი და კიდევ უფრო მაღლა დედამიწის ატმოსფერო თანდათან გადაიქცევა პლანეტათაშორის გაზად.

ატმოსფეროს ყველაზე მნიშვნელოვანი ცვლადი კომპონენტია წყლის ორთქლი, რომელიც ატმოსფეროში შედის წყლის ზედაპირიდან და ტენიანი ნიადაგიდან აორთქლების, აგრეთვე მცენარეების მიერ ტრანსპირაციის გზით. წყლის ორთქლის ფარდობითი შემცველობა დედამიწის ზედაპირზე მერყეობს 2,6%-დან ტროპიკებში 0,2%-მდე პოლარულ განედებში. ის სწრაფად ეცემა სიმაღლესთან ერთად, ნახევარით მცირდება უკვე 1,5-2 კმ სიმაღლეზე. ატმოსფეროს ვერტიკალური სვეტი ზომიერ განედებზე შეიცავს დაახლოებით 1,7 სმ „ნალექის წყლის ფენას“. წყლის ორთქლის კონდენსიისას წარმოიქმნება ღრუბლები, საიდანაც ატმოსფერული ნალექი წვიმის, სეტყვის და თოვლის სახით მოდის.

ატმოსფერული ჰაერის მნიშვნელოვანი კომპონენტია ოზონი, რომელიც კონცენტრირებულია 90% სტრატოსფეროში (10-დან 50 კმ-მდე), მისი დაახლოებით 10% არის ტროპოსფეროში. ოზონი უზრუნველყოფს მყარი ულტრაიისფერი გამოსხივების შეწოვას (ტალღის სიგრძე 290 ნმ-ზე ნაკლები) და ეს არის მისი დამცავი როლი ბიოსფეროსთვის. ოზონის მთლიანი შემცველობის მნიშვნელობები განსხვავდება გრძედისა და სეზონის მიხედვით 0,22-დან 0,45 სმ-მდე დიაპაზონში (ოზონის ფენის სისქე წნევაზე p = 1 ატმ და ტემპერატურა T = 0 ° C). ოზონის ხვრელებში, რომლებიც დაფიქსირდა გაზაფხულზე ანტარქტიდაზე 1980-იანი წლების დასაწყისიდან, ოზონის შემცველობა შეიძლება შემცირდეს 0,07 სმ-მდე. ის იზრდება ეკვატორიდან პოლუსებამდე და აქვს წლიური ციკლი მაქსიმალური გაზაფხულზე და მინიმალური შემოდგომაზე, და ამპლიტუდა წლიური ციკლი მცირეა ტროპიკებში და იზრდება მაღალ განედებზე. ატმოსფეროს მნიშვნელოვანი ცვლადი კომპონენტია ნახშირორჟანგი, რომლის შემცველობა ატმოსფეროში ბოლო 200 წლის განმავლობაში 35%-ით გაიზარდა, რაც ძირითადად ანთროპოგენური ფაქტორით აიხსნება. შეინიშნება მისი გრძივი და სეზონური ცვალებადობა, რომელიც დაკავშირებულია მცენარეთა ფოტოსინთეზთან და ზღვის წყალში ხსნადობასთან (ჰენრის კანონის მიხედვით, წყლის გაზის ხსნადობა ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება).

პლანეტის კლიმატის ფორმირებაში მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ატმოსფერული აეროზოლი - ჰაერში შეჩერებული მყარი და თხევადი ნაწილაკები, რომელთა ზომებია რამდენიმე ნმ-დან ათეულ მიკრონამდე. არსებობს ბუნებრივი და ანთროპოგენური წარმოშობის აეროზოლები. აეროზოლი წარმოიქმნება მცენარეული ცხოვრების პროდუქტებისა და ადამიანის ეკონომიკური აქტივობის პროდუქტების, ვულკანური ამოფრქვევის შედეგად გაზის ფაზის რეაქციების დროს, ქარის მიერ პლანეტის ზედაპირიდან, განსაკუთრებით მისი უდაბნო რეგიონებიდან ამომავალი მტვრის შედეგად, და ასევე წარმოიქმნება ატმოსფეროს ზედა ფენებში ჩავარდნილი კოსმოსური მტვრისგან. აეროზოლის უმეტესი ნაწილი კონცენტრირებულია ტროპოსფეროში; აეროზოლი ვულკანური ამოფრქვევისგან ქმნის ეგრეთ წოდებულ ჯუნგის ფენას დაახლოებით 20 კმ სიმაღლეზე. ანთროპოგენური აეროზოლის ყველაზე დიდი რაოდენობა ატმოსფეროში შედის სატრანსპორტო საშუალებების და თბოელექტროსადგურების მუშაობის შედეგად, ქიმიური წარმოების, საწვავის წვის და ა.შ. შესაბამისად, ზოგიერთ რაიონში ატმოსფეროს შემადგენლობა შესამჩნევად განსხვავდება ჩვეულებრივი ჰაერისგან, რაც მოითხოვს ატმოსფერული ჰაერის დაბინძურების დონის დაკვირვებისა და მონიტორინგის სპეციალური სამსახურის შექმნა.

ატმოსფეროს ევოლუცია. თანამედროვე ატმოსფერო, როგორც ჩანს, მეორადი წარმოშობისაა: ის წარმოიქმნა დედამიწის მყარი გარსის მიერ გამოთავისუფლებული გაზებისგან, მას შემდეგ, რაც პლანეტის ფორმირება დასრულდა დაახლოებით 4,5 მილიარდი წლის წინ. დედამიწის გეოლოგიური ისტორიის განმავლობაში ატმოსფერომ განიცადა მნიშვნელოვანი ცვლილებები მის შემადგენლობაში რიგი ფაქტორების გავლენის ქვეშ: აირების გაფრქვევა (აორთქლება), ძირითადად მსუბუქი, გარე სივრცეში; ვულკანური აქტივობის შედეგად ლითოსფეროდან გაზების გამოყოფა; ქიმიური რეაქციები ატმოსფეროს კომპონენტებსა და ქანებს შორის, რომლებიც ქმნიან დედამიწის ქერქს; ფოტოქიმიური რეაქციები თავად ატმოსფეროში მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენის ქვეშ; მატერიის აკრეცია (დაჭერა) პლანეტათაშორისი გარემოდან (მაგალითად, მეტეორიული მატერიიდან). ატმოსფეროს განვითარება მჭიდრო კავშირშია გეოლოგიურ და გეოქიმიურ პროცესებთან, ბოლო 3-4 მილიარდი წლის განმავლობაში ასევე ბიოსფეროს აქტივობასთან. თანამედროვე ატმოსფეროს შემადგენელი აირების მნიშვნელოვანი ნაწილი (აზოტი, ნახშირორჟანგი, წყლის ორთქლი) წარმოიქმნა ვულკანური აქტივობისა და შეჭრის დროს, რომელმაც ისინი დედამიწის სიღრმიდან გადაიტანა. ჟანგბადი საკმაოდ დიდი რაოდენობით გამოჩნდა დაახლოებით 2 მილიარდი წლის წინ ფოტოსინთეზური ორგანიზმების შედეგად, რომლებიც თავდაპირველად წარმოიქმნა ოკეანის ზედაპირულ წყლებში.

კარბონატული საბადოების ქიმიური შემადგენლობის შესახებ მონაცემების საფუძველზე მიღებული იქნა გეოლოგიური წარსულის ატმოსფეროში ნახშირორჟანგისა და ჟანგბადის რაოდენობის შეფასებები. მთელი ფანეროზოური პერიოდის განმავლობაში (დედამიწის ისტორიის ბოლო 570 მილიონი წელი), ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის რაოდენობა მნიშვნელოვნად იცვლებოდა ვულკანური აქტივობის დონის, ოკეანის ტემპერატურისა და ფოტოსინთეზის სიჩქარის მიხედვით. ამ დროის უმეტესი ნაწილის განმავლობაში, ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად მაღალი იყო, ვიდრე დღეს (10-ჯერ). ჟანგბადის რაოდენობა ფანეროზოურ ატმოსფეროში მნიშვნელოვნად შეიცვალა, გაბატონებული იყო მისი ზრდის ტენდენცია. პრეკამბრიულ ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის მასა, როგორც წესი, უფრო დიდი იყო, ხოლო ჟანგბადის მასა უფრო მცირე იყო ფანეროზოურ ატმოსფეროსთან შედარებით. ნახშირორჟანგის ოდენობის მერყეობამ მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინა კლიმატზე წარსულში, გაზარდა სათბურის ეფექტი ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, რაც კლიმატს გაცილებით თბილი გახადა ფანეროზოიკის ძირითად ნაწილში თანამედროვე ეპოქასთან შედარებით.

ატმოსფერო და ცხოვრება. ატმოსფეროს გარეშე დედამიწა მკვდარი პლანეტა იქნებოდა. ორგანული სიცოცხლე ხდება ატმოსფეროსა და მასთან დაკავშირებულ კლიმატთან და ამინდთან მჭიდრო ურთიერთქმედებით. მასით უმნიშვნელო მთლიან პლანეტასთან შედარებით (დაახლოებით მილიონი ნაწილი), ატმოსფერო შეუცვლელი პირობაა სიცოცხლის ყველა ფორმისთვის. ატმოსფერული გაზებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანი ორგანიზმების სიცოცხლისთვის არის ჟანგბადი, აზოტი, წყლის ორთქლი, ნახშირორჟანგი და ოზონი. როდესაც ნახშირორჟანგი შეიწოვება ფოტოსინთეზური მცენარეების მიერ, იქმნება ორგანული ნივთიერებები, რომელსაც ენერგიის წყაროდ იყენებენ ცოცხალი არსებების დიდი უმრავლესობა, მათ შორის ადამიანები. ჟანგბადი აუცილებელია აერობული ორგანიზმების არსებობისთვის, რისთვისაც ენერგიის დინება უზრუნველყოფილია ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვის რეაქციებით. ზოგიერთი მიკროორგანიზმების (აზოტის ფიქსატორები) მიერ შეთვისებული აზოტი აუცილებელია მცენარეთა მინერალური კვებისათვის. ოზონი, რომელიც შთანთქავს მყარ ულტრაიისფერ გამოსხივებას მზისგან, მნიშვნელოვნად ასუსტებს მზის გამოსხივების ამ ნაწილს სიცოცხლისთვის საზიანო. ატმოსფეროში წყლის ორთქლის კონდენსაცია, ღრუბლების წარმოქმნა და შემდგომი ნალექები წყალს ამარაგებს ხმელეთს, რომლის გარეშეც სიცოცხლის არავითარი ფორმა შეუძლებელია. ჰიდროსფეროში ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობა დიდწილად განისაზღვრება წყალში გახსნილი ატმოსფერული აირების რაოდენობითა და ქიმიური შემადგენლობით. ვინაიდან ატმოსფეროს ქიმიური შემადგენლობა მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული ორგანიზმების აქტივობაზე, ბიოსფერო და ატმოსფერო შეიძლება ჩაითვალოს ერთიანი სისტემის ნაწილად, რომლის შენარჩუნებასა და ევოლუციას (იხ. ბიოგეოქიმიური ციკლები) დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა შემადგენლობის შესაცვლელად. ატმოსფერო დედამიწის, როგორც პლანეტის ისტორიის განმავლობაში.

ატმოსფეროს რადიაციის, სითბოს და წყლის ბალანსი. მზის გამოსხივება პრაქტიკულად ენერგიის ერთადერთი წყაროა ატმოსფეროში მიმდინარე ყველა ფიზიკური პროცესისთვის. ატმოსფეროს რადიაციული რეჟიმის მთავარი მახასიათებელია ე.წ. კონტრ გამოსხივების სახით, რომელიც ანაზღაურებს რადიაციული სითბოს დანაკარგს დედამიწის ზედაპირიდან (იხ. ატმოსფერული გამოსხივება). ატმოსფეროს არარსებობის შემთხვევაში, დედამიწის ზედაპირის საშუალო ტემპერატურა იქნება -18°C, სინამდვილეში კი 15°C. შემომავალი მზის გამოსხივება ნაწილობრივ (დაახლოებით 20%) შეიწოვება ატმოსფეროში (ძირითადად წყლის ორთქლით, წყლის წვეთებით, ნახშირორჟანგით, ოზონით და აეროზოლებით), ასევე იფანტება (დაახლოებით 7%) აეროზოლის ნაწილაკებით და სიმკვრივის რყევებით (რეილის გაფანტვა). . მთლიანი რადიაცია, რომელიც აღწევს დედამიწის ზედაპირს, ნაწილობრივ (დაახლოებით 23%) მისგან აისახება. არეკვლის კოეფიციენტი განისაზღვრება ქვედა ზედაპირის, ე.წ. საშუალოდ, დედამიწის ალბედო მზის რადიაციის ინტეგრალური ნაკადისთვის 30%-ს უახლოვდება. იგი მერყეობს რამდენიმე პროცენტიდან (მშრალი ნიადაგი და შავმიწა) 70-90%-მდე ახლად დაცემული თოვლისთვის. რადიაციული სითბოს გაცვლა დედამიწის ზედაპირსა და ატმოსფეროს შორის მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული ალბედოზე და განისაზღვრება დედამიწის ზედაპირის ეფექტური გამოსხივებით და მის მიერ შთანთქმული ატმოსფეროს საწინააღმდეგო გამოსხივებით. რადიაციული ნაკადების ალგებრულ ჯამს, რომლებიც დედამიწის ატმოსფეროში შედიან კოსმოსიდან და ტოვებენ მას, ეწოდება რადიაციული ბალანსი.

მზის რადიაციის ტრანსფორმაციები ატმოსფეროსა და დედამიწის ზედაპირის მიერ მისი შთანთქმის შემდეგ განსაზღვრავს დედამიწის, როგორც პლანეტის სითბურ ბალანსს. ატმოსფეროს სითბოს ძირითადი წყარო დედამიწის ზედაპირია; მისგან სითბო გადადის არა მხოლოდ გრძელი ტალღის გამოსხივების სახით, არამედ კონვექციის გზით და ასევე გამოიყოფა წყლის ორთქლის კონდენსაციის დროს. ამ სითბოს შემოდინების წილი საშუალოდ 20%, 7% და 23% შეადგენს. აქ ასევე ემატება სითბოს დაახლოებით 20% მზის პირდაპირი გამოსხივების შთანთქმის გამო. მზის გამოსხივების ნაკადი დროის ერთეულზე მზის სხივების პერპენდიკულარულ ერთ ფართობზე და რომელიც მდებარეობს ატმოსფეროს გარეთ დედამიწიდან მზემდე საშუალო მანძილით (ე.წ. მზის მუდმივი) უდრის 1367 W/m2, ცვლილებები: 1-2 ვტ/მ2 მზის აქტივობის ციკლიდან გამომდინარე. პლანეტარული ალბედოს დაახლოებით 30%, მზის ენერგიის საშუალო გლობალური შემოდინება პლანეტაზე არის 239 W/m2. ვინაიდან დედამიწა, როგორც პლანეტა, საშუალოდ ასხივებს იმავე რაოდენობის ენერგიას კოსმოსში, მაშინ, შტეფან-ბოლცმანის კანონის თანახმად, გამავალი თერმული გრძელი ტალღის გამოსხივების ეფექტური ტემპერატურაა 255 K (-18 ° C). ამავდროულად, დედამიწის ზედაპირის საშუალო ტემპერატურაა 15°C. 33°C განსხვავება განპირობებულია სათბურის ეფექტით.

ატმოსფეროს წყლის ბალანსი ზოგადად შეესაბამება დედამიწის ზედაპირიდან აორთქლებული ტენიანობის და დედამიწის ზედაპირზე ჩამოსული ნალექების რაოდენობას. ოკეანეების თავზე ატმოსფერო უფრო მეტ ტენს იღებს აორთქლების პროცესებიდან, ვიდრე ხმელეთზე და კარგავს 90%-ს ნალექის სახით. ოკეანეებზე ჭარბი წყლის ორთქლი ჰაერის ნაკადებით კონტინენტებზე გადადის. ატმოსფეროში ოკეანეებიდან კონტინენტებზე გადატანილი წყლის ორთქლის რაოდენობა უდრის ოკეანეებში ჩამავალი მდინარეების მოცულობას.

ჰაერის მოძრაობა. დედამიწა სფერულია, ამიტომ მზის რადიაცია გაცილებით ნაკლები აღწევს მის მაღალ განედებზე, ვიდრე ტროპიკები. შედეგად, განედებს შორის წარმოიქმნება დიდი ტემპერატურის კონტრასტები. ტემპერატურის განაწილებაზე ასევე მნიშვნელოვნად მოქმედებს ოკეანეებისა და კონტინენტების შედარებითი პოზიციები. ოკეანის წყლების დიდი მასის და წყლის მაღალი სითბოს ტევადობის გამო, ოკეანის ზედაპირის ტემპერატურის სეზონური რყევები გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ხმელეთზე. ამ მხრივ, შუა და მაღალ განედებში, ზაფხულში ოკეანეებზე ჰაერის ტემპერატურა შესამჩნევად დაბალია, ვიდრე კონტინენტებზე და უფრო მაღალია ზამთარში.

ატმოსფეროს არათანაბარი გათბობა დედამიწის სხვადასხვა რეგიონში იწვევს ატმოსფერული წნევის სივრცით არაერთგვაროვან განაწილებას. ზღვის დონეზე წნევის განაწილება ხასიათდება შედარებით დაბალი მნიშვნელობებით ეკვატორთან ახლოს, იზრდება სუბტროპიკებში (მაღალი წნევის სარტყლები) და მცირდება შუა და მაღალ განედებში. ამავდროულად, ექსტრატროპიკული განედების კონტინენტებზე, წნევა ჩვეულებრივ იზრდება ზამთარში და მცირდება ზაფხულში, რაც დაკავშირებულია ტემპერატურის განაწილებასთან. წნევის გრადიენტის გავლენის ქვეშ ჰაერი განიცდის აჩქარებას, რომელიც მიმართულია მაღალი წნევის უბნებიდან დაბალი წნევის ადგილებში, რაც იწვევს ჰაერის მასების მოძრაობას. მოძრავი ჰაერის მასებზე ასევე მოქმედებს დედამიწის ბრუნვის გადახრის ძალა (კორიოლისის ძალა), ხახუნის ძალა, რომელიც სიმაღლესთან ერთად მცირდება და, მრუდი ტრაექტორიებისთვის, ცენტრიდანული ძალა. დიდი მნიშვნელობა აქვს ჰაერის ტურბულენტურ შერევას (იხ. ატმოსფეროში ტურბულენტობა).

ჰაერის დინების რთული სისტემა (ზოგადი ატმოსფერული მიმოქცევა) დაკავშირებულია პლანეტარული წნევის განაწილებასთან. მერიდიონულ სიბრტყეში, საშუალოდ, ორი ან სამი მერიდიონული ცირკულაციის უჯრედია. ეკვატორთან ახლოს გაცხელებული ჰაერი ამოდის და ეცემა სუბტროპიკებში, რაც ქმნის ჰედლის უჯრედს. იქვე ჩამოდის ფერელის საპირისპირო უჯრედის ჰაერიც. მაღალ განედებზე ხშირად ჩანს სწორი პოლარული უჯრედი. მერიდიონული ცირკულაციის სიჩქარეები არის 1 მ/წმ ან ნაკლების რიგით. კორიოლისის ძალის გამო, ატმოსფეროს უმეტეს ნაწილში შეინიშნება დასავლეთის ქარები შუა ტროპოსფეროში დაახლოებით 15 მ/წმ სიჩქარით. არის შედარებით სტაბილური ქარის სისტემები. მათ შორისაა სავაჭრო ქარები - სუბტროპიკების მაღალი წნევის ზონებიდან ეკვატორამდე ქრის ქარები შესამჩნევი აღმოსავლური კომპონენტით (აღმოსავლეთიდან დასავლეთისკენ). მუსონები საკმაოდ სტაბილურია - ჰაერის ნაკადები, რომლებსაც აქვთ მკაფიოდ გამოხატული სეზონური ხასიათი: ზაფხულში ოკეანედან მატერიკზე უბერავენ, ზამთარში კი საპირისპირო მიმართულებით. განსაკუთრებით რეგულარულია ინდოეთის ოკეანის მუსონები. შუა განედებში ჰაერის მასების მოძრაობა ძირითადად დასავლეთით (დასავლეთიდან აღმოსავლეთისკენ) მიმდინარეობს. ეს არის ატმოსფერული ფრონტების ზონა, რომელზედაც წარმოიქმნება დიდი მორევები - ციკლონები და ანტიციკლონები, რომლებიც მოიცავს მრავალ ასეულ და თუნდაც ათასობით კილომეტრს. ციკლონები ტროპიკებშიც გვხვდება; აქ ისინი გამოირჩევიან მცირე ზომით, მაგრამ ქარის ძალიან მაღალი სიჩქარით, რომელიც აღწევს ქარიშხლის ძალას (33 მ/წმ ან მეტს), ე.წ. ტროპიკულ ციკლონებს. ატლანტიკასა და აღმოსავლეთ წყნარ ოკეანეში მათ ქარიშხალს უწოდებენ, ხოლო დასავლეთ წყნარ ოკეანეში მათ ტაიფუნებს. ზედა ტროპოსფეროში და ქვედა სტრატოსფეროში, ჰედლის პირდაპირი მერიდიონალური ცირკულაციის უჯრედისა და საპირისპირო ფერელის უჯრედის გამიჯნულ ადგილებში, შედარებით ვიწრო, ასეულობით კილომეტრის სიგანის, ხშირად შეიმჩნევა მკვეთრად განსაზღვრული საზღვრებით ჭავლური ნაკადები, რომლებშიც ქარი 100-150 აღწევს. და კიდევ 200 მ/ თან.

კლიმატი და ამინდი. დედამიწის ზედაპირზე სხვადასხვა განედებზე მოხვედრილი მზის რადიაციის რაოდენობის განსხვავება, რომელიც განსხვავდება მისი ფიზიკური თვისებებით, განაპირობებს დედამიწის კლიმატის მრავალფეროვნებას. ეკვატორიდან ტროპიკულ განედებამდე ჰაერის ტემპერატურა დედამიწის ზედაპირზე საშუალოდ 25-30°C-ია და მცირედ იცვლება მთელი წლის განმავლობაში. ეკვატორულ სარტყელში, როგორც წესი, ბევრი ნალექია, რაც იქ ჭარბი ტენიანობის პირობებს ქმნის. ტროპიკულ ზონებში ნალექი კლებულობს, ზოგიერთ რაიონში კი ძალიან იკლებს. აქ არის დედამიწის უზარმაზარი უდაბნოები.

სუბტროპიკულ და შუა განედებში ჰაერის ტემპერატურა მნიშვნელოვნად იცვლება მთელი წლის განმავლობაში, ხოლო ზაფხულისა და ზამთრის ტემპერატურას შორის განსხვავება განსაკუთრებით დიდია ოკეანეებიდან დაშორებულ კონტინენტებზე. ამრიგად, აღმოსავლეთ ციმბირის ზოგიერთ რაიონში ჰაერის წლიური ტემპერატურის დიაპაზონი 65°C-ს აღწევს. დატენიანების პირობები ამ განედებში ძალიან მრავალფეროვანია, ძირითადად დამოკიდებულია ზოგადი ატმოსფერული მიმოქცევის რეჟიმზე და მნიშვნელოვნად განსხვავდება წლიდან წლამდე.

პოლარულ განედებში ტემპერატურა დაბალია მთელი წლის განმავლობაში, თუნდაც შესამჩნევი სეზონური ცვალებადობა. ეს ხელს უწყობს ყინულის საფარის ფართოდ გავრცელებას ოკეანეებსა და ხმელეთზე და მუდმივ ყინულზე, რომელიც იკავებს მისი ტერიტორიის 65%-ზე მეტს რუსეთში, ძირითადად ციმბირში.

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში გლობალური კლიმატის ცვლილებები სულ უფრო შესამჩნევი ხდება. მაღალ განედებზე ტემპერატურა უფრო იზრდება, ვიდრე დაბალ განედებზე; მეტი ზამთარში, ვიდრე ზაფხულში; ღამით უფრო მეტი, ვიდრე დღისით. მე-20 საუკუნის განმავლობაში რუსეთში დედამიწის ზედაპირზე ჰაერის საშუალო წლიური ტემპერატურა გაიზარდა 1,5-2°C-ით, ციმბირის ზოგიერთ რაიონში კი რამდენიმე გრადუსით მატება დაფიქსირდა. ეს დაკავშირებულია სათბურის ეფექტის ზრდასთან კვალი გაზების კონცენტრაციის ზრდის გამო.

ამინდი განისაზღვრება ატმოსფერული ცირკულაციის პირობებით და ტერიტორიის გეოგრაფიული მდებარეობით, ყველაზე სტაბილურია ტროპიკებში და ყველაზე ცვალებადია შუა და მაღალ განედებში. ამინდი ყველაზე მეტად იცვლება ჰაერის მასების ცვალებად ზონებში, რომლებიც გამოწვეულია ატმოსფერული ფრონტების, ციკლონებისა და ანტიციკლონების გავლის შედეგად, რომლებიც ატარებენ ნალექებს და გაძლიერებულ ქარს. ამინდის პროგნოზის მონაცემები გროვდება სახმელეთო ამინდის სადგურებზე, გემებსა და თვითმფრინავებზე და მეტეოროლოგიური თანამგზავრებიდან. აგრეთვე მეტეოროლოგია.

ოპტიკური, აკუსტიკური და ელექტრული მოვლენები ატმოსფეროში. ატმოსფეროში ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გავრცელებისას, ჰაერის და სხვადასხვა ნაწილაკების (აეროზოლი, ყინულის კრისტალები, წყლის წვეთები) გარდატეხის, შთანთქმის და გაფანტვის შედეგად წარმოიქმნება სხვადასხვა ოპტიკური ფენომენი: ცისარტყელა, გვირგვინები, ჰალო, მირაჟი და ა.შ. სინათლის გაფანტვა განსაზღვრავს ცის სარდაფის აშკარა სიმაღლეს და ცის ლურჯ ფერს. ობიექტების ხილვადობის დიაპაზონი განისაზღვრება ატმოსფეროში სინათლის გავრცელების პირობებით (იხ. ატმოსფერული ხილვადობა). ატმოსფეროს გამჭვირვალობა სხვადასხვა ტალღის სიგრძეზე განსაზღვრავს კომუნიკაციის დიაპაზონს და ინსტრუმენტებით ობიექტების აღმოჩენის უნარს, მათ შორის დედამიწის ზედაპირიდან ასტრონომიული დაკვირვების შესაძლებლობას. სტრატოსფეროსა და მეზოსფეროს ოპტიკური არაჰომოგენურობის კვლევისთვის ბინდის ფენომენი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. მაგალითად, კოსმოსური ხომალდიდან ბინდის გადაღება შესაძლებელს ხდის აეროზოლური ფენების აღმოჩენას. ატმოსფეროში ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გავრცელების თავისებურებები განსაზღვრავს მისი პარამეტრების დისტანციური ზონდირების მეთოდების სიზუსტეს. ყველა ეს კითხვა, ისევე როგორც მრავალი სხვა, შესწავლილია ატმოსფერული ოპტიკის მიერ. რადიოტალღების რეფრაქცია და გაფანტვა განსაზღვრავს რადიოს მიღების შესაძლებლობებს (იხ. რადიოტალღების გავრცელება).

ატმოსფეროში ხმის გავრცელება დამოკიდებულია ტემპერატურის სივრცით განაწილებაზე და ქარის სიჩქარეზე (იხ. ატმოსფერული აკუსტიკა). საინტერესოა ატმოსფერული ზონდირება დისტანციური მეთოდებით. ატმოსფეროს ზედა ნაწილში რაკეტების მიერ გაშვებული მუხტების აფეთქება მდიდარ ინფორმაციას აწვდიდა ქარის სისტემებისა და ტემპერატურის ცვალებადობის შესახებ სტრატოსფეროსა და მეზოსფეროში. სტაბილურად სტრატიფიცირებულ ატმოსფეროში, როდესაც ტემპერატურა მცირდება ადიაბატურ გრადიენტზე ნელა სიმაღლეზე (9,8 კ/კმ), წარმოიქმნება ე.წ. შიდა ტალღები. ამ ტალღებს შეუძლიათ ზევით გავრცელება სტრატოსფეროში და მეზოსფეროშიც კი, სადაც ისინი სუსტდებიან, რაც ხელს უწყობს ქარების და ტურბულენტობის გაზრდას.

დედამიწის უარყოფითი მუხტი და შედეგად მიღებული ელექტრული ველი, ატმოსფერო, ელექტრულად დამუხტულ იონოსფეროსა და მაგნიტოსფეროსთან ერთად ქმნის გლობალურ ელექტრულ წრეს. ამაში მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ღრუბლების წარმოქმნა და ჭექა-ქუხილის ელექტროენერგია. ელვისებური გამონადენის საშიშროებამ განაპირობა შენობების, ნაგებობების, ელექტროგადამცემი ხაზებისა და კომუნიკაციების ელვისებური დაცვის მეთოდების შემუშავება. ეს ფენომენი განსაკუთრებულ საფრთხეს უქმნის ავიაციას. ელვისებური გამონადენი იწვევს ატმოსფერულ რადიო ჩარევას, რომელსაც ეწოდება ატმოსფერო (იხ. სასტვენის ატმოსფერო). ელექტრული ველის სიძლიერის მკვეთრი მატების დროს შეიმჩნევა მანათობელი გამონადენი, რომელიც ჩნდება დედამიწის ზედაპირზე ამოსული საგნების წვერებსა და მკვეთრ კუთხეებზე, მთების ცალკეულ მწვერვალებზე და ა.შ. (Elma lights). ატმოსფერო ყოველთვის შეიცავს მსუბუქი და მძიმე იონების დიდად განსხვავებულ რაოდენობას, ეს დამოკიდებულია სპეციფიკურ პირობებზე, რომლებიც განსაზღვრავენ ატმოსფეროს ელექტროგამტარობას. დედამიწის ზედაპირთან მახლობლად ჰაერის მთავარი მაიონებელი არის გამოსხივება რადიოაქტიური ნივთიერებებისგან, რომლებიც შეიცავს დედამიწის ქერქსა და ატმოსფეროში, ასევე კოსმოსურ სხივებს. აგრეთვე ატმოსფერული ელექტროენერგია.

ადამიანის გავლენა ატმოსფეროზე.გასული საუკუნეების მანძილზე ატმოსფეროში სათბურის გაზების კონცენტრაციის ზრდა შეინიშნებოდა ადამიანის ეკონომიკური საქმიანობის გამო. ნახშირორჟანგის პროცენტული მაჩვენებელი გაიზარდა 2,8-10 2 ორასი წლის წინ 2005 წელს 3,8-10 2-მდე, მეთანის შემცველობა - 0,7-10 1-დან დაახლოებით 300-400 წლის წინ 1,8-10-4-მდე 21-ის დასაწყისში. საუკუნე; გასული საუკუნის განმავლობაში სათბურის ეფექტის ზრდის დაახლოებით 20% მოდის ფრეონებზე, რომლებიც პრაქტიკულად არ არსებობდნენ ატმოსფეროში მე-20 საუკუნის შუა პერიოდამდე. ეს ნივთიერებები აღიარებულია, როგორც სტრატოსფერული ოზონის დამშლელი და მათი წარმოება აკრძალულია 1987 წლის მონრეალის პროტოკოლით. ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის ზრდა გამოწვეულია ქვანახშირის, ნავთობის, გაზის და სხვა სახის ნახშირბადის საწვავის მუდმივად მზარდი რაოდენობით წვით, აგრეთვე ტყეების გაწმენდით, რის შედეგადაც ხდება შთანთქმა. ნახშირორჟანგი ფოტოსინთეზის გზით მცირდება. მეთანის კონცენტრაცია იზრდება ნავთობისა და გაზის წარმოების მატებასთან ერთად (მისი დანაკარგების გამო), ასევე ბრინჯის კულტურების გაფართოებასთან და პირუტყვის რაოდენობის მატებასთან ერთად. ეს ყველაფერი ხელს უწყობს კლიმატის დათბობას.

ამინდის შესაცვლელად შემუშავებულია ატმოსფერულ პროცესებზე აქტიური ზემოქმედების მეთოდები. ისინი გამოიყენება სასოფლო-სამეურნეო მცენარეების სეტყვისგან დასაცავად ჭექა-ქუხილში სპეციალური რეაგენტების გაფანტვით. ასევე არსებობს მეთოდები აეროპორტებში ნისლის დასაშლელად, მცენარეების ყინვისგან დაცვის, ღრუბლებზე ზემოქმედების სასურველ ადგილებში ნალექის გაზრდის ან საჯარო ღონისძიებების დროს ღრუბლების დასაშლელად.

ატმოსფეროს შესწავლა. ინფორმაცია ატმოსფეროში ფიზიკური პროცესების შესახებ ძირითადად მიიღება მეტეოროლოგიური დაკვირვებებიდან, რომლებსაც ახორციელებს მუდმივად მოქმედი მეტეოროლოგიური სადგურებისა და პოსტების გლობალური ქსელი, რომელიც მდებარეობს ყველა კონტინენტზე და ბევრ კუნძულზე. ყოველდღიური დაკვირვებები გვაწვდის ინფორმაციას ჰაერის ტემპერატურისა და ტენიანობის, ატმოსფერული წნევისა და ნალექის, ღრუბლიანობის, ქარის და ა.შ. მზის რადიაციის და მისი გარდაქმნების დაკვირვება ხორციელდება აქტინომეტრულ სადგურებზე. ატმოსფეროს შესასწავლად დიდი მნიშვნელობა აქვს აეროლოგიური სადგურების ქსელებს, რომლებზეც მეტეოროლოგიური გაზომვები ტარდება 30-35 კმ სიმაღლემდე რადიოზონდების გამოყენებით. რიგ სადგურებზე ტარდება ატმოსფერული ოზონის, ატმოსფეროში ელექტრული ფენომენების და ჰაერის ქიმიური შემადგენლობის დაკვირვება.

სახმელეთო სადგურების მონაცემებს ავსებს დაკვირვებები ოკეანეებზე, სადაც მოქმედებენ „ამინდის ხომალდები“, რომლებიც მუდმივად განლაგებულია მსოფლიო ოკეანის გარკვეულ რაიონებში, აგრეთვე კვლევისა და სხვა გემებისგან მიღებული მეტეოროლოგიური ინფორმაციით.

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, ატმოსფეროს შესახებ ინფორმაციის მზარდი რაოდენობა მოპოვებულია მეტეოროლოგიური თანამგზავრების გამოყენებით, რომლებიც ატარებენ ინსტრუმენტებს ღრუბლების გადასაღებად და მზის ულტრაიისფერი, ინფრაწითელი და მიკროტალღური გამოსხივების ნაკადების გასაზომად. თანამგზავრები შესაძლებელს ხდის ინფორმაციის მოპოვებას ტემპერატურის ვერტიკალური პროფილების, ღრუბლის და მისი წყალმომარაგების, ატმოსფეროს რადიაციული ბალანსის ელემენტების, ოკეანის ზედაპირის ტემპერატურის და ა.შ. სანავიგაციო თანამგზავრების სისტემიდან რადიოსიგნალების რეფრაქციის გაზომვების გამოყენებით. შესაძლებელია სიმკვრივის, წნევის და ტემპერატურის ვერტიკალური პროფილების დადგენა, აგრეთვე ტენიანობის შემცველობა ატმოსფეროში. თანამგზავრების დახმარებით შესაძლებელი გახდა დედამიწის მზის მუდმივობისა და პლანეტარული ალბედოს მნიშვნელობის გარკვევა, დედამიწა-ატმოსფერული სისტემის რადიაციული ბალანსის რუქების აგება, მცირე ატმოსფერული დამაბინძურებლების შემცველობისა და ცვალებადობის გაზომვა და ამოხსნა. ატმოსფერული ფიზიკისა და გარემოს მონიტორინგის მრავალი სხვა პრობლემა.

ლიტ.: ბუდიკო M.I. კლიმატი წარსულში და მომავალში. ლ., 1980; მატვეევი L.T. ზოგადი მეტეოროლოგიის კურსი. ატმოსფერული ფიზიკა. მე-2 გამოცემა. ლ., 1984; ბუდიკო M.I., Ronov A.B., Yanshin A.L. ატმოსფეროს ისტორია. ლ., 1985; ხრგიანი ა.ხ.ატმოსფეროს ფიზიკა. მ., 1986; ატმოსფერო: დირექტორია. ლ., 1991; ხრომოვი S.P., Petrosyants M.A. მეტეოროლოგია და კლიმატოლოგია. მე-5 გამოცემა. მ., 2001 წ.

გ.ს.გოლიცინი, ნ.ა.ზაიცევა.

დედამიწის ატმოსფერო არის ჩვენი პლანეტის აირისებრი გარსი. სხვათა შორის, თითქმის ყველა ციურ სხეულს აქვს მსგავსი გარსი, დაწყებული მზის სისტემის პლანეტებიდან დიდ ასტეროიდებამდე. დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე - მისი სიჩქარის ზომაზე, მასაზე და ბევრ სხვა პარამეტრზე. მაგრამ მხოლოდ ჩვენი პლანეტის გარსი შეიცავს კომპონენტებს, რომლებიც გვაძლევს სიცოცხლის საშუალებას.

დედამიწის ატმოსფერო: მისი წარმოშობის მოკლე ისტორია

ითვლება, რომ არსებობის დასაწყისში ჩვენს პლანეტას საერთოდ არ ჰქონდა გაზის ჭურვი. მაგრამ ახალგაზრდა, ახლად ჩამოყალიბებული ციური სხეული მუდმივად ვითარდებოდა. დედამიწის პირველადი ატმოსფერო წარმოიქმნა მუდმივი ვულკანური ამოფრქვევის შედეგად. ასე წარმოიქმნა ათასობით წლის განმავლობაში წყლის ორთქლის, აზოტის, ნახშირბადის და სხვა ელემენტების გარსი (გარდა ჟანგბადისა) დედამიწის გარშემო.

ვინაიდან ატმოსფეროში ტენის რაოდენობა შეზღუდულია, მისი ჭარბი ნალექად გადაიქცა - ასე წარმოიქმნა ზღვები, ოკეანეები და წყლის სხვა ობიექტები. პირველი ორგანიზმები, რომლებიც დასახლდნენ პლანეტაზე, გაჩნდნენ და განვითარდნენ წყლის გარემოში. მათი უმრავლესობა ეკუთვნოდა მცენარეულ ორგანიზმებს, რომლებიც გამოიმუშავებენ ჟანგბადს ფოტოსინთეზის გზით. ამრიგად, დედამიწის ატმოსფერო ამ სასიცოცხლო გაზით ივსება. ხოლო ჟანგბადის დაგროვების შედეგად წარმოიქმნა ოზონის შრე, რომელიც იცავდა პლანეტას ულტრაიისფერი გამოსხივების მავნე ზემოქმედებისგან. სწორედ ამ ფაქტორებმა შექმნეს ყველა პირობა ჩვენი არსებობისთვის.

დედამიწის ატმოსფეროს სტრუქტურა

მოგეხსენებათ, ჩვენი პლანეტის გაზის გარსი შედგება რამდენიმე ფენისგან - ტროპოსფერო, სტრატოსფერო, მეზოსფერო, თერმოსფერო. ამ ფენებს შორის მკაფიო საზღვრების დახატვა შეუძლებელია - ეს ყველაფერი დამოკიდებულია წელიწადის დროზე და პლანეტის გრძედზე.

ტროპოსფერო არის გაზის გარსის ქვედა ნაწილი, რომლის სიმაღლე საშუალოდ 10-დან 15 კილომეტრამდეა. სწორედ აქ არის კონცენტრირებული ტენის უმეტესი ნაწილი, სხვათა შორის, აქ არის მთელი ტენიანობა და იქმნება ღრუბლები. ჟანგბადის შემცველობის გამო, ტროპოსფერო მხარს უჭერს ყველა ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობას. გარდა ამისა, გადამწყვეტია ამ ტერიტორიის ამინდისა და კლიმატური თავისებურებების ფორმირებაში - აქ არა მხოლოდ ღრუბლები, არამედ ქარიც ყალიბდება. ტემპერატურა ეცემა სიმაღლეზე.

სტრატოსფერო - იწყება ტროპოსფეროდან და მთავრდება 50-დან 55 კილომეტრამდე სიმაღლეზე. აქ ტემპერატურა სიმაღლესთან ერთად იზრდება. ატმოსფეროს ეს ნაწილი პრაქტიკულად არ შეიცავს წყლის ორთქლს, მაგრამ აქვს ოზონის შრე. ზოგჯერ აქ შეგიძლიათ შეამჩნიოთ "მარგალიტის" ღრუბლების წარმოქმნა, რომელთა ნახვა მხოლოდ ღამით შეიძლება - ითვლება, რომ ისინი წარმოდგენილია უაღრესად შედედებული წყლის წვეთებით.

მეზოსფერო გადაჭიმულია 80 კილომეტრამდე. ამ ფენაში შეგიძლიათ შეამჩნიოთ ტემპერატურის მკვეთრი ვარდნა მაღლა ასვლისას. ტურბულენტობა აქაც მაღალგანვითარებულია. სხვათა შორის, მეზოსფეროში წარმოიქმნება ეგრეთ წოდებული „ღრუბლოვანი ღრუბლები“, რომლებიც შედგება პატარა ყინულის კრისტალებისგან - მათი ნახვა მხოლოდ ღამით შეიძლება. საინტერესოა, რომ მეზოსფეროს ზედა საზღვარზე ჰაერი პრაქტიკულად არ არის - ის 200-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე დედამიწის ზედაპირთან ახლოს.

თერმოსფერო არის დედამიწის გაზის გარსის ზედა ფენა, რომელშიც ჩვეულებრივ ხდება იონოსფეროსა და ეგზოსფეროს გარჩევა. საინტერესოა, რომ აქ ტემპერატურა სიმაღლესთან ერთად ძალიან მკვეთრად იმატებს - დედამიწის ზედაპირიდან 800 კილომეტრის სიმაღლეზე ის 1000 გრადუს ცელსიუსზე მეტია. იონოსფერო ხასიათდება უაღრესად განზავებული ჰაერით და აქტიური იონების უზარმაზარი შემცველობით. რაც შეეხება ეგზოსფეროს, ატმოსფეროს ეს ნაწილი შეუფერხებლად გადადის პლანეტათაშორის სივრცეში. აღსანიშნავია, რომ თერმოსფერო არ შეიცავს ჰაერს.

შეიძლება აღინიშნოს, რომ დედამიწის ატმოსფერო ჩვენი პლანეტის ძალიან მნიშვნელოვანი ნაწილია, რომელიც სიცოცხლის გაჩენის გადამწყვეტ ფაქტორად რჩება. ის უზრუნველყოფს სიცოცხლის აქტივობას, ინარჩუნებს ჰიდროსფეროს (პლანეტის წყლიანი გარსი) არსებობას და იცავს ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან.

10,045×10 3 J/(კგ*K) (ტემპერატურულ დიაპაზონში 0-100°C), C v 8,3710*10 3 ჯ/(კგ*K) (0-1500°C). ჰაერის ხსნადობა წყალში 0°C-ზე არის 0,036%, 25°C-ზე - 0,22%.

ატმოსფერული შემადგენლობა

ატმოსფერული ფორმირების ისტორია

ადრეული ისტორია

ამჟამად მეცნიერებას ასპროცენტიანი სიზუსტით არ შეუძლია დედამიწის ფორმირების ყველა ეტაპის მიკვლევა. ყველაზე გავრცელებული თეორიის მიხედვით, დედამიწის ატმოსფეროს დროთა განმავლობაში ოთხი განსხვავებული შემადგენლობა ჰქონდა. თავდაპირველად იგი შედგებოდა მსუბუქი აირებისგან (წყალბადი და ჰელიუმი), რომლებიც დატყვევებული იყო პლანეტათაშორისი სივრციდან. ეს არის ე.წ პირველადი ატმოსფერო. შემდეგ ეტაპზე აქტიურმა ვულკანურმა აქტივობამ გამოიწვია ატმოსფეროს გაჯერება წყალბადის გარდა სხვა გაზებით (ნახშირწყალბადები, ამიაკი, წყლის ორთქლი). ასე ჩამოყალიბდა მეორადი ატმოსფერო. ეს ატმოსფერო აღმდგენი იყო. გარდა ამისა, ატმოსფეროს ფორმირების პროცესი განისაზღვრა შემდეგი ფაქტორებით:

• წყალბადის მუდმივი გაჟონვა პლანეტათაშორის სივრცეში;
• ქიმიური რეაქციები, რომლებიც წარმოიქმნება ატმოსფეროში ულტრაიისფერი გამოსხივების, ელვისებური გამონადენის და სხვა ფაქტორების გავლენის ქვეშ.

თანდათან ამ ფაქტორებმა განაპირობა ჩამოყალიბება მესამეული ატმოსფერო, ხასიათდება წყალბადის გაცილებით დაბალი შემცველობით და აზოტისა და ნახშირორჟანგის გაცილებით მაღალი შემცველობით (წარმოიქმნება ამიაკის და ნახშირწყალბადების ქიმიური რეაქციების შედეგად).

სიცოცხლისა და ჟანგბადის გაჩენა

დედამიწაზე ცოცხალი ორგანიზმების გამოჩენასთან ერთად ფოტოსინთეზის შედეგად, რომელსაც თან ახლავს ჟანგბადის გამოყოფა და ნახშირორჟანგის შეწოვა, ატმოსფეროს შემადგენლობამ ცვლილება დაიწყო. თუმცა, არსებობს მონაცემები (ატმოსფერული ჟანგბადის იზოტოპური შემადგენლობის ანალიზი და ფოტოსინთეზის დროს გამოთავისუფლებული), რომელიც მიუთითებს ატმოსფერული ჟანგბადის გეოლოგიურ წარმოშობაზე.

თავდაპირველად ჟანგბადი იხარჯებოდა შემცირებული ნაერთების - ნახშირწყალბადების, ოკეანეებში შემავალი რკინის შავი ფორმის დაჟანგვაზე და ა.შ. ამ ეტაპის ბოლოს ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობამ მატება დაიწყო.

1990-იან წლებში ჩატარდა ექსპერიმენტები დახურული ეკოლოგიური სისტემის („ბიოსფერო 2“) შესაქმნელად, რომლის დროსაც შეუძლებელი იყო ჰაერის ერთიანი შემადგენლობით სტაბილური სისტემის შექმნა. მიკროორგანიზმების გავლენამ გამოიწვია ჟანგბადის დონის შემცირება და ნახშირორჟანგის რაოდენობის ზრდა.

აზოტი

დიდი რაოდენობით N 2-ის წარმოქმნა განპირობებულია პირველადი ამიაკი-წყალბადის ატმოსფეროს დაჟანგვით მოლეკულური O 2-ით, რომელიც დაიწყო პლანეტის ზედაპირიდან მოსვლა ფოტოსინთეზის შედეგად, სავარაუდოდ, დაახლოებით 3 მილიარდი წლის წინ (შესაბამისად. სხვა ვერსიით, ატმოსფერული ჟანგბადი გეოლოგიური წარმოშობისაა). აზოტი იჟანგება NO-მდე ატმოსფეროს ზედა ფენებში, გამოიყენება მრეწველობაში და აკავშირებს აზოტის დამამყარებელ ბაქტერიებს, ხოლო N2 გამოიყოფა ატმოსფეროში ნიტრატების და სხვა აზოტის შემცველი ნაერთების დენიტრიფიკაციის შედეგად.

აზოტი N 2 არის ინერტული აირი და რეაგირებს მხოლოდ კონკრეტულ პირობებში (მაგალითად, ელვისებური გამონადენის დროს). ციანობაქტერიებს და ზოგიერთ ბაქტერიას (მაგალითად, კვანძოვან ბაქტერიებს, რომლებიც ქმნიან რიზობიულ სიმბიოზს პარკოსან მცენარეებთან) შეუძლიათ მისი დაჟანგვა და ბიოლოგიურ ფორმაში გადაქცევა.

მოლეკულური აზოტის დაჟანგვა ელექტრული გამონადენით გამოიყენება აზოტოვანი სასუქების სამრეწველო წარმოებაში და ასევე გამოიწვია ნიტრატის უნიკალური საბადოების წარმოქმნა ჩილეს ატაკამას უდაბნოში.

კეთილშობილი გაზები

საწვავის წვა არის დამაბინძურებელი აირების ძირითადი წყარო (CO, NO, SO2). გოგირდის დიოქსიდი იჟანგება ჰაერით O 2-დან SO 3-მდე ატმოსფეროს ზედა ფენებში, რომელიც ურთიერთქმედებს H 2 O და NH 3 ორთქლებთან და შედეგად H 2 SO 4 და (NH 4) 2 SO 4 ბრუნდება დედამიწის ზედაპირზე. ნალექებთან ერთად. შიდა წვის ძრავების გამოყენება იწვევს ატმოსფეროს მნიშვნელოვან დაბინძურებას აზოტის ოქსიდებით, ნახშირწყალბადებით და Pb ნაერთებით.

ატმოსფეროს აეროზოლური დაბინძურება გამოწვეულია როგორც ბუნებრივი მიზეზებით (ვულკანური ამოფრქვევები, მტვრის ქარიშხალი, ზღვის წყლის წვეთები და მცენარეების მტვრის ნაწილაკები და ა. .) . ატმოსფეროში ნაწილაკების ინტენსიური ფართომასშტაბიანი გამოშვება პლანეტაზე კლიმატის ცვლილების ერთ-ერთი შესაძლო მიზეზია.

ატმოსფეროს სტრუქტურა და ინდივიდუალური ჭურვების მახასიათებლები

ატმოსფეროს ფიზიკურ მდგომარეობას ამინდი და კლიმატი განსაზღვრავს. ატმოსფეროს ძირითადი პარამეტრები: ჰაერის სიმკვრივე, წნევა, ტემპერატურა და შემადგენლობა. სიმაღლის მატებასთან ერთად ჰაერის სიმკვრივე და ატმოსფერული წნევა მცირდება. ტემპერატურა ასევე იცვლება სიმაღლის ცვლილებით. ატმოსფეროს ვერტიკალური სტრუქტურა ხასიათდება განსხვავებული ტემპერატურით და ელექტრული თვისებებით და ჰაერის განსხვავებული პირობებით. ატმოსფეროში ტემპერატურის მიხედვით განასხვავებენ შემდეგ ძირითად ფენებს: ტროპოსფერო, სტრატოსფერო, მეზოსფერო, თერმოსფერო, ეგზოსფერო (გაფანტვის სფერო). ატმოსფეროს გარდამავალ უბნებს მეზობელ ჭურვებს შორის ეწოდება ტროპოპაუზა, სტრატოპაუზა და ა.შ.

ტროპოსფერო

სტრატოსფერო

სტრატოსფეროში ულტრაიისფერი გამოსხივების მოკლე ტალღის ნაწილის უმეტესი ნაწილი (180-200 ნმ) შენარჩუნებულია და მოკლე ტალღების ენერგია გარდაიქმნება. ამ სხივების გავლენით იცვლება მაგნიტური ველები, იშლება მოლეკულები, ხდება იონიზაცია და ხდება გაზების და სხვა ქიმიური ნაერთების ახალი წარმოქმნა. ეს პროცესები შეიძლება შეინიშნოს ჩრდილოეთის განათების, ელვისა და სხვა ნათების სახით.

სტრატოსფეროში და მაღალ ფენებში, მზის რადიაციის გავლენის ქვეშ, გაზის მოლეკულები იშლება ატომებად (80 კმ-ზე მეტი CO 2 და H 2 დისოცირდება, 150 კმ-ზე ზემოთ - O 2, 300 კმ-ზე ზემოთ - H 2). 100-400 კმ სიმაღლეზე აირების იონიზაცია ასევე ხდება იონოსფეროში; 320 კმ სიმაღლეზე დამუხტული ნაწილაკების კონცენტრაცია (O + 2, O − 2, N + 2) არის ~ 1/300. ნეიტრალური ნაწილაკების კონცენტრაცია. ატმოსფეროს ზედა ფენებში არის თავისუფალი რადიკალები - OH, HO 2 და ა.შ.

სტრატოსფეროში წყლის ორთქლი თითქმის არ არის.

მეზოსფერო

100 კმ სიმაღლეზე ატმოსფერო არის გაზების ერთგვაროვანი, კარგად შერეული ნარევი. მაღალ ფენებში აირების განაწილება სიმაღლის მიხედვით დამოკიდებულია მათ მოლეკულურ წონაზე; მძიმე აირების კონცენტრაცია უფრო სწრაფად მცირდება დედამიწის ზედაპირიდან დაშორებით. გაზის სიმკვრივის შემცირების გამო ტემპერატურა სტრატოსფეროში 0°C-დან მეზოსფეროში მცირდება -110°C-მდე. თუმცა, ცალკეული ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია 200-250 კმ სიმაღლეზე შეესაბამება ~1500°C ტემპერატურას. 200 კმ-ზე მაღლა შეინიშნება ტემპერატურისა და გაზის სიმკვრივის მნიშვნელოვანი რყევები დროსა და სივრცეში.

დაახლოებით 2000-3000 კმ სიმაღლეზე ეგზოსფერო თანდათან იქცევა ეგრეთ წოდებულ ახლო კოსმოსურ ვაკუუმში, რომელიც ივსება პლანეტათაშორისი გაზის უაღრესად იშვიათი ნაწილაკებით, ძირითადად წყალბადის ატომებით. მაგრამ ეს გაზი წარმოადგენს პლანეტათაშორის მატერიის მხოლოდ ნაწილს. მეორე ნაწილი შედგება კომეტური და მეტეორიული წარმოშობის მტვრის ნაწილაკებისგან. გარდა ამ უკიდურესად იშვიათი ნაწილაკებისა, ამ სივრცეში აღწევს მზის და გალაქტიკური წარმოშობის ელექტრომაგნიტური და კორპუსკულური გამოსხივება.

ტროპოსფერო შეადგენს ატმოსფეროს მასის დაახლოებით 80%-ს, სტრატოსფეროს - დაახლოებით 20%-ს; მეზოსფეროს მასა არაუმეტეს 0,3%, თერმოსფერო ატმოსფეროს მთლიანი მასის 0,05%-ზე ნაკლებია. ატმოსფეროში არსებული ელექტრული თვისებების მიხედვით განასხვავებენ ნეიტრონოსფეროს და იონოსფეროს. ამჟამად ითვლება, რომ ატმოსფერო ვრცელდება 2000-3000 კმ სიმაღლეზე.

ატმოსფეროში გაზის შემადგენლობიდან გამომდინარე, ისინი ასხივებენ ჰომოსფეროდა ჰეტეროსფერო. ჰეტეროსფერო- ეს ის სფეროა, სადაც გრავიტაცია გავლენას ახდენს აირების გამოყოფაზე, ვინაიდან ასეთ სიმაღლეზე მათი შერევა უმნიშვნელოა. ეს გულისხმობს ჰეტეროსფეროს ცვლად შემადგენლობას. მის ქვემოთ მდებარეობს ატმოსფეროს კარგად შერეული, ერთგვაროვანი ნაწილი, რომელსაც ჰომოსფერო ეწოდება. ამ ფენებს შორის საზღვარს ტურბოპაუზა ეწოდება, ის დაახლოებით 120 კმ სიმაღლეზე მდებარეობს.

ატმოსფერული თვისებები

უკვე ზღვის დონიდან 5 კმ სიმაღლეზე, გაუწვრთნელი ადამიანი იწყებს ჟანგბადის შიმშილის განცდას და ადაპტაციის გარეშე, ადამიანის მაჩვენებლები საგრძნობლად მცირდება. აქ მთავრდება ატმოსფეროს ფიზიოლოგიური ზონა. ადამიანის სუნთქვა შეუძლებელი ხდება 15 კმ სიმაღლეზე, თუმცა დაახლოებით 115 კმ-მდე ატმოსფერო შეიცავს ჟანგბადს.

ატმოსფერო გვამარაგებს სუნთქვისთვის საჭირო ჟანგბადს. თუმცა, ატმოსფეროს მთლიანი წნევის ვარდნის გამო, სიმაღლეზე ასვლისას, ჟანგბადის ნაწილობრივი წნევა შესაბამისად მცირდება.

ადამიანის ფილტვები მუდმივად შეიცავს დაახლოებით 3 ლიტრ ალვეოლურ ჰაერს. ჟანგბადის ნაწილობრივი წნევა ალვეოლურ ჰაერში ნორმალური ატმოსფერული წნევის დროს არის 110 მმ Hg. არტ., ნახშირორჟანგის წნევა - 40 მმ Hg. არტ. და წყლის ორთქლი -47 მმ Hg. Ხელოვნება. სიმაღლის მატებასთან ერთად, ჟანგბადის წნევა ეცემა, ხოლო წყლისა და ნახშირორჟანგის მთლიანი ორთქლის წნევა ფილტვებში თითქმის მუდმივი რჩება - დაახლოებით 87 მმ Hg. Ხელოვნება. ფილტვებში ჟანგბადის მიწოდება მთლიანად შეჩერდება, როდესაც ატმოსფერული ჰაერის წნევა ამ მნიშვნელობის ტოლი გახდება.

დაახლოებით 19-20 კმ სიმაღლეზე ატმოსფერული წნევა ეცემა 47 მმ Hg-მდე. Ხელოვნება. ამიტომ ამ სიმაღლეზე ადამიანის ორგანიზმში წყალი და ინტერსტიციული სითხე დუღილს იწყებს. ამ სიმაღლეებზე ზეწოლის ქვეშ მყოფი სალონის გარეთ სიკვდილი თითქმის მყისიერად ხდება. ამრიგად, ადამიანის ფიზიოლოგიის თვალსაზრისით, "კოსმოსი" იწყება უკვე 15-19 კმ სიმაღლეზე.

ჰაერის მკვრივი ფენები - ტროპოსფერო და სტრატოსფერო - გვიცავს რადიაციის მავნე ზემოქმედებისგან. ჰაერის საკმარისად შემცირებით, 36 კმ-ზე მეტ სიმაღლეზე, მაიონებელი გამოსხივება - პირველადი კოსმოსური სხივები - ინტენსიურად მოქმედებს სხეულზე; 40 კმ-ზე მეტ სიმაღლეზე მზის სპექტრის ულტრაიისფერი ნაწილი საშიშია ადამიანისთვის.

დედამიწის ატმოსფეროს სტრუქტურა

ატმოსფერო არის დედამიწის აირისებრი გარსი მასში შემავალი აეროზოლური ნაწილაკებით, რომელიც დედამიწასთან ერთად მოძრაობს სივრცეში, როგორც ერთიან მთლიანობაში და ამავე დროს მონაწილეობს დედამიწის ბრუნვაში. ჩვენი ცხოვრების უმეტესი ნაწილი ატმოსფეროს ბოლოში მიმდინარეობს.

ჩვენი მზის სისტემის თითქმის ყველა პლანეტას აქვს საკუთარი ატმოსფერო, მაგრამ მხოლოდ დედამიწის ატმოსფეროს შეუძლია სიცოცხლის შენარჩუნება.

როდესაც ჩვენი პლანეტა ჩამოყალიბდა 4,5 მილიარდი წლის წინ, ის აშკარად მოკლებული იყო ატმოსფეროს. ატმოსფერო წარმოიქმნა ახალგაზრდა პლანეტის შიგნიდან ნახშირორჟანგთან, აზოტთან და სხვა ქიმიკატებთან შერეული წყლის ორთქლის ვულკანური გამონაბოლქვის შედეგად. მაგრამ ატმოსფერო შეიძლება შეიცავდეს შეზღუდული რაოდენობით ტენიანობას, ამიტომ მისი ჭარბი კონდენსაციის შედეგად წარმოიშვა ოკეანეები. მაგრამ მაშინ ატმოსფერო ჟანგბადს მოკლებული იყო. პირველმა ცოცხალმა ორგანიზმებმა, რომლებიც წარმოიშვნენ და განვითარდნენ ოკეანეში, ფოტოსინთეზის რეაქციის შედეგად (H 2 O + CO 2 = CH 2 O + O 2), დაიწყეს ჟანგბადის მცირე ნაწილის გამოყოფა, რომელმაც დაიწყო ატმოსფეროში შეღწევა.

დედამიწის ატმოსფეროში ჟანგბადის წარმოქმნამ გამოიწვია ოზონის შრის წარმოქმნა დაახლოებით 8-30 კმ სიმაღლეზე. და, ამრიგად, ჩვენმა პლანეტამ შეიძინა დაცვა ულტრაიისფერი კვლევის მავნე ზემოქმედებისგან. ეს გარემოება იმპულსი იყო დედამიწაზე სიცოცხლის ფორმების შემდგომი ევოლუციისთვის, რადგან გაზრდილი ფოტოსინთეზის შედეგად, ატმოსფეროში ჟანგბადის რაოდენობამ სწრაფად დაიწყო ზრდა, რამაც ხელი შეუწყო სიცოცხლის ფორმების ფორმირებას და შენარჩუნებას, მათ შორის ხმელეთზეც.

დღეს ჩვენი ატმოსფერო შედგება 78,1% აზოტის, 21% ჟანგბადის, 0,9% არგონისა და 0,04% ნახშირორჟანგისგან. ძირითად აირებთან შედარებით ძალიან მცირე ფრაქციებია ნეონი, ჰელიუმი, მეთანი და კრიპტონი.

ატმოსფეროში შემავალ გაზის ნაწილაკებზე გავლენას ახდენს დედამიწის მიზიდულობის ძალა. და იმის გათვალისწინებით, რომ ჰაერი შეკუმშვადია, მისი სიმკვრივე თანდათან მცირდება სიმაღლესთან ერთად, გადის გარე სივრცეში მკაფიო საზღვრის გარეშე. დედამიწის ატმოსფეროს მთლიანი მასის ნახევარი კონცენტრირებულია ქვედა 5 კმ-ზე, სამი მეოთხედი ქვედა 10 კმ-ზე, ცხრა მეათედი ქვედა 20 კმ-ზე. დედამიწის ატმოსფეროს მასის 99% კონცენტრირებულია 30 კმ სიმაღლეზე ქვემოთ, რაც ჩვენი პლანეტის ეკვატორული რადიუსის მხოლოდ 0,5%-ია.

ზღვის დონეზე, ატომების და მოლეკულების რაოდენობა ჰაერის კუბურ სანტიმეტრზე არის დაახლოებით 2 * 10 19, 600 კმ სიმაღლეზე მხოლოდ 2 * 10 7. ზღვის დონეზე, ატომი ან მოლეკულა მოძრაობს დაახლოებით 7 * 10 -6 სმ, სანამ სხვა ნაწილაკს შეეჯახება. 600 კმ სიმაღლეზე ეს მანძილი დაახლოებით 10 კმ-ია. და ზღვის დონეზე, დაახლოებით 7 * 10 9 ასეთი შეჯახება ხდება ყოველ წამში, 600 კმ სიმაღლეზე - წუთში მხოლოდ ერთი!

მაგრამ არა მხოლოდ წნევა იცვლება სიმაღლესთან ერთად. იცვლება ტემპერატურაც. მაგალითად, მაღალი მთის ძირში შეიძლება საკმაოდ ცხელა, მთის მწვერვალი კი თოვლით არის დაფარული და იქ ტემპერატურა ამავე დროს ნულის ქვემოთაა. და თუ თვითმფრინავით მიდიხართ დაახლოებით 10-11 კმ სიმაღლეზე, გესმით შეტყობინება, რომ გარეთ -50 გრადუსია, ხოლო დედამიწის ზედაპირზე 60-70 გრადუსით თბილია...

თავდაპირველად, მეცნიერები ვარაუდობდნენ, რომ ტემპერატურა სიმაღლესთან ერთად მცირდება მანამ, სანამ არ მიაღწევს აბსოლუტურ ნულს (-273,16°C). მაგრამ ეს ასე არ არის.

დედამიწის ატმოსფერო შედგება ოთხი ფენისგან: ტროპოსფერო, სტრატოსფერო, მეზოსფერო, იონოსფერო (თერმოსფერო). ეს დაყოფა ფენებად ასევე იქნა მიღებული მონაცემების საფუძველზე ტემპერატურის ცვლილებების სიმაღლეზე. ყველაზე დაბალ ფენას, სადაც ჰაერის ტემპერატურა სიმაღლესთან ერთად იკლებს, ტროპოსფერო ეწოდება. ტროპოსფეროს ზემოთ ფენას, სადაც ტემპერატურის ვარდნა ჩერდება, იცვლება იზოთერმით და ბოლოს ტემპერატურა იწყებს მატებას, ეწოდება სტრატოსფერო. სტრატოსფეროს ზემოთ მდებარე ფენა, რომელშიც ტემპერატურა ისევ სწრაფად ეცემა, არის მეზოსფერო. და ბოლოს, ფენას, სადაც ტემპერატურა კვლავ იწყებს მატებას, ეწოდება იონოსფერო ან თერმოსფერო.

ტროპოსფერო საშუალოდ ვრცელდება ქვედა 12 კმ-მდე. სწორედ აქ ყალიბდება ჩვენი ამინდი. უმაღლესი ღრუბლები (ცირუსი) იქმნება ტროპოსფეროს ზედა ფენებში. ტროპოსფეროში ტემპერატურა სიმაღლესთან ერთად ადიაბატურად იკლებს, ე.ი. ტემპერატურის ცვლილება ხდება სიმაღლეზე წნევის შემცირების გამო. ტროპოსფეროს ტემპერატურული პროფილი დიდწილად განისაზღვრება მზის გამოსხივებით, რომელიც აღწევს დედამიწის ზედაპირზე. მზის მიერ დედამიწის ზედაპირის გახურების შედეგად წარმოიქმნება ზევით მიმართული კონვექციური და ტურბულენტური ნაკადები, რომლებიც ქმნიან ამინდს. აღსანიშნავია, რომ ქვედა ზედაპირის გავლენა ტროპოსფეროს ქვედა ფენებზე ვრცელდება დაახლოებით 1,5 კმ სიმაღლეზე. რა თქმა უნდა, მთიანი რაიონების გამოკლებით.

ტროპოსფეროს ზედა საზღვარი არის ტროპოპაუზა - იზოთერმული ფენა. განვიხილოთ ჭექა-ქუხილის დამახასიათებელი გარეგნობა, რომელთა ზევით არის ცირუსის ღრუბლების „ადიდებული“ „კოჭის“ წოდება. ეს "კოჭო" უბრალოდ "გავრცელდება" ტროპოპაუზის ქვეშ, რადგან იზოთერმის გამო აღმავალი ჰაერის ნაკადები საგრძნობლად სუსტდება და ღრუბელი ვერტიკალურად განვითარებას წყვეტს. მაგრამ განსაკუთრებულ, იშვიათ შემთხვევებში, კუმულონიმბუსის ღრუბლების მწვერვალებს შეუძლიათ შეაღწიონ სტრატოსფეროს ქვედა ფენებს და დაარღვიონ ტროპოპაუზა.

ტროპოპაუზის სიმაღლე დამოკიდებულია განედზე. ამრიგად, ეკვატორზე ის მდებარეობს დაახლოებით 16 კმ სიმაღლეზე და მისი ტემპერატურა დაახლოებით –80°C-ია. პოლუსებზე ტროპოპაუზი მდებარეობს დაბლა, დაახლოებით 8 კმ სიმაღლეზე. ზაფხულში აქ ტემპერატურაა -40°C, ხოლო ზამთარში -60°C. ამრიგად, დედამიწის ზედაპირზე მაღალი ტემპერატურის მიუხედავად, ტროპიკული ტროპოპაუზა გაცილებით ცივია, ვიდრე პოლუსებზე.