Muito menos na atmosfera da Terra.  As principais camadas da atmosfera terrestre em ordem crescente

Muito menos na atmosfera da Terra. As principais camadas da atmosfera terrestre em ordem crescente

Camadas da atmosfera em ordem a partir da superfície da Terra

O papel da atmosfera na vida da Terra

A atmosfera é a fonte de oxigênio que as pessoas respiram. No entanto, à medida que você sobe para a altitude, a pressão atmosférica total cai, resultando em uma diminuição na pressão parcial de oxigênio.

Os pulmões humanos contêm aproximadamente três litros de ar alveolar. Se a pressão atmosférica for normal, então a pressão parcial de oxigênio no ar alveolar será de 11 mm Hg. Art., pressão de dióxido de carbono - 40 mm Hg. Art., e vapor de água - 47 mm Hg. Arte. Com o aumento da altitude, a pressão do oxigênio diminui e a pressão do vapor d'água e do dióxido de carbono nos pulmões no total permanecerá constante - aproximadamente 87 mm Hg. Arte. Quando a pressão do ar for igual a esse valor, o oxigênio deixará de fluir para os pulmões.

Devido à diminuição da pressão atmosférica a uma altitude de 20 km, a água e o fluido corporal intersticial ferverão aqui em corpo humano. Se você não usar uma cabine pressurizada, a tal altura uma pessoa morrerá quase instantaneamente. Portanto, do ponto de vista características fisiológicas corpo humano, o "espaço" se origina de uma altura de 20 km acima do nível do mar.

O papel da atmosfera na vida da Terra é muito grande. Assim, por exemplo, graças às densas camadas de ar - troposfera e estratosfera, as pessoas estão protegidas da exposição à radiação. No espaço, no ar rarefeito, a uma altitude superior a 36 km, atua a radiação ionizante. A uma altitude de mais de 40 km - ultravioleta.

Ao subir acima da superfície da Terra a uma altura superior a 90-100 km, haverá um enfraquecimento gradual e, em seguida, o desaparecimento completo de fenômenos familiares aos humanos, observados na camada atmosférica inferior:

O som não se propaga.

Não há força aerodinâmica e arrasto.

O calor não é transferido por convecção, etc.

A camada atmosférica protege a Terra e todos os organismos vivos da radiação cósmica, dos meteoritos, é responsável por regular as flutuações sazonais de temperatura, equilibrando e equalizando as diárias. Na ausência de uma atmosfera na Terra temperatura diária flutuaria dentro de +/-200˚. A camada atmosférica é um "amortecedor" vital entre a superfície da Terra e o espaço exterior, um transportador de umidade e calor; processos de fotossíntese e troca de energia ocorrem na atmosfera - os processos biosféricos mais importantes.

Camadas da atmosfera em ordem a partir da superfície da Terra

A atmosfera é uma estrutura em camadas, que são as seguintes camadas da atmosfera em ordem a partir da superfície da Terra:

Troposfera.

Estratosfera.

Mesosfera.

Termosfera.

Exosfera

Cada camada não possui limites nítidos entre elas e sua altura é afetada pela latitude e pelas estações do ano. Esta estrutura em camadas foi formada como resultado de mudanças de temperatura em diferentes alturas. É graças à atmosfera que vemos estrelas cintilantes.

A estrutura da atmosfera da Terra por camadas:

De que é feita a atmosfera da Terra?

Cada camada atmosférica difere em temperatura, densidade e composição. A espessura total da atmosfera é de 1,5 a 2,0 mil km. De que é feita a atmosfera da Terra? Atualmente, é uma mistura de gases com várias impurezas.

Troposfera

A estrutura da atmosfera da Terra começa com a troposfera, que é a parte inferior da atmosfera com cerca de 10-15 km de altura. Aqui está a parte principal ar atmosférico. Característica troposfera - uma queda na temperatura de 0,6 ˚C à medida que você sobe a cada 100 metros. A troposfera concentrou em si quase todo o vapor de água atmosférico, e as nuvens também são formadas aqui.

A altura da troposfera muda diariamente. Além disso, seu valor médio varia de acordo com a latitude e a estação do ano. A altura média da troposfera acima dos pólos é de 9 km, acima do equador - cerca de 17 km. A temperatura média anual do ar sobre o equador é próxima de +26 ˚C, e sobre o Pólo Norte -23 ˚C. A linha superior do limite da troposfera acima do equador é temperatura média anual cerca de -70 ˚C, e sobre o pólo norte no verão -45 ˚C e no inverno -65 ˚C. Assim, quanto maior a altitude, menor a temperatura. Os raios do sol passam livremente pela troposfera, aquecendo a superfície da Terra. O calor irradiado pelo sol é retido pelo dióxido de carbono, metano e vapor de água.

Estratosfera

Acima da camada da troposfera está a estratosfera, que tem 50-55 km de altura. A peculiaridade desta camada é o aumento da temperatura com a altura. Entre a troposfera e a estratosfera encontra-se uma camada de transição chamada tropopausa.

Aproximadamente de uma altura de 25 quilômetros, a temperatura da camada estratosférica começa a aumentar e, ao atingir altura máxima 50 km assume valores de +10 a +30 ˚C.

Há muito pouco vapor de água na estratosfera. Às vezes, a uma altitude de cerca de 25 km, você pode encontrar nuvens bastante finas, que são chamadas de "madrepérola". NO dia eles não são perceptíveis, mas à noite eles brilham devido à iluminação do sol, que está abaixo do horizonte. A composição das nuvens de madrepérola são gotículas de água super-resfriadas. A estratosfera é composta principalmente de ozônio.

Mesosfera

A altura da camada da mesosfera é de aproximadamente 80 km. Aqui, à medida que sobe, a temperatura diminui e no limite superior atinge valores várias dezenas de C˚ abaixo de zero. Na mesosfera também podem ser observadas nuvens, que são presumivelmente formadas por cristais de gelo. Essas nuvens são chamadas de "prateadas". A mesosfera é caracterizada pela temperatura mais fria da atmosfera: de -2 a -138 ˚C.

Termosfera

Essa camada atmosférica recebeu esse nome devido às altas temperaturas. A termosfera é composta por:

Ionosfera.

exosferas.

A ionosfera é caracterizada por ar rarefeito, cada centímetro do qual a uma altitude de 300 km consiste em 1 bilhão de átomos e moléculas e a uma altitude de 600 km - mais de 100 milhões.

A ionosfera também é caracterizada pela alta ionização do ar. Esses íons são compostos de átomos de oxigênio carregados, moléculas carregadas de átomos de nitrogênio e elétrons livres.

Exosfera

A partir de uma altura de 800-1000 km, começa a camada exoférica. As partículas de gás, especialmente as leves, se movem aqui em grande velocidade, superando a força da gravidade. Tais partículas, devido à sua movimento rápido, saem da atmosfera para o espaço sideral e se dissipam. Portanto, a exosfera é chamada de esfera de espalhamento. São predominantemente átomos de hidrogênio que voam para o espaço, que compõem as camadas mais altas da exosfera. Graças a partículas na atmosfera superior e partículas do vento solar, podemos observar as luzes do norte.

Satélites e foguetes geofísicos permitiram estabelecer a presença na atmosfera superior do cinturão de radiação do planeta, que consiste em partículas eletricamente carregadas - elétrons e prótons.

A atmosfera da Terra é o invólucro gasoso do planeta. O limite inferior da atmosfera passa perto da superfície da Terra (a hidrosfera e a crosta terrestre), e o limite superior é a área em contato espaço sideral(122km). A atmosfera contém muitos elementos diferentes. Os principais são: 78% de nitrogênio, 20% de oxigênio, 1% de argônio, dióxido de carbono, néon gálio, hidrogênio, etc. Fatos interessantes pode ser visto no final do artigo ou clicando em.

A atmosfera tem camadas distintas de ar. As camadas de ar diferem em temperatura, diferença de gás e sua densidade e. Deve-se notar que as camadas da estratosfera e troposfera protegem a Terra de radiação solar. Nas camadas superiores, um organismo vivo pode receber dose letal espectro solar ultravioleta. Para pular rapidamente para a camada desejada da atmosfera, clique na camada correspondente:

Troposfera e tropopausa

Troposfera - temperatura, pressão, altitude

O limite superior é mantido em cerca de 8 a 10 km aproximadamente. Nas latitudes temperadas de 16 a 18 km e nas polares de 10 a 12 km. TroposferaÉ a camada principal inferior da atmosfera. Esta camada contém mais de 80% da massa total de ar atmosférico e cerca de 90% do vapor de água total. É na troposfera que a convecção e a turbulência surgem, os ciclones se formam e ocorrem. Temperatura diminui com a altura. Inclinação: 0,65°/100 m. A terra e a água aquecidas aquecem o ar envolvente. O ar aquecido sobe, esfria e forma nuvens. A temperatura nos limites superiores da camada pode atingir -50/70 °C.

É nessa camada que ocorrem as mudanças nas condições climáticas climáticas. O limite inferior da troposfera é chamado superfície pois tem muitos microorganismos voláteis e poeira. A velocidade do vento aumenta com a altura nesta camada.

tropopausa

Esta é a camada de transição da troposfera para a estratosfera. Aqui, cessa a dependência da diminuição da temperatura com o aumento da altitude. tropopausa - altura mínima, onde o gradiente vertical de temperatura cai para 0,2°C/100 m. A altura da tropopausa depende de fortes eventos climáticos, como ciclones. A altura da tropopausa diminui acima dos ciclones e aumenta acima dos anticiclones.

Estratosfera e estratopausa

A altura da camada da estratosfera é aproximadamente de 11 a 50 km. Há uma ligeira mudança de temperatura a uma altitude de 11-25 km. A uma altitude de 25 a 40 km, inversão temperatura, de 56,5 sobe para 0,8°C. De 40 km a 55 km a temperatura fica em torno de 0°C. Esta área é chamada - estratopausa.

Na Estratosfera, observa-se o efeito da radiação solar nas moléculas de gás, elas se dissociam em átomos. Quase não há vapor de água nesta camada. Aeronaves comerciais supersônicas modernas voam em altitudes de até 20 km devido a condições de voo estáveis. Balões meteorológicos de alta altitude sobem a uma altura de 40 km. Há correntes de ar constantes aqui, sua velocidade chega a 300 km/h. Também nesta camada se concentra ozônio, uma camada que absorve os raios ultravioleta.

Mesosfera e Mesopausa - composição, reações, temperatura

A camada da mesosfera começa em cerca de 50 km e termina em cerca de 80-90 km. As temperaturas diminuem com a elevação em cerca de 0,25-0,3°C/100 m. A troca de calor radiante é o principal efeito de energia aqui. Processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres (tem 1 ou 2 elétrons desemparelhados) desde eles implementam brilho atmosfera.

Quase todos os meteoros queimam na mesosfera. Os cientistas nomearam esta área Ignorosfera. Esta zona é difícil de explorar, pois a aviação aerodinâmica aqui é muito pobre devido à densidade do ar, que é 1000 vezes menor que na Terra. E para correr satélites artificiais a densidade ainda é muito alta. A pesquisa é realizada com a ajuda de foguetes meteorológicos, mas isso é uma perversão. Mesopausa camada de transição entre a mesosfera e a termosfera. Tem uma temperatura mínima de -90°C.

Linha Karman

Linha de bolso chamado de fronteira entre a atmosfera da Terra e o espaço sideral. Segundo a Federação Internacional de Aviação (FAI), a altura dessa fronteira é de 100 km. Esta definição foi dada em homenagem ao cientista americano Theodor von Karman. Ele determinou que nessa altura a densidade da atmosfera é tão baixa que a aviação aerodinâmica se torna impossível aqui, pois a velocidade da aeronave deve ser maior primeiro velocidade espacial . A tal altura, o conceito de barreira do som perde o seu significado. Aqui para gerenciar aeronave só é possível devido a forças reativas.

Termosfera e Termopausa

O limite superior desta camada é de cerca de 800 km. A temperatura sobe até cerca de 300 km, onde atinge cerca de 1500 K. Acima, a temperatura permanece inalterada. Nesta camada há Luzes polares- ocorre como resultado do efeito da radiação solar no ar. Este processo também é chamado de ionização do oxigênio atmosférico.

Devido à baixa rarefação do ar, voos acima da linha de Karman só são possíveis ao longo de trajetórias balísticas. Todos os voos orbitais tripulados (exceto voos para a Lua) ocorrem nesta camada da atmosfera.

Exosfera - Densidade, Temperatura, Altura

A altura da exosfera está acima de 700 km. Aqui o gás é muito rarefeito, e o processo ocorre dissipação— vazamento de partículas no espaço interplanetário. A velocidade dessas partículas pode chegar a 11,2 km/s. O crescimento da atividade solar leva à expansão da espessura dessa camada.

  • A concha de gás não voa para o espaço devido à gravidade. O ar é formado por partículas que possuem massa própria. Da lei da gravitação, pode-se concluir que todo objeto com massa é atraído pela Terra.
  • A lei de Buys-Ballot afirma que se você estiver no Hemisfério Norte e ficar de costas para o vento, a zona estará localizada à direita alta pressão, e à esquerda - baixo. No Hemisfério Sul, será o contrário.

Atmosfera(do grego atmos - vapor e spharia - bola) - a concha de ar da Terra, girando com ela. O desenvolvimento da atmosfera estava intimamente ligado aos processos geológicos e geoquímicos que ocorrem em nosso planeta, bem como às atividades dos organismos vivos.

O limite inferior da atmosfera coincide com a superfície da Terra, pois o ar penetra nos menores poros do solo e é dissolvido até na água.

O limite superior a uma altitude de 2000-3000 km passa gradualmente para o espaço sideral.

A atmosfera rica em oxigênio torna a vida possível na Terra. O oxigênio atmosférico é usado no processo de respiração por seres humanos, animais e plantas.

Se não houvesse atmosfera, a Terra seria tão silenciosa quanto a lua. Afinal, o som é a vibração das partículas de ar. A cor azul do céu é explicada pelo fato de que os raios do sol, passando pela atmosfera, como que através de uma lente, são decompostos em suas cores componentes. Nesse caso, os raios das cores azul e azul são espalhados principalmente.

A atmosfera retém a maior parte da radiação ultravioleta do Sol, que tem um efeito prejudicial sobre os organismos vivos. Também mantém o calor na superfície da Terra, impedindo que nosso planeta esfrie.

A estrutura da atmosfera

Várias camadas podem ser distinguidas na atmosfera, diferindo em densidade e densidade (Fig. 1).

Troposfera

Troposfera- a camada mais baixa da atmosfera, cuja espessura acima dos pólos é de 8 a 10 km, em latitudes temperadas - 10 a 12 km e acima do equador - 16 a 18 km.

Arroz. 1. A estrutura da atmosfera da Terra

O ar na troposfera é aquecido por superfície da Terra, ou seja, da terra e da água. Portanto, a temperatura do ar nesta camada diminui com a altura em média 0,6°C a cada 100 m. No limite superior da troposfera, atinge -55°C. Ao mesmo tempo, na região do equador no limite superior da troposfera, a temperatura do ar é de -70 ° C e na região Polo Norte-65 °C.

Cerca de 80% da massa da atmosfera está concentrada na troposfera, quase todo o vapor de água está localizado, ocorrem trovoadas, tempestades, nuvens e precipitação, e ocorre movimento vertical (convecção) e horizontal (vento) do ar.

Podemos dizer que o clima é formado principalmente na troposfera.

Estratosfera

Estratosfera- a camada da atmosfera localizada acima da troposfera a uma altitude de 8 a 50 km. A cor do céu nesta camada aparece roxa, o que se explica pela rarefação do ar, devido à qual os raios do sol quase não se espalham.

A estratosfera contém 20% da massa da atmosfera. O ar nesta camada é rarefeito, praticamente não há vapor de água e, portanto, quase não se formam nuvens e precipitação. No entanto, correntes de ar estáveis ​​são observadas na estratosfera, cuja velocidade atinge 300 km / h.

Esta camada é concentrada ozônio(tela de ozônio, ozonosfera), uma camada que absorve os raios ultravioleta, impedindo-os de passar para a Terra e, assim, protegendo os organismos vivos em nosso planeta. Devido ao ozônio, a temperatura do ar no limite superior da estratosfera está na faixa de -50 a 4-55 ° C.

Entre a mesosfera e a estratosfera existe uma zona de transição - a estratopausa.

Mesosfera

Mesosfera- uma camada da atmosfera localizada a uma altitude de 50-80 km. A densidade do ar aqui é 200 vezes menor do que na superfície da Terra. A cor do céu na mesosfera parece preta, as estrelas são visíveis durante o dia. A temperatura do ar cai para -75 (-90)°С.

A uma altitude de 80 km começa termosfera. A temperatura do ar nesta camada aumenta acentuadamente até uma altura de 250 m, e depois se torna constante: a uma altura de 150 km atinge 220-240 °C; a uma altitude de 500-600 km, excede 1500 °C.

Na mesosfera e na termosfera, sob a ação dos raios cósmicos, as moléculas de gás se quebram em partículas de átomos carregadas (ionizadas), então essa parte da atmosfera é chamada de ionosfera- uma camada de ar muito rarefeita, localizada a uma altitude de 50 a 1000 km, constituída principalmente por átomos de oxigênio ionizado, moléculas de óxido nítrico e elétrons livres. Esta camada é caracterizada por alta eletrificação, e ondas de rádio longas e médias são refletidas a partir dela, como de um espelho.

Na ionosfera surgem auroras - o brilho de gases rarefeitos sob a influência de partículas eletricamente carregadas que voam do Sol - e são observadas flutuações acentuadas no campo magnético.

Exosfera

Exosfera- a camada externa da atmosfera, localizada acima de 1000 km. Essa camada também é chamada de esfera de dispersão, pois as partículas de gás se movem aqui em alta velocidade e podem ser espalhadas no espaço sideral.

Composição da atmosfera

A atmosfera é uma mistura de gases, composta por nitrogênio (78,08%), oxigênio (20,95%), dióxido de carbono(0,03%), argônio (0,93%), não um grande número hélio, neônio, xenônio, criptônio (0,01%), ozônio e outros gases, mas seu conteúdo é insignificante (Tabela 1). A composição moderna do ar da Terra foi estabelecida há mais de cem milhões de anos, mas o aumento acentuado da atividade de produção humana, no entanto, levou à sua mudança. Atualmente, há um aumento no teor de CO 2 em cerca de 10-12%.

Os gases que compõem a atmosfera desempenham vários papéis funcionais. No entanto, o principal significado desses gases é determinado principalmente pelo fato de que eles absorvem muito fortemente a energia radiante e, portanto, têm um efeito significativo na regime de temperatura Superfície e atmosfera da Terra.

Tabela 1. Composição química ar atmosférico seco perto da superfície da Terra

Concentração de volume. %

Peso molecular, unidades

Oxigênio

Dióxido de carbono

Óxido nitroso

0 a 0,00001

Dióxido de enxofre

de 0 a 0,000007 no verão;

0 a 0,000002 no inverno

De 0 a 0,000002

46,0055/17,03061

Dióxido de azog

Monóxido de carbono

Azoto, o gás mais comum na atmosfera, quimicamente pouco ativo.

Oxigênio, ao contrário do nitrogênio, é um elemento quimicamente muito ativo. A função específica do oxigênio é a oxidação da matéria orgânica de organismos heterotróficos, pedras e gases suboxidados emitidos na atmosfera por vulcões. Sem oxigênio, não haveria decomposição de matéria orgânica morta.

O papel do dióxido de carbono na atmosfera é excepcionalmente grande. Entra na atmosfera como resultado dos processos de combustão, respiração dos organismos vivos, decomposição e é, antes de tudo, o principal material de construção para a criação de matéria orgânica durante a fotossíntese. Além disso, a propriedade do dióxido de carbono de transmitir radiação solar de ondas curtas e absorver parte da radiação térmica de ondas longas é de grande importância, o que criará o chamado efeito estufa, que será discutido a seguir.

A influência nos processos atmosféricos, especialmente no regime térmico da estratosfera, também é exercida por ozônio. Este gás serve como um absorvedor natural da radiação ultravioleta solar, e a absorção da radiação solar leva ao aquecimento do ar. Os valores médios mensais do conteúdo total de ozônio na atmosfera variam dependendo da latitude da área e da estação em 0,23-0,52 cm (esta é a espessura da camada de ozônio à pressão e temperatura do solo). Há um aumento no teor de ozônio do equador para os pólos e curso anual com um mínimo no outono e um máximo na primavera.

Uma propriedade característica da atmosfera pode ser chamada de que o conteúdo dos principais gases (nitrogênio, oxigênio, argônio) muda ligeiramente com a altura: a uma altitude de 65 km na atmosfera, o teor de nitrogênio é de 86%, oxigênio - 19 , argônio - 0,91, a uma altitude de 95 km - nitrogênio 77, oxigênio - 21,3, argônio - 0,82%. A constância da composição do ar atmosférico vertical e horizontalmente é mantida por sua mistura.

Além dos gases, o ar contém vapor de água e particulas solidas. Este último pode ter origem natural e artificial (antropogênica). Estes são pólen de flores, minúsculos cristais de sal, poeira da estrada, impurezas de aerossol. Quando os raios do sol penetram na janela, eles podem ser vistos a olho nu.

Existem especialmente muitos materiais particulados no ar das cidades e grandes centros industriais, onde as emissões de gases nocivos e suas impurezas formadas durante a combustão do combustível são adicionadas aos aerossóis.

A concentração de aerossóis na atmosfera determina a transparência do ar, o que afeta a radiação solar que atinge a superfície da Terra. Os maiores aerossóis são núcleos de condensação (de lat. condensação- compactação, espessamento) - contribuem para a transformação do vapor de água em gotículas de água.

O valor do vapor d'água é determinado principalmente pelo fato de retardar a radiação térmica de ondas longas da superfície da Terra; representa o principal elo de grandes e pequenos ciclos de umidade; aumenta a temperatura do ar quando os leitos de água se condensam.

A quantidade de vapor de água na atmosfera varia ao longo do tempo e do espaço. Assim, a concentração de vapor de água perto da superfície da Terra varia de 3% nos trópicos a 2-10 (15)% na Antártida.

O conteúdo médio de vapor de água na coluna vertical da atmosfera em latitudes temperadas é de cerca de 1,6-1,7 cm (a camada de vapor de água condensado terá essa espessura). As informações sobre o vapor de água em diferentes camadas da atmosfera são contraditórias. Assumiu-se, por exemplo, que na faixa de altitude de 20 a 30 km, a umidade específica aumenta fortemente com a altura. No entanto, medições subsequentes indicam uma maior secura da estratosfera. Aparentemente, a umidade específica na estratosfera depende pouco da altura e chega a 2-4 mg/kg.

A variabilidade do conteúdo de vapor de água na troposfera é determinada pela interação da evaporação, condensação e transporte horizontal. Como resultado da condensação do vapor de água, as nuvens se formam e caem. precipitação na forma de chuva, granizo e neve.

Os processos de transição de fase da água ocorrem principalmente na troposfera, razão pela qual as nuvens na estratosfera (em altitudes de 20-30 km) e na mesosfera (próximo à mesopausa), chamadas de madrepérola e prata, são observadas relativamente raramente. , enquanto as nuvens troposféricas geralmente cobrem cerca de 50% de toda a superfície da Terra.

A quantidade de vapor de água que pode estar contida no ar depende da temperatura do ar.

1 m 3 de ar a uma temperatura de -20 ° C não pode conter mais de 1 g de água; a 0 °C - não mais que 5 g; a +10 °С - não mais que 9 g; a +30 °С - não mais que 30 g de água.

Conclusão: Quanto maior a temperatura do ar, mais vapor de água ele pode conter.

O ar pode ser rico e não saturado vapor. Portanto, se a uma temperatura de +30 ° C 1 m 3 de ar contém 15 g de vapor de água, o ar não está saturado com vapor de água; se 30 g - saturado.

Umidade absoluta- esta é a quantidade de vapor de água contida em 1 m 3 de ar. É expresso em gramas. Por exemplo, se eles disserem " umidade absoluta igual a 15", isto significa que 1 mL contém 15 g de vapor de água.

Humidade relativa- esta é a razão (em percentagem) do conteúdo real de vapor de água em 1 m 3 de ar para a quantidade de vapor de água que pode estar contida em 1 m L a uma dada temperatura. Por exemplo, se o rádio durante a transmissão do boletim meteorológico disser que humidade relativa igual a 70%, o que significa que o ar contém 70% do vapor de água que pode conter a uma determinada temperatura.

Quanto maior a umidade relativa do ar, t. quanto mais próximo o ar estiver da saturação, maior a probabilidade de cair.

Sempre alta (até 90%) umidade relativa é observada em zona equatorial, porque fica lá durante todo o ano aquecer ar e há uma grande evaporação da superfície dos oceanos. A mesma alta umidade relativa está nas regiões polares, mas apenas porque em Baixas temperaturas mesmo uma pequena quantidade de vapor de água torna o ar saturado ou próximo da saturação. Em latitudes temperadas, a umidade relativa varia sazonalmente - é mais alta no inverno e mais baixa no verão.

A umidade relativa do ar é especialmente baixa nos desertos: 1 m 1 de ar contém duas a três vezes menos do que a quantidade de vapor de água possível a uma determinada temperatura.

Para medir a umidade relativa, é usado um higrômetro (do grego hygros - molhado e metreco - eu meço).

Quando resfriado, o ar saturado não consegue reter a mesma quantidade de vapor d'água em si mesmo, ele engrossa (condensa), transformando-se em gotículas de neblina. A neblina pode ser observada no verão em uma noite clara e fresca.

Nuvens- este é o mesmo nevoeiro, só que não se forma na superfície da terra, mas a uma certa altura. À medida que o ar sobe, ele esfria e o vapor de água nele se condensa. As minúsculas gotículas de água resultantes formam as nuvens.

envolvidos na formação de nuvens assunto particular suspensa na troposfera.

As nuvens podem ter forma diferente, que depende das condições de sua formação (Tabela 14).

As nuvens mais baixas e mais pesadas são stratus. Eles estão localizados a uma altitude de 2 km da superfície da Terra. A uma altitude de 2 a 8 km, nuvens cumulus mais pitorescas podem ser observadas. O mais alto e leve Nuvens à deriva. Eles estão localizados a uma altitude de 8 a 18 km acima da superfície da Terra.

famílias

Tipos de nuvens

Aparência

A. Nuvens superiores - acima de 6 km

I. Pinado

Em forma de fio, fibroso, branco

II. cirrocumulus

Camadas e sulcos de pequenos flocos e cachos, brancos

III. Cirrostratus

Véu esbranquiçado transparente

B. Nuvens da camada intermediária - acima de 2 km

4. Altocumulus

Camadas e sulcos de branco e cinza

V. Altoestratificado

Véu suave de cor cinza leitosa

B. Nuvens mais baixas - até 2 km

VI. Nimbostratus

Camada cinza sem forma sólida

VII. Stratocumulus

Camadas opacas e sulcos de cinza

VIII. em camadas

véu cinza iluminado

D. Nuvens de desenvolvimento vertical - do nível inferior ao superior

IX. Cumulus

Clubes e cúpulas brancas brilhantes, com bordas rasgadas pelo vento

X. Cumulonimbus

Massas poderosas em forma de cúmulo de cor de chumbo escuro

Proteção atmosférica

As principais fontes são empresas industriais e automóveis. Nas grandes cidades, o problema da contaminação por gás das principais vias de transporte é muito agudo. É por isso que em muitos principais cidades em todo o mundo, inclusive em nosso país, introduziu o controle ambiental da toxicidade dos gases de escape dos automóveis. Segundo especialistas, fumaça e poeira no ar podem reduzir pela metade o fluxo de energia solar para a superfície da Terra, o que levará a uma mudança nas condições naturais.

Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km em latitudes polares, 10-12 km em latitudes temperadas e 16-18 km em latitudes tropicais; menor no inverno do que no verão. A camada inferior e principal da atmosfera. Contém mais de 80% da massa total do ar atmosférico e cerca de 90% de todo o vapor de água presente na atmosfera. A turbulência e a convecção são fortemente desenvolvidas na troposfera, aparecem nuvens, desenvolvem-se ciclones e anticiclones. A temperatura diminui com a altitude com um gradiente vertical médio de 0,65°/100 m

Para "condições normais" na superfície da Terra são tomadas: densidade 1,2 kg/m3, pressão barométrica 101,35 kPa, temperatura mais 20 °C e umidade relativa de 50%. Esses indicadores condicionais têm um valor puramente de engenharia.

Estratosfera

A camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança na temperatura na camada de 11-25 km (camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8 ° (estratosfera superior ou região de inversão) são típicos. Tendo atingido um valor de cerca de 273 K (quase 0°C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura mantém-se constante até uma altitude de cerca de 55 km. Essa região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera.

Estratopausa

camada limite atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. Existe um máximo na distribuição vertical da temperatura (cerca de 0 °C).

Mesosfera

Mesopausa

Camada de transição entre a mesosfera e a termosfera. Há um mínimo na distribuição vertical de temperatura (cerca de -90°C).

Linha Karman

Altitude acima do nível do mar, que é convencionalmente aceita como o limite entre a atmosfera da Terra e o espaço.

Termosfera

O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe para altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem de 1500 K, após o que permanece quase constante até altas altitudes. Sob a influência da radiação solar ultravioleta e de raios-x e da radiação cósmica, o ar é ionizado ("luzes polares") - as principais regiões da ionosfera estão dentro da termosfera. Em altitudes acima de 300 km, predomina o oxigênio atômico.

Exosfera (esfera de dispersão)

Até uma altura de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Nas camadas mais altas, a distribuição dos gases em altura depende de suas massas moleculares, a concentração de gases mais pesados ​​diminui mais rapidamente com a distância da superfície da Terra. Devido à diminuição da densidade do gás, a temperatura cai de 0°C na estratosfera para -110°C na mesosfera. No entanto, a energia cinética de partículas individuais em altitudes de 200 a 250 km corresponde a uma temperatura de ~1500°C. Acima de 200 km, flutuações significativas na temperatura e na densidade do gás são observadas no tempo e no espaço.

A uma altitude de cerca de 2.000-3.000 km, a exosfera passa gradualmente para o chamado vácuo espacial próximo, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás é apenas parte da matéria interplanetária. A outra parte é composta por partículas semelhantes a poeira de origem cometária e meteórica. Além de partículas semelhantes a poeira extremamente rarefeitas, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra nesse espaço.

A troposfera representa cerca de 80% da massa da atmosfera, a estratosfera representa cerca de 20%; a massa da mesosfera não é superior a 0,3%, a termosfera é inferior a 0,05% da massa total da atmosfera. Com base nas propriedades elétricas na atmosfera, a neutrosfera e a ionosfera são distinguidas. Atualmente, acredita-se que a atmosfera se estenda a uma altitude de 2.000-3.000 km.

Dependendo da composição do gás na atmosfera, eles emitem homosfera e heterosfera. heterosfera- esta é uma área onde a gravidade afeta a separação dos gases, uma vez que sua mistura a tal altura é desprezível. Daí segue a composição variável da heterosfera. Abaixo dela encontra-se uma parte homogênea e bem misturada da atmosfera, chamada de homosfera. O limite entre essas camadas é chamado de turbopausa, fica a uma altitude de cerca de 120 km.

Propriedades físicas

A espessura da atmosfera é de aproximadamente 2.000 a 3.000 km da superfície da Terra. A massa total de ar - (5,1-5,3)? 10 18 kg. A massa molar do ar limpo e seco é 28,966. Pressão a 0 °C ao nível do mar 101,325 kPa; temperatura crítica ?140,7°C; pressão crítica 3,7 MPa; Cp 1,0048?10? J/(kg K) (a 0°C), Cv 0,7159 10? J/(kg K) (a 0°C). Solubilidade do ar em água a 0°С - 0,036%, a 25°С - 0,22%.

Propriedades fisiológicas e outras da atmosfera

Já a uma altitude de 5 km acima do nível do mar, uma pessoa não treinada desenvolve fome de oxigênio e, sem adaptação, o desempenho de uma pessoa é significativamente reduzido. É aqui que termina a zona fisiológica da atmosfera. A respiração humana torna-se impossível a uma altitude de 15 km, embora até cerca de 115 km a atmosfera contenha oxigênio.

A atmosfera nos fornece o oxigênio que precisamos para respirar. No entanto, devido à queda na pressão total da atmosfera à medida que você sobe a uma altura, a pressão parcial do oxigênio também diminui de acordo.

Os pulmões humanos contêm constantemente cerca de 3 litros de ar alveolar. A pressão parcial de oxigênio no ar alveolar à pressão atmosférica normal é de 110 mm Hg. Art., pressão de dióxido de carbono - 40 mm Hg. Art., e vapor de água - 47 mm Hg. Arte. Com o aumento da altitude, a pressão do oxigênio cai e a pressão total de vapor de água e dióxido de carbono nos pulmões permanece quase constante - cerca de 87 mm Hg. Arte. O fluxo de oxigênio para os pulmões parará completamente quando a pressão do ar circundante se tornar igual a esse valor.

A uma altitude de cerca de 19-20 km, a pressão atmosférica cai para 47 mm Hg. Arte. Portanto, nessa altura, a água e o fluido intersticial começam a ferver no corpo humano. Fora da cabine pressurizada nessas altitudes, a morte ocorre quase instantaneamente. Assim, do ponto de vista da fisiologia humana, o "espaço" já começa a uma altitude de 15 a 19 km.

Camadas densas de ar - a troposfera e a estratosfera - nos protegem dos efeitos nocivos da radiação. Com suficiente rarefação do ar, em altitudes superiores a 36 km, a radiação ionizante, raios cósmicos primários, tem um efeito intenso no corpo; em altitudes superiores a 40 km, a parte ultravioleta do espectro solar, que é perigosa para os seres humanos, opera.

À medida que subimos a uma altura cada vez maior acima da superfície da Terra, gradualmente enfraquecemos e depois desaparecemos completamente, fenômenos que nos são familiares, observados nas camadas mais baixas da atmosfera, como a propagação do som, a ocorrência de sustentação aerodinâmica e resistência, transferência de calor por convecção, etc.

Em camadas rarefeitas de ar, a propagação do som é impossível. Até altitudes de 60 a 90 km, ainda é possível usar a resistência do ar e a sustentação para um voo aerodinâmico controlado. Mas a partir de altitudes de 100-130 km, os conceitos do número M e da barreira do som familiares a todos os pilotos perdem seu significado, passa a Linha Karman condicional, além da qual começa a esfera de vôo puramente balístico, que só pode ser controlada usando forças reativas.

Em altitudes acima de 100 km, a atmosfera também é privada de outra propriedade notável - a capacidade de absorver, conduzir e transferir energia térmica por convecção (ou seja, por meio de mistura de ar). Significa que vários elementos equipamento, equipamento orbital estação Espacial eles não poderão ser resfriados do lado de fora da maneira que geralmente é feito em um avião - com a ajuda de jatos de ar e radiadores de ar. A tal altura, como no espaço em geral, a única maneira de transferir calor é a radiação térmica.

Composição da atmosfera

A atmosfera da Terra consiste principalmente de gases e várias impurezas (poeira, gotas de água, cristais de gelo, sais marinhos, produtos de combustão).

A concentração de gases que compõem a atmosfera é quase constante, com exceção da água (H 2 O) e do dióxido de carbono (CO 2).

Composição do ar seco
Gás Contente
por volume, %
Contente
por peso, %
Azoto 78,084 75,50
Oxigênio 20,946 23,10
Argônio 0,932 1,286
Água 0,5-4 -
Dióxido de carbono 0,032 0,046
Néon 1,818 × 10 −3 1,3 × 10 −3
Hélio 4,6 × 10 −4 7,2 × 10 −5
Metano 1,7 × 10 −4 -
Krypton 1,14 × 10 −4 2,9 × 10 −4
Hidrogênio 5 × 10 −5 7,6 × 10 −5
Xenon 8,7 × 10 −6 -
Óxido nitroso 5 × 10 −5 7,7 × 10 −5

Além dos gases indicados na tabela, a atmosfera contém SO 2, NH 3, CO, ozônio, hidrocarbonetos, HCl, vapores, I 2, além de muitos outros gases em pequenas quantidades. Na troposfera há constantemente uma grande quantidade de partículas sólidas e líquidas em suspensão (aerossóis).

História da formação da atmosfera

De acordo com a teoria mais comum, a atmosfera da Terra esteve em quatro composições diferentes ao longo do tempo. Inicialmente, consistia em gases leves (hidrogênio e hélio) capturados do espaço interplanetário. Este chamado atmosfera primária(cerca de quatro bilhões de anos atrás). No estágio seguinte, a atividade vulcânica ativa levou à saturação da atmosfera com outros gases além do hidrogênio (dióxido de carbono, amônia, vapor de água). É assim atmosfera secundária(cerca de três bilhões de anos antes de nossos dias). Essa atmosfera era restauradora. Além disso, o processo de formação da atmosfera foi determinado pelos seguintes fatores:

  • vazamento de gases leves (hidrogênio e hélio) no espaço interplanetário;
  • reações químicas que ocorrem na atmosfera sob a influência da radiação ultravioleta, descargas de raios e alguns outros fatores.

Gradualmente, esses fatores levaram à formação atmosfera terciária, caracterizado por um teor muito menor de hidrogênio e um teor muito maior de nitrogênio e dióxido de carbono (formado como resultado de reações químicas de amônia e hidrocarbonetos).

Azoto

A formação de uma grande quantidade de N 2 deve-se à oxidação da atmosfera de amônia-hidrogênio pelo O 2 molecular, que começou a vir da superfície do planeta como resultado da fotossíntese, a partir de 3 bilhões de anos atrás. O N 2 também é liberado na atmosfera como resultado da desnitrificação de nitratos e outros compostos contendo nitrogênio. O nitrogênio é oxidado pelo ozônio a NO na alta atmosfera.

O nitrogênio N 2 entra em reações apenas sob condições específicas (por exemplo, durante uma descarga atmosférica). A oxidação do nitrogênio molecular pelo ozônio durante as descargas elétricas é utilizada na produção industrial de fertilizantes nitrogenados. Pode ser oxidado com baixo consumo de energia e convertido em forma biologicamente ativa por cianobactérias (algas verde-azuladas) e bactérias nódulos que formam rizóbios simbiose com leguminosas, as chamadas. estrume verde.

Oxigênio

A composição da atmosfera começou a mudar radicalmente com o advento dos organismos vivos na Terra, como resultado da fotossíntese, acompanhada da liberação de oxigênio e da absorção de dióxido de carbono. Inicialmente, o oxigênio era gasto na oxidação de compostos reduzidos - amônia, hidrocarbonetos, a forma ferrosa do ferro contida nos oceanos, etc. Ao final dessa etapa, o teor de oxigênio na atmosfera começou a crescer. Gradualmente, formou-se uma atmosfera moderna com propriedades oxidantes. Como isso causou mudanças sérias e abruptas em muitos processos que ocorrem na atmosfera, litosfera e biosfera, esse evento foi chamado de Catástrofe do Oxigênio.

Dióxido de carbono

O conteúdo de CO 2 na atmosfera depende da atividade vulcânica e dos processos químicos nas conchas da Terra, mas acima de tudo - da intensidade da biossíntese e decomposição da matéria orgânica na biosfera da Terra. Quase toda a biomassa atual do planeta (cerca de 2,4 × 10 12 toneladas) é formada devido ao dióxido de carbono, nitrogênio e vapor d'água contidos no ar atmosférico. Enterrada no oceano, pântanos e florestas, a matéria orgânica se transforma em carvão, petróleo e gás natural. (ver Ciclo geoquímico do carbono)

gases nobres

Poluição do ar

Recentemente, o homem começou a influenciar a evolução da atmosfera. O resultado de suas atividades foi um aumento constante e significativo do teor de dióxido de carbono na atmosfera devido à combustão de combustíveis de hidrocarbonetos acumulados em épocas geológicas anteriores. Grandes quantidades de CO 2 são consumidas durante a fotossíntese e absorvidas pelos oceanos do mundo. Este gás entra na atmosfera através da decomposição de rochas carbonáticas e matéria orgânica de origem vegetal e animal, bem como devido ao vulcanismo e às atividades de produção humana. Nos últimos 100 anos, o teor de CO 2 na atmosfera aumentou 10%, sendo a maior parte (360 bilhões de toneladas) proveniente da queima de combustíveis. Se a taxa de crescimento da combustão de combustível continuar, nos próximos 50 a 60 anos a quantidade de CO 2 na atmosfera dobrará e poderá levar a mudanças climáticas globais.

A combustão de combustível é a principal fonte de gases poluentes (СО,, SO 2). O dióxido de enxofre é oxidado pelo oxigênio atmosférico a SO 3 na alta atmosfera, que por sua vez interage com vapor de água e amônia, e o ácido sulfúrico resultante (H 2 SO 4) e sulfato de amônio ((NH 4) 2 SO 4) retornam ao a superfície da Terra sob a forma de um chamado. chuva ácida. O uso de motores de combustão interna leva a uma poluição significativa do ar com óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e compostos de chumbo (tetraetil chumbo Pb (CH 3 CH 2) 4)).

A poluição atmosférica por aerossóis deve-se a causas naturais (erupções vulcânicas, tempestades de poeira, água do mar e pólen de plantas, etc.), e atividade econômica humana (extração de minérios e materiais de construção, queima de combustíveis, produção de cimento, etc.). A remoção intensiva em larga escala de material particulado para a atmosfera é um dos Causas Possíveis mudanças climáticas planetárias.

Literatura

  1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov "Space Biology and Medicine" (2ª edição, revisada e ampliada), M.: "Prosveshchenie", 1975, 223 páginas.
  2. N. V. Gusakova "Química meio Ambiente", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 com ISBN 5-222-05386-5
  3. Sokolov V. A. Geoquímica de gases naturais, M., 1971;
  4. McEwen M., Phillips L.. Atmospheric Chemistry, M., 1978;
  5. Wark K., Warner S., poluição do ar. Fontes e controle, trad. do inglês, M.. 1980;
  6. Monitoramento de poluição de fundo ambientes naturais. dentro. 1, L., 1982.

Veja também

Links

atmosfera da Terra

YouTube enciclopédico

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    ✪ Por que a atmosfera não foi puxada para o vácuo do espaço?

    ✪ Entrada na atmosfera terrestre da espaçonave "Soyuz TMA-8"

    ✪ Estrutura da atmosfera, significado, estudo

    ✪ O. S. Ugolnikov "Atmosfera superior. Encontro da Terra e do espaço"

    Legendas

Limite da atmosfera

A atmosfera é considerada a área ao redor da Terra na qual o meio gasoso gira junto com a Terra como um todo. A atmosfera passa gradualmente para o espaço interplanetário, na exosfera, começando a uma altitude de 500-1000 km da superfície da Terra.

De acordo com a definição proposta pela Federação Internacional de Aviação, a fronteira entre a atmosfera e o espaço é traçada ao longo da linha Karmana, localizada a uma altitude de cerca de 100 km, acima da qual os voos aéreos se tornam completamente impossíveis. A NASA usa a marca de 122 quilômetros (400.000 pés) como o limite da atmosfera, onde os ônibus mudam de manobras de propulsão para manobras aerodinâmicas.

Propriedades físicas

Além dos gases indicados na tabela, a atmosfera contém Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, hidrocarbonetos, HCl,, HBr, vapores, I 2, Br 2, bem como muitos outros gases em pequenas quantidades. Na troposfera há constantemente uma grande quantidade de partículas sólidas e líquidas em suspensão (aerossóis). O radônio (Rn) é o gás mais raro na atmosfera da Terra.

A estrutura da atmosfera

camada limite da atmosfera

A camada inferior da troposfera (1-2 km de espessura), na qual o estado e as propriedades da superfície da Terra afetam diretamente a dinâmica da atmosfera.

Troposfera

Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km em latitudes polares, 10-12 km em latitudes temperadas e 16-18 km em latitudes tropicais; menor no inverno do que no verão.
A camada principal inferior da atmosfera contém mais de 80% da massa total de ar atmosférico e cerca de 90% de todo o vapor de água presente na atmosfera. A turbulência e a convecção são fortemente desenvolvidas na troposfera, aparecem nuvens, desenvolvem-se ciclones e anticiclones. A temperatura diminui com a altitude com um gradiente vertical médio de 0,65°/100 metros.

tropopausa

A camada de transição da troposfera para a estratosfera, a camada da atmosfera na qual a diminuição da temperatura com a altura pára.

Estratosfera

A camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança de temperatura na camada de 11-25 km (camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para +0,8 ° (estratosfera superior ou região de inversão) são típicos. Tendo atingido um valor de cerca de 273 K (quase 0 °C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura mantém-se constante até uma altitude de cerca de 55 km. Essa região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera.

Estratopausa

A camada limite da atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. Existe um máximo na distribuição vertical da temperatura (cerca de 0 °C).

Mesosfera

Termosfera

O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe para altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem de 1500 K, após o que permanece quase constante até altas altitudes. Sob a ação da radiação solar e da radiação cósmica, o ar é ionizado (“luzes polares”) - as principais regiões da ionosfera estão dentro da termosfera. Em altitudes acima de 300 km, predomina o oxigênio atômico. O limite superior da termosfera é amplamente determinado pela atividade atual do Sol. Durante períodos de baixa atividade - por exemplo, em 2008-2009 - há uma diminuição notável no tamanho dessa camada.

Termopausa

A região da atmosfera acima da termosfera. Nesta região, a absorção da radiação solar é insignificante e a temperatura não muda com a altura.

Exosfera (esfera de dispersão)

Até uma altura de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Nas camadas mais altas, a distribuição dos gases em altura depende de suas massas moleculares, a concentração de gases mais pesados ​​diminui mais rapidamente com a distância da superfície da Terra. Devido à diminuição da densidade do gás, a temperatura cai de 0°C na estratosfera para -110°C na mesosfera. No entanto, a energia cinética de partículas individuais em altitudes de 200 a 250 km corresponde a uma temperatura de ~150°C. Acima de 200 km, flutuações significativas na temperatura e na densidade do gás são observadas no tempo e no espaço.

A uma altitude de cerca de 2.000-3.500 km, a exosfera passa gradualmente para o chamado vácuo espacial próximo, que é preenchido com partículas raras de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás é apenas parte da matéria interplanetária. A outra parte é composta por partículas semelhantes a poeira de origem cometária e meteórica. Além de partículas semelhantes a poeira extremamente rarefeitas, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra nesse espaço.

Análise

A troposfera representa cerca de 80% da massa da atmosfera, a estratosfera representa cerca de 20%; a massa da mesosfera não é superior a 0,3%, a termosfera é inferior a 0,05% da massa total da atmosfera.

Com base nas propriedades elétricas na atmosfera, eles emitem a neutrosfera e ionosfera .

Dependendo da composição do gás na atmosfera, eles emitem homosfera e heterosfera. heterosfera- esta é uma área onde a gravidade afeta a separação dos gases, uma vez que sua mistura a tal altura é desprezível. Daí segue a composição variável da heterosfera. Abaixo dela encontra-se uma parte homogênea e bem misturada da atmosfera, chamada de homosfera. O limite entre essas camadas é chamado de turbopausa, fica a uma altitude de cerca de 120 km.

Outras propriedades da atmosfera e efeitos no corpo humano

Já a uma altitude de 5 km acima do nível do mar, uma pessoa não treinada desenvolve fome de oxigênio e, sem adaptação, o desempenho de uma pessoa é significativamente reduzido. É aqui que termina a zona fisiológica da atmosfera. A respiração humana torna-se impossível a uma altitude de 9 km, embora até cerca de 115 km a atmosfera contenha oxigênio.

A atmosfera nos fornece o oxigênio que precisamos para respirar. No entanto, devido à queda na pressão total da atmosfera à medida que você sobe a uma altura, a pressão parcial do oxigênio também diminui de acordo.

História da formação da atmosfera

De acordo com a teoria mais comum, a atmosfera da Terra teve três composições diferentes ao longo de sua história. Inicialmente, consistia em gases leves (hidrogênio e hélio) capturados do espaço interplanetário. Este chamado atmosfera primária. No estágio seguinte, a atividade vulcânica ativa levou à saturação da atmosfera com outros gases além do hidrogênio (dióxido de carbono, amônia, vapor de água). É assim atmosfera secundária. Essa atmosfera era restauradora. Além disso, o processo de formação da atmosfera foi determinado pelos seguintes fatores:

  • vazamento de gases leves (hidrogênio e hélio) no espaço interplanetário;
  • reações químicas que ocorrem na atmosfera sob a influência da radiação ultravioleta, descargas de raios e alguns outros fatores.

Gradualmente, esses fatores levaram à formação atmosfera terciária, caracterizado por um teor muito menor de hidrogênio e um teor muito maior de nitrogênio e dióxido de carbono (formado como resultado de reações químicas de amônia e hidrocarbonetos).

Azoto

A formação de uma grande quantidade de nitrogênio N 2 deve-se à oxidação da atmosfera de amônia-hidrogênio pelo oxigênio molecular O 2, que começou a vir da superfície do planeta como resultado da fotossíntese, a partir de 3 bilhões de anos atrás. O nitrogênio N 2 também é liberado na atmosfera como resultado da desnitrificação de nitratos e outros compostos contendo nitrogênio. O nitrogênio é oxidado pelo ozônio a NO na alta atmosfera.

O nitrogênio N 2 entra em reações apenas sob condições específicas (por exemplo, durante uma descarga atmosférica). A oxidação do nitrogênio molecular pelo ozônio durante as descargas elétricas é utilizada em pequenas quantidades na produção industrial de fertilizantes nitrogenados. Pode ser oxidado com baixo consumo de energia e convertido em uma forma biologicamente ativa por cianobactérias (algas verde-azuladas) e bactérias nódulos que formam rizóbios simbiose com leguminosas, que podem ser plantas eficazes de adubação verde que não esgotam, mas enriquecem o solo com fertilizantes naturais.

Oxigênio

A composição da atmosfera começou a mudar radicalmente com o advento dos organismos vivos na Terra, como resultado da fotossíntese, acompanhada da liberação de oxigênio e da absorção de dióxido de carbono. Inicialmente, o oxigênio era gasto na oxidação de compostos reduzidos - amônia, hidrocarbonetos, a forma ferrosa do ferro contida nos oceanos e outros. No final desta fase, o teor de oxigênio na atmosfera começou a crescer. Gradualmente, formou-se uma atmosfera moderna com propriedades oxidantes. Como isso causou mudanças sérias e abruptas em muitos processos que ocorrem na atmosfera, litosfera e biosfera, esse evento foi chamado de Catástrofe do Oxigênio.

gases nobres

Poluição do ar

Recentemente, o homem começou a influenciar a evolução da atmosfera. O resultado da atividade humana tem sido um aumento constante do teor de dióxido de carbono na atmosfera devido à combustão de combustíveis de hidrocarbonetos acumulados em épocas geológicas anteriores. Grandes quantidades de CO 2 são consumidas durante a fotossíntese e absorvidas pelos oceanos do mundo. Este gás entra na atmosfera devido à decomposição de rochas carbonáticas e substâncias orgânicas de origem vegetal e animal, bem como devido ao vulcanismo e atividades de produção humana. Nos últimos 100 anos, o teor de CO 2 na atmosfera aumentou 10%, sendo a maior parte (360 bilhões de toneladas) proveniente da queima de combustíveis. Se a taxa de crescimento da combustão de combustível continuar, então nos próximos 200-300 anos a quantidade de CO 2 na atmosfera dobrará e pode levar a mudanças climáticas globais.

A combustão de combustível é a principal fonte de gases poluentes (СО,, SO 2). O dióxido de enxofre é oxidado pelo oxigênio atmosférico a SO 3 e o óxido nítrico a NO 2 na alta atmosfera, que por sua vez interage com o vapor d'água, e os resultantes ácido sulfúrico H 2 SO 4 e ácido nítrico HNO 3 caem na superfície da Terra em forma a chamada chuva ácida. Uso