معظم الغلاف الجوي. جو الأرض - تفسير للأطفال

الجو هو ما يوفر الفرصة للحياة على الأرض. أول المعلومات والحقائق عن الغلاف الجوي نعود في المدرسة الابتدائية. في المدرسة الثانوية ، أصبحنا بالفعل أكثر دراية بهذا المفهوم في فصول الجغرافيا.

مفهوم جو الأرض

الجو موجود ليس فقط في الأرض ، ولكن أيضًا في الأجرام السماوية الأخرى. هذا هو اسم قذيفة الغاز المحيطة الكوكب. تكوين طبقة الغاز هذه من كواكب مختلفة يختلف اختلافًا كبيرًا. دعونا نلقي نظرة على المعلومات والحقائق الأساسية حول الهواء الذي يطلق عليه خلاف ذلك.

العنصر الأكثر أهمية هو الأكسجين. يعتقد البعض عن طريق الخطأ أن الغلاف الجوي للأرض يتكون بالكامل من الأكسجين ، ولكن في الحقيقة ، الهواء عبارة عن مزيج من الغازات. يتكون من 78٪ نيتروجين و 21٪ أكسجين. النسبة المئوية المتبقية تشمل الأوزون والأرجون وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. على الرغم من أن النسبة المئوية لهذه الغازات صغيرة ، إلا أنها تؤدي وظيفة مهمة - فهي تمتص جزءًا كبيرًا من الطاقة الإشعاعية الشمسية ، مما يمنع النجم من تحويل كل الحياة على كوكبنا إلى رماد. تختلف خصائص الغلاف الجوي مع الارتفاع. على سبيل المثال ، على ارتفاع 65 كم ، يكون النيتروجين 86 ٪ ، والأكسجين 19 ٪.

تكوين الغلاف الجوي للأرض

• ثاني أكسيد الكربون   ضروري لتغذية النبات. في الجو ، يبدو أنه نتيجة لعملية التنفس للكائنات الحية ، التحلل ، الاحتراق. إن غيابه في تكوين الغلاف الجوي يجعل وجود أي نباتات مستحيلاً.
• أكسجين   - عنصر حيوي في الغلاف الجوي للبشر. وجودها هو شرط لوجود جميع الكائنات الحية. إنها تشكل حوالي 20 ٪ من إجمالي حجم الغازات في الغلاف الجوي.
• الأوزون   - إنه امتصاص طبيعي للإشعاع فوق البنفسجي الشمسي الذي يؤثر سلبًا على الكائنات الحية. معظمها يشكل طبقة منفصلة من الغلاف الجوي - شاشة الأوزون. في الآونة الأخيرة ، بدأت الأنشطة البشرية في التآكل التدريجي ، ولكن نظرًا لأنها ذات أهمية كبيرة ، يجري العمل النشط للحفاظ عليها واستعادتها.
• بخار الماء   يحدد رطوبة الهواء. قد يكون محتواه مختلفًا اعتمادًا على عوامل مختلفة: درجة حرارة الهواء ، والموقع الإقليمي ، والموسم. عند درجة حرارة منخفضة ، يوجد القليل من بخار الماء في الهواء ، ويمكن أن يكون أقل من واحد في المئة ، وبكميات عالية تصل إلى 4 ٪.
• بالإضافة إلى كل ما سبق ، هناك نسبة معينة موجودة دائمًا في تكوين الغلاف الجوي للأرض الشوائب الصلبة والسائلة. هذه هي السخام والرماد وملح البحر والغبار وقطرات الماء والكائنات الحية الدقيقة. يمكنهم الدخول في الهواء بطريقة طبيعية ومن صنع الإنسان.

طبقات الغلاف الجوي

ودرجة الحرارة ، والكثافة ، ونوعية الهواء ليست هي نفسها على ارتفاعات مختلفة. لهذا السبب ، من المعتاد التمييز بين طبقات الغلاف الجوي المختلفة. كل واحد منهم لديه خصائصه الخاصة. دعنا نتعرف على طبقات الغلاف الجوي التي تميز:

• طبقة التروبوسفير - هذه الطبقة من الغلاف الجوي هي الأقرب إلى سطح الأرض. ارتفاعه 8-10 كم فوق القطبين و16-18 كم في المناطق الاستوائية. يوجد 90٪ من جميع بخار الماء الموجود في الجو ، لذلك هناك تكوين نشط للغيوم. أيضا في هذه الطبقة لوحظت عمليات مثل حركة الهواء (الرياح) ، الاضطراب ، الحمل الحراري. تتراوح درجات الحرارة بين +45 درجة عند الظهر خلال الأشهر الأكثر دفئًا في المناطق المدارية إلى -65 درجة في القطبين.
• الستراتوسفير هو الطبقة الثانية في الغلاف الجوي. تقع على ارتفاع 11 إلى 50 كم. في الطبقة السفلى من الستراتوسفير ، تكون درجة الحرارة حوالي -55 ، في اتجاه الإزالة من الأرض ، ترتفع إلى +1 درجة مئوية. وتسمى هذه المنطقة الانعكاس وهي حدود الستراتوسفير والميزوسفير.
• يقع Mesosphere على ارتفاع 50 إلى 90 كم. درجة الحرارة على الحدود الدنيا لها حوالي 0 ، في الروافد العليا -80 ...- 90 درجة مئوية. النيازك التي تسقط في الغلاف الجوي للأرض تحترق تماما في الغلاف الجوي ، بسبب هذا ، تحدث لمعان الهواء هنا.
• يبلغ سمك الغلاف الحراري حوالي 700 كم. تظهر الشفق القطبي في هذه الطبقة من الجو. تظهر بسبب تأثير الإشعاع الكوني والإشعاع المنبعث من الشمس.
• الغلاف الخارجي هو منطقة تشتت الهواء. هنا ، تركيز الغازات صغير ويختفي تدريجياً في الفضاء بين الكواكب.

الحدود بين الغلاف الجوي للأرض والفضاء الخارجي تعتبر الحدود 100 كيلومتر. هذه السمة تسمى خط كرمان.

الضغط الجوي

عند الاستماع إلى توقعات الطقس ، نسمع غالبًا مؤشرات الضغط الجوي. ولكن ماذا يعني الضغط الجوي ، وكيف يمكن أن تؤثر علينا؟

اكتشفنا أن الهواء يتكون من غازات وشوائب. كل عنصر من هذه المكونات له وزنه الخاص ، مما يعني أن الغلاف الجوي ليس انعدام الوزن ، كما كان يعتقد قبل القرن السابع عشر. الضغط الجوي هو القوة التي تضغط بها جميع طبقات الغلاف الجوي على سطح الأرض وعلى جميع الأجسام.

أجرى العلماء حسابات معقدة وأثبتوا أن الغلاف الجوي يضغط على 10،333 كجم لكل متر مربع من المساحة. لذا ، فإن جسم الإنسان يخضع لضغط الهواء ، الذي يتراوح وزنه بين 12 و 15 طناً. لماذا لا نشعر بهذا؟ إنه يوفر لنا ضغطها الداخلي ، الذي يوازن الخارج. يمكنك أن تشعر بضغط الغلاف الجوي أثناء وجودك في الطائرة أو في الجبال العالية ، لأن الضغط الجوي على ارتفاع أقل بكثير. في هذه الحالة ، الانزعاج الجسدي ، وسد الأذن ، والدوخة هو ممكن.

يمكن قول الكثير عن الأجواء المحيطة. نحن نعرف الكثير من الحقائق المهمة عنها ، وقد يبدو بعضها مفاجئًا:

• وزن الغلاف الجوي للأرض هو 5.3 مليار.
• أنه يعزز نقل الصوت. على ارتفاع يزيد عن 100 كيلومتر ، تختفي هذه الخاصية بسبب التغيرات في تكوين الغلاف الجوي.
• يتم تحريك حركة الغلاف الجوي بسبب التسخين غير المتكافئ لسطح الأرض.
• يستخدم مقياس الحرارة لتحديد درجة حرارة الهواء ، ويستخدم مقياس لمعرفة درجة حرارة الغلاف الجوي.
• وجود الغلاف الجوي ينقذ كوكبنا من 100 طن من النيازك يوميًا.
• تم تثبيت تركيبة الهواء لعدة مئات من ملايين السنين ، لكنها بدأت تتغير مع بداية نشاط إنتاج عاصف.
• ويعتقد أن الغلاف الجوي يمتد إلى ارتفاع 3000 كم.

أهمية الغلاف الجوي للبشر

تقع المنطقة الفسيولوجية للغلاف الجوي على بعد 5 كم. على ارتفاع 5000 متر فوق مستوى سطح البحر ، يبدأ الشخص في تجربة مجاعة الأكسجين ، وهو ما ينعكس في انخفاض في قدرته على العمل وتدهور الرفاه. هذا يدل على أن الشخص لن يكون قادرًا على البقاء في مكان لا يوجد فيه هذا المزيج الرائع من الغازات.

جميع المعلومات والحقائق حول الغلاف الجوي تؤكد فقط أهميتها للناس. بفضل وجودها ، ظهرت إمكانية تطور الحياة على الأرض. بالفعل اليوم ، وبعد تقييم مدى الضرر الذي يمكن للبشرية أن تفعله للهواء المهدى للحياة من خلال أفعالها ، يجب أن نفكر في المزيد من التدابير للحفاظ على الغلاف الجوي واستعادته.

الغلاف الجوي للأرض هو الغلاف الجوي.

لقد أثبت اليونانيون القدماء وجود كرة خاصة فوق سطح الأرض ، الذين وصفوا الغلاف الجوي بالكرة البخارية أو الغازية.

هذا هو واحد من الغلاف الجوي لكوكب الأرض ، والذي بدونه لن يكون وجود كل الحياة ممكنًا.

أين هو الجو

يحيط الغلاف الجوي بالكواكب بطبقة هواء كثيفة ، بدءًا من سطح الأرض. في اتصال مع الغلاف المائي ، ويغطي الغلاف الصخري ، والذهاب بعيدا في الفضاء الخارجي.

ما يتكون الغلاف الجوي من

تتكون طبقة هواء الأرض بشكل أساسي من الهواء ، حيث يصل إجمالي كتلتها إلى 5.3 * 1018 كجم. من هذه ، الجزء المريضة هو الهواء الجاف ، وأقل بكثير هو بخار الماء.

فوق البحر ، تبلغ كثافة الغلاف الجوي 1.2 كيلوغرام لكل متر مكعب. يمكن أن تصل درجة الحرارة في الجو إلى -140.7 درجة ، يذوب الهواء في الماء عند درجة حرارة الصفر.

يتكون الجو من عدة طبقات:

• التروبوسفير.
• التروبوبوز.
• الستراتوسفير و الستراتوبوز
• Mesosphere و Mesopause؛
• خط خاص فوق مستوى سطح البحر يسمى خط كرمان ؛
• الغلاف الجوي و thermopause.
• تشتت المنطقة أو exosphere.

كل طبقة لها خصائصها الخاصة ، فهي مترابطة وتضمن عمل الغلاف الجوي للكوكب.

حدود الغلاف الجوي

تمر الحافة الأدنى للغلاف الجوي عبر الغلاف المائي والطبقات العليا للغلاف الصخري. تبدأ الحدود العليا في الغلاف الخارجي ، الذي يبعد 700 كيلومتر عن سطح الكوكب وسيصل إلى 1.3 ألف كيلومتر.

وفقًا لبعض التقارير ، يصل الغلاف الجوي إلى 10 آلاف كيلومتر. اتفق العلماء على أن خط كرمان يجب أن يكون الحد الأعلى لطبقة الهواء ، حيث لم يعد ممكناً زيادة البالون.

بفضل الدراسات المستمرة في هذا المجال ، أثبت العلماء أن الغلاف الجوي على اتصال مع الأيونوسفير على ارتفاع 118 كم.

التركيب الكيميائي

تتكون هذه الطبقة من الأرض من الغازات والشوائب الغازية ، والتي تشمل بقايا الاحتراق وملح البحر والجليد والماء والغبار. إن تركيبة وكتلة الغازات التي يمكن اكتشافها في الغلاف الجوي لا تتغير أبدًا ؛ يتغير تركيز الماء وثاني أكسيد الكربون فقط.

يمكن أن يختلف تركيب الماء من 0.2 في المائة إلى 2.5 في المائة ، حسب خط العرض. العناصر الإضافية هي الكلور ، النيتروجين ، الكبريت ، الأمونيا ، الكربون ، الأوزون ، الهيدروكربونات ، حمض الهيدروكلوريك ، فلوريد الهيدروجين ، بروميد الهيدروجين ، يوديد الهيدروجين.

ويشغل الجزء المنفصل الزئبق واليود والبروم وأكسيد النتريك. بالإضافة إلى ذلك ، توجد جزيئات سائلة وصلبة تسمى الهباء الجوي في التروبوسفير. في الغلاف الجوي ، تم العثور على واحد من أندر الغازات على كوكب الأرض - الرادون.

حسب التركيب الكيميائي - يحتل النيتروجين أكثر من 78 ٪ من الغلاف الجوي ، والأكسجين - حوالي 21 ٪ ، وثاني أكسيد الكربون - 0.03 ٪ ، الأرجون - حوالي 1 ٪ ، والكمية الإجمالية للمادة أقل من 0.01 ٪. تشكل مثل هذا التكوين من الهواء عندما ظهر الكوكب فقط وبدأ في التطور.

مع ظهور رجل تحول تدريجيا إلى الإنتاج ، تغير التركيب الكيميائي. على وجه الخصوص ، كمية ثاني أكسيد الكربون في ازدياد مستمر.

وظائف الغلاف الجوي

الغازات في طبقة الهواء تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف. أولاً ، تمتص الأشعة والطاقة المشعة. ثانياً ، تؤثر على تكوين درجة الحرارة في الغلاف الجوي وعلى الأرض. ثالثًا ، توفر الحياة ومسارها على الأرض.

بالإضافة إلى ذلك ، توفر هذه الطبقة التنظيم الحراري ، الذي يحدد الطقس والمناخ ، وطريقة توزيع الحرارة والضغط الجوي. يساعد التروبوسفير في تنظيم تدفق كتل الهواء ، وتحديد حركة الماء ، وعمليات تبادل الحرارة.

يتفاعل الغلاف الجوي باستمرار مع الغلاف الصخري ، الغلاف المائي ، وتوفير العمليات الجيولوجية. أهم وظيفة هي أن هناك حماية من الغبار من أصل نيزك ، من تأثير الفضاء والشمس.

حقائق

• يوفر الأكسجين مادة صلبة لتحلل المواد العضوية على الأرض ، وهو أمر مهم للغاية بالنسبة للانبعاثات ، وتحلل الصخور ، وأكسدة الكائنات الحية.
• ثاني أكسيد الكربون يعزز عملية التمثيل الضوئي ، ويساهم أيضًا في انتقال الموجات القصيرة من الإشعاع الشمسي ، وامتصاص الأمواج الطويلة الحرارية. إذا لم يحدث هذا ، فسيتم ملاحظة ما يسمى ظاهرة الاحتباس الحراري.
• واحدة من المشاكل الرئيسية المرتبطة بالجو هي التلوث ، والذي يرجع إلى تشغيل الشركات وعادم السيارات. لذلك ، تم تطبيق الرقابة البيئية الخاصة في العديد من البلدان ، وعلى المستوى الدولي ، توجد آليات خاصة لتنظيم الانبعاثات وتأثيرات الاحتباس الحراري.

لا بد من القول إن هيكل وتكوين الغلاف الجوي للأرض لم يكن دائمًا قيمًا ثابتة في وقت واحد أو آخر في تطور كوكبنا. اليوم ، يتم تمثيل الهيكل العمودي لهذا العنصر ، الذي يبلغ "سمكه" الكلي من 1.5-2.0 ألف كيلومتر ، بعدة طبقات رئيسية ، بما في ذلك:

1. التروبوسفير.
2. التروبوبوز.
3. الستراتوسفير.
4. السترتوبوز.
5. Mesosphere و Mesopause.
6. الحراري.
7. إكزوسفير.

العناصر الرئيسية للغلاف الجوي

طبقة التروبوسفير عبارة عن طبقة يتم فيها ملاحظة حركات رأسية وأفقية قوية ، وهنا تتشكل الظروف المناخية والأمطار والطقس. يمتد من 7-8 كيلومترات من سطح الكوكب في كل مكان تقريبًا ، باستثناء المناطق القطبية (حتى 15 كم هناك). في التروبوسفير ، لوحظ انخفاض تدريجي في درجة الحرارة ، حوالي 6.4 درجة مئوية مع كل كيلومتر من الارتفاع. قد يختلف هذا المؤشر باختلاف خطوط العرض والفصول.

يمثل تكوين الغلاف الجوي للأرض في هذا الجزء بالعناصر التالية ونسبها المئوية:

النيتروجين - حوالي 78 في المئة.

الأكسجين - حوالي 21 في المئة.

الأرجون - حوالي واحد في المئة.

ثاني أكسيد الكربون - أقل من 0.05 ٪.

فرقة موحدة يصل ارتفاعها إلى 90 كم

بالإضافة إلى ذلك ، هنا يمكنك العثور على الغبار ، وقطرات الماء ، وبخار الماء ، ومنتجات الاحتراق ، والبلورات الجليدية ، وأملاح البحر ، والعديد من جزيئات الهباء الجوي ، وما إلى ذلك. لوحظ أن مثل هذا التكوين للغلاف الجوي للأرض يصل ارتفاعه إلى تسعين كيلومترًا تقريبًا ، وبالتالي فإن الهواء هو نفسه تقريبًا في التركيب الكيميائي ، وليس فقط في التروبوسفير ، ولكن أيضًا في الطبقات الفوقية. ولكن هناك جو له خصائص فيزيائية مختلفة اختلافا جذريا. وتسمى الطبقة التي لها تركيبة كيميائية شائعة الغلاف الجوي.

ما العناصر التي لا تزال جزءًا من الغلاف الجوي للأرض؟ في المئة (من حيث الحجم ، في الهواء الجاف) ، غازات مثل الكريبتون (حوالي 1.14 × 10 -4) ، زينون (8.7 × 10 -7) ، الهيدروجين (5.0 × 10 -5) ، الميثان (حوالي 1.7 × 10 - 4) ، أكسيد النيتروز (5.0 × 10 -5) ، إلخ. كنسبة مئوية بالوزن من المكونات المدرجة ، فإن أكسيد النيتروز والهيدروجين هما الأكبر ، يليهما الهيليوم ، الكريبتون ، إلخ.

الخصائص الفيزيائية للطبقات الجوية المختلفة

ترتبط الخصائص الفيزيائية للتروبوسفير ارتباطًا وثيقًا بملاءمته لسطح الكوكب. من هنا ، يتم إرسال الحرارة الشمسية المنعكسة في صورة الأشعة تحت الحمراء ، بما في ذلك عمليات التوصيل الحراري والحمل الحراري. هذا هو السبب في انخفاض درجة الحرارة مع المسافة من سطح الأرض. تُلاحظ هذه الظاهرة حتى ارتفاع الستراتوسفير (11-17 كيلومتراً) ، ثم تصبح درجة الحرارة دون تغيير تقريبًا إلى مستوى 34-35 كم ، ثم ترتفع درجة الحرارة مرة أخرى إلى ارتفاعات 50 كيلومترًا (الحد العلوي من الستراتوسفير). بين طبقة الستراتوسفير والتروبوسفير ، توجد طبقة وسيطة رقيقة من التروبوبوز (حتى 1-2 كم) ، حيث تلاحظ درجات حرارة ثابتة فوق خط الاستواء - حوالي 70 درجة مئوية تحت الصفر وأقل. فوق القطبين ، ترتفع درجة الحرارة في فصل الصيف إلى 45 درجة مئوية تحت الصفر ، في فصل الشتاء تتقلب درجات الحرارة هنا عند -65 درجة مئوية.

يتضمن تكوين الغاز في الغلاف الجوي للأرض عنصرًا مهمًا مثل الأوزون. إنه صغير نسبيا على السطح (من عشرة إلى ناقص الطاقة السادسة من المئة) ، حيث يتكون الغاز تحت تأثير أشعة الشمس من الأكسجين الذري في الأجزاء العليا من الغلاف الجوي. على وجه الخصوص ، يقع معظم الأوزون على ارتفاع حوالي 25 كم ، وتقع "شاشة الأوزون" بأكملها في مناطق تتراوح ما بين 7-8 كيلومترات في مجال القطبين ، من 18 كم عند خط الاستواء وما يصل إلى خمسين كيلومتراً في المجموع فوق سطح الكوكب.

الجو يحمي من الإشعاع الشمسي

يلعب تكوين هواء الغلاف الجوي للأرض دورًا مهمًا للغاية في الحفاظ على الحياة ، لأن العناصر الكيميائية والتركيبات الفردية تحد بنجاح من وصول الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض وإلى الأشخاص الذين يعيشون عليه ، الحيوانات والنباتات. على سبيل المثال ، تمتص جزيئات بخار الماء فعليًا جميع نطاقات الأشعة تحت الحمراء تقريبًا ، باستثناء أطوال تتراوح من 8 إلى 13 ميكرون. يمتص الأوزون الضوء فوق البنفسجي حتى طول موجي يصل إلى 3100 أ. بدون طبقة رقيقة (يبلغ متوسطه 3 مم فقط ، إذا تم وضعه على سطح الكوكب) ، لا يمكن أن يسكن سوى الماء على عمق أكثر من 10 أمتار والكهوف الجوفية حيث لا يمكن الوصول إلى الإشعاع الشمسي .

صفر مئوية في ستراتوبوز

بين المستويين التاليين للغلاف الجوي ، الستراتوسفير والغلاف الأوسط ، هناك طبقة ملحوظة - الطبقة العليا. إنها تقابل ارتفاع ذروة الأوزون تقريبًا ، وهنا تكون درجة الحرارة مريحة نسبيًا للبشر - حوالي 0 درجة مئوية. فوق الطبقة العليا ، في الطبقة الوسطى (يبدأ في مكان ما على ارتفاع 50 كم وينتهي على ارتفاع يتراوح بين 80 و 90 كم) ، ومرة \u200b\u200bأخرى لوحظ انخفاض في درجة الحرارة مع زيادة المسافة من سطح الأرض (إلى 70-80 درجة مئوية تحت الصفر). في الميزوسفير ، عادة ما يتم حرق النيازك بالكامل.

في الغلاف الحراري - بالإضافة إلى 2000 كيلو!

يحدد التركيب الكيميائي للغلاف الجوي للأرض في الغلاف الجوي (الذي يبدأ بعد انقطاع الطمث من ارتفاع يتراوح بين 85 و 90 إلى 800 كم) إمكانية حدوث ظاهرة مثل التسخين التدريجي لطبقات من "الهواء" النادر للغاية تحت تأثير الإشعاع الشمسي. في هذا الجزء من "بطانية الهواء" من الكوكب ، تم العثور على درجات حرارة من 200 إلى 2000 كلفن ، والتي يتم الحصول عليها فيما يتعلق بتأين الأكسجين (الأكسجين الذري يزيد عن 300 كم) ، بالإضافة إلى إعادة تركيب ذرات الأكسجين في جزيئات ، مصحوبة بإطلاق كمية كبيرة من الحرارة. الغلاف الحراري هو موقع الشفق.

فوق الغلاف الحراري يوجد الغلاف الخارجي - الطبقة الخارجية للغلاف الجوي التي يمكن أن تنجو منها ذرات الهيدروجين الخفيفة والسريعة الحركة إلى الفضاء الخارجي. يتم تمثيل التركيب الكيميائي لجو الأرض هنا بشكل رئيسي بواسطة ذرات الأكسجين الفردية في الطبقات السفلى ، ذرات الهيليوم في الوسط ، وذرات الهيدروجين بشكل حصري تقريبًا في الجزء العلوي. تسود درجات الحرارة المرتفعة هنا - حوالي 3000 كلفن ولا يوجد ضغط جوي.

كيف شكل الغلاف الجوي للأرض؟

ولكن ، كما ذكر أعلاه ، لم يكن للكوكب دائمًا مثل هذا التكوين للغلاف الجوي. هناك ثلاثة مفاهيم لأصل هذا العنصر. تشير الفرضية الأولى إلى أن الغلاف الجوي أخذ خلال التراكم من سحابة كوكبية أولية. ومع ذلك ، فإن هذه النظرية اليوم تخضع لانتقادات كبيرة ، لأن مثل هذا الجو الأولي كان يجب أن يدمر من قبل "الرياح" الشمسية من النجوم في نظامنا الكوكبي. بالإضافة إلى ذلك ، يُفترض أنه لا يمكن الاحتفاظ بالعناصر المتطايرة في منطقة تكوين الكوكب حسب نوع المجموعة الأرضية بسبب درجات الحرارة المرتفعة للغاية.

يمكن تكوين تركيبة الغلاف الجوي الأساسي للأرض ، على النحو الذي اقترحته الفرضية الثانية ، بسبب القصف النشط للسطح بواسطة الكويكبات والمذنبات ، التي وصلت من محيط النظام الشمسي في المراحل الأولى من التطور. من الصعب إلى حد ما تأكيد أو دحض هذا المفهوم.

تجربة في IDG RAS

الفرضية الأكثر منطقية هي الفرضية الثالثة ، التي تعتقد أن الغلاف الجوي ظهر نتيجة لإطلاق الغازات من عباءة القشرة الأرضية قبل حوالي 4 مليارات سنة. تمكنا من التحقق من هذا المفهوم في IDG RAS خلال تجربة تسمى Tsarev 2 ، عندما تم تسخين عينة من مادة من أصل الشهب في فراغ. ثم تم تسجيل انبعاث غازات مثل H2 ، CH 4 ، CO ، H 2 O ، N 2. ، لذلك افترض العلماء بحق أن التركيب الكيميائي للغلاف الجوي الأساسي للأرض يشمل الماء وثاني أكسيد الكربون ، بخار فلوريد الهيدروجين (HF) ، أول أكسيد الكربون الغاز (CO) ، كبريتيد الهيدروجين (H 2 S) ، مركبات النيتروجين ، الهيدروجين ، الميثان (CH 4) ، أبخرة الأمونيا (NH 3) ، الأرجون ، إلخ. شارك بخار الماء من الغلاف الجوي الأساسي في تكوين الغلاف المائي ، تحول ثاني أكسيد الكربون إلى أكثر في حالة ربط المواد العضوية والصخور ، أصبح النيتروجين جزءًا من العصر الحديث ozduha ومرة \u200b\u200bأخرى في الصخور الرسوبية والمواد العضوية.

لن يسمح تكوين الغلاف الجوي الأساسي للأرض للناس الحديثين فيه بدون جهاز التنفس ، حيث لم يكن هناك أكسجين بالكميات المطلوبة في ذلك الوقت. ظهر هذا العنصر بكميات كبيرة منذ مليار ونصف المليون عام ، كما يعتقد ، فيما يتعلق بتطور عملية التمثيل الضوئي في الطحالب الخضراء المزرقة وغيرها ، والتي تعد أقدم سكان كوكبنا.

الحد الأدنى من الأكسجين

إن حقيقة أن تكوين الغلاف الجوي للأرض كان في البداية خاليًا من الأكسجين تقريبًا قد تم توضيحه من خلال حقيقة أنه في أقدم الصخور (القثطارية) ، تم أكسده بسهولة ، ولكن ليس الجرافيت المؤكسد (الكربون). في وقت لاحق ، ظهرت ما يسمى خامات الحديد ذات النطاقات ، والتي تضمنت طبقات من أكاسيد الحديد المخصب ، مما يعني ظهور مصدر قوي للأكسجين على شكل جزيئي على هذا الكوكب. ولكن ظهرت هذه العناصر بشكل دوري فقط (ربما ظهرت الطحالب نفسها أو غيرها من منتجي الأكسجين كجزر صغيرة في الصحراء الخالية من الأكسجين) ، في حين كان بقية العالم لاهوائي. لصالح الأخير هو حقيقة أن البايرايت المؤكسد بسهولة تم العثور عليه في شكل حصى معالجتها بواسطة التدفق دون آثار التفاعلات الكيميائية. بما أنه لا يمكن تهوية المياه المتدفقة بشكل سيئ ، فقد تم تطوير وجهة النظر وهي أن الغلاف الجوي قبل بداية الكمبري يحتوي على أقل من واحد بالمائة من الأكسجين من التركيبة الحالية.

تكوين الهواء الثوري

حول منتصف البروتيروزويك (منذ 1.8 مليار سنة) ، حدثت "ثورة الأكسجين" ، عندما تحول العالم إلى التنفس الهوائي ، حيث يمكن الحصول على 38 ، بدلاً من اثنين ، من جزيء واحد من المغذيات (الجلوكوز) (كما هو الحال في التنفس اللاهوائي) وحدات الطاقة. بدأ تكوين الغلاف الجوي للأرض ، من حيث الأكسجين ، يتجاوز واحد في المئة من طبقة الأوزون الحديثة ، وبدأ في الظهور ، وحماية الكائنات الحية من الإشعاع. كان عليها أن "تختبئ" تحت قذائف سميكة ، على سبيل المثال ، الحيوانات القديمة مثل ثلاثية الفصوص. منذ ذلك الحين وحتى الآن ، زاد محتوى العنصر "التنفسي" الرئيسي تدريجياً وببطء ، مما يوفر مجموعة متنوعة من أشكال الحياة على كوكب الأرض.

جنبا إلى جنب مع الأرض ، قذيفة الغاز لكوكبنا ، ودعا الغلاف الجوي ، تدور. تحدد العمليات التي تجري فيها الطقس على كوكبنا ، كما أنه الجو الذي يحمي عالم الحيوان والنبات من الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية ، ويضمن درجة الحرارة المثلى وما إلى ذلك. ، تحديد ليست بهذه البساطة ، وهنا السبب.

جو من الأرض كم

الجو هو مساحة الغاز. لا يتم التعبير عن حدودها العليا بوضوح ، فكلما ارتفعت الغازات ، زاد نفاذها وانتقلت إلى الفضاء الخارجي تدريجياً. إذا تحدثنا عن قطر الغلاف الجوي للأرض ، عندها يسمي العلماء الرقم بحوالي 2-3 ألف كيلومتر.

الغلاف الجوي للأرض   من أربع طبقات التي تمتزج أيضًا بسلاسة مع بعضها البعض. هذا هو:

• التروبوسفير.
• الستراتوسفير.
• غلاف الأوسط.
• الأيونوسفير (الغلاف الحراري).

بالمناسبة ، حقيقة مثيرة للاهتمام: كوكب الأرض بدون جو سيكون هادئًا مثل القمر ، لأن الصوت هو اهتزازات جزيئات الهواء. وتفسر حقيقة أن السماء هي الضوء الأزرق من قبل التحلل المحدد لأشعة الشمس التي تمر عبر الغلاف الجوي.

ميزات كل جو

يتراوح سمك طبقة التروبوسفير من ثمانية إلى عشرة كيلومترات (في خطوط العرض المعتدلة - ما يصل إلى 12 ، وفوق خط الاستواء - ما يصل إلى 18 كيلومترًا). يتم تسخين الهواء في هذه الطبقة عن طريق البر والماء ، وبالتالي أكثر نصف قطر الغلاف الجوي للأرضانخفاض درجة الحرارة. هنا ، يتركز 80 في المائة من كتلة الغلاف الجوي بأكملها ويتركز بخار الماء والعواصف الرعدية والعواصف والغيوم وهطول الأمطار تتشكل ، والهواء يتحرك في الاتجاهين الرأسي والأفقي.

يقع الستراتوسفير من التروبوسفير على ارتفاع يتراوح بين ثمانية إلى 50 كيلومترًا. الهواء هنا نادر الحدوث ، لذلك لا تتناثر أشعة الشمس ، ويتحول لون السماء إلى اللون الأرجواني. هذه الطبقة تمتص الأشعة فوق البنفسجية بسبب الأوزون.

يقع الميسوسفير أعلى - على ارتفاع 50-80 كم. هنا تبدو السماء سوداء بالفعل ، ودرجة حرارة الطبقة تصل إلى ناقص تسعين درجة. التالي هو الغلاف الحراري ، حيث ترتفع درجة الحرارة هنا بحدة ثم تتوقف عند ارتفاع 600 كم عند حوالي 240 درجة.

الطبقة الأكثر تصريفًا هي الأيونوسفير ، وهي تتميز بالكهرباء العالية ، وتعكس أيضًا موجات الراديو ذات الأطوال المختلفة ، مثل المرآة. ومن هنا تتشكل الأضواء الشمالية.

تم التحديث: 31 مارس 2016 بواسطة: آنا فولوسوفيتس

الغلاف الجوي هو الغلاف الجوي للأرض. يمتد ما يصل إلى 3000 كم من سطح الأرض. يمكن تتبع آثاره على ارتفاع يصل إلى 10000 كم. A. ذات الكثافة غير المتكافئة 50 5 تتركز كتلها حتى 5 كم و 75٪ - حتى 10 كم و 90٪ إلى 16 كم.

يتكون الغلاف الجوي من الهواء - خليط ميكانيكي من عدة غازات.

نتروجين(78٪) في الغلاف الجوي يلعب دور مخفف الأكسجين ، وينظم معدل الأكسدة ، وبالتالي سرعة وكثافة العمليات البيولوجية. النيتروجين هو العنصر الرئيسي في الغلاف الجوي للأرض ، والذي يتم تبادله باستمرار مع المادة الحية في المحيط الحيوي ، ومركبات النيتروجين (الأحماض الأمينية ، البيورينز ، إلخ) هي الأجزاء المكونة لهذه الأخيرة. يحدث استخراج النيتروجين من الغلاف الجوي بطرق غير عضوية وكيميائية حيوية ، على الرغم من ارتباطهما الوثيق. يرتبط الاستخراج غير العضوي بتكوين مركباته N 2 O و N 2 O 5 و NO 2 و NH 3. فهي في هطول الأمطار في الغلاف الجوي وتتشكل في الجو تحت تأثير التصريفات الكهربائية خلال العواصف الرعدية أو التفاعلات الكيميائية الضوئية تحت تأثير الإشعاع الشمسي.

يتم الربط البيولوجي للنيتروجين بواسطة بعض البكتيريا في التعايش مع النباتات العليا في التربة. يتم إصلاح النيتروجين أيضًا بواسطة بعض الكائنات الحية الدقيقة العوالق والطحالب في البيئة البحرية. من الناحية الكمية ، يتجاوز الارتباط البيولوجي للنيتروجين تثبيته غير العضوي. يتم تبادل جميع النيتروجين في الغلاف الجوي على مدار حوالي 10 ملايين عام. يوجد النيتروجين في الغازات ذات الأصل البركاني وفي الصخور البركانية. عند تسخين عينات مختلفة من الصخور البلورية والنيازك ، يتم إطلاق النيتروجين في شكل جزيئات N 2 و NH 3. ومع ذلك ، فإن الشكل الرئيسي لوجود النيتروجين ، على الأرض وعلى كواكب المجموعة الأرضية ، هو جزيئي. الأمونيا ، التي تدخل الغلاف الجوي العلوي ، تتأكسد بسرعة وتطلق النيتروجين. في الصخور الرسوبية ، يتم دفنها مع المواد العضوية وتوجد بكميات كبيرة في الرواسب البيتومينية. في عملية التحول الإقليمي لهذه الصخور ، يتم إطلاق النيتروجين في أشكال مختلفة في الغلاف الجوي للأرض.

دورة النيتروجين الجيوكيميائي (

أكسجين(21 ٪) يستخدم من قبل الكائنات الحية للتنفس ، وهو جزء من المادة العضوية (البروتينات والدهون والكربوهيدرات). الأوزون O 3. يؤخر أشعة الشمس فوق البنفسجية الضارة بالحياة.

الأكسجين هو ثاني غاز في الجو يتم توزيعه على نطاق واسع ، والذي يلعب دورًا مهمًا للغاية في العديد من عمليات المحيط الحيوي. الشكل السائد لوجودها هو O 2. في الجو العلوي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية ، تنفصل جزيئات الأكسجين ، وعلى ارتفاع حوالي 200 كم تصبح نسبة الأكسجين الذري إلى الجزيئي (O: O 2) مساوية 10. عندما تتفاعل هذه الأشكال من الأكسجين في الغلاف الجوي (على ارتفاع 20-30 كم) حزام الأوزون (شاشة الأوزون). الأوزون (O 3) ضروري للكائنات الحية ، مما يؤخر معظم أشعة الشمس فوق البنفسجية ، التي تضر بها.

في المراحل الأولى من تطور الأرض ، نشأ الأكسجين الحر بكميات صغيرة جدًا نتيجة التفكك الضوئي لثاني أكسيد الكربون وجزيئات الماء في الغلاف الجوي العلوي. ومع ذلك ، تم إنفاق هذه الكميات الصغيرة بسرعة على أكسدة الغازات الأخرى. مع ظهور الكائنات ذاتية التمثيل الضوئي في المحيط ، تغير الوضع بشكل كبير. بدأت كمية الأكسجين الحر في الغلاف الجوي في الزيادة تدريجياً ، مما أدى إلى أكسدة العديد من مكونات المحيط الحيوي. وهكذا ، ساهمت الأجزاء الأولى من الأكسجين الحر بشكل أساسي في انتقال الأشكال الحديدية من الحديد إلى أشكال أكسيد ، والكبريتيدات إلى الكبريتات.

في النهاية ، وصلت كمية الأكسجين الحر في الغلاف الجوي للأرض إلى كتلة معينة وتمت موازنتها بحيث تكون الكمية المنتجة مساوية للكمية التي تم امتصاصها. في الغلاف الجوي ، تم تأسيس الثبات النسبي لمحتوى الأكسجين الحر.

الدورة الجيوكيميائية للأكسجين (VA فرونسكي ، جي. Voitkevich)

ثاني أكسيد الكربون، يذهب إلى تكوين المادة الحية ، وجنبا إلى جنب مع بخار الماء يخلق ما يسمى ب "ظاهرة الاحتباس الحراري" تأثير. "

الكربون (ثاني أكسيد الكربون) - الجزء الأكبر في الغلاف الجوي هو في شكل ثاني أكسيد الكربون وأصغر بكثير في شكل CH 4. قيمة التاريخ الجيوكيميائي للكربون في المحيط الحيوي مرتفعة للغاية ، لأنها جزء من جميع الكائنات الحية. داخل الكائنات الحية ، تسود أشكال مخفضة من الكربون ، وفي بيئة المحيط الحيوي ، تسود الأشكال المؤكسدة. وهكذا ، تم تأسيس التبادل الكيميائي لدورة الحياة: СО 2 substance مادة حية.

مصدر ثاني أكسيد الكربون الأولي في المحيط الحيوي هو النشاط البركاني المرتبط بالتخلي العلماني للوشاح والأفق السفلي لقشرة الأرض. يحدث جزء من ثاني أكسيد الكربون هذا أثناء التحلل الحراري للأحجار الجيرية القديمة في مناطق مختلفة من التحول. يتم ترحيل ثاني أكسيد الكربون في المحيط الحيوي بطريقتين.

يتم التعبير عن الطريقة الأولى في امتصاص ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي مع تكوين المواد العضوية والدفن اللاحق في ظل ظروف اختزال مواتية في الغلاف الصخري في شكل خث ، فحم ، زيت ، زيت صخري. وفقًا للطريقة الثانية ، تؤدي هجرة الكربون إلى إنشاء نظام كربونات في الغلاف المائي ، حيث ينتقل ثاني أكسيد الكربون إلى H2 CO 3 و HCO 3 -1 و CO 3 -2. بعد ذلك ، بمشاركة الكالسيوم (أقل المغنيسيوم والحديد في كثير من الأحيان) ، تتسبب الكربونات في التخليق البيولوجي المنشأ وغير الحيوي. تنشأ طبقات سميكة من الحجر الجيري والدولوميت. وفقًا لـ A.B. رونوفا ، كانت نسبة الكربون العضوي (C org) إلى كربونات الكربون (C carb) في تاريخ المحيط الحيوي 1: 4.

إلى جانب دورة الكربون العالمية ، هناك عدد من دوراتها الصغيرة. لذلك ، على الأرض ، تمتص النباتات الخضراء ثاني أكسيد الكربون لعملية التمثيل الضوئي في النهار ، وفي الليل تطلقها في الجو. مع وفاة الكائنات الحية على سطح الأرض ، يحدث أكسدة المواد العضوية (التي تنطوي على الكائنات الحية الدقيقة) مع إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. في العقود الأخيرة ، كان هناك مكان خاص في دورة الكربون يتمثل في الاحتراق الهائل للوقود الأحفوري وزيادة محتواه في الجو الحديث.

دورة الكربون في الغلاف الجغرافي (وفقًا لفرام رمضان ، 1981)

الأرجون- ثالث أكبر غاز في الغلاف الجوي ، والذي يميزه بشكل حاد عن الغازات الخاملة المتفشية للغاية الأخرى. ومع ذلك ، فإن الأرجون في تاريخه الجيولوجي يشترك في مصير هذه الغازات ، والتي تتميز بميزتين:

1. لا رجعة عن تراكمها في الغلاف الجوي ؛
2. ارتباط وثيق مع التحلل الإشعاعي لبعض النظائر غير المستقرة.

تقع الغازات الخاملة خارج دائرة معظم العناصر الدورية في المحيط الحيوي للأرض.

يمكن تقسيم جميع الغازات الخاملة إلى المواد الأولية والإشعاعية. العناصر الأساسية هي تلك التي استولت عليها الأرض خلال تكوينها. إنها نادرة للغاية. يتم تمثيل الجزء الرئيسي من الأرجون في الغالب بنظائر 36 Ar و 38 Ar ، بينما يتكون الأرجون الجوي بالكامل من نظير 40 Ar (99.6٪) ، وهو بلا شك إشعاعي. في الصخور المحتوية على البوتاسيوم ، حدث تراكم الأرجون الإشعاعي ويحدث نتيجة لانحطاط البوتاسيوم -40 عن طريق التقاط الإلكترون: 40 K + e → 40 Ar.

لذلك ، يتم تحديد محتوى الأرجون في الصخور حسب العمر وكمية البوتاسيوم. إلى هذا الحد ، يعمل تركيز الهيليوم في الصخور كدالة لعمرها ومحتوى الثوريوم واليورانيوم. يتم إطلاق الأرجون والهيليوم في الغلاف الجوي من أحشاء الأرض أثناء الانفجارات البركانية ، على طول الشقوق الموجودة في قشرة الأرض في شكل نفاثات غازية ، وكذلك أثناء التجوية على الصخور. وفقا للحسابات التي أجراها P. Daimon و J. Culp ، تتراكم الهيليوم والأرجون في العصر الحديث في قشرة الأرض وبالكميات الصغيرة نسبيا تدخل في الغلاف الجوي. معدل دخول هذه الغازات الإشعاعية منخفض للغاية لدرجة أنه لم يستطع توفير محتواها المرصود في الغلاف الجوي الحديث خلال التاريخ الجيولوجي للأرض. لذلك ، يبقى أن نفترض أن معظم الأرجون الموجود في الغلاف الجوي جاء من أحشاء الأرض في المراحل المبكرة من تطورها وأضيف بعد ذلك أقل بكثير أثناء عملية البركان وخلال التجوية من الصخور المحتوية على البوتاسيوم.

وهكذا ، خلال الفترة الجيولوجية ، كان للهيليوم والأرجون عمليات هجرة مختلفة. الهيليوم الموجود في الغلاف الجوي صغير جدًا (حوالي 5 * 10 -4٪) ، وكان "تنفس الهليوم" للأرض أكثر سهولة ، لأنه ، كأخف الغاز ، هرب إلى الفضاء الخارجي. وكان "تنفس الأرجون" ثقيلًا وظل الأرجون داخل كوكبنا. ارتبطت معظم الغازات الخاملة الأولية ، مثل النيون وزينون ، بالنيون الأساسي الذي التقطته الأرض أثناء تكوينها ، وكذلك مع إطلاق الوشاح في الغلاف الجوي أثناء التفريغ. تشير المجموعة الكاملة من البيانات حول كيمياء الأرض للغازات النبيلة إلى أن الغلاف الجوي الأساسي للأرض قد نشأ في المراحل الأولى من تطوره.

يحتوي الجو بخار الماء   و ماءفي الحالة السائلة والصلبة. الماء في الجو هو تراكم حرارة مهم.

يحتوي الغلاف الجوي السفلي على كمية كبيرة من الغبار والهباء المعدني والصناعي ، ومنتجات الاحتراق ، والأملاح ، والجراثيم ، وحبوب اللقاح من النباتات ، إلخ.

على ارتفاع 100-120 كم ، بسبب الخلط الكامل للهواء ، يكون تكوين الغلاف الجوي موحدًا. النسبة بين النيتروجين والأكسجين ثابتة. تسود الغازات الخاملة والهيدروجين وما إلى ذلك ، بخار الماء في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي. مع المسافة من الأرض ، ينخفض \u200b\u200bمحتواه. أعلاه ، تتغير نسبة الغاز ، على سبيل المثال ، على ارتفاع يتراوح بين 200 و 800 كم ، يسود الأكسجين على النيتروجين 10-100 مرة.