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✪ Terra nave espacial(Episódio 14) - Atmosfera
✪ 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"
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.
Segundo a definição proposta pela Federação Internacional de Aviação, a fronteira entre a atmosfera e o espaço é traçada ao longo da linha de 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 espaciais mudam de manobras de propulsão para manobras aerodinâmicas.
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, além de muitos outros gases em pequenas quantidades. Na troposfera existe constantemente uma grande quantidade de partículas sólidas e líquidas em suspensão (aerossol). Radon (Rn) é o gás mais raro na atmosfera da Terra.
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.
Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km nas latitudes polares, 10-12 km nas temperadas e 16-18 km nas latitudes tropicais; menor no inverno do que no verão.
A camada inferior principal 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. Turbulência e convecção são fortemente desenvolvidas na troposfera, nuvens aparecem, ciclones e anticiclones se desenvolvem. A temperatura diminui com a altitude com um gradiente vertical médio de 0,65°/100 metros.
A camada de transição da troposfera para a estratosfera, a camada da atmosfera na qual a diminuição da temperatura com a altura para.
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 permanece 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.
camada limite atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. Há um máximo na distribuição vertical de temperatura (cerca de 0 °C).
O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe até altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem dos 1500 K, após o que se mantém 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 os períodos de baixa atividade - por exemplo, em 2008-2009 - há uma diminuição notável no tamanho dessa camada.
A região da atmosfera acima da termosfera. Nesta região, a absorção da radiação solar é insignificante e a temperatura realmente não varia com a altura.
Até uma altura de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Em 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 aproximadamente 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 esse 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 extremamente rarefeitas semelhantes a poeira, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra neste 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 da 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 em tal altura é insignificante. Daí segue a composição variável da heterosfera. Abaixo dele encontra-se uma parte bem misturada e homogênea da atmosfera, chamada de homosfera. O limite entre essas camadas é chamado de turbopausa, fica a uma altitude de cerca de 120 km.
Já a uma altitude de 5 km acima do nível do mar, uma pessoa destreinada desenvolve falta 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 proporcionalmente.
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 assim 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 d'água). É assim atmosfera secundária. Essa atmosfera era restauradora. Além disso, o processo de formação da atmosfera foi determinado pelos seguintes fatores:
Aos poucos, esses fatores levaram à formação atmosfera terciária, caracterizada 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).
Educação um grande número o nitrogênio N 2 se deve à oxidação da atmosfera amônia-hidrogênio pelo oxigênio molecular O 2, que começou a sair 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 atmosfera superior.
O nitrogênio N 2 entra em reações apenas em condições específicas (por exemplo, durante uma descarga elétrica). A oxidação do nitrogênio molecular pelo ozônio durante 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 nodulares que formam simbiose rizóbia com leguminosas, que podem ser plantas de adubo verde eficazes que não esgotam, mas enriquecem o solo com fertilizantes naturais.
A composição da atmosfera começou a mudar radicalmente com o advento dos organismos vivos na Terra, como resultado da fotossíntese, acompanhada pela liberação de oxigênio e 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 etapa, o teor de oxigênio na atmosfera começou a crescer. Gradualmente, formou-se uma atmosfera moderna com propriedades oxidantes. Como isso causou mudanças graves e abruptas em muitos processos que ocorrem na atmosfera, litosfera e biosfera, esse evento foi chamado de Catástrofe do Oxigênio.
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. Enormes quantidades de CO 2 são consumidas durante a fotossíntese e absorvidas pelos oceanos do mundo. Este gás entra na atmosfera devido à decomposição do carbonato rochas e matéria orgânica 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, nos próximos 200 a 300 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 e o óxido nítrico a NO 2 na atmosfera superior, que por sua vez interage com o vapor d'água, e o ácido sulfúrico H 2 SO 4 resultante e o ácido nítrico HNO 3 caem na superfície da Terra em a forma chamada chuva ácida. Uso
ESTRUTURA DA ATMOSFERA
Atmosfera(do outro grego ἀτμός - vapor e σφαῖρα - bola) - uma concha gasosa (geosfera) que envolve o planeta Terra. Sua superfície interna cobre a hidrosfera e parcialmente a crosta terrestre, enquanto sua superfície externa faz fronteira com a parte próxima da Terra do espaço sideral.
Propriedades físicas
A espessura da atmosfera é de cerca de 120 km da superfície da Terra. A massa total de ar na atmosfera é (5,1-5,3) 10 18 kg. Destes, a massa de ar seco é (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, a massa total de vapor d'água é em média 1,27 10 16 kg.
A massa molar do ar limpo e seco é de 28,966 g/mol, a densidade do ar na superfície do mar é de aproximadamente 1,2 kg/m 3 . A pressão a 0 °C ao nível do mar é 101,325 kPa; temperatura crítica - -140,7 ° C; pressão crítica - 3,7 MPa; C p a 0 °C - 1,0048 10 3 J/(kg K), C v - 0,7159 10 3 J/(kg K) (a 0 °C). A solubilidade do ar em água (em massa) a 0 ° C - 0,0036%, a 25 ° C - 0,0023%.
Para "condições normais" na superfície da Terra são tomadas: densidade 1,2 kg / m 3, pressão barométrica 101,35 kPa, temperatura mais 20 ° C e umidade relativa 50%. Esses indicadores condicionais têm um valor puramente de engenharia.
A atmosfera tem uma estrutura em camadas. As camadas da atmosfera diferem umas das outras na temperatura do ar, sua densidade, quantidade de vapor d'água no ar e outras propriedades.
Troposfera(grego antigo τρόπος - "virar", "mudança" e σφαῖρα - "bola") - a camada mais baixa e mais estudada da atmosfera, 8-10 km de altura nas regiões polares, até 10-12 km em latitudes temperadas, no equador - 16-18 km.
Ao subir na troposfera, a temperatura cai em média 0,65 K a cada 100 m e atinge 180-220 K na parte superior. Essa camada superior da troposfera, na qual a diminuição da temperatura com a altura para, é chamada de tropopausa. A próxima camada da atmosfera acima da troposfera é chamada de estratosfera.
Mais de 80% da massa total do ar atmosférico concentra-se na troposfera, a turbulência e a convecção são altamente desenvolvidas, concentra-se a parte predominante do vapor de água, surgem nuvens, formam-se também frentes atmosféricas, desenvolvem-se ciclones e anticiclones, entre outros processos que determinam o tempo e o clima. Os processos que ocorrem na troposfera são principalmente devidos à convecção.
A parte da troposfera dentro da qual as geleiras podem se formar na superfície da Terra é chamada de quinoosfera.
tropopausa(do grego τροπος - virar, mudar e παῦσις - parar, cessar) - a camada da atmosfera na qual pára a diminuição da temperatura com a altura; camada de transição da troposfera para a estratosfera. Na atmosfera terrestre, a tropopausa está localizada em altitudes de 8 a 12 km (acima do nível do mar) nas regiões polares e até 16 a 18 km acima do equador. A altura da tropopausa também depende da época do ano (a tropopausa é maior no verão do que no inverno) e da atividade ciclônica (é menor nos ciclones e maior nos anticiclones)
A espessura da tropopausa varia de várias centenas de metros a 2-3 quilômetros. Nos subtrópicos, as rupturas da tropopausa são observadas devido a fortes correntes de jato. A tropopausa sobre certas áreas é frequentemente destruída e refeita.
Estratosfera(do latim estrato - piso, camada) - uma camada da atmosfera, localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança de temperatura na camada de 11-25 km (a camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8 °C (a camada superior da estratosfera 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 permanece 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. A densidade do ar na estratosfera é dezenas e centenas de vezes menor do que no nível do mar.
É na estratosfera que se localiza a camada de ozonosfera ("camada de ozônio") (a uma altitude de 15-20 a 55-60 km), que determina o limite superior da vida na biosfera. O ozônio (O 3 ) é formado como resultado de reações fotoquímicas mais intensamente a uma altitude de aproximadamente 30 km. A massa total de O 3 estaria em pressão normal uma camada com espessura de 1,7-4,0 mm, mas mesmo isso é suficiente para absorver a radiação ultravioleta do sol que é prejudicial à vida. A destruição do O 3 ocorre quando ele interage com os radicais livres, NO, compostos contendo halogênio (incluindo "freons").
A maior parte da parte de comprimento de onda curto da radiação ultravioleta (180-200 nm) é retida na estratosfera e a energia das ondas curtas é transformada. Sob a influência desses raios, Campos magnéticos, moléculas se quebram, ocorre ionização, nova formação de gases e outros compostos químicos. Esses processos podem ser observados na forma de luzes do norte, raios e outros brilhos.
Na estratosfera e nas camadas superiores, sob a influência da radiação solar, as moléculas de gás se dissociam - em átomos (acima de 80 km, CO 2 e H 2 se dissociam, acima de 150 km - O 2, acima de 300 km - N 2). A uma altitude de 200-500 km, a ionização de gases também ocorre na ionosfera; a uma altitude de 320 km, a concentração de partículas carregadas (O + 2, O - 2, N + 2) é ~ 1/300 do concentração de partículas neutras. Nas camadas superiores da atmosfera existem radicais livres - OH, HO 2, etc.
Quase não há vapor de água na estratosfera.
Os voos para a estratosfera começaram na década de 1930. O vôo no primeiro balão estratosférico (FNRS-1), que Auguste Picard e Paul Kipfer fizeram em 27 de maio de 1931 a uma altura de 16,2 km, é amplamente conhecido. As aeronaves comerciais supersônicas e de combate modernas voam na estratosfera em altitudes geralmente de até 20 km (embora o teto dinâmico possa ser muito maior). Balões meteorológicos de alta altitude sobem até 40 km; o recorde para um balão não tripulado é de 51,8 km.
Recentemente, nos círculos militares dos Estados Unidos, muita atenção tem sido dada ao desenvolvimento de camadas da estratosfera acima de 20 km, muitas vezes chamadas de "pré-espaço" (Eng. « espaço próximo» ). Supõe-se que dirigíveis não tripulados e aeronaves movidas a energia solar (como o NASA Pathfinder) serão capazes de muito tempo estar localizado a uma altitude de cerca de 30 km e fornecer vigilância e comunicações para áreas muito grandes, mantendo baixa vulnerabilidade aos sistemas de defesa aérea; tais dispositivos serão muitas vezes mais baratos que os satélites.
Estratopausa- a camada da atmosfera, que é a fronteira entre duas camadas, a estratosfera e a mesosfera. Na estratosfera, a temperatura sobe com a altitude, e a estratopausa é a camada onde a temperatura atinge seu máximo. A temperatura da estratopausa é de cerca de 0 °C.
Este fenômeno é observado não apenas na Terra, mas também em outros planetas com atmosfera.
Na Terra, a estratopausa está localizada a uma altitude de 50 a 55 km acima do nível do mar. A pressão atmosférica é cerca de 1/1000 da pressão ao nível do mar.
Mesosfera(do grego μεσο- - "meio" e σφαῖρα - "bola", "esfera") - a camada da atmosfera em altitudes de 40-50 a 80-90 km. É caracterizada por um aumento da temperatura com a altura; a temperatura máxima (cerca de +50°C) está localizada a uma altitude de cerca de 60 km, após a qual a temperatura começa a diminuir para −70° ou −80°C. Essa diminuição da temperatura está associada à absorção energética da radiação solar (radiação) pelo ozônio. O termo foi adotado pela União Geográfica e Geofísica em 1951.
A composição gasosa da mesosfera, assim como das camadas atmosféricas inferiores, é constante e contém cerca de 80% de nitrogênio e 20% de oxigênio.
A mesosfera é separada da estratosfera subjacente pela estratopausa e da termosfera sobrejacente pela mesopausa. A mesopausa basicamente coincide com a turbopausa.
Os meteoros começam a brilhar e, via de regra, queimam completamente na mesosfera.
Nuvens noctilucentes podem aparecer na mesosfera.
Para voos, a mesosfera é uma espécie de "zona morta" - o ar aqui é muito rarefeito para suportar aviões ou balões (a uma altitude de 50 km, a densidade do ar é 1000 vezes menor que ao nível do mar) e ao mesmo tempo muito denso para voos artificiais.satélites em uma órbita tão baixa. Estudos diretos da mesosfera são realizados principalmente com o auxílio de foguetes meteorológicos suborbitais; em geral, a mesosfera foi estudada pior do que outras camadas da atmosfera, em conexão com as quais os cientistas a chamaram de “ignorosfera”.
mesopausa
mesopausa A camada da atmosfera que separa a mesosfera e a termosfera. Na Terra, está localizado a uma altitude de 80 a 90 km acima do nível do mar. Na mesopausa, ocorre um mínimo de temperatura, que fica em torno de -100°C. Abaixo (começando de uma altura de cerca de 50 km) a temperatura cai com a altura, acima (até uma altura de cerca de 400 km) ela sobe novamente. A mesopausa coincide com o limite inferior da região de absorção ativa dos raios-X e o menor comprimento de onda da radiação ultravioleta do Sol. Nuvens prateadas são observadas nesta altitude.
A mesopausa existe não apenas na Terra, mas também em outros planetas com atmosfera.
Linha Karman- altura acima do nível do mar, que é convencionalmente aceita como o limite entre a atmosfera da Terra e o espaço.
Conforme definido pela Fédération Aéronautique Internationale (FAI), a Linha Karman está a uma altitude de 100 km acima do nível do mar.
A altura recebeu o nome de Theodor von Karman, um cientista americano de origem húngara. Ele foi o primeiro a determinar que por volta dessa altitude a atmosfera se torna tão rarefeita que a aeronáutica se torna impossível, pois a velocidade da aeronave, necessária para criar sustentação suficiente, torna-se maior que a primeira velocidade cósmica e, portanto, para atingir níveis mais altos altitudes, é necessário usar os meios da astronáutica.
A atmosfera da Terra continua além da linha de Karman. parte externa atmosfera da Terra, a exosfera, se estende a uma altura de 10 mil km ou mais, a tal altitude a atmosfera consiste principalmente de átomos de hidrogênio que podem deixar a atmosfera.
Alcançar a Linha Karman foi a primeira condição para o Prêmio Ansari X, pois esta é a base para reconhecer o voo como um voo espacial.
atmosfera da Terra
Atmosfera(a partir de. outro gregoἀτμός - vapor e σφαῖρα - bola) - gás Concha ( geosfera) ao redor do planeta Terra. Sua superfície interna é coberta hidrosfera e parcialmente latido, o externo faz fronteira com a parte próxima da Terra do espaço sideral.
A totalidade das seções de física e química que estudam a atmosfera é comumente chamada de física atmosférica. A atmosfera determina tempo na superfície da Terra, está envolvido no estudo do clima meteorologia e variações de longo prazo clima - climatologia.
A estrutura da atmosfera
A estrutura da atmosfera
Troposfera
Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km nas latitudes polares, 10-12 km nas temperadas e 16-18 km nas latitudes tropicais; menor no inverno do que no verão. A camada inferior e principal 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. altamente desenvolvido na troposfera turbulência e convecção, surgir nuvens, desenvolve ciclones e anticiclones. A temperatura diminui com o aumento da altura com uma vertical média gradiente 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 humidade relativa cinquenta %. Esses indicadores condicionais têm um valor puramente de engenharia.
Estratosfera
A camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Caracterizado por 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 ° A PARTIR DE(alta estratosfera ou região inversões). 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 estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e mesosfera.
Estratopausa
A camada limite da atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. Há um máximo na distribuição vertical de temperatura (cerca de 0 °C).
Mesosfera
atmosfera da Terra
Mesosfera começa a uma altitude de 50 km e se estende até 80-90 km. A temperatura diminui com a altura com um gradiente vertical médio de (0,25-0,3)°/100 m. O principal processo de energia é a transferência de calor radiante. Processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres, moléculas vibracionalmente excitadas, etc., determinam o brilho da atmosfera.
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
artigo principal: Termosfera
O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe até altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem dos 1500 K, após o que se mantém quase constante até altas altitudes. Sob a influência de ultravioleta e raios-X radiação solar e radiação cósmica, o ar é ionizado (“ auroras") - áreas principais ionosfera encontram-se dentro da termosfera. Em altitudes acima de 300 km, predomina o oxigênio atômico.
Camadas atmosféricas até uma altura de 120 km
Exosfera (esfera de dispersão)
Exosfera- zona de dispersão, parte externa termosfera localizada acima de 700 km. O gás na exosfera é muito rarefeito e, portanto, suas partículas vazam para o espaço interplanetário ( dissipação).
Até uma altura de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Em 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 aproximadamente 1.500 °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 esse 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 extremamente rarefeitas semelhantes a poeira, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra neste 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 da atmosfera, a neutrosfera e a ionosfera são distinguidas. Atualmente acredita-se que a atmosfera se estende a uma altitude de 2.000 a 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 em tal altura é insignificante. Daí segue a composição variável da heterosfera. Abaixo dele encontra-se uma parte bem misturada e homogênea da atmosfera, chamada homosfera. O limite entre essas camadas é chamado turbopausa, encontra-se a uma altitude de cerca de 120 km.
Propriedades físicas
A espessura da atmosfera é de aproximadamente 2.000 - 3.000 km da superfície da Terra. Massa total ar- (5,1-5,3) × 10 18 kg. Massa molar ar seco limpo é 28.966. Pressão a 0 °C ao nível do mar 101.325 kPa; temperatura critica-140,7°C; pressão crítica 3,7 MPa; C p 1,0048×10 3 J/(kg K)(a 0°C), C v 0,7159×10 3 J/(kg K) (a 0 °C). Solubilidade do ar em água a 0 °C - 0,036%, a 25 °C - 0,22%.
Propriedades fisiológicas e outras da atmosfera
Já a uma altitude de 5 km acima do nível do mar, uma pessoa destreinada desenvolve fome de oxigênio e sem adaptação, o desempenho humano 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 proporcionalmente.
Os pulmões humanos contêm constantemente cerca de 3 litros de ar alveolar. Pressão parcial oxigênio no ar alveolar em condições normais pressão atmosféricaé de 110 mmHg. 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 de oxigênio cai e a pressão total de vapor d'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 for 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" começa já a uma altitude de 15-19 km.
Camadas densas de ar - a troposfera e a estratosfera - nos protegem dos efeitos nocivos da radiação. Com rarefação suficiente do ar, em altitudes superiores a 36 km, um efeito intenso sobre o corpo é exercido pela ionização radiação- raios cósmicos primários; em altitudes superiores a 40 km, opera a parte ultravioleta do espectro solar, perigosa para os seres humanos.
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, o surgimento de aerodinâmica força de elevação e resistência, transferência de calor convecção e etc
Em camadas rarefeitas de ar, a propagação som acaba sendo impossível. Até altitudes de 60-90 km, ainda é possível usar resistência do ar e sustentação para vôo aerodinâmico controlado. Mas a partir de altitudes de 100-130 km, conceitos familiares a todos os pilotos números M e barreira do som perdem o sentido, aí passa o condicional Linha Karman além da qual começa a esfera do vôo puramente balístico, que pode ser controlado apenas pelo uso de 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. Em tal altura, como no espaço em geral, a única maneira de transferir calor é radiação térmica.
Composição da atmosfera
Composição do ar seco
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 dos gases que compõem a atmosfera é quase constante, com exceção da água (H 2 O) e do dióxido de carbono (CO 2).
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Composição do ar seco |
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Azoto | ||
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Oxigênio | ||
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argônio | ||
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Água | ||
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Dióxido de carbono | ||
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Néon | ||
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Hélio | ||
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Metano | ||
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Krypton | ||
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hidrogênio | ||
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xenônio | ||
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Óxido nitroso | ||
Além dos gases indicados na tabela, a atmosfera contém SO 2, NH 3, CO, ozônio, hidrocarbonetos, HCl, HF, casais hg, eu 2 , e NÃO e muitos outros gases em quantidades menores. A troposfera contém constantemente um grande número de partículas sólidas e líquidas em suspensão ( lata de spray).
História da formação da atmosfera
De acordo com a teoria mais comum, a atmosfera da Terra tem quatro composições diferentes ao longo do tempo. Inicialmente, consistia em gases leves ( hidrogênio e hélio) capturado do espaço interplanetário. Este assim 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). 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) em espaço interplanetário;
reações químicas que ocorrem na atmosfera sob a influência da radiação ultravioleta, descargas atmosféricas e alguns outros fatores.
Aos poucos, 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 grande quantidade de N 2 se deve à oxidação da atmosfera 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. 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 atmosfera superior.
O nitrogênio N 2 entra em reações apenas em condições específicas (por exemplo, durante uma descarga elétrica). A oxidação do nitrogênio molecular pelo ozônio durante descargas elétricas é utilizada na produção industrial de fertilizantes nitrogenados. Pode ser oxidado com baixo consumo de energia e convertido em uma forma biologicamente ativa cianobactérias (algas verde-azuladas) e nódulos de bactérias que formam os rizóbios simbiose Com leguminosas plantas, assim chamadas. estrume verde.
Oxigênio
A composição da atmosfera começou a mudar radicalmente com o advento da organismos vivos, como resultado fotossíntese acompanhada pela liberação de oxigênio e absorção de dióxido de carbono. Inicialmente, o oxigênio foi gasto na oxidação de compostos reduzidos - amônia, hidrocarbonetos, forma de óxido glândula contida nos oceanos, etc. No final desta etapa, o teor de oxigênio na atmosfera começou a crescer. Gradualmente, formou-se uma atmosfera moderna com propriedades oxidantes. Uma vez que isso causou mudanças graves e abruptas em muitos processos que ocorrem na atmosfera, litosfera e biosfera, este evento é denominado Catástrofe de oxigênio.
Durante Fanerozóico a composição da atmosfera e o teor de oxigênio sofreram mudanças. Eles se correlacionaram principalmente com a taxa de deposição de rochas sedimentares orgânicas. Assim, durante os períodos de acúmulo de carvão, o teor de oxigênio na atmosfera, aparentemente, ultrapassou visivelmente o nível moderno.
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 em biosfera Terra. Quase toda a biomassa atual do planeta (cerca de 2,4 × 10 12 toneladas ) é formado devido ao dióxido de carbono, nitrogênio e vapor de água contidos no ar atmosférico. Enterrado em oceano, dentro pântanos e em florestas matéria orgânica torna-se carvão, óleo e gás natural. (cm. Ciclo geoquímico do carbono)
gases nobres
Fonte de gases inertes - argônio, hélio e criptônio - erupções vulcânicas e decaimento de elementos radioativos. A terra como um todo e a atmosfera em particular são empobrecidas em gases inertes em comparação com o espaço. Acredita-se que a razão para isso esteja no vazamento contínuo de gases no espaço interplanetário.
Poluição do ar
Recentemente, a evolução da atmosfera passou a ser influenciada por humano. O resultado de suas atividades foi um constante aumento significativo do teor de dióxido de carbono na atmosfera devido à combustão de combustíveis de hidrocarbonetos acumulados em épocas geológicas anteriores. Enormes 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, nos próximos 50 a 60 anos a quantidade de CO 2 na atmosfera dobrará e poderá levar a alterações climáticas globais.
A combustão de combustível é a principal fonte de ambos os gases poluentes ( ASSIM, NÃO, ASSIM 2 ). O dióxido de enxofre é oxidado pelo oxigênio atmosférico a ASSIM 3 na atmosfera superior, que por sua vez interage com vapor de água e amônia, e o resultante ácido sulfúrico (H 2 ASSIM 4 ) e sulfato de amônio ((NH 4 ) 2 ASSIM 4 ) retornar à superfície da Terra na forma de um assim chamado. chuva ácida. Uso motores de combustão interna leva a poluição significativa do ar com óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e compostos de chumbo ( chumbo tetraetila Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).
A poluição da atmosfera por aerossóis deve-se a causas naturais (erupções vulcânicas, tempestades de poeira, água do mar e pólen vegetal, etc.) e atividade econômica humana (extração de minérios e materiais de construção, combustão de combustível, produção de cimento, etc.). A remoção intensa e em larga escala de partículas sólidas para a atmosfera é uma das possíveis causas das mudanças climáticas no planeta.
Atmosfera (do grego ἀτμός - vapor e σφαῖρα - bola) é uma camada gasosa (geosfera) que envolve o planeta Terra. Sua superfície interna cobre a hidrosfera e parcialmente a crosta terrestre, enquanto sua superfície externa faz fronteira com a parte próxima da Terra do espaço sideral.
A totalidade das seções de física e química que estudam a atmosfera é comumente chamada de física atmosférica. A atmosfera determina o clima na superfície da Terra, a meteorologia trata do estudo do clima e a climatologia trata das variações climáticas de longo prazo.
A espessura da atmosfera é de cerca de 120 km da superfície da Terra. A massa total de ar na atmosfera é (5,1-5,3) 1018 kg. Destes, a massa de ar seco é (5,1352 ± 0,0003) 1018 kg, a massa total de vapor de água é em média 1,27 1016 kg.
A massa molar do ar limpo e seco é de 28,966 g/mol, a densidade do ar perto da superfície do mar é de aproximadamente 1,2 kg/m3. A pressão a 0 °C ao nível do mar é 101,325 kPa; temperatura crítica - -140,7 ° C (~ 132,4 K); pressão crítica - 3,7 MPa; Cp a 0 °C - 1,0048 103 J/(kg K), Cv - 0,7159 103 J/(kg K) (a 0 °C). A solubilidade do ar em água (em massa) a 0 ° C - 0,0036%, a 25 ° C - 0,0023%.
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 50%. Esses indicadores condicionais têm um valor puramente de engenharia.
A atmosfera da Terra surgiu como resultado da liberação de gases durante erupções vulcânicas. Com o advento dos oceanos e da biosfera, formou-se também devido às trocas gasosas com água, plantas, animais e seus produtos de decomposição em solos e pântanos.
Atualmente, 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 dos gases que compõem a atmosfera é quase constante, com exceção da água (H2O) e do dióxido de carbono (CO2).
Composição do ar seco
| Azoto | ||
| Oxigênio | ||
| argônio | ||
| Água | ||
| Dióxido de carbono | ||
| Néon | ||
| Hélio | ||
| Metano | ||
| Krypton | ||
| hidrogênio | ||
| xenônio | ||
| Óxido nitroso |
Além dos gases indicados na tabela, a atmosfera contém SO2, NH3, CO, ozônio, hidrocarbonetos, HCl, HF, vapor de Hg, I2, além de NO e muitos outros gases em pequenas quantidades. Na troposfera existe constantemente uma grande quantidade de partículas sólidas e líquidas em suspensão (aerossol).
Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km nas latitudes polares, 10-12 km nas temperadas e 16-18 km nas latitudes tropicais; menor no inverno do que no verão. A camada inferior principal 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. Na troposfera, a turbulência e a convecção são altamente desenvolvidas, nuvens aparecem, ciclones e anticiclones se desenvolvem. A temperatura diminui com a altitude com um gradiente vertical médio de 0,65°/100 m
A camada de transição da troposfera para a estratosfera, a camada da atmosfera na qual a diminuição da temperatura com a altura para.
A camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança de temperatura na camada de 11-25 km (a camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8 °C (a camada superior da estratosfera 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 permanece 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.
A camada limite da atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. Há um máximo na distribuição vertical de temperatura (cerca de 0 °C).
A mesosfera começa a uma altitude de 50 km e se estende até 80-90 km. A temperatura diminui com a altura com um gradiente vertical médio de (0,25-0,3)°/100 m. O principal processo de energia é a transferência de calor radiante. Processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres, moléculas vibracionalmente excitadas, etc., causam a luminescência atmosférica.
Camada de transição entre a mesosfera e a termosfera. Há um mínimo na distribuição vertical de temperatura (cerca de -90 °C).
Altitude acima do nível do mar, que é convencionalmente aceita como o limite entre a atmosfera da Terra e o espaço. De acordo com a definição da FAI, a Linha Karman está a uma altitude de 100 km acima do nível do mar.
O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe até altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem dos 1500 K, após o que se mantém 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. O limite superior da termosfera é amplamente determinado pela atividade atual do Sol. Durante os períodos de baixa atividade - por exemplo, em 2008-2009 - há uma diminuição notável no tamanho dessa camada.
A região da atmosfera acima da termosfera. Nesta região, a absorção da radiação solar é insignificante e a temperatura realmente não varia com a altura.
Exosfera - zona de dispersão, a parte externa da termosfera, localizada acima de 700 km. O gás na exosfera é altamente rarefeito e, portanto, suas partículas vazam para o espaço interplanetário (dissipação).
Até uma altura de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Em 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 aproximadamente 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 do espaço próximo, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas esse 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 extremamente rarefeitas semelhantes a poeira, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra neste 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 da atmosfera, a neutrosfera e a ionosfera são distinguidas. Atualmente acredita-se que a atmosfera se estende a uma altitude de 2.000 a 3.000 km.
Dependendo da composição do gás na atmosfera, distinguem-se a homosfera e a heterosfera. A heterosfera é uma área onde a gravidade tem efeito na separação dos gases, uma vez que a sua mistura a tal altura é desprezível. Daí segue a composição variável da heterosfera. Abaixo dele encontra-se uma parte bem misturada e homogênea da atmosfera, chamada de homosfera. O limite entre essas camadas é chamado de turbopausa e fica a uma altitude de cerca de 120 km.
Já a uma altitude de 5 km acima do nível do mar, uma pessoa destreinada desenvolve falta 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 proporcionalmente.
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 de oxigênio cai e a pressão total de vapor d'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 for 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" começa já a uma altitude de 15-19 km.
Camadas densas de ar - a troposfera e a estratosfera - nos protegem dos efeitos nocivos da radiação. Com rarefação suficiente do ar, em altitudes superiores a 36 km, a radiação ionizante, os raios cósmicos primários, tem um efeito intenso no corpo; em altitudes superiores a 40 km, opera a parte ultravioleta do espectro solar, perigosa para os seres humanos.
À medida que subimos a uma altura cada vez maior acima da superfície da Terra, fenômenos que nos são familiares observados nas camadas mais baixas da atmosfera, como a propagação do som, a ocorrência de sustentação e arrasto aerodinâmico, transferência de calor por convecção, etc. ., gradualmente enfraquecem e depois desaparecem completamente.
Em camadas rarefeitas de ar, a propagação do som é impossível. Até altitudes de 60-90 km, ainda é possível usar resistência do ar e sustentação para vôo aerodinâmico controlado. Mas a partir de altitudes de 100-130 km, os conceitos do número M e da barreira do som familiares a todo piloto perdem o sentido: ali passa a linha Karman condicional, além da qual começa a área de vôo puramente balístico, que só pode ser controlado 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). Isso significa que vários elementos do equipamento, equipamentos da estação espacial orbital, não poderão ser resfriados de fora da maneira como geralmente é feito em um avião - com a ajuda de jatos de ar e radiadores de ar. Nesta altitude, assim como no espaço em geral, a única forma de transferência de calor é a radiação térmica.
De acordo com a teoria mais comum, a atmosfera da Terra tem tido três composições diferentes ao longo do tempo. Inicialmente, consistia em gases leves (hidrogênio e hélio) capturados do espaço interplanetário. Esta é a chamada 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 d'água). Foi assim que se formou a atmosfera secundária (cerca de três bilhões de anos até os dias atuais). Essa atmosfera era restauradora. Além disso, o processo de formação da atmosfera foi determinado pelos seguintes fatores:
Gradualmente, esses fatores levaram à formação de uma atmosfera terciária, caracterizada 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).
A formação de grande quantidade de nitrogênio N2 se deve à oxidação da atmosfera de hidrogênio e amônia pelo oxigênio molecular O2, que começou a vir da superfície do planeta como resultado da fotossíntese, a partir de 3 bilhões de anos atrás. O nitrogênio N2 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 atmosfera superior.
O nitrogênio N2 entra em reações apenas em condições específicas (por exemplo, durante uma descarga elétrica). A oxidação do nitrogênio molecular pelo ozônio durante 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 nódulas que formam simbiose de rizóbios com leguminosas, as chamadas. estrume verde.
A composição da atmosfera começou a mudar radicalmente com o advento dos organismos vivos na Terra, como resultado da fotossíntese, acompanhada pela liberação de oxigênio e 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 graves e abruptas em muitos processos que ocorrem na atmosfera, litosfera e biosfera, esse evento foi chamado de Catástrofe do Oxigênio.
Durante o Fanerozóico, a composição da atmosfera e o conteúdo de oxigênio sofreram mudanças. Eles se correlacionaram principalmente com a taxa de deposição de rochas sedimentares orgânicas. Assim, durante os períodos de acúmulo de carvão, o teor de oxigênio na atmosfera, aparentemente, ultrapassou visivelmente o nível moderno.
O conteúdo de CO2 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 1012 toneladas) é formada devido ao dióxido de carbono, nitrogênio e vapor de água contidos no ar atmosférico. Enterrada no oceano, em pântanos e florestas, a matéria orgânica se transforma em carvão, petróleo e gás natural.
A fonte de gases inertes - argônio, hélio e criptônio - são as erupções vulcânicas e o decaimento de elementos radioativos. A terra como um todo e a atmosfera em particular são empobrecidas em gases inertes em comparação com o espaço. Acredita-se que a razão para isso esteja no vazamento contínuo de gases no espaço interplanetário.
Recentemente, o homem começou a influenciar a evolução da atmosfera. O resultado de suas atividades foi um aumento constante do teor de dióxido de carbono na atmosfera devido à combustão de combustíveis de hidrocarbonetos acumulados em épocas geológicas anteriores. Enormes quantidades de CO2 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 CO2 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 200 a 300 anos a quantidade de CO2 na atmosfera dobrará e poderá levar a mudanças climáticas globais.
A combustão do combustível é a principal fonte de gases poluentes (CO, NO, SO2). O dióxido de enxofre é oxidado pelo oxigênio do ar a SO3 e o óxido nítrico a NO2 na atmosfera superior, que por sua vez interage com o vapor d'água, e o ácido sulfúrico H2SO4 resultante e o ácido nítrico HNO3 caem na superfície da Terra na forma do so- chamado. chuva ácida. A utilização de motores de combustão interna provoca uma significativa poluição do ar com óxidos de azoto, hidrocarbonetos e compostos de chumbo (chumbo tetraetilo) Pb(CH3CH2)4.
A poluição aerossol da atmosfera é causada tanto por causas naturais (erupção vulcânica, tempestades de poeira, arrastamento de gotículas de água do mar e pólen vegetal, etc.) quanto pela atividade econômica humana (mineração de minérios e materiais de construção, combustão de combustível, produção de cimento, etc. .). A remoção intensiva e em larga escala de material particulado para a atmosfera é uma das Causas Possíveis mudanças climáticas planetárias.
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- concha de ar o Globo girando com a terra. O limite superior da atmosfera é convencionalmente realizado em altitudes de 150-200 km. O limite inferior é a superfície da Terra.
O ar atmosférico é uma mistura de gases. A maior parte de seu volume na camada de ar da superfície é nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Além disso, o ar contém gases inertes (árgon, hélio, néon, etc.), dióxido de carbono(0,03), vapor de água e várias partículas sólidas (poeira, fuligem, cristais de sal).
O ar é incolor e a cor do céu é explicada pelas peculiaridades da dispersão das ondas de luz.
A atmosfera consiste em várias camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera.
Mais baixo camada superficial ar é chamado troposfera. Em latitudes diferentes, seu poder não é o mesmo. A troposfera repete a forma do planeta e participa juntamente com a Terra na rotação axial. No equador, a espessura da atmosfera varia de 10 a 20 km. No equador é maior e nos pólos é menor. A troposfera é caracterizada pela densidade máxima do ar, 4/5 da massa de toda a atmosfera está concentrada nela. A troposfera determina tempo: vários massas de ar, nuvens e precipitação são formadas, há um intenso movimento horizontal e vertical do ar.
Acima da troposfera, até uma altitude de 50 km, localiza-se estratosfera.É caracterizada por uma menor densidade de ar, não há vapor de água nele. Na parte inferior da estratosfera em altitudes de cerca de 25 km. localizado "tela de ozônio" - uma camada da atmosfera com concentração aumentada ozônio, que absorve a radiação ultravioleta, que é fatal para os organismos.
A uma altitude de 50 a 80-90 km estende-se mesosfera.À medida que a altitude aumenta, a temperatura diminui com um gradiente vertical médio de (0,25-0,3)° / 100 m, e a densidade do ar diminui. O principal processo de energia é a transferência de calor radiante. O brilho da atmosfera se deve a complexos processos fotoquímicos envolvendo radicais, moléculas vibracionalmente excitadas.
Termosfera localizado a uma altitude de 80-90 a 800 km. A densidade do ar aqui é mínima, o grau de ionização do ar é muito alto. A temperatura muda dependendo da atividade do Sol. Em conexão com grande quantidade partículas carregadas aqui são observadas luzes polares e tempestades magnéticas.
A atmosfera é de grande importância para a natureza da Terra. Sem oxigênio, os organismos vivos não podem respirar. Sua camada de ozônio protege todos os seres vivos dos nocivos raios ultravioleta. A atmosfera suaviza as flutuações de temperatura: a superfície da Terra não fica super-resfriada à noite e não superaquece durante o dia. Em densas camadas de ar atmosférico, não atingindo a superfície do planeta, os meteoritos queimam dos espinhos.
A atmosfera interage com todas as conchas da terra. Com sua ajuda, a troca de calor e umidade entre o oceano e a terra. Sem a atmosfera não haveria nuvens, precipitação, ventos.
Efeito adverso significativo na atmosfera atividade econômica pessoa. Ocorre poluição do ar, o que leva a um aumento na concentração de monóxido de carbono (CO 2). E isso contribui aquecimento global clima e melhora Efeito estufa». Camada de ozônio A terra está sendo destruída devido a resíduos industriais e de transporte.
A atmosfera precisa ser protegida. NO países desenvolvidos um conjunto de medidas está sendo tomada para proteger o ar atmosférico da poluição.
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