Atmosfäriska föreningar. Jordens atmosfär

Atmosfären är en blandning av olika gaser. Den sträcker sig från jordens yta till en höjd av 900 km, skyddar planeten från det skadliga spektrumet av solstrålning, och innehåller gaser som är nödvändiga för allt liv på planeten. Atmosfären fångar värme från solen, värmer upp jordytan och skapar ett gynnsamt klimat.

Atmosfärisk sammansättning

Jordens atmosfär består huvudsakligen av två gaser - kväve (78%) och syre (21%). Dessutom innehåller den föroreningar av koldioxid och andra gaser. i atmosfären finns det i form av ånga, fuktdroppar i moln och iskristaller.

Lager av atmosfären

Atmosfären består av många lager, mellan vilka det inte finns några tydliga gränser. Temperaturerna i olika lager skiljer sig markant från varandra.

• Luftlös magnetosfär. Det är här de flesta av jordens satelliter flyger utanför jordens atmosfär.
• Exosfär (450-500 km från ytan). Nästan inga gaser. Vissa vädersatelliter flyger i exosfären. Termosfären (80-450 km) kännetecknas av höga temperaturer som når 1700°C i det övre lagret.
• Mesosfären (50-80 km). I detta område sjunker temperaturen när höjden ökar. Det är här de flesta meteoriter (fragment av rymdstenar) som kommer in i atmosfären brinner upp.
• Stratosfären (15-50 km). Innehåller ozonskikt, det vill säga ett ozonskikt som absorberar ultraviolett strålning från solen. Detta gör att temperaturen nära jordens yta stiger. Jetplan brukar flyga hit pga Sikten i detta lager är mycket bra och det finns nästan inga störningar orsakade av väderförhållanden.
• Troposfär. Höjden varierar från 8 till 15 km från jordens yta. Det är här som planetens väder bildas, sedan i Detta lager innehåller mest vattenånga, damm och vindar. Temperaturen minskar med avståndet från jordens yta.

Atmosfärstryck

Även om vi inte känner det, utövar lager av atmosfären tryck på jordens yta. Den är högst nära ytan, och när du rör dig bort från den minskar den gradvis. Det beror på temperaturskillnaden mellan land och hav, och därför finns det ofta olika tryck i områden som ligger på samma höjd över havet. Lågtryck ger blött väder, medan högtryck vanligtvis ger klart väder.

Rörelse av luftmassor i atmosfären

Och trycken tvingar de lägre skikten av atmosfären att blandas. Det är så vindar uppstår som blåser från områden med högtryck till områden med lågtryck. I många regioner uppstår även lokala vindar på grund av skillnader i temperatur mellan land och hav. Berg har också ett betydande inflytande på vindriktningen.

Växthuseffekt

Koldioxid och andra gaser som utgör jordens atmosfär fångar värme från solen. Denna process kallas vanligtvis för växthuseffekten, eftersom den på många sätt påminner om värmecirkulationen i växthus. Växthuseffekten orsakar global uppvärmning på planeten. I områden med högtryck - anticykloner - inträder klart soligt väder. Områden med lågtryck - cykloner - upplever vanligtvis instabilt väder. Värme och ljus kommer in i atmosfären. Gaser fångar upp värme som reflekteras från jordens yta och orsakar därmed en ökning av temperaturen på jorden.

Det finns ett speciellt ozonskikt i stratosfären. Ozon blockerar det mesta av solens ultravioletta strålning och skyddar jorden och allt liv på den från den. Forskare har funnit att orsaken till förstörelsen av ozonskiktet är speciella klorfluorkoldioxidgaser som finns i vissa aerosoler och kylutrustning. Över Arktis och Antarktis har enorma hål upptäckts i ozonskiktet, vilket bidrar till en ökning av mängden ultraviolett strålning som påverkar jordens yta.

Ozon bildas i den lägre atmosfären som ett resultat mellan solstrålning och olika avgaser och gaser. Vanligtvis sprids det i atmosfären, men om ett slutet lager av kall luft bildas under ett lager av varm luft, koncentreras ozon och smog uppstår. Tyvärr kan detta inte ersätta ozon som förloras i ozonhål.

Ett hål i ozonskiktet över Antarktis är tydligt synligt på detta satellitfotografi. Hålets storlek varierar, men forskarna tror att det hela tiden växer. Ansträngningar görs för att minska halten av avgaser i atmosfären. Luftföroreningar bör minskas och rökfria bränslen bör användas i städer. Smog orsakar ögonirritation och kvävning för många människor.

Uppkomsten och utvecklingen av jordens atmosfär

Jordens moderna atmosfär är resultatet av lång evolutionär utveckling. Det uppstod som ett resultat av de kombinerade verkningarna av geologiska faktorer och den vitala aktiviteten hos organismer. Genom den geologiska historien har jordens atmosfär genomgått flera djupgående förändringar. Baserat på geologiska data och teoretiska premisser kunde den unga jordens uratmosfär, som fanns för cirka 4 miljarder år sedan, bestå av en blandning av inerta och ädelgaser med en liten tillsats av passivt kväve (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). av avgasning av manteln och aktiva vittringsprocesser som förekommer på jordens yta, vattenånga, kolföreningar i form av CO 2 och CO, svavel och dess föreningar började komma in i atmosfären , samt starka halogensyror - HCI, HF , HI och borsyra, som kompletterades med metan, ammoniak, väte, argon och några andra ädelgaser i atmosfären. Denna primära atmosfär var extremt tunn. Därför var temperaturen på jordens yta nära temperaturen för strålningsjämvikt (A. S. Monin, 1977).

Med tiden började gassammansättningen i den primära atmosfären att förändras under påverkan av vittringsprocesser av stenar som sticker ut på jordens yta, aktiviteten hos cyanobakterier och blågröna alger, vulkaniska processer och solljusets verkan. Detta ledde till nedbrytning av metan till koldioxid, ammoniak till kväve och väte; Koldioxid, som sakta sjönk till jordens yta, och kväve började ansamlas i den sekundära atmosfären. Tack vare den vitala aktiviteten hos blågröna alger började syre produceras i fotosyntesprocessen, som dock i början huvudsakligen ägnades åt "oxidation av atmosfäriska gaser och sedan stenar. Samtidigt började ammoniak, oxiderad till molekylärt kväve, ansamlas intensivt i atmosfären. Det antas att en betydande mängd kväve i den moderna atmosfären är relikt. Metan och kolmonoxid oxiderades till koldioxid. Svavel och svavelväte oxiderades till SO 2 och SO 3, som på grund av sin höga rörlighet och lätthet snabbt avlägsnades från atmosfären. Således förvandlades atmosfären från en reducerande atmosfär, som den var i det arkeiska och tidiga proterozoikumet, gradvis till en oxiderande.

Koldioxid kom in i atmosfären både som ett resultat av metanoxidation och som ett resultat av avgasning av manteln och vittring av bergarter. I händelse av att all koldioxid som frigjorts under hela jordens historia bevaras i atmosfären, kan dess partialtryck för närvarande bli detsamma som på Venus (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Men på jorden var den omvända processen igång. En betydande del av koldioxiden från atmosfären löstes i hydrosfären, där den användes av hydrobionter för att bygga sina skal och omvandlades biogent till karbonater. Därefter bildades tjocka skikt av kemogena och organogena karbonater från dem.

Syre kom in i atmosfären från tre källor. Under lång tid, från det ögonblick som jorden dök upp, släpptes den under avgasningen av manteln och användes huvudsakligen på oxidativa processer En annan källa till syre var fotodissociation av vattenånga genom hård ultraviolett solstrålning. Utseende; fritt syre i atmosfären ledde till att de flesta prokaryoter som levde under reducerande förhållanden dog. Prokaryota organismer ändrade sina livsmiljöer. De lämnade jordens yta till dess djup och områden där återhämtningsförhållandena fortfarande kvarstod. De ersattes av eukaryoter, som energiskt började omvandla koldioxid till syre.

Under det arkeiska området och en betydande del av det proterozoikum, användes nästan allt syre som uppstod på både abiogent och biogent sätt huvudsakligen på oxidation av järn och svavel. I slutet av Proterozoikum oxiderade allt metalliskt tvåvärt järn på jordens yta antingen oxiderat eller flyttat in i jordens kärna. Detta gjorde att partialtrycket av syre i den tidiga proterozoiska atmosfären förändrades.

I mitten av Proterozoikum nådde syrekoncentrationen i atmosfären Jurypunkten och uppgick till 0,01 % av den moderna nivån. Från och med denna tid började syre ackumuleras i atmosfären och förmodligen nådde dess innehåll redan i slutet av Riphean Pasteurpunkten (0,1% av den moderna nivån). Det är möjligt att ozonskiktet uppstod under den vendianska perioden och att det aldrig försvann igen.

Uppkomsten av fritt syre i jordens atmosfär stimulerade livets utveckling och ledde till uppkomsten av nya former med mer avancerad metabolism. Om tidigare eukaryota encelliga alger och cyanea, som dök upp i början av Proterozoikum, krävde en syrehalt i vatten på endast 10 -3 av sin moderna koncentration, då med uppkomsten av icke-skelettmetazoer i slutet av den tidiga vendianska, dvs för cirka 650 miljoner år sedan borde syrekoncentrationen i atmosfären vara betydligt högre. Trots allt använde Metazoa syreandning och detta krävde att partialtrycket av syre nådde en kritisk nivå - Pasteurpunkten. I detta fall ersattes den anaeroba fermenteringsprocessen av en energimässigt mer lovande och progressiv syremetabolism.

Efter detta skedde ytterligare ansamling av syre i jordens atmosfär ganska snabbt. Den progressiva ökningen av volymen av blågröna alger bidrog till uppnåendet i atmosfären av den syrenivå som är nödvändig för djurvärldens livsuppehållande. En viss stabilisering av syrehalten i atmosfären skedde från det ögonblick då växter nådde land - för ungefär 450 miljoner år sedan. Uppkomsten av växter på land, som inträffade under den siluriska perioden, ledde till den slutliga stabiliseringen av syrenivåerna i atmosfären. Från den tiden började dess koncentration att fluktuera inom ganska snäva gränser, och aldrig överskrida gränserna för livets existens. Syrekoncentrationen i atmosfären har stabiliserats helt sedan blommande växter uppträdde. Denna händelse inträffade i mitten av kritaperioden, d.v.s. för cirka 100 miljoner år sedan.

Huvuddelen av kvävet bildades i de tidiga stadierna av jordens utveckling, främst på grund av nedbrytningen av ammoniak. Med uppkomsten av organismer började processen att binda atmosfäriskt kväve till organiskt material och begrava det i marina sediment. Efter att organismer nått land började kväve begravas i kontinentala sediment. Processerna för att bearbeta fritt kväve intensifierades särskilt med tillkomsten av landväxter.

Vid bytet av kryptozoikum och fanerozoikum, det vill säga för cirka 650 miljoner år sedan, minskade halten koldioxid i atmosfären till tiondels procent, och den nådde ett innehåll nära den moderna nivån först nyligen, cirka 10-20 miljoner år sedan.

Således gav atmosfärens gassammansättning inte bara livsrum för organismer, utan bestämde också egenskaperna hos deras livsaktivitet och bidrog till bosättning och evolution. Nya störningar i fördelningen av atmosfärens gassammansättning som är gynnsamma för organismer, både på grund av kosmiska och planetariska skäl, ledde till massutrotningar av den organiska världen, som upprepade gånger inträffade under kryptozoiken och vid vissa gränser av fanerozoikumens historia.

Atmosfärens etnosfäriska funktioner

Jordens atmosfär tillhandahåller nödvändiga ämnen, energi och bestämmer riktningen och hastigheten för metaboliska processer. Gassammansättningen i den moderna atmosfären är optimal för livets existens och utveckling. Eftersom det är området där väder och klimat bildas måste atmosfären skapa bekväma förutsättningar för människors, djurens och växtlighetens liv. Avvikelser i en eller annan riktning i atmosfärens luft- och väderförhållanden skapar extrema förhållanden för livet för flora och fauna, inklusive människor.

Jordens atmosfär ger inte bara förutsättningarna för mänsklighetens existens, utan är huvudfaktorn i etnosfärens utveckling. Samtidigt visar det sig vara en energi- och råvaruresurs för produktionen. I allmänhet är atmosfären en faktor som bevarar människors hälsa, och vissa områden, på grund av fysisk-geografiska förhållanden och atmosfärisk luftkvalitet, fungerar som rekreationsområden och är områden avsedda för sanatorium-resortsbehandling och rekreation av människor. Således är atmosfären en faktor för estetisk och känslomässig påverkan.

Atmosfärens etnosfär- och teknosfärfunktioner, definierade ganska nyligen (E.D. Nikitin, N.A. Yasamanov, 2001), kräver oberoende och djupgående studier. Således är studiet av atmosfäriska energifunktioner mycket relevant, både ur synvinkeln av förekomsten och driften av processer som skadar miljön, och ur synvinkeln av inverkan på människors hälsa och välbefinnande. I det här fallet talar vi om energin från cykloner och anticykloner, atmosfäriska virvlar, atmosfärstryck och andra extrema atmosfäriska fenomen, vars effektiva användning kommer att bidra till en framgångsrik lösning av problemet med att erhålla alternativa energikällor som inte förorenar miljö. När allt kommer omkring är luftmiljön, särskilt den del av den som ligger ovanför världshavet, ett område där en kolossal mängd fri energi frigörs.

Till exempel har det fastställts att tropiska cykloner med medelstyrka frigör energi som motsvarar energin från 500 tusen atombomber som släpptes över Hiroshima och Nagasaki på bara en dag. På 10 dagar efter existensen av en sådan cyklon frigörs tillräckligt med energi för att tillfredsställa alla energibehov i ett land som USA under 600 år.

Under senare år har ett stort antal verk av naturvetare publicerats, som på ett eller annat sätt behandlar olika aspekter av aktivitet och atmosfärens påverkan på jordiska processer, vilket tyder på intensifieringen av tvärvetenskapliga interaktioner inom modern naturvetenskap. Samtidigt manifesteras den integrerande rollen för vissa av dess riktningar, bland vilka vi bör notera den funktionell-ekologiska riktningen i geoekologi.

Denna riktning stimulerar analys och teoretisk generalisering av olika geosfärers ekologiska funktioner och planetroll, och detta är i sin tur en viktig förutsättning för utvecklingen av metodik och vetenskapliga grunder för holistisk studie av vår planet, rationell användning och skydd av dess naturresurser.

Jordens atmosfär består av flera lager: troposfären, stratosfären, mesosfären, termosfären, jonosfären och exosfären. På toppen av troposfären och stratosfärens botten finns ett ozonberikat lager, som kallas ozonskölden. Vissa (dagliga, säsongsbetonade, årliga, etc.) mönster i fördelningen av ozon har fastställts. Sedan dess uppkomst har atmosfären påverkat förloppet av planetariska processer. Atmosfärens primära sammansättning var helt annorlunda än för närvarande, men med tiden ökade andelen och rollen av molekylärt kväve stadigt, för cirka 650 miljoner år sedan uppträdde fritt syre, vars mängd kontinuerligt ökade, men koncentrationen av koldioxid minskade i enlighet därmed. Atmosfärens höga rörlighet, dess gassammansättning och närvaron av aerosoler bestämmer dess enastående roll och aktiva deltagande i en mängd olika geologiska och biosfäriska processer. Atmosfären spelar en stor roll i omfördelningen av solenergi och utvecklingen av katastrofala naturfenomen och katastrofer. Atmosfäriska virvlar - tornados (tornados), orkaner, tyfoner, cykloner och andra fenomen har en negativ inverkan på den organiska världen och naturliga system. De huvudsakliga föroreningskällorna, tillsammans med naturliga faktorer, är olika former av mänsklig ekonomisk verksamhet. Antropogena effekter på atmosfären uttrycks inte bara i utseendet av olika aerosoler och växthusgaser, utan också i en ökning av mängden vattenånga, och manifesterar sig i form av smog och surt regn. Växthusgaser ändrar temperaturregimen på jordens yta. Utsläpp av vissa gaser minskar ozonskiktets volym och bidrar till bildandet av ozonhål. Den etnosfäriska rollen för jordens atmosfär är stor.

Atmosfärens roll i naturliga processer

Ytatmosfären, i sitt mellantillstånd mellan litosfären och yttre rymden och dess gassammansättning, skapar förutsättningar för organismers liv. Samtidigt beror vittringen och intensiteten av förstörelse av stenar, överföring och ackumulering av klastiskt material på mängden, naturen och frekvensen av nederbörd, på vindfrekvensen och styrkan och särskilt på lufttemperaturen. Atmosfären är en central komponent i klimatsystemet. Lufttemperatur och luftfuktighet, molnighet och nederbörd, vind - allt detta kännetecknar vädret, det vill säga atmosfärens ständigt föränderliga tillstånd. Samtidigt karaktäriserar samma komponenter klimatet, det vill säga det genomsnittliga långsiktiga väderregimen.

Sammansättningen av gaser, närvaron av moln och olika föroreningar, som kallas aerosolpartiklar (aska, damm, partiklar av vattenånga), bestämmer egenskaperna hos solstrålningens passage genom atmosfären och förhindrar att jordens värmestrålning undkommer. ut i yttre rymden.

Jordens atmosfär är mycket rörlig. De processer som uppstår i den och förändringar i dess gassammansättning, tjocklek, grumlighet, transparens och närvaron av vissa aerosolpartiklar i den påverkar både vädret och klimatet.

Handlingen och riktningen av naturliga processer, såväl som liv och aktivitet på jorden, bestäms av solstrålning. Det ger 99,98 % av värmen som tillförs jordens yta. Varje år uppgår detta till 134 * 10 19 kcal. Denna mängd värme kan erhållas genom att bränna 200 miljarder ton kol. Reserverna av väte som skapar detta flöde av termonukleär energi i solens massa kommer att räcka i åtminstone ytterligare 10 miljarder år, d.v.s. under en period som är dubbelt så lång som vår planets och sig själv existens.

Cirka 1/3 av den totala mängden solenergi som kommer till atmosfärens övre gräns reflekteras tillbaka till rymden, 13 % absorberas av ozonskiktet (inklusive nästan all ultraviolett strålning). 7% - resten av atmosfären och endast 44% når jordens yta. Den totala solstrålningen som når jorden per dag är lika med den energi som mänskligheten fått som ett resultat av att ha förbränt alla typer av bränsle under det senaste årtusendet.

Mängden och arten av fördelningen av solstrålning på jordens yta är nära beroende av molnighet och genomskinlighet i atmosfären. Mängden spridd strålning påverkas av solens höjd över horisonten, atmosfärens genomskinlighet, innehållet av vattenånga, damm, den totala mängden koldioxid osv.

Den maximala mängden spridd strålning når polarområdena. Ju lägre solen är över horisonten, desto mindre värme kommer in i ett givet område av terrängen.

Atmosfärisk transparens och grumlighet är av stor betydelse. En molnig sommardag är det vanligtvis kallare än en klar dag, eftersom molnighet under dagtid förhindrar uppvärmningen av jordytan.

Atmosfärens dammighet spelar en stor roll för värmefördelningen. De fint spridda fasta partiklarna av damm och aska som finns i den, som påverkar dess transparens, påverkar fördelningen av solstrålning negativt, varav det mesta reflekteras. Fina partiklar kommer in i atmosfären på två sätt: antingen aska som släpps ut under vulkanutbrott, eller ökendamm som bärs av vindar från torra tropiska och subtropiska områden. Särskilt mycket sådant damm bildas under torka, när strömmar av varm luft bär det in i de övre lagren av atmosfären och kan förbli där under lång tid. Efter vulkanutbrottet i Krakatoa 1883 låg damm som kastades tiotals kilometer upp i atmosfären kvar i stratosfären i cirka 3 år. Som ett resultat av 1985 års utbrott av vulkanen El Chichon (Mexiko) nådde damm Europa, och därför skedde en liten minskning av yttemperaturerna.

Jordens atmosfär innehåller varierande mängder vattenånga. I absoluta termer av vikt eller volym varierar dess mängd från 2 till 5%.

Vattenånga, liksom koldioxid, förstärker växthuseffekten. I de moln och dimmor som uppstår i atmosfären sker märkliga fysikaliska och kemiska processer.

Den primära källan till vattenånga i atmosfären är världshavets yta. Ett skikt av vatten med en tjocklek på 95 till 110 cm avdunstar årligen från det. En del av fukten återgår till havet efter kondens, och den andra riktas av luftströmmar mot kontinenterna. I områden med varierande fuktigt klimat fuktar nederbörden jorden och i fuktiga klimat skapar den grundvattenreserver. Således är atmosfären en ackumulator av fuktighet och en reservoar av nederbörd. och dimma som bildas i atmosfären ger fukt till jordtäcket och spelar därmed en avgörande roll för utvecklingen av flora och fauna.

Atmosfärisk fukt fördelas över jordens yta på grund av atmosfärens rörlighet. Det kännetecknas av ett mycket komplext system av vindar och tryckfördelning. På grund av det faktum att atmosfären är i kontinuerlig rörelse förändras naturen och omfattningen av fördelningen av vindflöden och tryck ständigt. Cirkulationsskalan varierar från mikrometeorologisk, med en storlek på bara några hundra meter, till en global skala på flera tiotusentals kilometer. Enorma atmosfäriska virvlar deltar i skapandet av system med storskaliga luftströmmar och bestämmer atmosfärens allmänna cirkulation. Dessutom är de källor till katastrofala atmosfäriska fenomen.

Fördelningen av väder- och klimatförhållanden och hur levande materia fungerar beror på atmosfärstrycket. Om atmosfärstrycket fluktuerar inom små gränser spelar det inte en avgörande roll för människors välbefinnande och djurs beteende och påverkar inte växternas fysiologiska funktioner. Förändringar i tryck är vanligtvis förknippade med frontala fenomen och väderförändringar.

Atmosfärstrycket är av grundläggande betydelse för bildandet av vind, som, som en reliefbildande faktor, har en stark inverkan på djur- och växtvärlden.

Vind kan undertrycka växttillväxt och samtidigt främja överföringen av frön. Vindens roll för att forma väder- och klimatförhållanden är stor. Den fungerar också som en regulator av havsströmmar. Vind, som en av de exogena faktorerna, bidrar till erosion och tömning av väderbitna material över långa avstånd.

Atmosfäriska processers ekologiska och geologiska roll

En minskning av atmosfärens transparens på grund av utseendet av aerosolpartiklar och fast damm i den påverkar fördelningen av solstrålning, vilket ökar albedot eller reflektionsförmågan. Olika kemiska reaktioner som orsakar nedbrytning av ozon och generering av "pärlmoln" bestående av vattenånga leder till samma resultat. Globala förändringar i reflektionsförmåga, såväl som förändringar i atmosfäriska gaser, främst växthusgaser, är ansvariga för klimatförändringarna.

Ojämn uppvärmning, som orsakar skillnader i atmosfärstryck över olika delar av jordens yta, leder till atmosfärisk cirkulation, vilket är troposfärens kännetecken. När en skillnad i tryck uppstår, rusar luft från områden med högt tryck till områden med lågt tryck. Dessa rörelser av luftmassor, tillsammans med luftfuktighet och temperatur, bestämmer de viktigaste ekologiska och geologiska egenskaperna hos atmosfäriska processer.

Beroende på hastigheten utför vinden olika geologiska arbeten på jordens yta. Med en hastighet av 10 m/s skakar den tjocka trädgrenar, lyfter och transporterar damm och fin sand; bryter trädgrenar med en hastighet av 20 m/s, bär sand och grus; med en hastighet av 30 m/s (storm) river av hustaken, river upp träd, slår sönder stolpar, flyttar småsten och bär med sig små bråte och en orkanvind med en hastighet av 40 m/s förstör hus, bryter och river sönder ström lina stolpar, rycker upp stora träd.

Skall och tornados (tromber) - atmosfäriska virvlar som uppstår under den varma årstiden på kraftfulla atmosfäriska fronter, med hastigheter på upp till 100 m/s, har en stor negativ miljöpåverkan med katastrofala konsekvenser. Squalls är horisontella virvelvindar med orkanvindhastigheter (upp till 60-80 m/s). De åtföljs ofta av kraftiga skyfall och åskväder som varar från flera minuter till en halvtimme. Squalls täcker områden upp till 50 km breda och sträcker sig 200-250 km. En storm i Moskva och Moskvaregionen 1998 skadade taken på många hus och störtade träd.

Tornado, som kallas tornados i Nordamerika, är kraftfulla trattformade atmosfäriska virvlar, ofta förknippade med åskmoln. Dessa är luftpelare som avsmalnar i mitten med en diameter på flera tiotals till hundratals meter. En tornado ser ut som en tratt, mycket lik en elefants snabel, som stiger ned från molnen eller stiger från jordens yta. Med stark sällsynthet och hög rotationshastighet färdas en tornado upp till flera hundra kilometer och drar in damm, vatten från reservoarer och olika föremål. Kraftfulla tornados åtföljs av åskväder, regn och har stor destruktiv kraft.

Tornado förekommer sällan i subpolära eller ekvatoriala områden, där det konstant är kallt eller varmt. Det finns få tornados i det öppna havet. Tornado förekommer i Europa, Japan, Australien, USA, och i Ryssland är de särskilt vanliga i Central Black Earth-regionen, i Moskva, Yaroslavl, Nizhny Novgorod och Ivanovo-regionerna.

Tornado lyfter och flyttar bilar, hus, vagnar och broar. Särskilt destruktiva tornados observeras i USA. Varje år finns det från 450 till 1500 tornados med en genomsnittlig dödssiffra på cirka 100 personer. Tornado är snabbverkande katastrofala atmosfäriska processer. De bildas på bara 20-30 minuter och deras livstid är 30 minuter. Därför är det nästan omöjligt att förutsäga tid och plats för tornados.

Andra destruktiva men långvariga atmosfäriska virvlar är cykloner. De bildas på grund av en tryckskillnad, som under vissa förhållanden bidrar till uppkomsten av en cirkulär rörelse av luftflöden. Atmosfäriska virvlar har sitt ursprung runt kraftiga uppåtgående flöden av fuktig varm luft och roterar med hög hastighet medurs på södra halvklotet och moturs på norra. Cykloner, till skillnad från tornados, har sitt ursprung över hav och producerar sina destruktiva effekter över kontinenter. De främsta destruktiva faktorerna är starka vindar, intensiv nederbörd i form av snöfall, skyfall, hagel och översvämningar. Vindar med hastigheter på 19 - 30 m/s bildar en storm, 30 - 35 m/s - en storm och mer än 35 m/s - en orkan.

Tropiska cykloner - orkaner och tyfoner - har en genomsnittlig bredd på flera hundra kilometer. Vindhastigheten inuti cyklonen når orkanstyrka. Tropiska cykloner varar från flera dagar till flera veckor och rör sig i hastigheter från 50 till 200 km/h. Cykloner på mitten av latitud har en större diameter. Deras tvärgående dimensioner sträcker sig från tusen till flera tusen kilometer, och vindhastigheten är stormig. De rör sig på norra halvklotet från väster och åtföljs av hagel och snöfall, som är katastrofala till sin natur. När det gäller antalet offer och orsakade skador är cykloner och tillhörande orkaner och tyfoner de största naturliga atmosfäriska fenomenen efter översvämningar. I tätbefolkade områden i Asien är dödssiffran till följd av orkaner i tusental. 1991, under en orkan i Bangladesh, som orsakade bildandet av havsvågor 6 m höga, dog 125 tusen människor. Tyfoner orsakar stor skada på USA. Samtidigt dör tiotals och hundratals människor. I Västeuropa orsakar orkaner mindre skada.

Åskväder anses vara ett katastrofalt atmosfäriskt fenomen. De uppstår när varm, fuktig luft stiger upp mycket snabbt. På gränsen till de tropiska och subtropiska zonerna förekommer åskväder 90-100 dagar om året, i den tempererade zonen 10-30 dagar. I vårt land förekommer det största antalet åskväder i norra Kaukasus.

Åskväder varar vanligtvis mindre än en timme. Särskilt farliga är intensiva skyfall, hagel, blixtnedslag, vindbyar och vertikala luftströmmar. Hagelfaran bestäms av storleken på hagelstenarna. I norra Kaukasus nådde massan av hagel en gång 0,5 kg, och i Indien registrerades hagel som vägde 7 kg. De mest stadsfarliga områdena i vårt land ligger i norra Kaukasus. I juli 1992 skadade hagel 18 flygplan på Mineralnye Vody-flygplatsen.

Farliga atmosfäriska fenomen inkluderar blixtar. De dödar människor, boskap, orsakar bränder och skadar elnätet. Omkring 10 000 människor dör av åskväder och deras konsekvenser varje år runt om i världen. I vissa områden i Afrika, Frankrike och USA är dessutom antalet offer från blixten större än från andra naturfenomen. Den årliga ekonomiska skadan från åskväder i USA är minst 700 miljoner dollar.

Torka är typiska för öken-, stäpp- och skogsstäppregioner. Brist på nederbörd orsakar uttorkning av marken, en minskning av grundvattennivån och i reservoarer tills de torkar ut helt. Fuktbrist leder till att vegetation och grödor dör. Torkan är särskilt allvarlig i Afrika, Nära och Mellanöstern, Centralasien och södra Nordamerika.

Torka förändrar människors livsvillkor och har en negativ effekt på den naturliga miljön genom processer som markförsaltning, torra vindar, dammstormar, jorderosion och skogsbränder. Bränder är särskilt allvarliga under torka i taigaregioner, tropiska och subtropiska skogar och savanner.

Torka är kortsiktiga processer som varar under en säsong. När torkan varar mer än två säsonger finns det ett hot om svält och massdödlighet. Typiskt påverkar torka ett eller flera länders territorium. Långvariga torka med tragiska konsekvenser förekommer särskilt ofta i Sahelregionen i Afrika.

Atmosfärsfenomen som snöfall, kortvariga kraftiga regn och långvariga kvardröjande regn orsakar stora skador. Snöfall orsakar massiva laviner i bergen, och snabb smältning av nedfallen snö och långvarig nederbörd leder till översvämningar. Den enorma mängden vatten som faller på jordens yta, särskilt i trädlösa områden, orsakar allvarlig jorderosion. Det finns en intensiv tillväxt av ravin-balksystem. Översvämningar uppstår som ett resultat av stora översvämningar under perioder med kraftig nederbörd eller högt vatten efter plötslig uppvärmning eller vårsmältning av snö och är därför atmosfäriska fenomen (de diskuteras i kapitlet om hydrosfärens ekologiska roll).

Antropogena atmosfäriska förändringar

För närvarande finns det många olika antropogena källor som orsakar luftföroreningar och leder till allvarliga störningar i den ekologiska balansen. Sett till sin skala är det två källor som har störst inverkan på atmosfären: transport och industri. I genomsnitt står transporter för cirka 60% av den totala mängden luftföroreningar, industri - 15, termisk energi - 15, teknik för destruktion av hushålls- och industriavfall - 10%.

Transport, beroende på vilket bränsle som används och vilka typer av oxidationsmedel, avger till atmosfären oxider av kväve, svavel, oxider och dioxider av kol, bly och dess föreningar, sot, bensopyren (ett ämne från gruppen polycykliska aromatiska kolväten, som är ett starkt cancerframkallande ämne som orsakar hudcancer).

Industrin släpper ut svaveldioxid, koloxider och dioxider, kolväten, ammoniak, vätesulfid, svavelsyra, fenol, klor, fluor och andra kemiska föreningar till atmosfären. Men den dominerande ställningen bland utsläppen (upp till 85 %) upptas av damm.

Som ett resultat av föroreningar förändras atmosfärens transparens, vilket orsakar aerosoler, smog och surt regn.

Aerosoler är dispergerade system som består av fasta partiklar eller vätskedroppar suspenderade i en gasformig miljö. Partikelstorleken för den dispergerade fasen är vanligtvis 10 -3 -10 -7 cm. Beroende på sammansättningen av den dispergerade fasen delas aerosoler in i två grupper. Den ena inkluderar aerosoler som består av fasta partiklar dispergerade i ett gasformigt medium, den andra inkluderar aerosoler som är en blandning av gasformiga och flytande faser. De förra kallas röker, och de senare - dimma. I processen för deras bildande spelar kondenscentra en viktig roll. Vulkanaska, kosmiskt stoft, industriella utsläppsprodukter, olika bakterier etc. fungerar som kondensationskärnor. Antalet möjliga källor till koncentrationskärnor växer ständigt. Så, till exempel, när torrt gräs förstörs av brand på ett område på 4000 m 2, bildas i genomsnitt 11 * 10 22 aerosolkärnor.

Aerosoler började bildas från det ögonblick som vår planet dök upp och påverkade naturliga förhållanden. Men deras mängd och verkan, balanserad med det allmänna kretsloppet av ämnen i naturen, orsakade inte några djupgående miljöförändringar. Antropogena faktorer för deras bildning har förskjutit denna balans mot betydande överbelastningar av biosfären. Denna egenskap har varit särskilt uppenbar sedan mänskligheten började använda speciellt skapade aerosoler både i form av giftiga ämnen och för växtskydd.

De farligaste för vegetationen är aerosoler av svaveldioxid, vätefluorid och kväve. När de kommer i kontakt med en fuktig lövyta bildar de syror som har en skadlig effekt på levande varelser. Syra dimma kommer in i andningsorganen hos djur och människor tillsammans med inandningsluften och har en aggressiv effekt på slemhinnorna. Vissa av dem bryter ner levande vävnad och radioaktiva aerosoler orsakar cancer. Bland radioaktiva isotoper är Sg 90 särskilt farlig, inte bara för sin cancerogenicitet, utan också som en analog av kalcium, ersätter den i organismers ben och orsakar deras nedbrytning.

Vid kärnvapenexplosioner bildas radioaktiva aerosolmoln i atmosfären. Små partiklar med en radie på 1 - 10 mikron faller inte bara in i de övre skikten av troposfären, utan också in i stratosfären, där de kan stanna under lång tid. Aerosolmoln bildas också vid drift av reaktorer i industriella installationer som producerar kärnbränsle, samt som ett resultat av olyckor i kärnkraftverk.

Smog är en blandning av aerosoler med flytande och fasta dispergerade faser, som bildar en dimmig ridå över industriområden och storstäder.

Det finns tre typer av smog: isig, våt och torr. Issmog kallas Alaskasmog. Detta är en kombination av gasformiga föroreningar med tillsats av dammpartiklar och iskristaller som uppstår när dimma och ånga från värmesystem fryser.

Våt smog, eller smog av London-typ, kallas ibland vintersmog. Det är en blandning av gasformiga föroreningar (främst svaveldioxid), dammpartiklar och dimdroppar. Den meteorologiska förutsättningen för uppkomsten av vintersmog är vindstilla väder, där ett lager av varm luft ligger ovanför marklagret av kall luft (under 700 m). I det här fallet finns det inte bara horisontellt utan också vertikalt utbyte. Föroreningar, vanligtvis spridda i höga skikt, ansamlas i detta fall i ytskiktet.

Torr smog förekommer under sommaren och kallas ofta för Los Angeles-typ smog. Det är en blandning av ozon, kolmonoxid, kväveoxider och sura ångor. Sådan smog bildas som ett resultat av nedbrytningen av föroreningar genom solstrålning, särskilt dess ultravioletta del. Den meteorologiska förutsättningen är atmosfärisk inversion, uttryckt i utseendet av ett lager av kall luft ovanför varm luft. Vanligtvis sprids sedan gaser och fasta partiklar som lyfts upp av varma luftströmmar i de övre kalla skikten, men i det här fallet ackumuleras de i inversionsskiktet. I processen för fotolys sönderfaller kvävedioxider som bildas under förbränning av bränsle i bilmotorer:

NO 2 → NO + O

Sedan sker ozonsyntes:

O + O2 + M → O3 + M

NO + O → NO 2

Fotodissociationsprocesser åtföljs av ett gulgrönt sken.

Dessutom sker reaktioner av typen: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, dvs stark svavelsyra bildas.

Med en förändring i meteorologiska förhållanden (utseendet av vind eller en förändring i luftfuktighet) försvinner den kalla luften och smogen försvinner.

Förekomsten av cancerframkallande ämnen i smog leder till andningsproblem, irritation av slemhinnor, cirkulationsrubbningar, astmatisk kvävning och ofta dödsfall. Smog är särskilt farligt för små barn.

Surt regn är atmosfärisk nederbörd försurad av industriella utsläpp av svaveloxider, kväve och ångor av perklorsyra och klor löst i dem. I processen för förbränning av kol och gas omvandlas det mesta av svavlet som finns i det, både i form av oxid och i föreningar med järn, särskilt i kis, pyrit, pyrit etc. till svaveloxid, som tillsammans med koldioxid, släpps ut i atmosfären. När atmosfäriskt kväve och tekniska utsläpp kombineras med syre bildas olika kväveoxider och mängden kväveoxider som bildas beror på förbränningstemperaturen. Huvuddelen av kväveoxider förekommer vid drift av fordon och diesellok, och en mindre del förekommer inom energisektorn och industriföretag. Svavel- och kväveoxider är de huvudsakliga syrabildarna. När man reagerar med atmosfäriskt syre och vattenånga som finns i det, bildas svavelsyra och salpetersyror.

Det är känt att den alkaliska-syrabalansen i miljön bestäms av pH-värdet. En neutral miljö har ett pH-värde på 7, en sur miljö har ett pH-värde på 0, och en alkalisk miljö har ett pH-värde på 14. I modern tid är pH-värdet för regnvatten 5,6, även om det på senare tid var neutral. En minskning av pH-värdet med ett motsvarar en tiofaldig ökning av surheten och därför faller för närvarande regn med ökad surhet nästan överallt. Den maximala surhetsgraden för regn som registrerats i Västeuropa var 4-3,5 pH. Man bör ta hänsyn till att ett pH-värde på 4-4,5 är dödligt för de flesta fiskar.

Surt regn har en aggressiv effekt på jordens vegetation, på industri- och bostadshus och bidrar till en betydande acceleration av vittringen av exponerade stenar. Ökad surhet förhindrar självreglering av neutralisering av jordar där näringsämnen löses upp. Detta leder i sin tur till en kraftig minskning av skörden och orsakar nedbrytning av vegetationstäcket. Markens surhet främjar frisättningen av bunden tung jord, som gradvis absorberas av växter, orsakar allvarliga vävnadsskador och tränger in i den mänskliga näringskedjan.

En förändring i havsvattnets alkaliska syrapotential, särskilt i grunda vatten, leder till att många ryggradslösa djur upphör att fortplanta sig, orsakar fiskdöd och stör den ekologiska balansen i haven.

Till följd av surt regn riskerar skogarna i Västeuropa, Baltikum, Karelen, Ural, Sibirien och Kanada att förstöras.

Jordens atmosfär är heterogen: på olika höjder finns olika luftdensiteter och tryck, temperatur- och gassammansättningsförändringar. Baserat på beteendet hos den omgivande lufttemperaturen (dvs. temperaturen ökar eller minskar med höjden), särskiljs följande lager i den: troposfär, stratosfär, mesosfär, termosfär och exosfär. Gränserna mellan lager kallas pauser: det finns 4 av dem, eftersom exosfärens övre gräns är mycket suddig och hänvisar ofta till nära rymden. Atmosfärens allmänna struktur finns i det bifogade diagrammet.

Fig.1 Strukturen av jordens atmosfär. Kredit: webbplats

Det lägsta atmosfäriska lagret är troposfären, vars övre gräns, som kallas tropopausen, varierar beroende på geografisk latitud och sträcker sig från 8 km. i polaren upp till 20 km. på tropiska breddgrader. På medel- eller tempererade breddgrader ligger dess övre gräns på höjder av 10-12 km. Under året upplever den övre gränsen av troposfären fluktuationer beroende på inflödet av solstrålning. Sålunda, som ett resultat av mätning vid jordens sydpol av den amerikanska meteorologiska tjänsten, avslöjades det att från mars till augusti eller september sker en stadig avkylning av troposfären, vilket resulterar i en kort period i augusti. eller september stiger dess gräns till 11,5 km. Sedan, under perioden från september till december, minskar den snabbt och når sin lägsta position - 7,5 km, varefter dess höjd förblir praktiskt taget oförändrad fram till mars. De där. Troposfären når sin största tjocklek på sommaren och sin tunnaste på vintern.

Det är värt att notera att det, förutom säsongsbetonade, också finns dagliga fluktuationer i höjden av tropopausen. Dessutom påverkas dess position av cykloner och anticykloner: i den första faller den, eftersom Trycket i dem är lägre än i den omgivande luften, och för det andra stiger det därefter.

Troposfären innehåller upp till 90 % av den totala massan av jordens luft och 9/10 av all vattenånga. Turbulens är högt utvecklad här, speciellt i de nära ytan och högsta skikten, moln på alla nivåer utvecklas, cykloner och anticykloner bildas. Och på grund av ansamlingen av växthusgaser (koldioxid, metan, vattenånga) av solljus som reflekteras från jordens yta utvecklas växthuseffekten.

Växthuseffekten är förknippad med en minskning av lufttemperaturen i troposfären med höjden (eftersom den uppvärmda jorden avger mer värme till ytskikten). Den genomsnittliga vertikala gradienten är 0,65°/100 m (dvs lufttemperaturen minskar med 0,65°C för varje 100 meters stigning). Så om den genomsnittliga årliga lufttemperaturen vid jordens yta nära ekvatorn är +26°, är den vid den övre gränsen -70°. Temperaturen i tropopausregionen ovanför Nordpolen varierar under hela året från -45° på sommaren till -65° på vintern.

Med ökande höjd minskar också lufttrycket och uppgår till endast 12-20% av den ytnära nivån vid troposfärens övre gräns.

Vid gränsen av troposfären och det överliggande lagret av stratosfären ligger ett lager av tropopausen, 1-2 km tjockt. Tropopausens nedre gränser anses vanligtvis vara ett luftlager där den vertikala gradienten minskar till 0,2°/100 m mot 0,65°/100 m i de underliggande regionerna av troposfären.

Inom tropopausen observeras luftflöden i en strikt definierad riktning, kallade jetströmmar på hög höjd eller "jetströmmar", bildade under påverkan av jordens rotation runt dess axel och uppvärmning av atmosfären med deltagande av solstrålning . Strömmar observeras vid gränserna för zoner med betydande temperaturskillnader. Det finns flera centra för lokalisering av dessa strömmar, till exempel arktiska, subtropiska, subpolära och andra. Kunskap om lokaliseringen av jetströmmar är mycket viktigt för meteorologi och flyg: den första använder strömmar för mer exakt väderprognoser, den andra för att konstruera flygrutter för flygplan, eftersom Vid flödenas gränser finns det starka turbulenta virvlar, liknande små virvlar, kallade "klar himmels turbulens" på grund av frånvaron av moln på dessa höjder.

Under inverkan av jetströmmar på hög höjd bildas ofta avbrott i tropopausen, och ibland försvinner den helt, fastän den då bildas på nytt. Detta observeras särskilt ofta på subtropiska breddgrader, som domineras av en kraftfull subtropisk höghöjdsström. Dessutom leder skillnaden i tropopauslager i omgivningstemperatur till att det bildas luckor. Till exempel finns ett stort gap mellan den varma och låga polära tropopausen och den höga och kalla tropopausen på tropiska breddgrader. Nyligen har också ett lager av tropopausen av tempererade breddgrader uppstått, som har diskontinuiteter med de två föregående lagren: polära och tropiska.

Det andra lagret av jordens atmosfär är stratosfären. Stratosfären kan grovt delas in i 2 regioner. Den första av dem, som ligger upp till höjder av 25 km, kännetecknas av nästan konstanta temperaturer, som är lika med temperaturerna i de övre lagren av troposfären över ett visst område. Den andra regionen, eller inversionsregionen, kännetecknas av en ökning av lufttemperaturen till höjder av cirka 40 km. Detta sker på grund av absorptionen av solens ultravioletta strålning av syre och ozon. I den övre delen av stratosfären är temperaturen, tack vare denna uppvärmning, ofta positiv eller till och med jämförbar med ytluftens temperatur.

Ovanför inversionsområdet finns ett lager med konstanta temperaturer, som kallas stratopausen och är gränsen mellan stratosfären och mesosfären. Dess tjocklek når 15 km.

Till skillnad från troposfären är turbulenta störningar sällsynta i stratosfären, men det finns starka horisontella vindar eller jetströmmar som blåser i smala zoner längs gränserna för tempererade breddgrader mot polerna. Placeringen av dessa zoner är inte konstant: de kan förskjutas, expandera eller till och med försvinna helt. Ofta tränger jetströmmar in i de övre skikten av troposfären, eller omvänt tränger luftmassor från troposfären in i de nedre skikten av stratosfären. Sådan blandning av luftmassor är särskilt typisk i områden med atmosfäriska fronter.

Det finns lite vattenånga i stratosfären. Luften här är mycket torr, och därför bildas få moln. Endast på höjder av 20-25 km och på höga breddgrader kan man lägga märke till mycket tunna pärlemorskimrande moln bestående av underkylda vattendroppar. Under dagen är dessa moln inte synliga, men när mörkret börjar tycks de lysa på grund av upplysningen av dem av solen, som redan har gått ner under horisonten.

På samma höjder (20-25 km) i den nedre stratosfären finns det så kallade ozonlagret - området med högst halt av ozon, som bildas under påverkan av ultraviolett solstrålning (du kan ta reda på mer om detta process på sidan). Ozonskiktet eller ozonosfären är av yttersta vikt för att upprätthålla livet för alla organismer som lever på land och absorberar dödliga ultravioletta strålar med en våglängd på upp till 290 nm. Det är av denna anledning som levande organismer inte lever ovanför ozonskiktet, det är den övre gränsen för livets fördelning på jorden.

Under påverkan av ozon förändras även magnetfält, atomer och molekyler sönderfaller, jonisering sker och nybildning av gaser och andra kemiska föreningar sker.

Det skikt av atmosfären som ligger ovanför stratosfären kallas mesosfären. Den kännetecknas av en minskning av lufttemperaturen med höjden med en genomsnittlig vertikal gradient på 0,25-0,3°/100 m, vilket leder till kraftig turbulens. Vid mesosfärens övre gränser, i den region som kallas mesopausen, registrerades temperaturer ner till -138°C, vilket är det absoluta minimum för hela jordens atmosfär som helhet.

Här, inom mesopausen, ligger den nedre gränsen för området för aktiv absorption av röntgenstrålning och kortvågig ultraviolett strålning från solen. Denna energiprocess kallas strålningsvärmeöverföring. Som ett resultat värms gasen upp och joniseras, vilket får atmosfären att glöda.

På höjder av 75-90 km vid mesosfärens övre gränser noterades speciella moln som ockuperade stora områden i planetens polarområden. Dessa moln kallas nattlysande på grund av deras glöd i skymningen, vilket orsakas av reflektion av solljus från iskristallerna som dessa moln består av.

Lufttrycket i mesopausen är 200 gånger lägre än på jordens yta. Detta tyder på att nästan all luft i atmosfären är koncentrerad i dess 3 lägre lager: troposfären, stratosfären och mesosfären. De överliggande lagren, termosfären och exosfären, står för endast 0,05 % av hela atmosfärens massa.

Termosfären ligger på höjder från 90 till 800 km över jordens yta.

Termosfären kännetecknas av en kontinuerlig ökning av lufttemperaturen till höjder på 200-300 km, där den kan nå 2500°C. Temperaturen stiger på grund av absorptionen av röntgenstrålar och kortvågig ultraviolett strålning från solen av gasmolekyler. Över 300 km över havet upphör temperaturökningen.

Samtidigt med temperaturökningen minskar trycket och följaktligen densiteten hos den omgivande luften. Så om densiteten vid termosfärens nedre gränser är 1,8 × 10 -8 g/cm 3, så är den vid de övre gränserna redan 1,8 × 10 -15 g/cm 3, vilket ungefär motsvarar 10 miljoner - 1 miljard partiklar per 1 cm 3.

Alla egenskaper hos termosfären, såsom luftens sammansättning, dess temperatur, densitet, är föremål för starka fluktuationer: beroende på geografiskt läge, årstid och tid på dygnet. Även placeringen av termosfärens övre gräns ändras.

Atmosfärens översta skikt kallas exosfären eller spridningsskiktet. Dess nedre gräns förändras ständigt inom mycket vida gränser; Medelhöjden tas till 690-800 km. Den installeras där sannolikheten för intermolekylära eller interatomära kollisioner kan försummas, d.v.s. det genomsnittliga avståndet som en kaotiskt rörlig molekyl kommer att täcka innan den kolliderar med en annan liknande molekyl (den så kallade fria banan) kommer att vara så stort att molekylerna i själva verket inte kommer att kollidera med en sannolikhet nära noll. Det skikt där det beskrivna fenomenet inträffar kallas för termisk paus.

Exosfärens övre gräns ligger på höjder av 2-3 tusen km. Det är mycket suddigt och förvandlas gradvis till ett nästan rymdvakuum. Ibland, av denna anledning, anses exosfären vara en del av yttre rymden, och dess övre gräns anses vara en höjd av 190 tusen km, vid vilken påverkan av solstrålningstrycket på väteatomernas hastighet överstiger gravitationsattraktionen hos Jorden. Detta är den så kallade jordens krona, bestående av väteatomer. Tätheten av jordens korona är mycket liten: endast 1000 partiklar per kubikcentimeter, men detta antal är mer än 10 gånger högre än koncentrationen av partiklar i det interplanetära rymden.

På grund av den extrema sällsyntheten av luften i exosfären, rör sig partiklar runt jorden i elliptiska banor utan att kollidera med varandra. Vissa av dem, som rör sig längs öppna eller hyperboliska banor med kosmisk hastighet (väte- och heliumatomer), lämnar atmosfären och går ut i yttre rymden, varför exosfären kallas spridningssfären.

Atmosfären är det yttre skalet av himlakroppar. På olika planeter skiljer det sig åt i sammansättning, kemiska och fysikaliska egenskaper. Vilka är de viktigaste egenskaperna hos jordens atmosfär? Vad består den av? Hur och när uppstod det? Låt oss ta reda på detta ytterligare.

Atmosfärisk bildning

Atmosfären är en blandning av gaser som omsluter planeten från utsidan och som hålls på plats av dess gravitationskrafter. Vid tiden för dess bildande hade vår planet ännu inte ett gasformigt skal. Den bildades lite senare och lyckades förändras flera gånger. Det är inte helt känt vad atmosfärens grundläggande egenskaper då var.

Forskare föreslår att den allra första atmosfären plockades upp från solnebulosan och bestod av helium och väte. Planetens höga temperaturer och effekterna av solvinden förstörde snabbt detta skal.

Nästa atmosfär bildades tack vare vulkaner som släppte ut gaser från den. Den var tunn och bestod av växthusgaser (metan, koldioxid, ammoniak), vattenånga och syror.

För två miljarder år sedan började atmosfärens tillstånd att förvandlas till det nuvarande. Externa processer (vittring, solaktivitet) på planeten och de första bakterierna och algerna deltog i detta, på grund av deras frisättning av syre.

Atmosfärens sammansättning och egenskaper

Vår planets gasskal har ingen tydlig kant. Dess yttre kontur är suddig och passerar gradvis in i yttre rymden och smälter samman med den till en homogen massa. Skalets inre kant är i kontakt med jordskorpan och jordens hydrosfär.

Atmosfärens grundläggande egenskaper bestäms till stor del av dess sammansättning. Det mesta representeras av gaser. Huvudandelen står för kväve (75,5 %) och syre (23,1 %). Utöver dem består atmosfärisk luft av argon, koldioxid, väte, metan, helium, xenon, etc.

Koncentrationen av ämnen förblir praktiskt taget oförändrad. Variabla värden är typiska för vatten och bestäms av mängden vegetation. Vatten finns i form av vattenånga. Dess mängd varierar beroende på geografiska breddgrader och uppgår till upp till 2,5 %. Atmosfären innehåller också förbränningsprodukter, havssalt, dammföroreningar och is i form av små kristaller.

Atmosfärens fysiska egenskaper

Atmosfärens huvudsakliga egenskaper är tryck, luftfuktighet, temperatur och densitet. I varje lager av atmosfären skiljer sig deras värden. Luften i jordens skal är en mängd molekyler av olika ämnen. Gravitationskrafter håller dem inom planeten och drar dem närmare dess yta.

Det finns fler molekyler i botten, så densiteten och trycket är större där. De minskar med höjden, och i yttre rymden blir de nästan osynliga. I de lägre skikten av atmosfären minskar trycket med 1 mmHg. Konst. var 10:e meter.

Till skillnad från planetens yta värms atmosfären inte upp av solen. Därför, ju närmare jorden, desto högre temperatur. För varje hundra meter minskar den med cirka 0,6 grader. I den övre delen av troposfären når den -56 grader.

Luftparametrar påverkas i hög grad av vatteninnehållet i den, det vill säga luftfuktigheten. Planetens totala luftmassa är (5,1-5,3) 10 18 kg, där andelen vattenånga är 1,27 10 16 kg. Eftersom atmosfärens egenskaper skiljer sig åt i olika områden har standardvärden härletts som accepteras som "normala förhållanden" på jordens yta:

Strukturen av jordens gasskal

Gasskalets natur förändras med höjden. Beroende på atmosfärens grundläggande egenskaper är den uppdelad i flera lager:

• troposfär;
• stratosfär;
• mesosfär;
• termosfär;
• exosfär.

Huvudparametern för differentiering är temperatur. Mellan lagren finns gränsområden som kallas pauser, där en konstant temperatur registreras.

Troposfären är det lägsta lagret. Dess gräns går på en höjd av 8 till 18 kilometer, beroende på latitud. Den är högst vid ekvatorlinjen. Ungefär 80 % av den atmosfäriska luftmassan faller i troposfären.

Atmosfärens yttre skikt representeras av exosfären. Dess nedre gräns och tjocklek beror på solens aktivitet. På jorden börjar exosfären på en höjd av 500 till 1000 kilometer och når hundra tusen kilometer. Längst ner är den mättad med syre och kväve, på toppen - med väte och andra lätta gaser.

Atmosfärens roll

Atmosfären är luften vi andas. Utan det kan en person inte leva ens fem minuter. Det mättar alla celler hos växter och djur, vilket främjar utbytet av energi mellan kroppen och den yttre miljön.

Atmosfären är planetens filter. När man passerar genom den sprids solstrålningen. Detta minskar dess intensitet och den skada den kan orsaka i koncentrerad form. Skalet spelar rollen som jordens sköld, i de övre skikten av vilka många meteoriter och kometer brinner upp innan de når planetens yta.

Temperatur, densitet, luftfuktighet och tryck i atmosfären bildar klimat och väderförhållanden. Atmosfären är involverad i distributionen av värme på planeten. Utan det skulle temperaturen fluktuera inom tvåhundra grader.

Jordens skal deltar i kretsloppet av ämnen, är livsmiljö för vissa levande varelser och bidrar till överföringen av ljud. Dess frånvaro skulle göra det omöjligt för liv att existera på planeten.

Vid 0°C - 1,0048·103 J/(kg·K), Cv - 0,7159·103 J/(kg·K) (vid 0°C). Löslighet av luft i vatten (i massa) vid 0 °C - 0,0036%, vid 25 °C - 0,0023%.

Förutom de gaser som anges i tabellen innehåller atmosfären Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, kolväten, HCl, HBr, ångor, I 2, Br 2, samt många andra gaser i mindre mängder. Troposfären innehåller ständigt en stor mängd suspenderade fasta och flytande partiklar (aerosol). Den sällsynta gasen i jordens atmosfär är radon (Rn).

Atmosfärens struktur

Atmosfäriskt gränsskikt

Det nedre lagret av atmosfären som gränsar till jordens yta (1-2 km tjock) där påverkan av denna yta direkt påverkar dess dynamik.

Troposfär

Dess övre gräns är på en höjd av 8-10 km i polar, 10-12 km i tempererade och 16-18 km i tropiska breddgrader; lägre på vintern än på sommaren. Atmosfärens nedre huvudskikt innehåller mer än 80 % av den totala massan av atmosfärisk luft och cirka 90 % av den totala vattenångan som finns i atmosfären. Turbulens och konvektion är högt utvecklad i troposfären, moln uppstår och cykloner och anticykloner utvecklas. Temperaturen minskar med ökande höjd med en genomsnittlig vertikal gradient på 0,65°/100 m

Tropopaus

Övergångsskiktet från troposfären till stratosfären, ett skikt av atmosfären där temperaturminskningen med höjden upphör.

Stratosfär

Ett lager av atmosfären som ligger på en höjd av 11 till 50 km. Kännetecknas av en liten temperaturförändring i 11-25 km skiktet (det nedre skiktet av stratosfären) och en ökning av temperaturen i 25-40 km skiktet från -56,5 till 0,8 ° (övre skiktet av stratosfären eller inversionsregionen). Efter att ha nått ett värde av cirka 273 K (nästan 0 °C) på en höjd av cirka 40 km, förblir temperaturen konstant upp till en höjd av cirka 55 km. Denna region med konstant temperatur kallas stratopaus och är gränsen mellan stratosfären och mesosfären.

Stratopaus

Atmosfärens gränsskikt mellan stratosfären och mesosfären. I den vertikala temperaturfördelningen finns ett maximum (ca 0 °C).

Mesosfären

Mesosfären börjar på en höjd av 50 km och sträcker sig till 80-90 km. Temperaturen minskar med höjden med en genomsnittlig vertikal gradient på (0,25-0,3)°/100 m. Den huvudsakliga energiprocessen är strålningsvärmeöverföring. Komplexa fotokemiska processer som involverar fria radikaler, vibrationsexiterade molekyler etc. orsakar atmosfärens glöd.

Mesopause

Övergångsskikt mellan mesosfären och termosfären. Det finns ett minimum i den vertikala temperaturfördelningen (ca -90 °C).

Karman Line

Höjden över havet, som konventionellt accepteras som gränsen mellan jordens atmosfär och rymden. Enligt FAI-definitionen ligger Karmanlinjen på en höjd av 100 km över havet.

Termosfär

Den övre gränsen är ca 800 km. Temperaturen stiger till höjder på 200-300 km, där den når värden i storleksordningen 1226,85 C, varefter den förblir nästan konstant till höga höjder. Under påverkan av solstrålning och kosmisk strålning sker jonisering av luften ("auroras") - jonosfärens huvudområden ligger inuti termosfären. På höjder över 300 km dominerar atomärt syre. Termosfärens övre gräns bestäms till stor del av solens nuvarande aktivitet. Under perioder med låg aktivitet - till exempel 2008-2009 - finns en märkbar minskning av storleken på detta lager.

Termopaus

Området i atmosfären som gränsar över termosfären. I denna region är absorptionen av solstrålning försumbar och temperaturen förändras faktiskt inte med höjden.

Exosfär (spridningssfär)

Upp till en höjd av 100 km är atmosfären en homogen, välblandad blandning av gaser. I högre lager beror gasernas höjdfördelning på deras molekylvikter minskar koncentrationen av tyngre gaser snabbare med avståndet från jordens yta. På grund av minskningen av gasdensiteten sjunker temperaturen från 0 °C i stratosfären till −110 °C i mesosfären. Den kinetiska energin hos enskilda partiklar på höjder av 200-250 km motsvarar dock en temperatur på ~150 °C. Över 200 km observeras betydande fluktuationer i temperatur och gasdensitet i tid och rum.

På en höjd av ca 2000-3500 km övergår exosfären gradvis till s.k. nära rymdvakuum, som är fylld med mycket sällsynta partiklar av interplanetär gas, främst väteatomer. Men denna gas representerar bara en del av den interplanetära materien. Den andra delen består av dammpartiklar av kometärt och meteoriskt ursprung. Förutom extremt sällsynta dammpartiklar tränger elektromagnetisk och korpuskulär strålning av sol- och galaktiskt ursprung in i detta utrymme.

Recension

Troposfären står för cirka 80% av atmosfärens massa, stratosfären - cirka 20%; massan av mesosfären är inte mer än 0,3%, termosfären är mindre än 0,05% av den totala massan av atmosfären.

Baserat på elektriska egenskaper i atmosfären särskiljer de neutrosfären Och jonosfär .

Beroende på sammansättningen av gasen i atmosfären släpper de ut homosfär Och heterosfär. Heterosfär– Det här är området där gravitationen påverkar separationen av gaser, eftersom deras blandning på en sådan höjd är försumbar. Detta innebär en varierande sammansättning av heterosfären. Under den ligger en välblandad, homogen del av atmosfären, kallad homosfären. Gränsen mellan dessa lager kallas turbopaus, den ligger på en höjd av cirka 120 km.

Andra egenskaper hos atmosfären och effekter på människokroppen

Redan på en höjd av 5 km över havet börjar en otränad person uppleva syresvält och utan anpassning minskar en persons prestation avsevärt. Atmosfärens fysiologiska zon slutar här. Människans andning blir omöjlig på en höjd av 9 km, även om atmosfären upp till cirka 115 km innehåller syre.

Atmosfären förser oss med det syre som behövs för att andas. Men på grund av fallet i atmosfärens totala tryck, när du stiger till höjd, minskar partialtrycket av syre i enlighet med detta.

I försålda luftlager är ljudutbredning omöjlig. Upp till höjder på 60-90 km är det fortfarande möjligt att använda luftmotstånd och lyft för kontrollerad aerodynamisk flygning. Men från höjder på 100-130 km förlorar begreppen M-numret och ljudbarriären, som är bekanta för varje pilot, sin betydelse: där passerar den konventionella Karman-linjen, bortom vilken regionen av rent ballistisk flygning börjar, som bara kan kontrolleras med hjälp av reaktiva krafter.

På höjder över 100 km berövas atmosfären en annan anmärkningsvärd egenskap - förmågan att absorbera, leda och överföra termisk energi genom konvektion (det vill säga genom att blanda luft). Det gör att olika delar av utrustningen på den orbitala rymdstationen inte kommer att kunna kylas utifrån på samma sätt som man brukar göra på ett flygplan – med hjälp av luftstrålar och luftradiatorer. På denna höjd, liksom i rymden i allmänhet, är det enda sättet att överföra värme termisk strålning.

Atmosfärsbildningens historia

Enligt den vanligaste teorin har jordens atmosfär haft tre olika sammansättningar genom sin historia. Ursprungligen bestod den av lätta gaser (väte och helium) som fångats från det interplanetära rymden. Detta är den så kallade primär atmosfär. I nästa steg ledde aktiv vulkanisk aktivitet till att atmosfären mättades med andra gaser än väte (koldioxid, ammoniak, vattenånga). Så här bildades den sekundär atmosfär. Denna atmosfär var återställande. Vidare bestämdes processen för atmosfärsbildning av följande faktorer:

• läckage av lätta gaser (väte och helium) in i det interplanetära rymden;
• kemiska reaktioner som inträffar i atmosfären under påverkan av ultraviolett strålning, blixtnedslag och några andra faktorer.

Gradvis ledde dessa faktorer till bildandet tertiär atmosfär, kännetecknad av en mycket lägre halt av väte och en mycket högre halt av kväve och koldioxid (bildad som ett resultat av kemiska reaktioner från ammoniak och kolväten).

Kväve

Bildandet av en stor mängd kväve N2 beror på oxidationen av ammoniak-väteatmosfären av molekylärt syre O2, som började komma från planetens yta som ett resultat av fotosyntesen, med start för 3 miljarder år sedan. Kväve N2 släpps också ut i atmosfären som ett resultat av denitrifiering av nitrater och andra kvävehaltiga föreningar. Kväve oxideras av ozon till NO i den övre atmosfären.

Kväve N 2 reagerar endast under specifika förhållanden (till exempel under en blixtladdning). Ozonets oxidation av molekylärt kväve under elektriska urladdningar används i små mängder vid industriell produktion av kvävegödselmedel. Cyanobakterier (blågröna alger) och knölbakterier, som bildar rhizobial symbios med baljväxter, vilket kan vara effektiv gröngödsel - växter som inte utarmar, utan berikar jorden med naturliga gödningsmedel, kan oxidera den med låg energiförbrukning och omvandla den till en biologiskt aktiv form.

Syre

Atmosfärens sammansättning började förändras radikalt med uppkomsten av levande organismer på jorden, som ett resultat av fotosyntes, åtföljd av frisättning av syre och absorption av koldioxid. Ursprungligen användes syre för oxidation av reducerade föreningar - ammoniak, kolväten, järnhaltig form av järn som finns i haven, etc. I slutet av detta steg började syrehalten i atmosfären att öka. Efter hand bildades en modern atmosfär med oxiderande egenskaper. Eftersom detta orsakade allvarliga och abrupta förändringar i många processer som inträffade i atmosfären, litosfären och biosfären, kallades denna händelse syrekatastrofen.

ädelgaser

Luftförorening

På senare tid har människor börjat påverka atmosfärens utveckling. Resultatet av mänsklig aktivitet har varit en konstant ökning av innehållet av koldioxid i atmosfären på grund av förbränning av kolvätebränslen som ackumulerats under tidigare geologiska epoker. Enorma mängder CO 2 förbrukas under fotosyntesen och absorberas av världshaven. Denna gas kommer in i atmosfären på grund av nedbrytningen av karbonatstenar och organiska ämnen av vegetabiliskt och animaliskt ursprung, samt på grund av vulkanism och mänsklig industriell aktivitet. Under de senaste 100 åren har innehållet av CO 2 i atmosfären ökat med 10 %, varav huvuddelen (360 miljarder ton) kommer från bränsleförbränning. Om tillväxttakten för bränsleförbränning fortsätter, kommer mängden CO 2 i atmosfären att fördubblas under de kommande 200-300 åren och kan leda till globala klimatförändringar.

Bränsleförbränning är den huvudsakliga källan till förorenande gaser (CO, SO2). Svaveldioxid oxideras av atmosfäriskt syre till SO 3 och kväveoxid till NO 2 i de övre skikten av atmosfären, som i sin tur interagerar med vattenånga, och den resulterande svavelsyran H 2 SO 4 och salpetersyra HNO 3 faller till jordens yta i formen sk surt regn. Användningen av förbränningsmotorer leder till betydande luftföroreningar med kväveoxider, kolväten och blyföreningar (tetraetylbly Pb(CH 3 CH 2) 4).

Aerosolföroreningar av atmosfären orsakas av både naturliga orsaker (vulkanutbrott, dammstormar, medryckning av droppar havsvatten och växtpollen etc.) och mänskliga ekonomiska aktiviteter (brytning av malm och byggmaterial, förbränning av bränsle, tillverkning av cement, etc.). ). Intensiv storskalig utsläpp av partiklar i atmosfären är en av de möjliga orsakerna till klimatförändringar på planeten.

se även

• Jacchia (atmosfärsmodell)

Skriv en recension om artikeln "Atmosphere of the Earth"

Anteckningar

1. M. I. Budyko, K. Ya Kondratiev Jordens atmosfär // Great Soviet Encyclopedia. 3:e uppl. / Kap. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Soviet Encyclopedia, 1970. - T. 2. Angola - Barzas. - s. 380-384.
2. - artikel från Geological Encyclopedia
4. Gribbin, John. Vetenskap. En historia (1543-2001). - L.: Penguin Books, 2003. - 648 sid. - ISBN 978-0-140-29741-6.
5. Tans, Pieter. Globalt genomsnittliga årliga medelvärde för havsytan. NOAA/ESRL. Hämtad 19 februari 2014.(engelska) (från 2013)
6. IPCC (engelska) (från 1998).
7. S.P. Khromov Luftfuktighet // Stora sovjetiska encyklopedin. 3:e uppl. / Kap. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Soviet Encyclopedia, 1971. - T. 5. Veshin - Gazli. - S. 149.
8. (Engelsk) SpaceDaily, 2010-07-16

Litteratur

1. V.V. Parin, F.P. Kosmolinsky, B.A. Dushkov"Rymdens biologi och medicin" (2:a upplagan, reviderad och utökad), M.: "Prosveshcheniye", 1975, 223 s.
2. N.V. Gusakova"Environmental Chemistry", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 med ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V.A. Geochemistry of natural gases, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Atmospheric Chemistry, M., 1978;
5. Wark K., Warner S. Luftförorening. Källor och kontroll, övers. från engelska, M.. 1980;
6. Övervakning av bakgrundsföroreningar av naturmiljöer. V. 1, L., 1982.

Länkar

• // 17 december 2013, FOBOS Center

Ett utdrag som karakteriserar jordens atmosfär

Nästa dag gick prins Andrei till Rostovs för middag, som greve Ilja Andreich kallade honom, och tillbringade hela dagen med dem.
Alla i huset kände för vem prins Andrei reste, och han, utan att gömma sig, försökte vara med Natasha hela dagen. Inte bara i Natashas rädda, men glada och entusiastiska själ, utan i hela huset kunde man känna rädslan för något viktigt som var på väg att hända. Grevinnan såg på prins Andrei med sorgsna och allvarligt stränga ögon när han talade med Natasha och började blygt och låtsasligt något obetydligt samtal så fort han såg tillbaka på henne. Sonya var rädd för att lämna Natasha och var rädd för att vara ett hinder när hon var med dem. Natasha blev blek av rädsla för förväntan när hon stod öga mot öga med honom i minuter. Prins Andrei förvånade henne med sin skygghet. Hon kände att han behövde berätta något för henne, men att han inte kunde förmå sig att göra det.
När prins Andrey gick på kvällen kom grevinnan fram till Natasha och sa viskande:
- Nåväl?
"Mamma, fråga mig för guds skull ingenting nu." "Du kan inte säga det," sa Natasha.
Men trots detta låg Natasha den kvällen, ibland upprymd, ibland rädd, med fasta ögon, länge i sin mammas säng. Antingen berättade hon hur han berömde henne, sedan hur han sa att han skulle åka utomlands, sedan hur han frågade var de skulle bo i sommar, sedan hur han frågade henne om Boris.
- Men det här, det här... har aldrig hänt mig! - Hon sa. "Bara jag är rädd inför honom, jag är alltid rädd inför honom, vad betyder det?" Det betyder att det är sant, eller hur? Mamma, sover du?
"Nej, min själ, jag är själv rädd", svarade mamman. - Gå.
"Jag kommer inte att sova i alla fall." Vad är det för dumheter att sova? Mamma, mamma, det här har aldrig hänt mig! – sa hon med förvåning och rädsla över känslan som hon kände igen i sig själv. – Och kunde vi tänka!...
Det verkade för Natasha att även när hon först såg prins Andrei i Otradnoye blev hon kär i honom. Hon tycktes vara skrämd av denna märkliga, oväntade lycka, att den som hon hade valt då (hon var fast övertygad om detta), att den samme nu hade träffat henne igen och, som det verkade, inte var likgiltig för henne. . ”Och han var tvungen att komma till St Petersburg med flit nu när vi är här. Och vi var tvungna att träffas på den här balen. Allt är ödet. Det är tydligt att detta är ödet, att allt detta ledde till detta. Redan då, så fort jag såg honom, kände jag något speciellt.”
- Vad sa han mer till dig? Vilka verser är det här? Läs... - sa mamman eftertänksamt och frågade om dikterna som prins Andrei skrev i Natasjas album.
"Mamma, är det inte synd att han är änkling?"
- Det räcker, Natasha. Be till Gud. Les Marieiages se font dans les cieux. [Äktenskap görs i himlen.]
- Älskling, mamma, vad jag älskar dig, vad bra det får mig att må! – skrek Natasha och grät tårar av lycka och spänning och kramade sin mamma.
Samtidigt satt prins Andrei med Pierre och berättade för honom om sin kärlek till Natasha och hans bestämda avsikt att gifta sig med henne.

Den här dagen hade grevinnan Elena Vasilyevna en mottagning, det fanns ett franskt sändebud, det fanns en prins, som nyligen hade blivit en frekvent besökare i grevinnans hus, och många lysande damer och män. Pierre var nere, gick genom salarna och förvånade alla gäster med sin koncentrerade, frånvarande och dystra framtoning.
Sedan bollens tid hade Pierre känt hypokondrins annalkande attacker och med desperat ansträngning försökt kämpa mot dem. Från det att prinsen kom sin hustru nära, beviljades Pierre oväntat en kammarherre, och från den tiden började han känna tyngd och skam i det stora samhället, och oftare började de gamla dystra tankarna om meningslösheten i allt mänskligt komma. till honom. Samtidigt förstärkte känslan han märkte mellan Natasha, som han skyddade, och prins Andrei, kontrasten mellan hans position och hans väns position, denna dystra stämning ytterligare. Han försökte lika gärna undvika tankar om sin fru och om Natasha och prins Andrei. Återigen verkade allt obetydligt för honom i jämförelse med evigheten, återigen kom frågan: "varför?" Och han tvingade sig själv dag och natt att arbeta på frimurarverk, i hopp om att avvärja den onda andens närmande. Pierre, klockan 12, efter att ha lämnat grevinnans kammare, satt på övervåningen i ett rökigt, lågt rum, i en sliten morgonrock framför bordet, och kopierade ut autentiska skotska handlingar, när någon kom in i hans rum. Det var prins Andrei.
"Åh, det är du", sa Pierre med en frånvarande och missnöjd blick. "Och jag jobbar", sa han och pekade på en anteckningsbok med den där blicken av frälsning från livets svårigheter som olyckliga människor ser på sitt arbete med.
Prins Andrei, med ett strålande, entusiastiskt ansikte och förnyat liv, stannade framför Pierre och, utan att märka hans sorgsna ansikte, log mot honom med lyckans egoism.
"Tja, min själ," sa han, "igår ville jag berätta för dig och idag kom jag till dig för detta." Jag har aldrig upplevt något liknande. Jag är kär, min vän.
Pierre suckade plötsligt tungt och föll ihop med sin tunga kropp i soffan, bredvid prins Andrei.
- Till Natasha Rostova, eller hur? - han sa.
- Ja, ja, vem? Jag skulle aldrig tro det, men den här känslan är starkare än jag. Igår led jag, jag led, men jag skulle inte ge upp denna plåga för någonting i världen. Jag har inte levt förut. Nu är det bara jag som lever, men jag kan inte leva utan henne. Men kan hon älska mig?... Jag är för gammal för henne... Vad säger du inte?...
- Jag? jag? "Vad sa jag till dig", sa Pierre plötsligt, reste sig upp och började gå runt i rummet. - Jag har alltid trott det här... Den här tjejen är en sådan skatt, sådan... Det här är en sällsynt tjej... Kära vän, jag ber dig, bli inte smart, tvivla inte, gift dig, gift dig och gift dig... Och jag är säker på att det inte kommer att finnas någon lyckligare person än du.
- Men hon!
- Hon älskar dig.
"Prata inte dumheter..." sa prins Andrei och log och tittade in i Pierres ögon.
"Han älskar mig, jag vet," skrek Pierre argt.
"Nej, lyssna", sa prins Andrei och stoppade honom i handen. – Vet du vilken situation jag är i? Jag måste berätta allt för någon.
"Tja, säg, jag är väldigt glad", sa Pierre, och hans ansikte förändrades verkligen, rynkorna jämnade ut sig och han lyssnade glatt på prins Andrei. Prins Andrei verkade och var en helt annan, ny person. Var fanns hans melankoli, hans livsförakt, hans besvikelse? Pierre var den ende han vågade tala till; men han uttryckte för honom allt som fanns i hans själ. Antingen gjorde han lätt och djärvt planer för en lång framtid, talade om hur han inte kunde offra sin lycka för sin fars nyck, hur han skulle tvinga sin far att gå med på detta äktenskap och älska henne eller göra utan hans samtycke, då han blev förvånad över hur något konstigt, främmande, oberoende av honom, påverkat av känslan som besatte honom.
"Jag skulle inte tro någon som sa till mig att jag kunde älska så", sa prins Andrei. "Det här är inte alls den känsla som jag hade tidigare." Hela världen är uppdelad för mig i två halvor: en - hon och där finns all hopps lycka, ljus; den andra hälften är allt där hon inte är där, det finns all förtvivlan och mörker...
"Mörker och dysterhet," upprepade Pierre, "ja, ja, det förstår jag."
– Jag kan inte låta bli att älska världen, det är inte mitt fel. Och jag är väldigt glad. Du förstår mig? Jag vet att du är glad för min skull.
"Ja, ja", bekräftade Pierre och tittade på sin vän med ömma och ledsna ögon. Ju ljusare prins Andreis öde tycktes honom, desto mörkare verkade hans eget.

För att gifta sig behövdes faderns samtycke, och för detta, nästa dag, gick prins Andrei till sin far.
Fadern, med yttre lugn men inre ilska, accepterade sin sons budskap. Han kunde inte förstå att någon skulle vilja förändra livet, föra in något nytt i det, när livet redan tog slut för honom. "Om de bara låter mig leva som jag vill, och då skulle vi göra vad vi ville," sa den gamle mannen för sig själv. Tillsammans med sin son använde han dock diplomatin som han använde vid viktiga tillfällen. Med en lugn ton diskuterade han hela saken.
För det första var äktenskapet inte lysande när det gäller släktskap, rikedom och adel. För det andra var prins Andrei inte i sin första ungdom och hade dålig hälsa (den gamle mannen var särskilt försiktig med detta), och hon var mycket ung. För det tredje fanns det en son som det var synd att ge till flickan. För det fjärde, äntligen”, sa fadern och såg hånfullt på sin son, ”ber jag dig, skjut upp ärendet ett år, åk utomlands, få behandling, hitta, som du vill, en tysk åt prins Nikolai, och sedan, om det är kärlek, passion, envishet, vad du vill, så bra, gift dig sedan.
"Och det här är mitt sista ord, du vet, mitt sista..." avslutade prinsen i en ton som visade att ingenting skulle tvinga honom att ändra sitt beslut.
Prins Andrei såg tydligt att den gamle mannen hoppades att känslan av honom eller hans framtida brud inte skulle stå emot årets test, eller att han själv, den gamle prinsen, skulle dö vid den här tiden, och bestämde sig för att uppfylla sin fars vilja: att föreslå och skjuta upp bröllopet ett år.
Tre veckor efter sin sista kväll med familjen Rostov återvände prins Andrei till St. Petersburg.

Nästa dag efter hennes förklaring med sin mamma, väntade Natasha hela dagen på Bolkonsky, men han kom inte. Nästa, tredje dagen hände samma sak. Pierre kom inte heller, och Natasha, utan att veta att prins Andrei hade gått till sin far, kunde inte förklara hans frånvaro.
Tre veckor gick så här. Natasha ville inte gå någonstans och som en skugga, sysslolös och ledsen, gick hon från rum till rum, grät i hemlighet från alla på kvällen och visade sig inte för sin mamma på kvällarna. Hon var konstant rodnad och irriterad. Det verkade för henne som om alla visste om hennes besvikelse, skrattade och tyckte synd om henne. Med all styrka av hennes inre sorg förstärkte denna fåfänga sorg hennes olycka.
En dag kom hon till grevinnan, ville berätta något för henne och började plötsligt gråta. Hennes tårar var tårarna från ett kränkt barn som själv inte vet varför han straffas.
Grevinnan började lugna Natasha. Natasha, som först hade lyssnat på sin mammas ord, avbröt henne plötsligt:
- Sluta, mamma, jag tänker inte, och jag vill inte tänka! Så jag reste och stannade och stannade...
Hennes röst darrade, hon nästan grät, men hon återhämtade sig och fortsatte lugnt: "Och jag vill inte gifta mig alls." Och jag är rädd för honom; Nu har jag lugnat mig helt och hållet...
Nästa dag efter detta samtal tog Natasha på sig den där gamla klänningen, som hon var särskilt berömd för den munterhet den medförde på morgonen, och på morgonen började hon sin gamla livsstil, från vilken hon hade hamnat på efterkälken efter balen. Efter att ha druckit te gick hon till salen, som hon älskade särskilt för sin starka resonans, och började sjunga sina solfeges (sångövningar). Efter att ha avslutat den första lektionen stannade hon mitt i hallen och upprepade en musikalisk fras som hon gillade särskilt. Hon lyssnade med glädje till den (som om det var oväntat för henne) charm med vilken dessa skimrande ljud fyllde hela tomheten i salen och sakta frös, och hon kände sig plötsligt glad. "Det är bra att tänka på det så mycket", sa hon för sig själv och började gå fram och tillbaka i hallen, inte med enkla steg på det ringande parkettgolvet, utan vid varje steg som skiftade från hälen (hon hade på sig sin nya , favoritskor) till tå, och lika glatt som jag lyssnar till ljudet av min egen röst, lyssnar på detta uppmätta klapprande från en häl och knarrandet av en strumpa. Hon gick förbi spegeln och tittade in i den. - "Här är jag!" som om ansiktsuttrycket när hon såg sig själv talade. - "Ja det är bra. Och jag behöver ingen."
Löpmannen ville gå in för att städa något i hallen, men hon släppte inte in honom, stängde igen dörren efter sig och fortsatte sin promenad. I morse återvände hon igen till sitt favorittillstånd av självkärlek och beundran för sig själv. - "Vilken charm den här Natasha är!" sa hon igen till sig själv med en tredje, kollektiv, manlig persons ord. "Hon är bra, hon har en röst, hon är ung och hon stör ingen, bara lämna henne ifred." Men hur mycket de än lämnade henne ifred kunde hon inte längre vara lugn och hon kände det direkt.
Entrédörren öppnades i korridoren och någon frågade: "Är du hemma?" och någons steg hördes. Natasha tittade i spegeln, men hon såg inte sig själv. Hon lyssnade på ljud i hallen. När hon såg sig själv var hennes ansikte blekt. Det var han. Det visste hon säkert, även om hon knappt hörde ljudet av hans röst från de stängda dörrarna.
Natasha, blek och rädd, sprang in i vardagsrummet.
- Mamma, Bolkonskij har kommit! - Hon sa. – Mamma, det här är hemskt, det här är outhärdligt! – Jag vill inte... lida! Vad ska jag göra?…
Innan grevinnan ens hann svara henne gick prins Andrei in i vardagsrummet med ett oroligt och allvarligt ansikte. Så fort han såg Natasha lyste hans ansikte upp. Han kysste grevinnan och Natasjas hand och satte sig nära soffan.
"Vi har inte haft nöjet på länge..." började grevinnan, men prins Andrei avbröt henne, svarade på hennes fråga och uppenbarligen bråttom att säga vad han behövde.
"Jag var inte med dig hela den här tiden eftersom jag var med min far: jag behövde prata med honom om en mycket viktig fråga." "Jag kom precis tillbaka igår kväll," sa han och tittade på Natasha. "Jag måste prata med dig, grevinna", tillade han efter en stunds tystnad.
Grevinnan suckade tungt och sänkte ögonen.
"Jag står till din tjänst", sa hon.
Natasha visste att hon var tvungen att gå, men hon kunde inte göra det: någonting klämde i halsen och hon såg otrevligt, direkt, med öppna ögon på prins Andrei.
"Nu? Denna minut!... Nej, det här kan inte vara!” hon trodde.
Han tittade på henne igen, och denna blick övertygade henne om att hon inte hade fel. "Ja, nu, just i denna minut, avgjordes hennes öde."
"Kom, Natasha, jag ringer dig," sa grevinnan viskande.
Natasha tittade på prins Andrei och hennes mamma med rädda, vädjande ögon och gick.
"Jag kom, grevinna, för att be om din dotters hand i äktenskapet," sa prins Andrei. Grevinnans ansikte rodnade, men hon sa ingenting.
"Ditt förslag..." började grevinnan lugnt. "Han var tyst och tittade in i hennes ögon. – Ditt erbjudande... (hon var generad) vi är nöjda, och... Jag accepterar ditt erbjudande, jag är glad. Och min man... hoppas jag... men det beror på henne...
"Jag ska berätta för henne när jag har ditt samtycke... ger du mig det?" - sa prins Andrei.
"Ja", sa grevinnan och sträckte ut sin hand till honom och, med en blandad känsla av distans och ömhet, tryckte han sina läppar mot hans panna medan han lutade sig över hennes hand. Hon ville älska honom som en son; men hon kände att han var en främling och en fruktansvärd person för henne. "Jag är säker på att min man håller med", sa grevinnan, "men din far...
”Min far, som jag berättade för mina planer, gjorde det till ett oumbärligt villkor för samtycke att bröllopet skulle äga rum tidigast ett år. Och det här är vad jag ville berätta för dig”, sa prins Andrei.
– Det är sant att Natasha fortfarande är ung, men så länge.
"Det kunde inte vara annorlunda", sa prins Andrei med en suck.
"Jag ska skicka det till dig", sa grevinnan och lämnade rummet.
"Herre, förbarma dig över oss", upprepade hon och letade efter sin dotter. Sonya sa att Natasha är i sovrummet. Natasha satt på sin säng, blek, med torra ögon, tittade på ikonerna och korsade sig snabbt och viskade något. När hon såg sin mamma hoppade hon upp och rusade till henne.
- Vad? Mamma?... Vad?
- Gå, gå till honom. ”Han ber om din hand”, sa grevinnan kallt, som det tycktes Natasha... ”Kom... kom”, sa mamman med sorg och förebråelse efter sin springande dotter och suckade tungt.
Natasha kom inte ihåg hur hon kom in i vardagsrummet. När hon gick in genom dörren och såg honom stannade hon. "Har den här främlingen verkligen blivit allt för mig nu?" frågade hon sig själv och svarade genast: "Ja, det är det: han ensam är nu kärare för mig än allt i världen." Prins Andrei gick fram till henne och sänkte blicken.
"Jag älskade dig från det ögonblick jag såg dig." Kan jag hoppas?
Han tittade på henne och den allvarliga passionen i hennes uttryck slog honom. Hennes ansikte sa: "Varför fråga? Varför tvivla på något du inte kan låta bli att veta? Varför prata när du inte kan uttrycka i ord vad du känner."
Hon gick fram till honom och stannade. Han tog hennes hand och kysste den.
- Älskar du mig?
"Ja, ja," sa Natasha som irriterat, suckade högt och en annan gång, allt oftare, och började snyfta.
- Om vad? Vad är det för fel på dig?
"Åh, jag är så glad", svarade hon, log genom sina tårar, lutade sig närmare honom, tänkte en sekund, som om hon frågade sig själv om detta var möjligt och kysste honom.
Prins Andrei höll hennes händer, såg in i hennes ögon och fann inte i sin själ samma kärlek till henne. Plötsligt vände något i hans själ: det fanns ingen tidigare poetisk och mystisk charm av begär, men det fanns medlidande med hennes kvinnliga och barnsliga svaghet, det fanns rädsla för hennes hängivenhet och godtrogenhet, en tung och samtidigt glädjefull medvetenhet om plikten som för alltid kopplade honom till henne. Den verkliga känslan, även om den inte var lika lätt och poetisk som den föregående, var allvarligare och starkare.

Jordens atmosfär är vår planets gashölje. Dess nedre gräns passerar på nivån av jordskorpan och hydrosfären, och dess övre gräns passerar in i det nära-jordiska området i yttre rymden. Atmosfären innehåller cirka 78 % kväve, 20 % syre, upp till 1 % argon, koldioxid, väte, helium, neon och några andra gaser.

Detta jordskal kännetecknas av tydligt definierade lager. Atmosfärens lager bestäms av den vertikala fördelningen av temperatur och de olika densiteterna av gaser på olika nivåer. Följande lager av jordens atmosfär särskiljs: troposfär, stratosfär, mesosfär, termosfär, exosfär. Jonosfären separeras separat.

Upp till 80 % av atmosfärens totala massa är troposfären - atmosfärens nedre markskikt. Troposfären i polarzonerna ligger på en nivå av upp till 8-10 km över jordens yta, i den tropiska zonen - upp till maximalt 16-18 km. Mellan troposfären och det överliggande lagret av stratosfären finns en tropopaus - ett övergångslager. I troposfären minskar temperaturen när höjden ökar, och på samma sätt minskar atmosfärstrycket med höjden. Den genomsnittliga temperaturgradienten i troposfären är 0,6°C per 100 m. Temperaturen på olika nivåer av detta skal bestäms av egenskaperna för absorptionen av solstrålning och konvektionseffektiviteten. Nästan all mänsklig aktivitet äger rum i troposfären. De högsta bergen går inte utöver troposfären; endast lufttransport kan korsa den övre gränsen av detta skal på en liten höjd och vara i stratosfären. En stor andel vattenånga finns i troposfären, som är ansvarig för bildandet av nästan alla moln. Dessutom är nästan alla aerosoler (damm, rök, etc.) som bildas på jordens yta koncentrerade i troposfären. I det nedre gränsskiktet av troposfären är dagliga fluktuationer i temperatur och luftfuktighet uttalade, och vindhastigheten minskar vanligtvis (den ökar med ökande höjd). I troposfären finns det en variabel uppdelning av lufttjockleken i luftmassor i horisontell riktning, som skiljer sig i ett antal egenskaper beroende på zonen och området för deras bildning. Vid atmosfäriska fronter - gränserna mellan luftmassor - bildas cykloner och anticykloner, som bestämmer vädret i ett visst område under en viss tidsperiod.

Stratosfären är skiktet av atmosfären mellan troposfären och mesosfären. Gränserna för detta lager sträcker sig från 8-16 km till 50-55 km över jordens yta. I stratosfären är luftens gassammansättning ungefär densamma som i troposfären. En utmärkande egenskap är en minskning av vattenångakoncentrationen och en ökning av ozonhalten. Ozonskiktet i atmosfären, som skyddar biosfären från de aggressiva effekterna av ultraviolett ljus, ligger på en nivå av 20 till 30 km. I stratosfären ökar temperaturen med höjden, och temperaturvärdena bestäms av solstrålning och inte av konvektion (luftmassornas rörelser), som i troposfären. Uppvärmningen av luften i stratosfären beror på absorptionen av ultraviolett strålning av ozon.

Ovanför stratosfären sträcker sig mesosfären till en nivå av 80 km. Detta skikt av atmosfären kännetecknas av det faktum att temperaturen minskar när höjden ökar från 0 ° C till - 90 ° C. Detta är den kallaste delen av atmosfären.

Ovanför mesosfären finns termosfären upp till en nivå av 500 km. Från gränsen till mesosfären till exosfären varierar temperaturen från cirka 200 K till 2000 K. Upp till nivån 500 km minskar luftdensiteten flera hundra tusen gånger. Den relativa sammansättningen av de atmosfäriska komponenterna i termosfären liknar troposfärens ytskikt, men med ökande höjd blir mer syre atomärt. En viss andel av termosfärens molekyler och atomer är i joniserat tillstånd och är fördelade i flera lager de förenas av begreppet jonosfären. Termosfärens egenskaper varierar kraftigt beroende på geografisk latitud, solstrålning, tid på året och dygnet.

Det övre lagret av atmosfären är exosfären. Detta är det tunnaste lagret av atmosfären. I exosfären är den genomsnittliga fria vägen för partiklar så enorm att partiklar fritt kan fly in i det interplanetära rummet. Exosfärens massa är en tiomiljondel av atmosfärens totala massa. Den nedre gränsen för exosfären är nivån 450-800 km, och den övre gränsen anses vara den region där koncentrationen av partiklar är densamma som i yttre rymden - flera tusen kilometer från jordens yta. Exosfären består av plasma - joniserad gas. Även i exosfären finns vår planets strålningsbälten.

Videopresentation - lager av jordens atmosfär:

Relaterat material: