Ketebalan atmosfer bumi kira-kira. Atmosfer, komposisi dan strukturnya. Fungsi atmosfer. Sifat fisiologis dan lainnya dari atmosfer

Ketebalan atmosfer sekitar 120 km dari permukaan bumi. Massa total udara di atmosfer adalah (5.1-5.3) · 10 18 kg. Dari jumlah tersebut, massa udara kering adalah 5.1352 ± 0.0003 · 10 18 kg, massa total uap air rata-rata 1.27 · 10 16 kg.

Tropopause

Lapisan peralihan dari troposfer ke stratosfer, lapisan atmosfer tempat penurunan suhu seiring dengan ketinggian berhenti.

Stratosfir

Lapisan atmosfer tersebut berada di ketinggian 11 hingga 50 km. Sedikit perubahan suhu pada lapisan 11-25 km (lapisan bawah stratosfer) dan peningkatannya pada lapisan 25-40 km dari -56,5 menjadi 0,8 ° (lapisan atas stratosfer atau wilayah inversi) merupakan karakteristik. Setelah mencapai nilai sekitar 273 K (hampir 0 ° C) pada ketinggian sekitar 40 km, suhunya tetap konstan hingga ketinggian sekitar 55 km. Daerah bersuhu konstan ini disebut stratopause dan merupakan batas antara stratosfer dan mesosfer.

Stratopause

Lapisan batas atmosfer antara stratosfer dan mesosfer. Distribusi suhu vertikal memiliki maksimum (sekitar 0 ° C).

Mesosfer

Atmosfer bumi

Batas atmosfer bumi

Termosfer

Batas atasnya sekitar 800 km. Suhu naik ke ketinggian 200-300 km, yang mencapai nilai orde 1500 K, setelah itu suhu tetap hampir konstan hingga ketinggian tinggi. Di bawah pengaruh radiasi ultraviolet dan sinar-X matahari dan radiasi kosmik, terjadi ionisasi udara ("aurora") - daerah utama ionosfer terletak di dalam termosfer. Pada ketinggian lebih dari 300 km, oksigen atom mendominasi. Batas atas termosfer sangat ditentukan oleh aktivitas Matahari saat ini. Selama periode aktivitas rendah - misalnya, pada tahun 2008-2009 - ada penurunan yang nyata pada ukuran lapisan ini.

Termopause

Wilayah atmosfer berbatasan dengan bagian atas termosfer. Di area ini, penyerapan radiasi matahari dapat diabaikan dan suhu tidak benar-benar berubah seiring dengan ketinggian.

Eksosfer (Orb of Dispersion)

Hingga ketinggian 100 km, atmosfer adalah campuran gas yang homogen dan tercampur dengan baik. Pada lapisan yang lebih tinggi, distribusi tinggi gas bergantung pada massa molekulnya, konsentrasi gas yang lebih berat berkurang lebih cepat dengan jarak dari permukaan bumi. Karena penurunan massa jenis gas, suhu turun dari 0 ° C di stratosfer menjadi −110 ° C di mesosfer. Namun, energi kinetik partikel individu pada ketinggian 200-250 km sesuai dengan suhu ~ 150 ° C. Di atas 200 km, fluktuasi suhu dan kepadatan gas yang signifikan diamati dalam ruang dan waktu.

Pada ketinggian sekitar 2000-3500 km, eksosfer berangsur-angsur berubah menjadi apa yang disebut ruang hampa dekat ruang, yang diisi dengan partikel gas antarplanet yang sangat dijernihkan, terutama atom hidrogen. Tetapi gas ini hanyalah sebagian kecil dari materi antarplanet. Bagian lainnya terdiri dari partikel seperti debu yang berasal dari komet dan meteorik. Selain partikel seperti debu yang sangat dijernihkan, radiasi elektromagnetik dan korpuskular dari matahari dan galaksi merambah ke ruang ini.

Troposfer menyumbang sekitar 80% dari massa atmosfer, stratosfer - sekitar 20%; massa mesosfer tidak lebih dari 0,3%, termosfer kurang dari 0,05% dari total massa atmosfer. Berdasarkan sifat listrik di atmosfer, neutrosfer dan ionosfer dibedakan. Saat ini, atmosfer diyakini meluas hingga ketinggian 2.000-3.000 km.

Bergantung pada komposisi gas di atmosfer, homosfer dan heterosfer. Heterosfer - ini adalah area di mana gravitasi mempengaruhi pemisahan gas, karena pencampurannya pada ketinggian ini dapat diabaikan. Karenanya komposisi variabel heterosfer. Di bawahnya terdapat bagian atmosfer yang tercampur dengan baik dan homogen, yang disebut homosfer. Batas antara lapisan-lapisan ini disebut turbopause; terletak pada ketinggian sekitar 120 km.

Sifat fisiologis dan lainnya dari atmosfer

Sudah pada ketinggian 5 km di atas permukaan laut, orang yang tidak terlatih mengembangkan kelaparan oksigen dan tanpa adaptasi, kapasitas kerja orang tersebut berkurang secara signifikan. Di sinilah zona fisiologis atmosfer berakhir. Pernapasan manusia menjadi tidak mungkin pada ketinggian 9 km, meski atmosfer mengandung oksigen hingga sekitar 115 km.

Atmosfer memberi kita oksigen yang kita butuhkan untuk bernapas. Namun, karena penurunan tekanan total atmosfer saat naik ke ketinggian, tekanan parsial oksigen juga menurun.

Pada lapisan udara yang dijernihkan, penyebaran suara tidak mungkin dilakukan. Hingga ketinggian 60-90 km, masih memungkinkan untuk menggunakan hambatan udara dan daya angkat untuk penerbangan aerodinamis terkontrol. Tetapi mulai dari ketinggian 100-130 km, konsep angka M dan penghalang suara, yang akrab bagi setiap pilot, kehilangan maknanya: garis Karman bersyarat lewat di sana, di luar itu area penerbangan balistik murni dimulai, yang dapat dikontrol hanya dengan menggunakan gaya reaktif.

Pada ketinggian di atas 100 km, atmosfer juga kekurangan sifat luar biasa lainnya - kemampuan untuk menyerap, menghantarkan dan mentransfer energi panas melalui konveksi (yaitu dengan mencampurkan udara). Artinya berbagai elemen perlengkapan, perlengkapan stasiun luar angkasa yang mengorbit tidak akan bisa mendingin dari luar seperti yang biasa dilakukan pada pesawat terbang - dengan bantuan jet udara dan radiator udara. Di ketinggian ini, seperti di ruang angkasa pada umumnya, satu-satunya cara untuk mentransfer panas adalah radiasi termal.

Sejarah pembentukan atmosfer

Menurut teori yang paling luas, atmosfer bumi dari waktu ke waktu berada dalam tiga komposisi berbeda. Ini awalnya terdiri dari gas ringan (hidrogen dan helium) yang ditangkap dari ruang antarplanet. Inilah yang disebut suasana utama (sekitar empat miliar tahun yang lalu). Pada tahap selanjutnya, aktivitas vulkanik aktif menyebabkan kejenuhan atmosfer dengan gas lain selain hidrogen (karbon dioksida, amonia, uap air). Jadi itu terbentuk suasana sekunder (sekitar tiga miliar tahun yang lalu). Suasananya restoratif. Selanjutnya, proses pembentukan atmosfer ditentukan oleh faktor-faktor berikut:

kebocoran gas ringan (hidrogen dan helium) ke ruang antarplanet;
reaksi kimia yang terjadi di atmosfer di bawah pengaruh radiasi ultraviolet, pelepasan petir dan beberapa faktor lainnya.

Secara bertahap, faktor-faktor ini mengarah pada pembentukan suasana tersier, dicirikan oleh kandungan hidrogen yang jauh lebih rendah dan kandungan nitrogen dan karbon dioksida yang jauh lebih tinggi (terbentuk sebagai hasil reaksi kimia dari amonia dan hidrokarbon).

Nitrogen

Pembentukan sejumlah besar nitrogen N 2 disebabkan oleh oksidasi atmosfer amonia-hidrogen dengan oksigen molekuler O2, yang mulai mengalir dari permukaan planet sebagai hasil fotosintesis, dimulai 3 miliar tahun yang lalu. Selain itu, nitrogen N 2 dilepaskan ke atmosfer sebagai hasil denitrifikasi nitrat dan senyawa lain yang mengandung nitrogen. Nitrogen dioksidasi oleh ozon menjadi NO di atmosfer bagian atas.

Nitrogen N 2 hanya bereaksi dalam kondisi tertentu (misalnya, selama sambaran petir). Oksidasi molekul nitrogen oleh ozon dengan pelepasan listrik dalam jumlah kecil digunakan dalam produksi industri pupuk nitrogen. Ini dapat dioksidasi dengan konsumsi energi yang rendah dan diubah menjadi bentuk yang aktif secara biologis oleh cyanobacteria (alga biru-hijau) dan bakteri nodul yang membentuk simbiosis rhizobial dengan kacang-kacangan, yang disebut. siderates.

Oksigen

Komposisi atmosfer mulai berubah secara radikal dengan munculnya organisme hidup di bumi akibat fotosintesis yang disertai dengan pelepasan oksigen dan penyerapan karbondioksida. Awalnya, oksigen dihabiskan untuk oksidasi senyawa tereduksi - amonia, hidrokarbon, bentuk besi besi yang terkandung di lautan, dll. Pada akhir tahap ini, kandungan oksigen di atmosfer mulai meningkat. Suasana modern dengan sifat pengoksidasi secara bertahap terbentuk. Karena hal ini menyebabkan perubahan serius dan mendadak dalam banyak proses yang terjadi di atmosfer, litosfer, dan biosfer, peristiwa ini disebut Bencana Oksigen.

gas mulia

Polusi udara

Belakangan ini, manusia mulai mempengaruhi evolusi atmosfer. Hasil dari aktivitasnya adalah peningkatan yang signifikan secara konstan pada kandungan karbon dioksida di atmosfer akibat pembakaran bahan bakar hidrokarbon yang terakumulasi pada era geologi sebelumnya. Sejumlah besar CO 2 dikonsumsi selama fotosintesis dan diserap oleh lautan dunia. Gas ini masuk ke atmosfer karena penguraian batuan karbonat dan bahan organik tumbuhan dan hewan, serta akibat aktivitas vulkanisme dan produksi manusia. Selama 100 tahun terakhir, kandungan CO 2 di atmosfer telah meningkat 10%, dengan sebagian besar (360 miliar ton) berasal dari pembakaran bahan bakar. Jika laju pertumbuhan pembakaran bahan bakar terus berlanjut, maka dalam 200-300 tahun mendatang jumlah СО 2 di atmosfer akan berlipat ganda dan dapat menyebabkan perubahan iklim global.

Pembakaran bahan bakar adalah sumber utama gas pencemar (CO, SO 2). Sulfur dioksida dioksidasi oleh oksigen atmosfer menjadi SO 3 di atmosfer bagian atas, yang kemudian berinteraksi dengan air dan uap amonia, dan asam sulfat yang dihasilkan (Н 2 SO 4) dan amonium sulfat ((NH 4) 2 SO 4) kembali ke permukaan bumi dalam bentuk yang disebut. hujan asam. Penggunaan mesin pembakaran internal menyebabkan pencemaran atmosfer yang signifikan dengan nitrogen oksida, hidrokarbon dan senyawa timbal (tetraethyl lead Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Pencemaran aerosol di atmosfer disebabkan oleh penyebab alami (letusan gunung berapi, badai debu, sisa tetesan air laut dan serbuk sari tanaman, dll.), Dan oleh aktivitas ekonomi manusia (penambangan bijih dan bahan bangunan, pembakaran bahan bakar, produksi semen, dll.). Penghilangan partikel padat dalam skala besar secara intensif ke atmosfer adalah salah satu kemungkinan penyebab perubahan iklim di planet ini.

Lihat juga

Jacchia (model atmosfer)

Catatan

Tautan

literatur

V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov "Ruang biologi dan kedokteran" (edisi ke-2, direvisi dan diperbesar), M .: "Pendidikan", 1975, 223 halaman.
N.V. Gusakova "Kimia Lingkungan", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 dengan ISBN 5-222-05386-5
Sokolov V.A. Geokimia gas alam, M., 1971;
McEwen M., Phillips L. Kimia atmosfer, M., 1978;
Pekerjaan K., Warner S. Polusi udara. Sumber dan Kontrol, trans. dari bahasa Inggris, M .. 1980;
Pemantauan pencemaran latar belakang lingkungan alam. di. 1, L., 1982.

Bumi
Sejarah Bumi	Umur Bumi Sejarah Geologi Bumi Skala Geokronologi Sejarah Kehidupan di Bumi Glasiasi Bumi Paradoks Matahari Muda yang lemah Teori tabrakan raksasa Kronologi evolusi
Geografi dan geologi	Australia Asia Antartika Afrika Eropa Amerika Utara Amerika Selatan Samudra Atlantik Samudra Hindia Samudra Arktik Samudra Pasifik Samudra Selatan Suasana

Komposisi Bumi. Udara

Udara adalah campuran mekanis dari berbagai gas yang menyusun atmosfer bumi. Udara diperlukan untuk pernapasan organisme hidup dan digunakan secara luas dalam industri.

Fakta bahwa udara hanyalah campuran, dan bukan zat homogen, dibuktikan selama percobaan ilmuwan Skotlandia Joseph Black. Di salah satunya, ilmuwan menemukan bahwa ketika magnesia putih (magnesium karbonat) dipanaskan, "udara terikat", yaitu karbon dioksida, dilepaskan, dan magnesia (magnesium oksida) terbakar terbentuk. Di sisi lain, ketika batu kapur dikalsinasi, “udara yang terikat” dihilangkan. Berdasarkan eksperimen tersebut, ilmuwan menyimpulkan bahwa perbedaan antara alkali karbonat dan kaustik adalah alkali basa mengandung karbon dioksida, yang merupakan salah satu bagian penyusun udara. Saat ini kita mengetahui bahwa selain karbondioksida, komposisi udara bumi meliputi:

Rasio gas di atmosfer bumi yang ditunjukkan dalam tabel adalah tipikal untuk lapisan bawahnya, hingga ketinggian 120 km. Di daerah ini terdapat komposisi yang tercampur dengan baik, komposisi yang homogen disebut homosfer. Di atas homosfer terletak heterosfer, yang ditandai dengan dekomposisi molekul gas menjadi atom dan ion. Daerah dipisahkan satu sama lain oleh turbopause.

Reaksi kimia di mana molekul terurai menjadi atom di bawah pengaruh radiasi matahari dan kosmik disebut fotodisosiasi. Ketika oksigen molekuler meluruh, oksigen atom terbentuk, yang merupakan gas utama di atmosfer pada ketinggian di atas 200 km. Pada ketinggian dari 1200 km, hidrogen dan helium, yang merupakan gas paling ringan, mulai mendominasi.

Karena sebagian besar udara terkonsentrasi di 3 lapisan atmosfer yang lebih rendah, perubahan komposisi udara pada ketinggian lebih dari 100 km tidak memiliki efek yang nyata pada komposisi keseluruhan atmosfer.

Nitrogen adalah gas yang paling melimpah, terhitung lebih dari tiga perempat volume udara bumi. Nitrogen modern terbentuk selama oksidasi atmosfer amonia-hidrogen awal dengan oksigen molekuler, yang terbentuk selama fotosintesis. Saat ini, sejumlah kecil nitrogen memasuki atmosfer sebagai hasil dari denitrifikasi - proses reduksi nitrat menjadi nitrit, diikuti dengan pembentukan gas oksida dan nitrogen molekuler, yang diproduksi oleh prokariota anaerobik. Sebagian dari nitrogen dilepaskan ke atmosfer selama letusan gunung berapi.

Di atmosfer atas, ketika terkena pelepasan listrik dengan partisipasi ozon, nitrogen molekuler dioksidasi menjadi nitrogen monoksida:

N 2 + O 2 → 2NO

Dalam kondisi normal, monoksida segera bereaksi dengan oksigen membentuk dinitrogen oksida:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Nitrogen adalah unsur kimia terpenting di atmosfer bumi. Nitrogen merupakan bagian dari protein, memberikan nutrisi mineral bagi tumbuhan. Ini menentukan laju reaksi biokimia, memainkan peran pengencer oksigen.

Gas paling umum kedua di atmosfer bumi adalah oksigen. Pembentukan gas ini dikaitkan dengan aktivitas fotosintesis tumbuhan dan bakteri. Dan semakin beragam dan banyaknya organisme fotosintetik, semakin signifikan proses kandungan oksigen di atmosfer. Sejumlah kecil oksigen berat dilepaskan selama proses degassing mantel.

Di lapisan atas troposfer dan stratosfer, di bawah pengaruh radiasi matahari ultraviolet (dilambangkan sebagai hν), terbentuk ozon:

O 2 + hν → 2O

Akibat aksi radiasi ultraviolet yang sama, ozon terurai:

О 3 + hν → О 2 + О

О 3 + O → 2О 2

Sebagai hasil dari reaksi pertama, oksigen atom terbentuk, sebagai hasil dari reaksi kedua, oksigen molekuler. Keempat reaksi tersebut disebut "mekanisme Chapman", menurut nama ilmuwan Inggris Sidney Chapman, yang menemukannya pada tahun 1930.

Oksigen digunakan untuk respirasi organisme hidup. Dengan bantuannya, proses oksidasi dan pembakaran berlangsung.

Ozon berfungsi melindungi organisme hidup dari radiasi ultraviolet yang menyebabkan mutasi yang tidak dapat diubah. Konsentrasi ozon tertinggi diamati di stratosfer bawah dalam apa yang disebut. lapisan ozon atau layar ozon, terletak pada ketinggian 22-25 km. Kandungan ozonnya rendah: pada tekanan normal, semua ozon di atmosfer bumi akan menempati lapisan yang tebalnya hanya 2,91 mm.

Pembentukan gas paling umum ketiga di atmosfer, argon, serta neon, helium, kripton dan xenon, dikaitkan dengan letusan gunung berapi dan peluruhan elemen radioaktif.

Secara khusus, helium adalah produk peluruhan radioaktif uranium, thorium dan radium: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (dalam reaksi ini, partikel α adalah inti helium, yang proses kehilangan energi menangkap elektron dan menjadi 4 He).

Argon terbentuk selama peluruhan isotop radioaktif kalium: 40 K → 40 Ar + γ.

Neon lolos dari batuan beku.

Kripton terbentuk sebagai produk peluruhan akhir uranium (235 U dan 238 U) dan thorium Th.

Sebagian besar kripton atmosfer terbentuk pada tahap awal evolusi bumi sebagai hasil dari peluruhan unsur transuranium dengan waktu paruh yang sangat pendek atau berasal dari luar angkasa, yang kandungan kriptonnya sepuluh juta kali lebih tinggi daripada di Bumi.

Xenon adalah hasil fisi uranium, tetapi sebagian besar gas ini tetap ada dari tahap awal pembentukan bumi, dari atmosfer primer.

Karbon dioksida memasuki atmosfer sebagai akibat dari letusan gunung berapi dan dalam proses penguraian bahan organik. Kandungannya di atmosfer garis lintang tengah bumi sangat bervariasi tergantung pada musim: di musim dingin, jumlah CO 2 meningkat, dan di musim panas, jumlahnya menurun. Fluktuasi ini terkait dengan aktivitas tumbuhan yang menggunakan karbondioksida dalam proses fotosintesis.

Hidrogen dibentuk oleh penguraian air oleh radiasi matahari. Tetapi, sebagai gas paling ringan yang menyusun atmosfer, ia terus-menerus menguap ke luar angkasa, dan karena itu kandungannya di atmosfer sangat kecil.

Uap air merupakan hasil penguapan air dari permukaan danau, sungai, laut dan darat.

Konsentrasi gas utama di atmosfer yang lebih rendah, kecuali uap air dan karbon dioksida, adalah konstan. Dalam jumlah kecil, atmosfer mengandung sulfur oksida SO 2, amonia NH 3, karbon monoksida CO, ozon O 3, hidrogen klorida HCl, hidrogen fluorida HF, nitrogen monoksida NO, hidrokarbon, uap merkuri Hg, yodium I 2 dan banyak lainnya. Di lapisan atmosfer bawah troposfer, selalu ada sejumlah besar partikel padat dan cair yang tersuspensi.

Sumber materi partikulat di atmosfer bumi adalah letusan gunung berapi, serbuk sari dari tumbuhan, mikroorganisme, dan yang terbaru dari aktivitas manusia, misalnya pembakaran bahan bakar fosil selama produksi. Partikel debu terkecil yang merupakan inti kondensasi merupakan penyebab terbentuknya kabut dan awan. Tanpa partikel padat yang terus-menerus hadir di atmosfer, tidak ada curah hujan yang akan jatuh di Bumi.

Atmosfer (dari bahasa Yunani ατμός - "uap" dan σφαῖρα - "bola") adalah selubung gas dari benda langit, yang ditahan di sekitarnya oleh gravitasi. Atmosfer adalah cangkang gas planet, terdiri dari campuran berbagai gas, uap air, dan debu. Pertukaran materi antara Bumi dan Antariksa terjadi melalui atmosfer. Bumi menerima debu kosmik dan material meteorit, kehilangan gas paling ringan: hidrogen dan helium. Atmosfer bumi ditembus melalui dan melalui radiasi matahari yang kuat, yang menentukan rezim termal permukaan planet, menyebabkan disosiasi molekul gas atmosfer dan ionisasi atom.

Atmosfer bumi mengandung oksigen, yang digunakan oleh sebagian besar organisme hidup untuk respirasi, dan karbon dioksida, yang dikonsumsi oleh tumbuhan, alga, dan cyanobacteria selama fotosintesis. Atmosfer juga merupakan lapisan pelindung planet, melindungi penghuninya dari radiasi ultraviolet matahari.

Semua benda masif - planet terestrial, raksasa gas memiliki atmosfer.

Komposisi atmosfer

Atmosfer merupakan campuran gas, terdiri dari nitrogen (78,08%), oksigen (20,95%), karbondioksida (0,03%), argon (0,93%), sejumlah kecil helium, neon, xenon, kripton (0,01%), 0,038% karbon dioksida, dan sejumlah kecil hidrogen, helium, dan gas mulia serta polutan lainnya.

Komposisi modern dari udara di bumi terbentuk lebih dari seratus juta tahun yang lalu, tetapi aktivitas produksi manusia yang meningkat secara dramatis masih menyebabkan perubahannya. Saat ini tercatat peningkatan kandungan CO 2 sekitar 10-12%, gas-gas yang memasuki atmosfer memiliki peran fungsional yang berbeda. Namun, signifikansi utama dari gas-gas ini ditentukan terutama oleh fakta bahwa mereka sangat kuat menyerap energi pancaran dan dengan demikian memiliki pengaruh yang signifikan terhadap rezim suhu permukaan dan atmosfer bumi.

Komposisi awal atmosfer planet biasanya bergantung pada sifat kimia dan suhu matahari selama pembentukan planet dan pelepasan gas luar selanjutnya. Kemudian komposisi selubung gas berkembang di bawah pengaruh berbagai faktor.

Atmosfer Venus dan Mars sebagian besar terdiri dari karbon dioksida dengan sedikit tambahan nitrogen, argon, oksigen, dan gas lainnya. Atmosfer bumi sebagian besar merupakan produk organisme yang hidup di dalamnya. Raksasa gas bersuhu rendah - Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus - dapat menampung sebagian besar gas dengan berat molekul rendah - hidrogen dan helium. Raksasa gas bersuhu tinggi seperti Osiris atau 51 Pegasi b, sebaliknya, tidak dapat menahannya dan molekul-molekul atmosfernya tersebar di angkasa. Proses ini lambat dan konstan.

Nitrogen, gas yang paling banyak tersebar di atmosfer, tidak aktif secara kimiawi.

Oksigen, tidak seperti nitrogen, ini adalah unsur kimia yang sangat aktif. Fungsi spesifik oksigen adalah oksidasi bahan organik organisme heterotrofik, batuan dan gas yang kurang teroksidasi yang diemisikan ke atmosfer oleh gunung berapi. Tanpa oksigen, tidak akan ada dekomposisi bahan organik mati.

Struktur atmosfer

Struktur atmosfer terdiri dari dua bagian: troposfer bagian dalam, stratosfer, mesosfer dan termosfer, atau ionosfer, dan bagian luar - magnetosfer (eksosfer).

1) Troposfer - ini adalah bagian bawah atmosfer, di mana 3 \\ 4 terkonsentrasi, yaitu ~ 80% dari seluruh atmosfer bumi. Ketinggiannya ditentukan oleh intensitas arus udara vertikal (naik atau turun) yang disebabkan oleh pemanasan permukaan bumi dan lautan, sehingga ketebalan troposfer di khatulistiwa adalah 16-18 km, di garis lintang sedang 10-11 km, dan di kutub - hingga 8 km. Suhu udara di troposfer pada ketinggian menurun sebesar 0,6 ° C untuk setiap 100m dan berkisar dari +40 hingga - 50 ° C.

2) Stratosphere terletak di atas troposfer dan memiliki ketinggian hingga 50 km dari permukaan planet. Suhu di ketinggian hingga 30 km konstan -50 ° C. Kemudian mulai naik dan pada ketinggian 50 km mencapai + 10ºС.

Batas atas biosfer adalah layar ozon.

Lapisan ozon adalah lapisan atmosfer di dalam stratosfer yang terletak pada ketinggian yang berbeda dari permukaan bumi dan memiliki kepadatan ozon maksimum pada ketinggian 20-26 km.

Ketinggian lapisan ozon di kutub diperkirakan 7-8 km, di ekuator 17-18 km, dan ketinggian maksimum keberadaan ozon adalah 45-50 km. Di atas lapisan ozon, kehidupan tidak mungkin terjadi karena radiasi ultraviolet matahari yang keras. Jika Anda memampatkan semua molekul ozon, Anda mendapatkan lapisan ~ 3mm di sekitar planet.

3) Mesosfer - batas atas dari lapisan ini terletak sampai ketinggian 80 km. Fitur utamanya adalah penurunan tajam suhu -90 ° C di dekat batas atasnya. Awan noctilucent terekam di sini, terdiri dari kristal es.

4) Ionosfer (termosfer) - terletak hingga ketinggian 800 km dan ditandai dengan peningkatan suhu yang signifikan:

Suhu 150 km + 240 ° С,

200 km suhu + 500 ° С,

600 km suhu + 1500 ° C.

Di bawah pengaruh radiasi ultraviolet dari Matahari, gas berada dalam keadaan terionisasi. Ionisasi dikaitkan dengan pancaran gas dan munculnya aurora.

Ionosfer memiliki kemampuan beberapa refleksi gelombang radio, yang menyediakan komunikasi radio jarak jauh di planet ini.

5) Eksosfer - Terletak di atas 800 km dan membentang hingga 3000 km. Di sini suhunya\u003e 2000 ° C. Kecepatan gas mendekati kritis ~ 11,2 km / detik. Atom hidrogen dan helium mendominasi, yang membentuk korona bercahaya di sekitar Bumi, memanjang hingga ketinggian 20.000 km.

Fungsi atmosfer

1) Termoregulasi - cuaca dan iklim di Bumi bergantung pada distribusi panas, tekanan.

2) Dukungan hidup.

3) Di troposfer, ada gerakan vertikal dan horizontal global massa udara, yang menentukan siklus air, pertukaran panas.

4) Hampir semua permukaan merupakan proses geologi akibat interaksi atmosfer, litosfer, dan hidrosfer.

5) Pelindung - atmosfer melindungi bumi dari luar angkasa, radiasi matahari dan debu meteorit.

Fungsi atmosfer... Tanpa atmosfer, kehidupan di Bumi tidak mungkin ada. Seseorang mengkonsumsi 12-15 kg setiap hari. udara, menghirup setiap menit dari 5 hingga 100 liter, yang secara signifikan melebihi kebutuhan harian rata-rata untuk makanan dan air. Selain itu, atmosfer dengan andal melindungi seseorang dari bahaya yang mengancamnya dari luar angkasa: tidak memungkinkan meteorit dan radiasi kosmik melewatinya. Seseorang bisa hidup tanpa makanan selama lima minggu, tanpa air selama lima hari, tanpa udara selama lima menit. Aktivitas manusia normal tidak hanya membutuhkan udara, tetapi juga kemurniannya. Kesehatan manusia, keadaan flora dan fauna, kekuatan dan ketahanan bangunan dan bangunan tergantung pada kualitas udara. Udara yang tercemar merusak perairan, darat, laut, tanah. Atmosfer menentukan cahaya dan mengatur rezim termal bumi, berkontribusi pada redistribusi panas di dunia. Selubung gas melindungi bumi dari pendinginan dan pemanasan yang berlebihan. Jika planet kita tidak dikelilingi oleh cangkang udara, maka dalam satu hari amplitudo fluktuasi suhu akan mencapai 200 C. Atmosfer menyelamatkan semua yang hidup di Bumi dari sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar kosmik yang merusak. Atmosfer sangat penting dalam distribusi cahaya. Udaranya memecah sinar matahari menjadi jutaan sinar kecil, menyebarkannya dan menciptakan iluminasi yang seragam. Atmosfer berfungsi sebagai saluran suara.

Udara adalah perpaduan alami berbagai gas. Sebagian besar mengandung unsur-unsur seperti nitrogen (sekitar 77%) dan oksigen, kurang dari 2% adalah argon, karbondioksida dan gas inert lainnya.

Oksigen, atau O2, adalah elemen kedua dari tabel periodik dan komponen terpenting, tanpanya kehidupan hampir tidak akan ada di planet ini. Apakah dia berpartisipasi dalam berbagai proses, di mana aktivitas vital semua makhluk hidup bergantung.

Berhubungan dengan

Komposisi udara

O2 menjalankan fungsinya proses oksidatif dalam tubuh manusiayang memungkinkan Anda melepaskan energi untuk kehidupan normal. Saat istirahat, tubuh manusia membutuhkan 350 mililiter oksigen, dengan pengerahan tenaga fisik yang berat, nilai ini meningkat tiga sampai empat kali lipat.

Berapa persentase oksigen di udara yang kita hirup? Normalnya adalah 20,95% ... Udara yang dihembuskan mengandung lebih sedikit O2 - 15,5-16%... Udara yang dihembuskan juga mengandung karbondioksida, nitrogen, dan zat lainnya. Penurunan selanjutnya dalam persentase oksigen menyebabkan kerusakan, dan nilai kritis 7-8% menyebabkan hasil yang fatal.

Dari tabel tersebut Anda dapat memahami, misalnya, bahwa udara yang dihembuskan mengandung banyak nitrogen dan elemen tambahan, tetapi O2 hanya 16,3%... Kandungan oksigen dari udara yang dihirup sekitar 20,95%.

Penting untuk memahami apa yang merupakan elemen seperti oksigen. O2 - yang paling umum di bumi unsur kimiayang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa. Ini melakukan fungsi oksidasi paling penting di.

Tanpa elemen kedelapan dari tabel periodik anda tidak bisa mendapatkan api... Oksigen kering meningkatkan sifat listrik dan pelindung film dan mengurangi muatan volumenya.

Unsur ini terkandung dalam senyawa berikut:

Silikat - mengandung sekitar 48% O2.
(laut dan segar) - 89%.
Udara - 21%.
Senyawa lain di kerak bumi.

Udara tidak hanya mengandung zat gas, tetapi juga uap dan aerosolserta berbagai kontaminan. Bisa berupa debu, kotoran, berbagai puing kecil lainnya. Itu mengandung mikrobayang dapat menyebabkan berbagai penyakit. Influenza, campak, batuk rejan, alergen, dan penyakit lainnya hanyalah sebagian kecil dari konsekuensi negatif yang muncul ketika kualitas udara memburuk dan tingkat bakteri patogen meningkat.

Persentase udara adalah jumlah semua unsur yang menyusun komposisinya. Lebih mudah untuk menunjukkan dengan jelas terbuat dari apa udara, serta persentase oksigen di udara, pada diagram.

Diagram menunjukkan gas mana yang lebih banyak di udara. Nilai yang ditunjukkan di atasnya akan sedikit berbeda untuk udara yang dihirup dan dihembuskan.

Bagan - Rasio Udara.

Ada beberapa sumber darimana oksigen terbentuk:

Tanaman. Juga diketahui dari kursus biologi sekolah bahwa tanaman melepaskan oksigen saat mereka menyerap karbon dioksida.
Dekomposisi fotokimia uap air. Proses tersebut diamati di bawah pengaruh radiasi matahari di atmosfer bagian atas.
Mencampur aliran udara di lapisan atmosfer bawah.

Fungsi oksigen di atmosfer dan untuk tubuh

Untuk seseorang, yang disebut tekanan parsialyang dapat dihasilkan oleh gas jika memenuhi seluruh volume campuran yang terisi. Tekanan parsial normal pada 0 meter di atas permukaan laut adalah 160 milimeter merkuri... Peningkatan ketinggian menyebabkan penurunan tekanan parsial. Indikator ini penting, karena suplai oksigen ke semua organ penting dan c. Tergantung padanya.

Oksigen sering digunakan untuk pengobatan berbagai penyakit... Tabung oksigen, inhaler membantu organ manusia berfungsi secara normal saat kekurangan oksigen.

Penting! Komposisi udara dipengaruhi oleh banyak faktor, masing-masing persentase oksigen dapat bervariasi. Situasi lingkungan yang negatif menyebabkan penurunan kualitas udara. Di kota-kota besar dan pemukiman perkotaan besar, proporsi karbondioksida (CO2) akan lebih tinggi daripada di pemukiman kecil atau di hutan dan kawasan lindung. Ketinggian juga berpengaruh besar - persentase oksigen di pegunungan akan lebih rendah. Perhatikan contoh berikut - di Gunung Everest yang mencapai ketinggian 8,8 km, konsentrasi oksigen di udara akan 3 kali lebih rendah daripada di dataran rendah. Untuk masa tinggal yang aman di puncak gunung yang tinggi, masker oksigen diperlukan.

Komposisi udara telah berubah selama bertahun-tahun. Proses evolusi, bencana alam telah menyebabkan perubahan, oleh karena itu persentase oksigen menurundiperlukan agar bioorganisme berfungsi normal. Beberapa tahapan sejarah dapat dipertimbangkan:

Era prasejarah. Saat ini, konsentrasi oksigen di atmosfer sedang sekitar 36%.
150 tahun yang lalu O2 menempati 26% dari total angkatan udara.
Saat ini, konsentrasi oksigen di udara adalah hanya di bawah 21%.

Perkembangan selanjutnya dari dunia sekitarnya dapat menyebabkan perubahan lebih lanjut dalam komposisi udara. Dalam waktu dekat, kecil kemungkinannya konsentrasi O2 bisa di bawah 14%, karena hal ini akan menyebabkannya gangguan tubuh.

Apa penyebab kekurangan oksigen

Asupan rendah paling sering diamati pada transportasi pengap, ruangan berventilasi buruk atau di ketinggian . Penurunan kadar oksigen di udara dapat menyebabkan efek negatif pada tubuh... Terjadi penipisan mekanisme, sistem saraf paling terpengaruh. Ada beberapa alasan mengapa tubuh menderita hipoksia:

Kekurangan darah. Dipanggil dengan keracunan karbon monoksida... Keadaan ini menurunkan kandungan oksigen dalam darah. Ini berbahaya karena darah berhenti mengirimkan oksigen ke hemoglobin.
Kekurangan peredaran darah. Itu mungkin dengan diabetes, gagal jantung... Dalam situasi seperti itu, pengangkutan darah memburuk atau menjadi tidak mungkin.
Faktor histotoksik yang mempengaruhi tubuh dapat menyebabkan hilangnya kemampuan menyerap oksigen. Bangkit dalam kasus keracunan dengan racun atau karena paparan yang berat.

Sejumlah gejala menunjukkan bahwa tubuh membutuhkan O2. Pertama-tama laju pernapasan meningkat... Denyut jantung juga meningkat. Fungsi pelindung ini dirancang untuk mengirimkan oksigen ke paru-paru dan menyediakan darah dan jaringan bagi mereka.

Penyebab kekurangan oksigen sakit kepala, kantuk meningkat, penurunan konsentrasi. Kasus yang terisolasi tidak terlalu menakutkan, mereka cukup mudah diperbaiki. Untuk menormalkan gagal napas, dokter meresepkan obat bronkodilator dan obat lain. Jika hipoksia menjadi parah, seperti kehilangan koordinasi seseorang atau bahkan komamaka perawatannya menjadi lebih rumit.

Jika ditemukan gejala hipoksia, itu penting segera konsultasikan ke dokter dan tidak untuk mengobati sendiri, karena penggunaan obat tertentu bergantung pada penyebab pelanggaran. Untuk kasus ringan, ini membantu perawatan masker oksigen dan bantal, hipoksia darah membutuhkan transfusi darah, dan koreksi penyebab melingkar hanya mungkin dilakukan dengan pembedahan pada jantung atau pembuluh darah.

Perjalanan oksigen yang luar biasa melalui tubuh kita

Kesimpulan

Oksigen adalah yang terpenting komponen udara, yang tanpanya penerapan banyak proses di Bumi tidak mungkin dilakukan. Komposisi udara telah berubah selama puluhan ribu tahun karena proses evolusi, tetapi saat ini jumlah oksigen di atmosfer telah mencapai nilainya. pada 21%... Kualitas udara yang dihirup seseorang mempengaruhi kesehatannya, Oleh karena itu, perlu menjaga kebersihan ruangan dan berusaha mengurangi pencemaran lingkungan.

YouTube ensiklopedis

1 / 5

✪ Pesawat ruang angkasa Bumi (Episode 14) - Atmosfer

✪ Mengapa atmosfer tidak tersedot ke dalam ruang hampa kosmik?

✪ Masuk ke atmosfer bumi dari pesawat ruang angkasa Soyuz TMA-8

✪ Struktur atmosfer, makna, studi

✪ O.S. Ugolnikov "Atmosfer atas. Pertemuan Bumi dan ruang angkasa"

Subtitle

Perbatasan atmosfer

Atmosfer dianggap sebagai area di sekitar Bumi, di mana media gasnya berputar bersama dengan Bumi secara keseluruhan. Atmosfer berpindah ke ruang antarplanet secara bertahap, di eksosfer, mulai dari ketinggian 500-1000 km dari permukaan bumi.

Menurut definisi yang diajukan oleh International Aeronautical Federation, batas antara atmosfer dan ruang angkasa digambar di sepanjang garis Karman, yang terletak pada ketinggian sekitar 100 km, di atasnya penerbangan udara menjadi sama sekali tidak mungkin. NASA menggunakan 122 kilometer (400.000 kaki) sebagai batas atmosfer, di mana angkutan beralih dari manuver bertenaga mesin ke manuver aerodinamis.

Properti fisik

Selain gas yang ditunjukkan dalam tabel, atmosfer juga mengandung Cl 2 (\\ displaystyle (\\ ce (Cl2))) , SO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (SO2))) , NH 3 (\\ displaystyle (\\ ce (NH3))) , CO (\\ displaystyle ((\\ ce (CO)))) , O 3 (\\ displaystyle ((\\ ce (O3)))) , NO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (NO2))) , hidrokarbon, HCl (\\ displaystyle (\\ ce (HCl))) , HF (\\ displaystyle (\\ ce (HF))) , HBr (\\ displaystyle (\\ ce (HBr))) , HI (\\ displaystyle ((\\ ce (HI)))) , pasangan Hg (\\ displaystyle (\\ ce (Hg))) , I 2 (\\ displaystyle (\\ ce (I2))) , Br 2 (\\ displaystyle (\\ ce (Br2))) , serta banyak gas lainnya dalam jumlah kecil. Sejumlah besar partikel padat dan cair tersuspensi (aerosol) secara konstan ditemukan di troposfer. Gas paling langka di atmosfer bumi adalah Rn (\\ displaystyle (\\ ce (Rn))) .

Struktur atmosfer

Lapisan batas atmosfer

Lapisan troposfer bawah (tebal 1-2 km), di mana keadaan dan sifat permukaan bumi secara langsung mempengaruhi dinamika atmosfer.

Troposfer

Batas atasnya terletak pada ketinggian 8-10 km di kutub, 10-12 km di iklim sedang dan 16-18 km di garis lintang tropis; lebih rendah di musim dingin daripada di musim panas.
Lapisan utama atmosfer yang lebih rendah mengandung lebih dari 80% massa total udara atmosfer dan sekitar 90% dari semua uap air di atmosfer. Turbulensi dan konveksi sangat berkembang di troposfer, awan muncul, siklon dan anticyclones berkembang. Suhu menurun dengan bertambahnya ketinggian dengan gradien vertikal rata-rata 0,65 ° / 100 meter.

Tropopause

Lapisan peralihan dari troposfer ke stratosfer, lapisan atmosfer tempat penurunan suhu seiring dengan ketinggian berhenti.

Stratosfir

Lapisan atmosfer tersebut berada di ketinggian 11 hingga 50 km. Sedikit perubahan suhu di lapisan 11-25 km (stratosfer bawah) dan peningkatannya di lapisan 25-40 km dari minus 56,5 menjadi plus 0,8 ° C (stratosfer atas atau wilayah inversi) adalah karakteristiknya. Setelah mencapai nilai sekitar 273 K (hampir 0 ° C) pada ketinggian sekitar 40 km, suhunya tetap konstan hingga ketinggian sekitar 55 km. Daerah bersuhu konstan ini disebut stratopause dan merupakan batas antara stratosfer dan mesosfer.

Stratopause

Lapisan batas atmosfer antara stratosfer dan mesosfer. Distribusi suhu vertikal memiliki maksimum (sekitar 0 ° C).

Mesosfer

Termosfer

Batas atasnya sekitar 800 km. Suhu naik hingga ketinggian 200-300 km, di mana ia mencapai nilai orde 1500 K, setelah itu suhu tetap hampir konstan hingga ketinggian tinggi. Di bawah pengaruh radiasi matahari dan radiasi kosmik, udara terionisasi ("lampu kutub") - area utama ionosfer terletak di dalam termosfer. Pada ketinggian lebih dari 300 km, oksigen atom mendominasi. Batas atas termosfer sangat ditentukan oleh aktivitas Matahari saat ini. Selama periode aktivitas rendah - misalnya, pada tahun 2008-2009 - ada penurunan yang nyata pada ukuran lapisan ini.

Termopause

Wilayah atmosfer berbatasan dengan bagian atas termosfer. Di wilayah ini, penyerapan radiasi matahari dapat diabaikan dan suhu sebenarnya tidak berubah seiring dengan ketinggian.

Eksosfer (Orb of Dispersion)

Hingga ketinggian 100 km, atmosfer adalah campuran gas yang homogen dan tercampur dengan baik. Pada lapisan yang lebih tinggi, distribusi gas di sepanjang ketinggian bergantung pada massa molekulnya; konsentrasi gas yang lebih berat berkurang lebih cepat dengan jarak dari permukaan bumi. Akibat penurunan massa jenis gas, suhu turun dari 0 ° C di stratosfer menjadi minus 110 ° C di mesosfer. Namun, energi kinetik partikel individu pada ketinggian 200-250 km sesuai dengan suhu ~ 150 ° C. Di atas 200 km, fluktuasi suhu dan kepadatan gas yang signifikan diamati dalam ruang dan waktu.

Pada ketinggian sekitar 2000-3500 km, eksosfer berangsur-angsur berubah menjadi apa yang disebut ruang hampa dekat ruang, yang diisi dengan partikel langka gas antarplanet, terutama atom hidrogen. Tetapi gas ini hanyalah sebagian kecil dari materi antarplanet. Bagian lainnya terdiri dari partikel mirip debu yang berasal dari komet dan meteorik. Selain partikel seperti debu yang sangat dijernihkan, radiasi elektromagnetik dan korpuskular dari matahari dan galaksi merambah ke ruang ini.

Gambaran

Troposfer menyumbang sekitar 80% dari massa atmosfer, stratosfer - sekitar 20%; massa mesosfer tidak lebih dari 0,3%, termosfer kurang dari 0,05% dari total massa atmosfer.

Berdasarkan sifat listrik di atmosfer, neutrosfer dan ionosfir .

Sifat lain dari atmosfer dan pengaruhnya pada tubuh manusia

Atmosfer memberi kita oksigen yang kita butuhkan untuk bernapas. Namun, karena penurunan tekanan total atmosfer saat naik ke ketinggian, tekanan parsial oksigen juga menurun.

Sejarah pembentukan atmosfer

Menurut teori yang paling tersebar luas, atmosfer bumi terdiri dari tiga komposisi berbeda sepanjang sejarah yang terakhir. Ini awalnya terdiri dari gas ringan (hidrogen dan helium) yang ditangkap dari ruang antarplanet. Inilah yang disebut suasana utama... Pada tahap selanjutnya, aktivitas vulkanik aktif menyebabkan kejenuhan atmosfer dengan gas lain, kecuali hidrogen (karbon dioksida, amonia, uap air). Jadi itu terbentuk suasana sekunder... Suasananya restoratif. Selanjutnya proses pembentukan atmosfer ditentukan oleh faktor-faktor berikut:

kebocoran gas ringan (hidrogen dan helium) ke ruang antarplanet;
reaksi kimia yang terjadi di atmosfer di bawah pengaruh radiasi ultraviolet, pelepasan petir dan beberapa faktor lainnya.

Nitrogen

Pembentukan sejumlah besar nitrogen disebabkan oleh oksidasi atmosfer amonia-hidrogen dengan oksigen molekuler O 2 (\\ displaystyle (\\ ce (O2))), yang mulai muncul dari permukaan planet sebagai hasil fotosintesis, dimulai dari 3 miliar tahun yang lalu. Juga nitrogen N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) dilepaskan ke atmosfer sebagai hasil denitrifikasi nitrat dan senyawa lain yang mengandung nitrogen. Nitrogen dioksidasi oleh ozon menjadi NO (\\ displaystyle ((\\ ce (NO)))) di atmosfer atas.

Nitrogen N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) masuk ke dalam reaksi hanya dalam kondisi tertentu (misalnya, selama pelepasan petir). Oksidasi molekul nitrogen oleh ozon dengan pelepasan listrik dalam jumlah kecil digunakan dalam produksi industri pupuk nitrogen. Ini dapat dioksidasi dengan konsumsi energi yang rendah dan diubah menjadi bentuk yang aktif secara biologis oleh cyanobacteria (ganggang biru-hijau) dan bakteri nodul membentuk simbiosis rhizobial dengan kacang-kacangan, yang dapat menjadi tanaman pupuk hijau efektif yang tidak menguras, tetapi memperkaya tanah dengan pupuk alami.

Oksigen

Komposisi atmosfer mulai berubah secara radikal dengan munculnya organisme hidup di bumi akibat fotosintesis yang disertai dengan pelepasan oksigen dan penyerapan karbondioksida. Awalnya, oksigen dihabiskan untuk oksidasi senyawa tereduksi - amonia, hidrokarbon, bentuk besi yang terkandung di lautan dan lainnya. Pada akhir tahap ini, kandungan oksigen di atmosfer mulai bertambah. Suasana modern dengan sifat pengoksidasi secara bertahap terbentuk. Karena hal ini menyebabkan perubahan serius dan mendadak dalam banyak proses yang terjadi di atmosfer, litosfer, dan biosfer, peristiwa ini disebut Bencana Oksigen.

gas mulia

Polusi udara

Belakangan ini, manusia mulai mempengaruhi evolusi atmosfer. Hasil dari aktivitas manusia telah menjadi peningkatan konstan dalam kandungan karbon dioksida di atmosfer karena pembakaran bahan bakar hidrokarbon yang terakumulasi pada era geologi sebelumnya. Jumlah yang sangat besar dikonsumsi dalam fotosintesis dan diserap oleh lautan dunia. Gas ini masuk ke atmosfer akibat penguraian batuan karbonat dan bahan organik tumbuhan dan hewan, serta akibat aktivitas vulkanisme dan produksi manusia. Selama 100 tahun terakhir, konten CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) di atmosfer meningkat 10%, dengan sebagian besar (360 miliar ton) berasal dari pembakaran bahan bakar. Jika laju pertumbuhan pembakaran bahan bakar terus berlanjut, maka dalam 200-300 tahun mendatang jumlahnya CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) di atmosfer akan berlipat ganda dan dapat menyebabkan