Потужність атмосфери землі становить приблизно. Атмосфера, її склад та структура. Функції атмосфери. Фізіологічні та інші властивості атмосфери

Товщина атмосфери - приблизно 120 км від поверхні Землі. Сумарна маса повітря в атмосфері - (5,1-5,3) × 10 18 кг. З них маса сухого повітря становить 5,1352 ± 0,0003 × 10 18 кг, загальна маса водяної пари в середньому дорівнює 1,27 × 10 16 кг.

тропопауза

Перехідний шар від тропосфери до стратосфери, шар атмосфери, в якому припиняється зниження температури з висотою.

стратосфера

Шар атмосфери, розташований на висоті від 11 до 50 км. Характерно незначна зміна температури в шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) і підвищення її в шарі 25-40 км від -56,5 до 0,8 ° (верхній шар стратосфери або область інверсії). Досягнувши на висоті близько 40 км значення близько 273 К (майже 0 ° C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузой і є кордоном між стратосферой і мезосферою.

Стратопауза

Прикордонний шар атмосфери між стратосферой і мезосферою. У вертикальному розподілі температури має місце максимум (близько 0 ° C).

мезосфера

атмосфера Землі

Кордон атмосфери Землі

термосфера

Верхня межа - близько 800 км. Температура зростає до висот 200-300 км, де досягає значень близько 1500 К, після чого залишається майже незмінною до великих висот. Під дією ультрафіолетового й рентгенівської сонячної радіації і космічного випромінювання відбувається іонізація повітря ( «полярні сяйва») - основні області іоносфери лежать всередині термосфери. На висотах понад 300 км переважає атомарний кисень. Верхня межа термосфери в значній мірі визначається поточною активністю Сонця. У періоди низької активності - наприклад, в 2008-2009 рр - відбувається помітне зменшення розмірів цього шару.

термопауза

Область атмосфери прилегла зверху до термосфере. У цій області поглинання сонячного випромінювання незначно і температура мало змінюється з висотою.

Екзосфера (сфера розсіювання)

До висоти 100 км атмосфера являє собою гомогенну добре перемішану суміш газів. У більш високих шарах розподіл газів по висоті залежить від їх молекулярних мас, концентрація більш важких газів зменшується швидше в міру віддалення від поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 ° C в стратосфері до -110 ° C в мезосфері. Однак кінетична енергія окремих частинок на висотах 200-250 км відповідає температурі ~ 150 ° C. Вище 200 км спостерігаються значні флуктуації температури і щільності газів в часі і просторі.

На висоті близько 2000-3500 км екзосфера поступово переходить в так званий бліжнекосміческій вакуум, Який заповнений сильно розрідженими частками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частина міжпланетного речовини. Іншу частину складають пилоподібні частки кометного і метеорного походження. Крім надзвичайно розріджених пилоподібних частинок, в цей простір проникає електромагнітна і корпускулярна радіація сонячного і галактичного походження.

На частку тропосфери припадає близько 80% маси атмосфери, на частку стратосфери - близько 20%; маса мезосфери - не більше 0,3%, термосфери - менше 0,05% від загальної маси атмосфери. На підставі електричних властивостей в атмосфері виділяють нейтросферу і іоносферу. В даний час вважають, що атмосфера простягається до висоти 2000-3000 км.

Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферу і гетеросферу. гетеросферу - це область, де гравітація впливає на поділ газів, так як їх перемішування на такій висоті незначно. Звідси випливає змінний склад гетеросферу. Нижче її лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери, звана гомосфера. Кордон між цими шарами називається турбопаузи, вона лежить на висоті близько 120 км.

Фізіологічні та інші властивості атмосфери

Вже на висоті 5 км над рівнем моря у нетренованого людини з'являється кисневе голодування і без адаптації працездатність людини значно знижується. Тут закінчується фізіологічна зона атмосфери. Дихання людини стає неможливим на висоті 9 км, хоча приблизно до 115 км атмосфера містить кисень.

Атмосфера постачає нас необхідним для дихання киснем. Однак внаслідок падіння загального тиску атмосфери в міру підйому на висоту відповідно знижується і парціальний тиск кисню.

У розріджених шарах повітря поширення звуку виявляється неможливим. До висот 60-90 км ще можливе використання опору і підйомної сили повітря для керованого аеродинамічного польоту. Але починаючи з висот 100-130 км знайомі кожному льотчику поняття числа М і звукового бар'єру втрачають свій сенс: там проходить умовна лінія Кармана, за якою починається область чисто балістичного польоту, управляти яким можна, лише використовуючи реактивні сили.

На висотах вище 100 км атмосфера позбавлена \u200b\u200bй іншого чудового властивості - здатності поглинати, проводити і передавати теплову енергію шляхом конвекції (т. Е. З допомогою перемішування повітря). Це означає, що різні елементи обладнання, апаратури орбітальної космічної станції не зможуть охолоджуватися зовні так, як це робиться зазвичай на літаку, - за допомогою повітряних струменів і повітряних радіаторів. На такій висоті, як і взагалі в космосі, єдиним способом передачі тепла є теплове випромінювання.

Історія утворення атмосфери

Згідно з найбільш поширеною теорії, атмосфера Землі в часі перебувала в трьох різних складах. Спочатку вона складалася з легких газів (водню і гелію), захоплених з міжпланетного простору. Це так звана первинна атмосфера (Близько чотирьох мільярдів років тому). На наступному етапі активна вулканічна діяльність призвела до насичення атмосфери і іншими газами, крім водню (вуглекислим газом, аміаком, водяною парою). так утворилася вторинна атмосфера (Близько трьох мільярдів років до наших днів). Ця атмосфера була відновної. Далі процес утворення атмосфери визначався наступними факторами:

витік легких газів (водню і гелію) в міжпланетний простір;
хімічні реакції, що відбуваються в атмосфері під впливом ультрафіолетового випромінювання, грозових розрядів і деяких інших чинників.

Поступово ці чинники привели до утворення третинної атмосфери, Яка характеризується набагато меншим вмістом водню і набагато більшим - азоту і вуглекислого газу (утворені в результаті хімічних реакцій з аміаку і вуглеводнів).

азот

Утворення великої кількості азоту N 2 обумовлено окисленням аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем О2, який почав надходити з поверхні планети в результаті фотосинтезу, починаючи з 3 млрд років тому. Також азот N 2 виділяється в атмосферу в результаті денітрифікації нітратів та інших азотовмісних сполук. Азот окислюється озоном до NO в верхніх шарах атмосфери.

Азот N 2 вступає в реакції лише в специфічних умовах (наприклад, при розряді блискавки). Окислення молекулярного азоту озоном при електричних розрядах в малих кількостях використовується в промисловому виготовленні азотних добрив. Окисляти його з малими енерговитратами і переводити в біологічно активну форму можуть ціанобактерії (синьо-зелені водорості) і бульбочкові бактерії, що формують ризобіальних симбіоз з бобовими рослинами, т. н. сидератами.

кисень

Склад атмосфери почав радикально змінюватися з появою на Землі живих організмів, в результаті фотосинтезу, що супроводжується виділенням кисню і поглинанням вуглекислого газу. Спочатку кисень витрачався на окислення відновлених з'єднань - аміаку, вуглеводнів, закисной форми заліза, що містилася в океанах і ін. Після закінчення даного етапу вміст кисню в атмосфері стало рости. Поступово утворилася сучасна атмосфера, що володіє окислювальними властивостями. Оскільки це викликало серйозні і різкі зміни багатьох процесів, що протікають в атмосфері, літосфері і біосфері, це подія отримала назву Киснева катастрофа.

благородні гази

Забруднення атмосфери

Останнім часом на еволюцію атмосфери став впливати людина. Результатом його діяльності став постійний значне зростання вмісту в атмосфері вуглекислого газу через спалювання вуглеводневого палива, накопиченого в попередні геологічні епохи. Величезні кількості СО2 споживаються при фотосинтезі і поглинаються світовим океаном. Цей газ надходить в атмосферу завдяки розкладанню карбонатних гірських порід і органічних речовин рослинного і тваринного походження, а також внаслідок вулканізму і виробничої діяльності людини. За останні 100 років вміст СО2 в атмосфері зросла на 10%, причому основна частина (360 млрд тонн) поступила в результаті спалювання палива. Якщо темпи зростання спалювання палива збережуться, то в найближчі 200-300 років кількість СО 2 в атмосфері подвоїться і може привести до глобальних змін клімату.

Спалювання палива - основне джерело і забруднюючих газів (СО,, SO 2). Діоксид сірки окислюється киснем повітря до SO 3 у верхніх шарах атмосфери, який в свою чергу взаємодіє з парами води і аміаку, а утворюються при цьому сірчана кислота (Н 2 SO 4) і сульфат амонію ((NH 4) 2 SO 4) повертаються на поверхню Землі у вигляді т. зв. кислотних дощів. Використання двигунів внутрішнього згоряння призводить до значного забруднення атмосфери оксидами азоту, вуглеводнями і з'єднаннями свинцю (тетраетилсвинець Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Аерозольна забруднення атмосфери обумовлено як природними причинами (виверження вулканів, пилові бурі, винесення крапель морської води і пилку рослин і ін.), Так і господарською діяльністю людини (видобуток руд і будівельних матеріалів, спалювання палива, виготовлення цементу і т. п.). Інтенсивний широкомасштабний винос твердих частинок в атмосферу - одна з можливих причин змін клімату планети.

Див. також

Jacchia (модель атмосфери)

Примітки

посилання

література

В. В. Парин, Ф. П. Космолінська, Б. А. Душков «Космічна біологія і медицина» (видання 2-е, перероблене і доповнене), М .: «Просвещение», 1975, 223 стор.
Н. В. Гусакова «Хімія навколишнього середовища», Ростов-на-Дону: Фенікс, 2004, 192 с ISBN 5-222-05386-5
Соколов В. А. Геохімія природних газів, М., 1971;
Маків М., Філліпс Л. Хімія атмосфери, М., 1978;
Уорк K., Уорнер С. Забруднення повітря. Джерела і контроль, пров. з англ., М .. 1980;
Моніторинг фонового забруднення природних середовищ. в. 1, Л., 1982.

земля
Історія Землі	Вік Землі Геологічна історія Землі геохронологічна шкала Історія життя на Землі Заледеніння Землі Парадокс слабкого молодого Сонця Теорія гігантського зіткнення Хронологія еволюції
Географія і геологія	Австралія Азія Антарктида Африка Європа Північна Америка Південна Америка Атлантичний океан Індійський океан Північний Льодовитий океан Тихий океан Південний океан атмосфера

Склад Землі. повітря

Повітря - це механічна суміш з різних газів, складових атмосферу Землі. Повітря необхідне для дихання живих організмів, знаходить широке застосування в промисловості.

Те, що повітря являє собою саме суміш, а не однорідну субстанцію, було доведено в ході експериментів шотландського вченого Джозефа Блека. В ході одного з них учений виявив, що при нагріванні білої магнезії (вуглекислий магній) виділяється «пов'язане повітря», тобто вуглекислий газ, і утворюється палена магнезія (оксид магнію). При випалюванні вапняку, навпаки, відбувається видалення «пов'язаного повітря». На основі цих експериментів учений зробив висновок, що відмінність між вуглекислими і їдкими лугами полягає в тому, що до складу перших входить вуглекислий газ, який є однією із складових частин повітря. Сьогодні ж ми знаємо, що крім вуглекислого, до складу земної повітря входять:

Зазначене в таблиці співвідношення газів в земній атмосфері характерно для її нижніх шарів, до висоти 120 км. У цих областях лежить добре перемішана, однорідна за складом область, звана гомосфери. Вище гомосфери лежить гетеросферу, для якої характерно розкладання молекул газів на атоми і іони. Області відокремлені один від одного турбопаузи.

Хімічна реакція, при якій під впливом сонячного і космічного випромінювання відбувається розкладання молекул на атоми, називається фотодисоціація. При розпаді молекулярного кисню утворюється атомарний кисень, який є основним газом атмосфери на висотах понад 200 км. На висотах від 1200 км починають переважати водень і гелій, які є найбільш легкими з газів.

Оскільки основна маса повітря зосереджена в 3 нижніх атмосферних шарах, зміни складу повітря на висотах понад 100 км не роблять помітного впливу на загальний склад атмосфери.

Азот - найпоширеніший газ, на частку якого припадає більше трьох чвертей обсягу земного повітря. Сучасний азот утворився при окисленні ранньої аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем, який утворюється в процесі фотосинтезу. В даний час невелика кількість азоту в атмосферу надходить в результаті денітрифікації - процесу відновлення нітратів до нітритів, з подальшим утворенням газоподібних оксидів і молекулярного азоту, який проводиться анаеробними прокариотами. Частина азоту в атмосферу надходить при вулканічних виверженнях.

У верхніх шарах атмосфери при впливі електричних розрядів за участю озону молекулярний азот окислюється до монооксиду азоту:

N 2 + O 2 → 2NO

У звичайних умовах монооксид негайно ж вступає в реакцію з киснем з утворенням закису азоту:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Азот є найважливішим хімічним елементом земної атмосфери. Азот входить до складу білків, забезпечує мінеральне живлення рослин. Він визначає швидкість біохімічних реакцій, відіграє роль розчинника кисню.

Другим за поширеністю газом атмосфери Землі є кисень. Утворення цього газу пов'язують з фотосинтезуючої діяльністю рослин і бактерій. І чим більш різноманітними і численними ставали фотосинтезуючі організми, тим більш значним ставав процес вмісту кисню в атмосфері. Невелика кількість важкого кисню виділяється при дегазації мантії.

У верхніх шарах тропосфери і стратосфери під впливом ультрафіолетового сонячного випромінювання (позначимо його як hν) утворюється озон:

O 2 + hν → 2O

В результаті дії того ж ультрафіолетового випромінювання відбувається і розпад озону:

О 3 + hν → О 2 + О

О 3 + O → 2О 2

В результаті першої реакції утворюється атомарний кисень, в результаті другої - молекулярний кисень. Всі 4 реакції носять назву «механізм Чепмена», по імені британського вченого Сідні Чепмена відкрив їх в 1930 році.

Кисень служить для дихання живих організмів. З його допомогою відбуваються процеси окислення і горіння.

Озон служить для захисту живих організмів від ультрафіолетового випромінювання, яке викликає незворотні мутації. Найбільша концентрація озону спостерігається в нижній стратосфері в межах т.зв. озонового шару або озонового екрану, лежачого на висотах 22-25 км. Вміст озону невелика: при нормальному тиску весь озон земної атмосфери займав би шар товщиною всього 2,91 мм.

Освіта третього за поширеністю в атмосфері газу аргону, а також неону, гелію, криптону і ксенону пов'язують з вулканічними виверженнями і розпадом радіоактивних елементів.

Зокрема гелій є продуктом радіоактивного розпаду урану, торію і радію: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (в цих реакція α-частинка є ядром гелію, яка в процесі втрати енергії захоплює електрони і стає 4 He).

Аргон утворюється в процесі розпаду радіоактивного ізотопу калію: 40 K → 40 Ar + γ.

Неон випаровується з вивержених порід.

Криптон утворюється як кінцевий продукт розпаду урану (235 U і 238 U) і торію Th.

Основна маса атмосферного криптону утворилася ще на ранніх стадіях еволюції Землі як результат розпаду трансуранових елементів з феноменально малим періодом напіврозпаду або надійшла з космосу, зміст криптону в якому в десять мільйонів разів вище ніж на Землі.

Ксенон є результатом ділення урану, але основна маса цього газу залишилася з ранніх стадій утворення Землі, від первинної атмосфери.

Вуглекислий газ надходить в атмосферу в результаті вулканічних вивержень і в процесі розкладання органічної речовини. Його вміст в атмосфері середніх широт Землі сильно розрізняється залежно від сезонів року: взимку кількість CO 2 зростає, а влітку - знижується. Пов'язано це коливання з діяльністю рослин, які використовують вуглекислий газ в процесі фотосинтезу.

Водень утворюється в результаті розкладання води сонячним випромінюванням. Але, будучи найлегшим з газів, що входять до складу атмосфери, постійно випаровується в космічний простір, і тому зміст його в атмосфері дуже невелика.

Водяна пара є результатом випаровування води з поверхні озер, річок, морів і суші.

Концентрація основних газів в нижніх шарах атмосфери, за винятком водяної пари і вуглекислого газу, постійна. У невеликих кількостях в атмосфері містяться оксид сірки SO 2, аміак NH 3, монооксид вуглецю СО, озон O 3, хлороводень HCl, фтороводород HF, монооксид азоту NO, вуглеводні, пари ртуті Hg, йоду I 2 і багато інших. У нижньому атмосферному шарі тропосфері постійно знаходиться велика кількість зважених твердих і рідких частинок.

Джерелами твердих частинок в атмосфері Землі є вулканічні виверження, пилок рослин, мікроорганізми, а останнім часом і діяльність людини, наприклад, спалювання викопного палива в процесі виробництва. Найдрібніші частинки пилу, які є ядрами конденсації, служать причинами освіти туманів і хмар. Без твердих частинок, постійно присутніх в атмосфері, на Землю не випадало б опади.

Атмосфера (від. Грец. Ατμός - «пар» і σφαῖρα - «сфера») - газова оболонка небесного тіла, що утримується біля нього гравітацією. Атмосфера - газоподібна оболонка планети, що складається з суміші різних газів, водяної пари і пилу. Через атмосферу здійснюється обмін речовини Землі з Космосом. Земля одержує космічний пил і метеоритний матеріал, втрачає найлегші гази: водень і гелій. Атмосфера Землі наскрізь пронизує потужної радіацією Сонця, що визначає тепловий режим поверхні планети, викликає дисоціацію молекул атмосферних газів і іонізацію атомів.

Атмосфера Землі містить кисень, який використовується більшістю живих організмів для дихання, і діоксид вуглецю, споживаний рослинами, водоростями і ціанобактеріями в процесі фотосинтезу. Атмосфера також є захисним шаром планети, захищаючи її мешканців від сонячного ультрафіолетового випромінювання.

Атмосфера є у всіх масивних тіл - планет земного типу, газових гігантів.

склад атмосфери

Атмосфера - це суміш газів, що складається з азоту (78,08%), кисню (20,95%), вуглекислого газу (0,03%), аргону (0,93%), невеликої кількості гелію, неону, ксенону, криптону (0,01%), 0,038% двоокису вуглецю, і невелика кількість водню, гелію, інших благородних газів і забруднювачів.

Сучасний склад повітря Землі встановився більш сотні мільйонів років тому, проте різко зросла виробнича діяльність людини все ж привела до його зміни. В даний час відзначається збільшення вмісту СО 2 приблизно на 10-12% .Входящіе до складу атмосфери гази виконують різні функціональні ролі. Однак основне значення цих газів визначається перш за все тим, що вони дуже сильно поглинають променисту енергію і тим самим істотно впливають на температурний режим поверхні Землі і атмосфери.

Початковий склад атмосфери планети зазвичай залежить від хімічних і температурних властивостей сонця в період формування планет і подальшого виходу зовнішніх газів. Потім склад газової оболонки еволюціонує під дією різних факторів.

Атмосфера Венери і Марса в основному складаються з двоокису вуглецю з невеликими додаваннями азоту, аргону, кисню та інших газів. Земна атмосфера в великій мірі є продуктом живуть в ній організмів. Низькотемпературні газові гіганти - Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун - можуть утримувати в основному гази з низькою молекулярною масою - водень і гелій. Високотемпературні газові гіганти, такі як Осіріс або 51 Пегаса b, навпаки, не можуть її утримати і молекули їх атмосфери розсіюються в просторі. Цей процес протікає повільно, постійно.

азот, найпоширеніший газ в атмосфері, хімічно мало активний.

кисень, На відміну від азоту, хімічно дуже активний елемент. Специфічна функція кисню - окислення органічної речовини гетеротрофних організмів, гірських порід і недоокислених газів, що викидаються в атмосферу вулканами. Без кисню не було б розкладання мертвого органічного речовини.

структура атмосфери

Структура атмосфери складається з двох частин: внутренней- тропосфери, стратосфери, мезосфери і термосфери, або іоносфери, і зовнішньої - магнітосфери (екзосфери).

1) Тропосфера - це нижня частина атмосфери, в якій зосереджено 3 \\ 4 тобто ~ 80% всієї земної атмосфери. Її висота визначається інтенсивністю вертикальних (висхідних або низхідних) потоків повітря, викликаних нагріванням земної поверхні і океану, тому товщина тропосфери на екваторі становить 16 - 18 км, в помірних широтах 10-11 км, а на полюсах - до 8 км. Температура повітря в тропосфері на висоті знижується на 0,6ºС на кожні 100м і коливається від +40 до - 50ºС.

2) Стратосфера знаходиться вище тропосфери і має висоту до 50 км від поверхні планети. Температура на висоті до 30 км постійна -50 º С. Потім вона починає підвищуватися і на висоті 50 км досягає + 10ºС.

Верхньою межею біосфери є озоновий екран.

Озоновий екран - це шар атмосфери в межах стратосфери, розташований на різній висоті від поверхні Землі і має максимальну щільність озону на висоті 20-26 км.

Висота озонового шару біля полюсів оцінюється в 7 - 8 км, у екватора в 17-18км, а максимальна висота присутності озону - 45-50 км. Вище озонового екрану життя неможливе через жорсткого ультрафіолетового випромінювання Сонця. Якщо спресувати все молекули озону, то вийде шар ~ 3 мм навколо планети.

3) Мезосфера - верхня межа цього шару розташовується до висоти 80 км. Головна її особливість - різке зниження температури -90ºС у її верхньої межі. Тут фіксується сріблясті хмари, що складаються з крижаних кристалів.

4) Іоносфера (термосфера) - розташовується до висоти 800 км і для неї характерно значне підвищення температури:

150км температура + 240ºС,

200км температура + 500ºС,

600км температура + 1500ºС.

Під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця гази знаходяться в іонізованому стані. З іонізацією пов'язано світіння газів і виникнення полярних сяйв.

Іоносфера має здатність багаторазового відбиття радіохвиль, що забезпечує дальню радіозв'язок на планеті.

5) Екзосфера - розташовується вище 800км і простягається до 3000км. Тут температура\u003e 2000ºС. Швидкість руху газів наближається до критичної ~ 11,2 км / сек. Панують атоми водню і гелію, які утворюють навколо Землі світиться корону, що простирається до висоти 20000км.

функцій атмосфери

1) Терморегулююча - погода і клімат на Землі залежить від розподілу тепла, тиску.

2) життєзабезпечуючих.

3) У тропосфері відбувається глобальні вертикальні і горизонтальні переміщення повітряних мас визначає кругообіг води, теплообмін.

4) Практично всі поверхні геологічні процеси обумовлені взаємодією атмосфери, літосфери і гідросфери.

5) Захисна - атмосфера захищає землю від космосу, сонячної радіації і метеоритної пилу.

функції атмосфери. Без атмосфери життя на Землі було б неможливе. Людина щодня споживає 12-15 кг. повітря, вдихаючи кожну хвилину від 5 до 100л, що значно перевершує середньодобову потреба в їжі і воді. Крім того, атмосфера надійно оберігає людину від небезпек, що загрожують йому з космосу: не пропускає метеорити, космічні випромінювання. Без їжі людина може прожити п'ять тижнів, без води - п'ять днів, без повітря - п'ять хвилин. Нормальна життєдіяльність людей потребує не тільки повітря, а й певною його чистоти. Від якості повітря повітря залежать здоров'я людей, стан рослинного і тваринного світу, міцність і довговічність конструкцій будівель, споруд. Забруднене повітря згубний для вод, суші, морів, грунтів. Атмосфера визначає світловий і регулює тепловий режими землі, сприяє перерозподілу тепла на земній кулі. Газова оболонка охороняє Землю від надмірного охолодження і нагрівання. Якби наша планета не була б оточена повітряною оболонкою, то протягом однієї доби амплітуда коливань температури досягла б 200 С. Атмосфера рятує все живе на Землі від згубних ультрафіолетових, рентгенівських і космічних променів. Велике значення атмосфери в розподілі світла. Її повітря розбиває сонячні промені на мільйон дрібних променів, розсіює їх і створює рівномірне освітлення. Атмосфера служить провідником звуків.

Повітря - це природна суміш різних газів. Найбільше в ньому містяться такі елементи, як азот (близько 77%) і кисень, менше 2% складають аргон, вуглекислий газ та інші інертні гази.

Кисень, або О2 - другий елемент періодичної таблиці і найважливіший компонент, без якого навряд чи б існувало життя на планеті. він бере участь в різноманітних процесах, Від яких залежить життєдіяльність всього живого.

Вконтакте

склад повітря

О2 виконує функцію окислювальних процесів в людському тілі, Які дозволяють виділити енергію для нормальної життєдіяльності. У стані спокою людський організм вимагає близько 350 мілілітрів кисню, При важких фізичних навантаженнях це значення зростає в три-чотири рази.

Скільки відсотків кисню в повітрі, яким ми дихаємо? норма дорівнює 20,95% . Повітря, що видихається містить меншу кількість О2 - 15,5-16%. Склад повітря, що видихається також включає вуглекислий газ, азот та інші речовини. Подальше зниження процентного вмісту кисню призводить до порушення роботи, а критичне значення 7-8% викликає летальний результат.

З таблиця можна зрозуміти, наприклад, що у видихуваному повітрі міститься дуже багато азоту і додаткових елементів, а ось О2 всього 16,3%. Вміст кисню у вдихуваному повітрі приблизно становить 20,95%.

Важливо зрозуміти, що являє собою такий елемент, як кисень. О2 найбільш поширений на землі хімічний елемент , Який не має кольору, запаху і смаку. Він виконує найважливішу функцію окислення в.

Без восьмого елемента періодичної таблиці не можна добути вогонь. Сухий кислородпозволяєт поліпшити електричні та захисні властивості плівок, зменшувати їх об'ємний заряд.

Міститься цей елемент в наступних сполуках:

Силікати - в них присутня приблизно 48% О2.
(Морська і прісна) - 89%.
Повітря - 21%.
Інші з'єднання в земній корі.

Повітря містить в собі не тільки газоподібні речовини, а й пари і аерозолі, А також різні забруднюючі домішки. Це може бути пил, бруд, інший різний дрібне сміття. У ньому містяться мікроби, Які можуть викликати різні захворювання. Грип, кір, коклюш, алергени та інші хвороби - це лише малий список негативних наслідків, які з'являються при погіршенні якості повітря і підвищення рівня хвороботворних бактерій.

Процентне співвідношення повітря - це кількість усіх елементів, які входять до його складу. Показати наочно, з чого складається повітря, а також відсоток кисню в повітрі зручніше на діаграмі.

Діаграма відображає, якого газу міститься більше в повітрі. Значення, наведені на ній, будуть трохи відрізнятися для вдихуваного і повітря, що видихається.

Діаграма - співвідношення повітря.

Виділяють кілька джерел, з яких утворюється кисень:

Рослини. Ще зі шкільного курсу біології відомо, що рослини виділяють кисень при поглинанні вуглекислого газу.
Фотохімічні розкладання водяної пари. Процес спостерігається під дією сонячного випромінювання в верхньому шарі атмосфери.
Перемішування потоків повітря в нижніх атмосферних шарах.

Функції кисню в атмосфері і для організму

Для людини величезне значення має так зване парціальний тиск, Яке міг би виробляти газ, якби займав весь яку він обіймав обсяг суміші. Нормальне парціальний тиск на висоті 0 метрів над рівнем моря становить 160 міліметрів ртутного стовпа. Збільшення висоти викликає зменшення парціального тиску. Цей показник важливий, тому що від нього залежить надходження кисню в усі важливі органи і в.

Кисень нерідко використовується для лікування різних захворювань. Кисневі балони, інгалятори допомагають органам людини нормально функціонувати при наявності кисневого голодування.

Важливо! На склад повітря впливають багато факторів, відповідно, може змінюватися відсоток кисню. Негативна екологічна ситуація призводить до погіршення якості повітря. У мегаполісах і великих міських поселеннях пропорція вуглекислого газу (СО2) буде більше, ніж в невеликих поселеннях або на лісових і заповідних територіях. Великий вплив робить і висота - процентний вміст кисню буде менше в горах. Можна розглянути наступний приклад - на горі Еверест, яка досягає висоти 8,8 км, концентрація кисню в повітрі буде нижче в 3 рази, ніж в низині. Для безпечного перебування на високогірних вершинах потрібно використовувати кисневі маски.

Склад повітря змінювався з плином років. Еволюційні процеси, природні катаклізми привели до змін в, тому зменшився відсоток кисню, Необхідний для нормальної роботи біоорганізмів. Можна розглянути кілька історичних етапів:

Доісторична епоха. В цей час концентрація кисню в атмосфері становила близько 36%.
150 років тому О2 займав 26% від загального повітряного складу.
В даний час концентрація кисню в повітрі становить трохи менше 21%.

Подальший розвиток навколишнього світу може привести до подальшого зміни складу повітря. На найближчим часом малоймовірне, що концентрація О2 може бути нижче 14%, так як це викличе порушення роботи організму.

До чого призводить брак кисню

Мале надходження найчастіше спостерігається в задушливому транспорті, погано провітрюваному приміщенні або на висоті . Зниження рівня вмісту кисню в повітрі може викликати негативний вплив на організм. Відбувається виснаження механізмів, найбільшому впливу піддається нервова система. Причин, за якими організм страждає від гіпоксії, можна виділити кілька:

Кров'яна брак. викликається при отруєнні чадним газом. Подібна ситуація знижує кисневу складову крові. Це небезпечно тим, що кров припиняє доставити кисень до гемоглобіну.
Циркуляторна брак. вона можлива при діабеті, серцевої недостатності. У такій ситуації погіршується або стає неможливим транспорт крові.
Гістотоксичної фактори, що впливають на організм, можуть викликати втрату здатності поглинати кисень. виникає при отруєнні отрутами або через вплив важких.

По ряду симптомів можна зрозуміти, що організму потрібно О2. В першу чергу підвищується частота дихання. Також збільшується частота серцевих скорочень. Ці захисні функції покликані поставити кисень до легень і забезпечити їм кров і тканини.

Нестача кисню викликає головні болі, підвищену сонливість, Погіршення концентрації. Поодинокі випадки не такі страшні, їх досить просто підкоригувати. Для нормалізації дихальної недостатності лікар виписує бронхорасширяющие ліки та інші засоби. Якщо ж гіпоксія приймає важкі форми, такі як втрата координації людини або навіть коматозний стан, То лікування ускладнюється.

Якщо виявлені симптоми гіпоксії, важливо негайно звернутися до лікаря і не займатися самолікуванням, тому що застосування того чи іншого лікарського засобу залежить від причин порушення. Для легких випадків допомагає лікування кисневими масками і подушками, кров'яна гіпоксія вимагає переливання крові, а коригування циркулярних причин можлива тільки при операції на серці або судини.

Неймовірна подорож кисню по нашому організму

висновок

Кисень - найважливіша складова повітря, Без якої неможливо здійснення багатьох процесів на Землі. Повітряний склад змінювався протягом десятків тисяч років через еволюційних процесів, але в даний час кількість кисню в атмосфері досягла значення в 21%. Якість повітря, яким дихає людина, впливає на його здоров'я, тому необхідно стежити за його чистотою в приміщенні і постаратися скоротити забруднення навколишнього середовища.

енциклопедичний YouTube

1 / 5

✪ Земля космічний корабель (14 Серія) - Атмосфера

✪ Чому атмосферу не втягнуло в космічний вакуум?

✪ Вхід в атмосферу Землі корабля "Союз ТМА-8"

✪ Атмосфера будова, значення, вивчення

✪ О. С. Угольников "Верхня атмосфера. Зустріч Землі і космосу"

субтитри

кордон атмосфери

Атмосферою прийнято вважати ту область навколо Землі, в якій газове середовище обертається разом з Землею як єдине ціле. Атмосфера переходить в міжпланетний простір поступово, в екзосфері, що починається на висоті 500-1000 км від поверхні Землі.

За визначенням, запропонованим Міжнародної авіаційної федерацією, межа атмосфери і космосу проводиться по лінії Кармана, розташованої на висоті близько 100 км, вище якої авіаційні польоти стають повністю неможливими. NASA використовує в якості кордону атмосфери позначку в 122 кілометра (400 000 футів), де «шатли» переключаються з маневрування за допомогою двигунів на аеродинамічний маневрування.

Фізичні властивості

Крім зазначених у таблиці газів, в атмосфері містяться 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))) , Вуглеводні, HCl (\\ displaystyle (\\ ce (HCl))) , HF (\\ displaystyle (\\ ce (HF))) , HBr (\\ displaystyle (\\ ce (HBr))) , HI (\\ displaystyle ((\\ ce (HI)))) , пари Hg (\\ displaystyle (\\ ce (Hg))) , I 2 (\\ displaystyle (\\ ce (I2))) , Br 2 (\\ displaystyle (\\ ce (Br2))) , А також і багато інших гази в незначних кількостях. У тропосфері постійно знаходиться велика кількість зважених твердих і рідких частинок (аерозоль). Самим рідкісним газом в Земний атмосфері є Rn (\\ displaystyle (\\ ce (Rn))) .

будова атмосфери

Прикордонний шар атмосфери

Нижній шар тропосфери (1-2 км товщиною), в якому стан і властивості поверхні Землі безпосередньо впливають на динаміку атмосфери.

тропосфера

Її верхня межа знаходиться на висоті 8-10 км в полярних, 10-12 км в помірних і 16-18 км в тропічних широтах; взимку нижче, ніж влітку.
Нижній, основний шар атмосфери містить більше 80% всієї маси атмосферного повітря і близько 90% всього наявного в атмосфері водяної пари. У тропосфері сильно розвинені турбулентність і конвекція, виникають хмари, розвиваються циклони і антициклони. Температура убуває з ростом висоти із середнім вертикальним градієнтом 0,65 ° / 100 метрів.

тропопауза

стратосфера

Шар атмосфери, розташований на висоті від 11 до 50 км. Характерно незначна зміна температури в шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) і підвищення її в шарі 25-40 км від мінус 56,5 до плюс 0,8 ° С (верхній шар стратосфери або область інверсії). Досягнувши на висоті близько 40 км значення близько 273 К (майже 0 ° C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузой і є кордоном між стратосферой і мезосферою.

Стратопауза

мезосфера

термосфера

Верхня межа - близько 800 км. Температура зростає до висот 200-300 км, де досягає значень близько 1500 К, після чого залишається майже незмінною до великих висот. Під дією сонячної радіації і космічного випромінювання відбувається іонізація повітря ( «полярні сяйва») - основні області іоносфери лежать всередині термосфери. На висотах понад 300 км переважає атомарний кисень. Верхня межа термосфери в значній мірі визначається поточною активністю Сонця. У періоди низької активності - наприклад, в 2008-2009 роках - відбувається помітне зменшення розмірів цього шару.

термопауза

Область атмосфери, прилегла зверху до термосфере. У цій області поглинання сонячного випромінювання незначно і температура мало змінюється з висотою.

Екзосфера (сфера розсіювання)

До висоти 100 км атмосфера являє собою гомогенну добре перемішану суміш газів. У більш високих шарах розподіл газів по висоті залежить від їх молекулярних мас, концентрація більш важких газів зменшується швидше в міру віддалення від поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 ° C в стратосфері до мінус 110 ° C в мезосфері. Однак кінетична енергія окремих частинок на висотах 200-250 км відповідає температурі ~ 150 ° C. Вище 200 км спостерігаються значні флуктуації температури і щільності газів в часі і просторі.

На висоті близько 2000-3500 км екзосфера поступово переходить в так званий бліжнекосміческій вакуум, Який заповнений рідкісними частками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частина міжпланетного речовини. Іншу частину складають пилоподібні частки кометного і метеорного походження. Крім надзвичайно розріджених пилоподібних частинок, в цей простір проникає електромагнітна і корпускулярна радіація сонячного і галактичного походження.

огляд

На підставі електричних властивостей в атмосфері виділяють нейтросферу і іоносферу .

Інші властивості атмосфери і вплив на людський організм

Історія утворення атмосфери

Згідно з найбільш поширеною теорії, атмосфера Землі протягом історії останньої перебити в трьох різних складах. Спочатку вона складалася з легких газів (водню і гелію), захоплених з міжпланетного простору. Це так звана первинна атмосфера. На наступному етапі активна вулканічна діяльність призвела до насичення атмосфери і іншими газами, крім водню (вуглекислим газом, аміаком, водяною парою). так утворилася вторинна атмосфера. Ця атмосфера була відновної. Далі процес утворення атмосфери визначався наступними факторами:

витік легких газів (водню і гелію) в міжпланетний простір;
хімічні реакції, що відбуваються в атмосфері під впливом ультрафіолетового випромінювання, грозових розрядів і деяких інших чинників.

азот

Утворення великої кількості азоту обумовлено окисленням аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем O 2 (\\ displaystyle (\\ ce (O2))), Який почав надходити з поверхні планети в результаті фотосинтезу, починаючи з 3 млрд років тому. також азот N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) виділяється в атмосферу в результаті денітрифікації нітратів та інших азотовмісних сполук. Азот окислюється озоном до NO (\\ displaystyle ((\\ ce (NO)))) у верхніх шарах атмосфери.

азот N 2 (\\ displaystyle (\\ ce (N2))) вступає в реакції лише в специфічних умовах (наприклад, при розряді блискавки). Окислення молекулярного азоту озоном при електричних розрядах в малих кількостях використовується в промисловому виготовленні азотних добрив. Окисляти його з малими енерговитратами і переводити в біологічно активну форму можуть ціанобактерії (синьо-зелені водорості) і бульбочкові бактерії, що формують ризобіальних симбіоз з бобовими рослинами, які можуть бути ефективними сидератами - рослинами, що не виснажують, а збагачують грунт природними добривами.

кисень

Склад атмосфери почав радикально змінюватися з появою на Землі живих організмів, в результаті фотосинтезу, що супроводжується виділенням кисню і поглинанням вуглекислого газу. Спочатку кисень витрачався на окислення відновлених з'єднань - аміаку, вуглеводнів, закисной форми заліза, що містилася в океанах і другом. Після закінчення даного етапу вміст кисню в атмосфері стало рости. Поступово утворилася сучасна атмосфера, що володіє окислювальними властивостями. Оскільки це викликало серйозні і різкі зміни багатьох процесів, що протікають в атмосфері, літосфері і біосфері, це подія отримала назву Киснева катастрофа.

благородні гази

Забруднення атмосфери

Останнім часом на еволюцію атмосфери став впливати людина. результатом людської діяльності став постійне зростання вмісту в атмосфері вуглекислого газу через спалювання вуглеводневого палива, накопиченого в попередні геологічні епохи. Величезні кількості споживаються при фотосинтезі і поглинаються світовим океаном. Цей газ надходить в атмосферу завдяки розкладанню карбонатних гірських порід і органічних речовин рослинного і тваринного походження, а також внаслідок вулканізму і виробничої діяльності людини. За останні 100 років вміст CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) в атмосфері зросла на 10%, причому основна частина (360 млрд тонн) поступила в результаті спалювання палива. Якщо темпи зростання спалювання палива збережуться, то в найближчі 200-300 років кількість CO 2 (\\ displaystyle (\\ ce (CO2))) в атмосфері подвоїться і може привести до