Suurin osa ilmakehästä. Maan ilmapiiri - selitys lapsille

Koti / tunteet

Ilmapiiri tarjoaa mahdollisuuden elämälle maan päällä. Aivan ensimmäiset tiedot ja tosiasiat ilmapiiristä, jonka saamme takaisin ala-asteella. Lukiossa olemme oppineet tuntemaan tämän käsitteen jo maantieteellisissä luokissa.

Maan ilmakehän käsite

Ilmapiiri on läsnä paitsi maapallossa, mutta myös muissa taivaankappaleissa. Tämä on planeettaa ympäröivän kaasukotelon nimi. Tämän eri planeettojen kaasukerroksen koostumus on merkittävästi erilainen. Katsotaanpa perustiedot ja tosiasiat muuten nimeltään ilmasta.

Sen tärkein komponentti on happi. Jotkut ihmiset ajattelevat virheellisesti, että maapallon ilmapiiri koostuu kokonaan hapesta, mutta itse asiassa ilma on kaasuseos. Se koostuu 78% typestä ja 21% hapesta. Jäljellä oleva prosentti sisältää otsonia, argonia, hiilidioksidia, vesihöyryä. Vaikka näiden kaasujen prosentuaalinen osuus on pieni, ne suorittavat tärkeän funktion - ne absorboivat merkittävän osan auringon säteilyenergiasta, estäen siten valaisinta muuttamasta koko planeettamme elämää tuhkiksi. Ilmakehän ominaisuudet vaihtelevat korkeuden mukaan. Esimerkiksi 65 km korkeudessa typpi on 86% ja happi 19%.

Maan ilmakehän koostumus

Hiilidioksidi välttämättömiä kasvien ravinnoksi. Ilmakehässä se esiintyy elävien organismien hengitysprosessin, rappeutumisen, palamisen seurauksena. Sen puuttuminen ilmakehästä tekisi mahdottomaksi kaikkien kasvien olemassaolon.
Happi - ilmakehän elintärkeä osa ihmisille. Sen läsnäolo on edellytys kaikkien elävien organismien olemassaololle. Se muodostaa noin 20% ilmakehän kaasujen kokonaistilavuudesta.
Otsoni - Se on aurinko-ultraviolettisäteilyn luonnollinen absorboija, joka vaikuttaa haitallisesti eläviin organismeihin. Suurin osa siitä muodostaa erillisen ilmakehän kerroksen - otsoniseulan. Viime aikoina ihmisen aktiviteetti on alkanut heikentyä asteittain, mutta koska sillä on suuri merkitys, aktiivista työtä tehdään sen säilyttämiseksi ja palauttamiseksi.
Vesihöyry määrittää ilman kosteuden. Sen sisältö voi olla erilainen eri tekijöistä riippuen: ilman lämpötila, alueellinen sijainti, vuodenaika. Matalassa lämpötilassa ilmassa on hyvin vähän vesihöyryä, se voi olla vähemmän kuin yksi prosentti ja korkealla määrä saavuttaa 4%.
Kaikkien edellä mainittujen lisäksi maapallon ilmakehän koostumuksessa on aina tietty prosenttiosuus kiinteät ja nestemäiset epäpuhtaudet. Näitä ovat noki, tuhka, merisuola, pöly, vesipisarat, mikro-organismit. Ne voivat päästä ilmaan sekä luonnollisella että ihmisen tekemällä tavalla.

Ilmakehän kerrokset

Ja lämpötila, tiheys ja ilman laatu eivät ole samat eri korkeuksilla. Tämän vuoksi on tapana erottaa ilmakehän eri kerrokset. Jokaisella niistä on omat piirteensä. Otetaan selville, mitkä ilmakehän kerrokset erottavat:

Troposfääri - tämä ilmakehän kerros on lähinnä maan pintaa. Sen korkeus on 8-10 km pylväiden yläpuolella ja 16-18 km tropiikissa. Täällä on 90% kaikista ilmakehän vesihöyryistä, joten pilviä muodostuu aktiivisesti. Myös tässä kerroksessa tarkkaillaan sellaisia \u200b\u200bprosesseja kuin ilman (tuulen) liikkuminen, pyörteisyys, konvektio. Lämpötilat vaihtelevat +45 asteesta keskipäivällä lämpimimpien kuukausien aikana tropiikissa -65 asteeseen napojen kohdalla.
Stratosfääri on toinen ilmakehän kerros. Sijaitsee 11-50 km korkeudessa. Stratosfäärin alemmassa kerroksessa lämpötila on noin -55 ° C, maan poistumissuunnassa se nousee + 1 ° C: seen. Tätä aluetta kutsutaan inversioksi ja se on stratosfäärin ja mesosfäärin raja.
Mesosfääri sijaitsee 50-90 km korkeudessa. Lämpötila sen alarajalla on noin 0, yläjuoksulla -80 ...- 90 ˚С. Maan ilmakehään tulevat meteoriitit palavat mesosfäärissä kokonaan, tästä johtuen ilmakehän valonheittoja tapahtuu täällä.
Termosfäärin paksuus on noin 700 km. Tässä ilmakehän kerroksessa nousee pohjoisvalot. Ne ilmestyvät kosmisen säteilyn ja auringon säteilyn vaikutuksesta.
Eksosfääri on ilman hajontavyöhyke. Tässä kaasujen pitoisuus on pieni ja ne katoavat vähitellen planeettojenväliseen tilaan.

Maan ilmakehän ja avaruuden väliseksi rajaksi katsotaan 100 km: n raja. Tätä ominaisuutta kutsutaan Karman-linjaksi.

Ilmakehän paine

Kuuntelemalla sääennustetta, kuulemme usein ilmanpaineen indikaattoreita. Mutta mitä ilmakehän paine tarkoittaa ja miten se voi vaikuttaa meihin?

Tajusimme, että ilma koostuu kaasuista ja epäpuhtauksista. Jokaisella näistä komponenteista on oma paino, mikä tarkoittaa, että ilmapiiri ei ole painoton, kuten uskottiin ennen XVII vuosisataa. Ilmakehän paine on voima, jolla kaikki ilmakehän kerrokset puristuvat maan pinnalle ja kaikkiin esineisiin.

Tutkijat tekivät monimutkaisia \u200b\u200blaskelmia ja osoittivat, että ilmapiiri painaa 10 333 kg neliömetriä kohden. Tämä tarkoittaa, että ihmiskehoon kohdistuu ilmanpaine, jonka paino on 12-15 tonnia. Miksi emme tunne tätä? Se säästää meille sen sisäistä painetta, joka tasapainottaa ulkoista. Voit tuntea ilmakehän paineen ollessasi tasossa tai korkealla vuoristossa, koska ilmakehän paine korkeudessa on paljon pienempi. Tässä tapauksessa fyysiset vaivat, korvien tukkeutuminen, huimaus ovat mahdollisia.

Ympäröivästä ilmapiiristä voidaan sanoa paljon. Tiedämme hänestä paljon mielenkiintoisia tosiasioita, ja jotkut niistä voivat vaikuttaa yllättäviltä:

Maan ilmakehän paino on 5,3 miljardia.
Se edistää äänen siirtoa. Yli 100 km: n korkeudessa tämä ominaisuus katoaa ilmakehän koostumuksen muutosten vuoksi.
Ilmakehän liikettä provosoi maanpinnan epätasainen kuumennus.
Ilman lämpötilan määrittämiseen käytetään lämpömittaria, ja ilmakehän paineen lujuuden selvittämiseksi käytetään barometriä.
Ilmakehän läsnäolo pelastaa planeettamme 100 tonnilta meteoriitteja päivittäin.
Ilman koostumus oli kiinteä useaan sataan miljoonaan vuoteen, mutta alkoi muuttua kukoistavan tuotantotoiminnan alkaessa.
Ilmapiirin uskotaan ulottuvan 3000 km: n korkeudelle.

Ilmakehän merkitys ihmisille

Ilmakehän fysiologinen alue on 5 km. 5000 metrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella ihminen alkaa kokea happea nälkää, mikä ilmenee työkyvyn heikkenemisenä ja hyvinvoinnin heikkenemisenä. Tämä osoittaa, että henkilö ei pysty selviytymään tilassa, jossa ei ole tätä hämmästyttävää kaasuseosta.

Kaikki ilmakehän tiedot ja tosiasiat vain vahvistavat sen merkityksen ihmisille. Läsnäolonsa ansiosta maapallon elämän kehittymisen mahdollisuus ilmestyi. Arvioidessamme jo tänään haittojen laajuutta, jonka ihmiskunta pystyy toimillaan aiheuttamaan henkeä antavaa ilmaa, meidän pitäisi miettiä lisätoimenpiteitä ilmakehän säilyttämiseksi ja palauttamiseksi.

Maan ilmapiiri on ilmakuori.

Muinaiset kreikkalaiset todistivat erityisen pallon olemassaolon maanpinnan yläpuolella, joka kutsui ilmapiiriä höyry- tai kaasupalliksi.

Tämä on yksi planeetan geosfääreistä, ilman mitä kaiken elämän olemassaolo ei olisi mahdollista.

Missä on ilmapiiri

Ilmapiiri ympäröi planeettoja tiheällä ilmakerroksella alkaen maan pinnasta. Kosketuksessa hydrosfäärin kanssa peittää litosfäärin menemällä kauas avaruuteen.

Mistä ilmapiiri koostuu

Maapallon ilmakerros koostuu pääasiassa ilmasta, jonka kokonaismassa on 5,3 * 1018 kiloa. Näistä sairastunut osa on kuivaa ilmaa ja paljon vähemmän vesihöyryä.

Meren yläpuolella ilmakehän tiheys on 1,2 kiloa kuutiolta. Ilman lämpötila voi nousta –140,7 asteeseen, ilma liukenee veteen nollalämpötilassa.

Ilmapiiri koostuu useista kerroksista:

otsonia;
tropopaussin;
Stratosfääri ja stratopaus;
Mesosfääri ja Mesopause;
Erityinen merenpinnan yläpuolella oleva linja, nimeltään Karman-viiva;
Lämpökehä ja lämpöpaus;
Leviämisalue tai eksosfääri.

Jokaisella kerroksella on omat ominaisuutensa, ne ovat kytketty toisiinsa ja tarjoavat planeetan ilmakuoren toiminnan.

Ilmakehän rajat

Ilmakehän alin reuna kulkee litrosfäärin hydrosfäärin ja ylemmän kerroksen läpi. Yläraja alkaa eksosfäärissä, joka on 700 km päässä planeetan pinnasta ja saavuttaa 1,3 tuhatta kilometriä.

Joidenkin raporttien mukaan ilmapiiri on 10 tuhatta kilometriä. Tutkijat olivat yhtä mieltä siitä, että Karman-linjan tulisi olla ilmakerroksen yläraja, koska ilmapallotus ei ole enää mahdollista.

Tämän alan jatkuvien tutkimusten ansiosta tutkijat ovat todenneet, että ilmapiiri on kosketuksissa ionosfäärin kanssa 118 kilometrin korkeudessa.

Kemiallisesti koostumus

Tämä maapallon kerros koostuu kaasuista ja kaasu-epäpuhtauksista, joihin kuuluvat palamisjäämät, merisuola, jää, vesi, pöly. Ilmakehässä havaittavissa olevien kaasujen koostumus ja massa muuttuvat melkein koskaan, muuttuu vain veden ja hiilidioksidin pitoisuus.

Veden koostumus voi vaihdella 0,2 prosentista 2,5 prosenttiin leveysasteesta riippuen. Lisäelementtejä ovat kloori, typpi, rikki, ammoniakki, hiili, otsoni, hiilivedyt, kloorivetyhappo, fluorivety, bromivety, vetyjodidi.

Erillisen osan käyttävät elohopea, jodi, bromi, typpioksidi. Lisäksi troposfäärissä on nestemäisiä ja kiinteitä hiukkasia, joita kutsutaan aerosoleiksi. Ilmakehässä löytyy yksi planeetan harvinaisimmista kaasuista - radoni.

Kemiallisen koostumuksen mukaan typpi varaa yli 78% ilmakehästä, happi - lähes 21%, hiilidioksidi - 0,03%, argon - melkein 1%, aineen kokonaismäärä on alle 0,01%. Tällainen ilman koostumus muodostui, kun planeetta vain nousi ja alkoi kehittyä.

Tuotannon myötä siirtyneen miehen tultua kemiallinen koostumus muuttui. Erityisesti hiilidioksidin määrä kasvaa jatkuvasti.

Ilmakehän toiminnot

Ilmakerroksen kaasut suorittavat erilaisia \u200b\u200btoimintoja. Ensinnäkin ne absorboivat säteitä ja säteilevää energiaa. Toiseksi ne vaikuttavat lämpötilan muodostumiseen ilmakehässä ja maapallolla. Kolmanneksi, tarjoaa elämän ja sen kulun maapallolla.

Lisäksi tämä kerros tarjoaa lämmön säätelyä, joka määrittelee sää ja ilmasto, lämmön jakautumisen ja ilmakehän paineen. Troposfääri auttaa säätelemään ilmamassajen virtausta, määrittämään veden liikkumisen, lämmönvaihtomenetelmät.

Ilmapiiri on jatkuvasti vuorovaikutuksessa litosfäärin, hydrosfäärin kanssa, tarjoamalla geologisia prosesseja. Tärkein tehtävä on suoja meteoriittiperäisiltä pölyiltä, \u200b\u200btilan ja auringon vaikutuksilta.

faktat

Happi tarjoaa kiinteää ainetta orgaanisen aineen hajoamiselle maan päällä, mikä on erittäin tärkeää päästöjen, kivien hajoamisen ja organismien hapettumisen kannalta.
Hiilidioksidi edistää fotosynteesiä ja myötävaikuttaa myös auringon säteilyn lyhyiden aaltojen siirtoon, lämpöisten pitkien aaltojen imeytymiseen. Jos näin ei tapahdu, havaitaan niin kutsuttu kasvihuoneilmiö.
Yksi ilmakehään liittyvistä suurimmista ongelmista on pilaantuminen, joka johtuu yritysten toiminnasta ja autojen pakokaasuista. Siksi monet maat ovat ottaneet käyttöön erityiset ympäristövalvontatoimet, ja kansainvälisellä tasolla on olemassa erityisiä mekanismeja päästöjen ja kasvihuoneilmiön sääntelemiseksi.

On sanottava, että maan ilmakehän rakenne ja koostumus eivät aina olleet vakioarvoja kerralla tai toisella planeettamme kehityksessä. Nykyään tämän elementin pystysuuntaista rakennetta, jonka kokonais "paksuus" on 1,5-2,0 tuhat km, edustaa useita pääkerroksia, mukaan lukien:

Troposfäärissä.
Tropopaussin.
Stratosfääri.
Stratopaussi.
Mesosfääri ja Mesopause.
Thermosphere.
Exosphere.

Ilmakehän pääelementit

Troposfääri on kerros, jossa havaitaan voimakkaita pysty- ja vaakasuuntaisia \u200b\u200bliikkeitä. Täällä muodostetaan sää, sateet ja ilmasto-olosuhteet. Se ulottuu 7-8 kilometrin päässä planeetan pinnasta melkein kaikkialla, polaarialueita lukuun ottamatta (jopa 15 km siellä). Troposfäärissä havaitaan asteittaista lämpötilan laskua, noin 6,4 ° C jokaisella korkeuskilometrillä. Tämä indikaattori voi vaihdella eri leveysasteilla ja vuodenaikoina.

Maan ilmakehän koostumusta tässä osassa edustavat seuraavat elementit ja niiden prosenttiosuudet:

Typpi - noin 78 prosenttia;

Happi - lähes 21 prosenttia;

Argon - noin yksi prosentti;

Hiilidioksidi - alle 0,05%.

Yhtenäinen koostumus 90 kilometrin korkeudelle

Lisäksi täältä löytyy pölyä, vesipisaroita, vesihöyryä, palamistuotteita, jääkiteitä, merisuoloja, monia aerosolihiukkasia jne. Tällainen maapallon ilmakehän koostumus havaitaan jopa noin yhdeksänkymmenen kilometrin korkeuteen saakka, joten ilma on suunnilleen sama kemiallisessa koostumuksessa, ei vain troposfäärissä, mutta myös päällekkäisissä kerroksissa. Mutta siellä ilmakehällä on perustavanlaatuisesti erilaisia \u200b\u200bfysikaalisia ominaisuuksia. Kerrosta, jolla on yhteinen kemiallinen koostumus, kutsutaan homosfäärinä.

Mitkä elementit ovat edelleen osa Maan ilmakehää? Prosentteina (tilavuutena, kuivassa ilmassa), kaasut, kuten kryptoni (noin 1,14 x 10 -4), ksenoni (8,7 x 10 -7), vety (5,0 x 10 -5), metaani (noin 1,7 x 10 - 4), typpioksidi (5,0 x 10 -5) jne. Painoprosentteina luetelluista komponenteista typpioksidi ja vety ovat suurimmat, mitä seuraavat helium, krypton jne.

Eri ilmakehän kerrosten fysikaaliset ominaisuudet

Troposfäärin fysikaaliset ominaisuudet liittyvät läheisesti sen sopivuuteen planeetan pintaan. Tästä lähtien heijastunut aurinkolämpö infrapunasäteiden muodossa lähetetään takaisin ylöspäin, mukaan lukien lämmönjohtamis- ja konvektioprosessit. Siksi lämpötila laskee etäisyyden päässä maan pinnasta. Tämä ilmiö havaitaan stratosfäärin korkeuteen saakka (11-17 km), sitten lämpötila muuttuu melkein muuttumattomaksi tasolle 34-35 km ja sitten lämpötila nousee taas 50 kilometrin korkeuteen (stratosfäärin yläraja). Stratosfäärin ja troposfäärin välissä on ohut tropopauksen välikerros (jopa 1–2 km: iin), jossa vakio lämpötiloja havaitaan päiväntasaajan yläpuolella - noin miinus 70 ° С ja alempi. Napojen yläpuolella tropopause “lämpenee” kesällä miinus 45 ° С: seen, talvella lämpötilat vaihtelevat -65 ° С: n ympärille.

Maan ilmakehän kaasukoostumus sisältää niin tärkeän elementin kuin otsoni. Se on suhteellisen pieni pinnalla (kymmenestä miinus kuudennen prosentin teho), koska kaasua muodostuu auringonvalon vaikutuksesta atomihaposta ilmakehän yläosiin. Erityisesti suurin osa otsonista on noin 25 km korkeudessa, ja koko "otsoniseula" sijaitsee alueilla, joiden pylväskenttä on 7–8 km, päiväntasaajan kohdalla 18 km ja planeetan pinnan yläpuolella yhteensä enintään viisikymmentä kilometriä.

Ilmapiiri suojaa auringon säteilyltä

Maan ilmakehän ilmakoostumuksella on erittäin tärkeä merkitys elämän säilyttämisessä, koska yksittäiset kemialliset elementit ja koostumukset rajoittavat onnistuneesti auringonsäteilyn pääsyä maan pinnalle ja sitä eläville ihmisille, eläimille, kasveille. Esimerkiksi vesihöyrymolekyylit absorboivat tehokkaasti melkein kaikki infrapunasäteilyalueet lukuun ottamatta pituuksia 8 - 13 mikronia. Otsoni absorboi ultraviolettivaloa aallonpituuteen 3100 A saakka. Ilman ohutta kerrostaan \u200b\u200b(keskimäärin vain 3 mm, jos se sijoitetaan planeetan pinnalle) voi asua vain yli 10 metrin syvyydessä oleva vesi ja maanalaiset luolat, joihin aurinko säteily ei pääse. .

Nolla Celsius Stratopaudella

Kahden seuraavan ilmakehän tason, stratosfäärin ja mesosfäärin välillä on huomattava kerros - stratopause. Se vastaa suunnilleen otsonin maksimien korkeutta ja tässä lämpötila on ihmisille suhteellisen mukava - noin 0 ° C. Stratopauksen yläpuolella, mesosfäärissä (se alkaa jossain 50 km: n korkeudessa ja päättyy 80-90 km: n korkeudessa), taas lämpötila laskee, kun etäisyys maanpinnasta kasvaa (miinus -70-80 ° C: seen). Mesosfäärissä meteorit palavat yleensä kokonaan.

Termosfäärissä - plus 2000 K!

Maapallon ilmakehän kemiallinen koostumus termosfäärissä (alkaen mesopausaan noin 85-90 - 800 km: n korkeudesta) määrittelee sellaisen ilmiön mahdollisuuden kuin erittäin harvaantuvan "ilman" kerrosten asteittainen kuumeneminen auringonsäteilyn vaikutuksesta. Tässä maapallon "ilmahuovan" osassa löydetään lämpötilat 200 - 2000 K, jotka saadaan happea-ionisaation (atomihappi on yli 300 km) yhteydessä, samoin kuin happiatomien rekombinoituminen molekyyleiksi, johon liittyy suuri määrä lämpöä. Termosfääri on auroron paikka.

Termosfäärin yläpuolella on eksosfääri - ilmakehän ulkokerros, josta kevyet ja nopeasti liikkuvat vetyatomit voivat päästä avaruuteen. Maapallon ilmakehän kemiallinen koostumus edustaa pääasiassa yksittäisiä happiatomeja alakerroksissa, heliumiatomeja keskellä ja melkein yksinomaan vetyatomeja ylemmissä. Täällä vallitsevat korkeat lämpötilat - noin 3000 K ja ilmanpainetta ei ole.

Kuinka maan ilmapiiri muodostui?

Mutta kuten edellä mainittiin, planeetalla ei aina ollut tällaista ilmakehän koostumusta. Tämän elementin alkuperästä on kolme käsitettä. Ensimmäinen hypoteesi viittaa siihen, että ilmapiiri otettiin lisääntymisen aikana protoplanetaarisesta pilvestä. Nykyään tämä teoria on kuitenkin kritisoitu huomattavasti, koska tällaisen primaarisen ilmakehän olisi pitänyt tuhota planeettajärjestelmämme valokeilassa olevan aurinko "tuulen" kautta. Lisäksi oletetaan, että haihtuvia elementtejä ei voitu pitää maapalloryhmän tyypin mukaan planeetan muodostumisvyöhykkeellä liian korkeiden lämpötilojen vuoksi.

Maan primaarisen ilmakehän koostumus, kuten toisessa hypoteesissa ehdotettiin, voisi muodostua asteroidien ja komeettojen aktiivisesti pommittamasta pintaa, jotka saapuivat aurinkojärjestelmän läheisyydestä kehityksen varhaisessa vaiheessa. Tämän käsitteen vahvistaminen tai kumoaminen on melko vaikeaa.

Koe IDG RAS: lla

Uskottavin on kolmas hypoteesi, jonka mukaan ilmapiiri ilmeni kaasun vapautumisen seurauksena maankuoren vaipasta noin 4 miljardia vuotta sitten. Onnistuimme todentamaan tämän käsitteen IDG RAS: ssä Tsarev 2 -nimisen kokeen aikana, kun meteorista peräisin olevan aineen näytettä lämmitettiin tyhjössä. Sitten rekisteröitiin sellaisten kaasujen kuten H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 jne. Päästöt. Siksi tutkijat olettivat perustellusti, että maan primaarisen ilmakehän kemiallinen koostumus sisälsi vettä ja hiilidioksidia, fluorivetyhöyryä (HF), hiilimonoksidia kaasu (CO), rikkivety (H 2 S), typpiyhdisteet, vety, metaani (CH 4), ammoniakkihöyryt (NH 3), argon jne. Primaarilmakehän vesihöyry osallistui hydrosfäärin muodostukseen, hiilidioksidi osoittautui enemmän sitoutuneessa tilassa orgaanisissa aineissa ja kivissä typpi siirtyi nykyaikaisen ilman koostumukseen ja jälleen sedimenttikiveiksi ja orgaanisiksi aineiksi.

Maan primäärisen ilmakehän koostumus ei sallisi nykyaikaisten ihmisten olla siinä ilman hengityslaitteita, koska silloin ei ollut happea vaadituissa määrissä. Tämä elementti merkittävissä määrin ilmestyi puolitoista miljardia vuotta sitten, kuten uskotaan, fotosynteesiprosessin kehittyessä sinilevässä ja muissa leväissä, jotka ovat planeettamme vanhimpia asukkaita.

Minimihappi

Se tosiasia, että maapallon ilmakehän koostumus oli alun perin melkein hapoton, osoittaa se, että vanhimmissa (kataarisissa) kivisissä on helposti hapettuneita, mutta ei hapettuneita grafiitteja (hiiltä). Myöhemmin ilmestyi ns. Nauhoitetut rautamalmit, jotka sisälsivät rikastettujen rautaoksidien kerroksia, mikä tarkoittaa voimakkaan happilähteen näkymistä planeetalla molekyylimuodossa. Mutta nämä elementit törmäsivät vain ajoittain (kenties samat levät tai muut hapentuottajat esiintyivät pieninä saarina hapottomassa autiomaassa), kun taas muu maailma oli anaerobista. Viimeksi mainitun eduksi on se tosiseikka, että helposti hapettunut pyriitti löytyi kivien muodossa, joita virtaus käsitteli ilman kemiallisten reaktioiden jälkiä. Koska virtaavia vesiä ei voida huonosti ilmastaa, kehitettiin näkökulma, jonka mukaan ilmapiiri ennen Kambrian alkamista sisälsi alle yhden prosentin nykypäivän koostumuksen hapesta.

Vallankumouksellinen ilmakoostumus

Proterozoicin keskellä (1,8 miljardia vuotta sitten) tapahtui ”happivallankumous”, kun maailma siirtyi aerobiseen hengitykseen, jonka aikana yhdestä ravintoainemolekyylistä (glukoosista) voidaan saada mieluummin 38 kuin kaksi (kuten anaerobisessa hengityksessä). yksikköä energiaa. Maan ilmakehän koostumus hapen suhteen alkoi ylittää yhden prosentin nykyaikaisesta, otsonikerros alkoi ilmestyä, suojaten organismeja säteilyltä. Se oli häneltä "piilotettu" paksien kuorien alle, esimerkiksi sellaiset muinaiset eläimet kuin trilobiitit. Siitä lähtien meidän aikanamme päähengityselimen sisältö kasvoi vähitellen ja hitaasti tarjoamalla monipuolisia elämän muotoja planeetalla.

Yhdessä maan kanssa pyörii planeettamme ilmakehän nimeltä kaasukotelo. Siinä tapahtuvat prosessit määrittävät planeettamme sää, se on myös ilmapiiri, joka suojaa eläin- ja kasvien maailmaa ultraviolettisäteiden haitallisilta vaikutuksilta, varmistaa optimaalisen lämpötilan ja niin edelleen. , määrittäminen ei ole niin yksinkertaista, ja siksi.

Maan ilmapiiri km

Ilmapiiri on kaasutila. Sen ylärajaa ei ole ilmaistu selvästi, koska mitä korkeammat kaasut ovat, sitä enemmän ne ovat harvinaisia \u200b\u200bja kulkevat vähitellen ulkoavaruuteen. Jos puhumme maan ilmakehän halkaisijasta, niin tutkijat kutsuvat kuvaa noin 2-3 tuhatta kilometriä.

Maan ilmapiiri neljästä kerroksesta, jotka myös sulautuvat saumattomasti toisiinsa. Se:

otsonia;
stratosfääri;
mesosfääri;
ionosfääri (lämpökehä).

Muuten, mielenkiintoinen tosiasia: Maapallo ilman ilmakehää olisi yhtä hiljainen kuin Kuu, koska ääni on ilmahiukkasten värähtely. Ja se, että taivas on sinistä valoa, selitetään ilmakehän läpi kulkevan auringonvalon hajoamisen erityisyydellä.

Jokaisen ilmapiirin ominaisuudet

Troposfäärin paksuus on kahdeksasta kymmeneen kilometriä (lauhkeilla leveysasteilla - jopa 12 ja päiväntasaajan yläpuolella - jopa 18 kilometriä). Tämän kerroksen ilmaa kuumennetaan maalla ja vedellä, sitä enemmän maan ilmakehän sädemitä matalampi lämpötila. Täällä 80 prosenttia koko ilmakehän massasta on väkevöity ja vesihöyry konsentroituu, ukkosta, myrskyjä, pilviä, sateita muodostuu, ilma liikkuu pysty- ja vaakasuunnassa.

Stratosfääri sijaitsee troposfääristä kahdeksan - 50 kilometrin korkeudessa. Ilma on täällä harvinaista, joten auringonsäteet eivät hajota ja taivaan väri muuttuu violetiksi. Tämä kerros imee otsonin vaikutuksesta ultraviolettiä.

Mesosfääri sijaitsee vielä korkeammalla - 50–80 kilometrin korkeudessa. Täällä taivas näyttää jo mustalta ja kerroksen lämpötila on jopa miinus yhdeksänkymmentä astetta. Sitten tulee termosfääri, täällä lämpötila nousee jyrkästi ja pysähtyy sitten 600 km korkeuteen noin 240 astetta.

Eniten purkautunut kerros on ionosfääri, sille on ominaista korkea sähköistys ja se heijastaa myös eripituisia radioaaltoja, kuten peili. Juuri täällä pohjoisvalot muodostuvat.

Päivitetty: 31. maaliskuuta 2016 Anna Volosovets

Ilmapiiri on maan ilmakuori. Laajennat jopa 3000 km: n päässä maan pinnasta. Sen jäljet \u200b\u200bvoidaan jäljittää jopa 10 000 km korkeuteen. A.: n tiheys on epätasainen 50 5, sen massat ovat keskittyneet 5 km: iin, 75% - 10 km: iin, 90% - 16 km: iin.

Ilmakehä koostuu ilmasta - mekaanisesta seoksesta, joka koostuu useista kaasuista.

typpi(78%) ilmakehässä on hapen laimentimen rooli, sääteleen hapettumisnopeutta ja siten biologisten prosessien nopeutta ja voimakkuutta. Typpi on maapallon ilmakehän pääelementti, jota vaihdetaan jatkuvasti biosfäärin elävien aineiden kanssa, ja typpiyhdisteet (aminohapot, puriinit jne.) Toimivat jälkimmäisen ainesosina. Typen uuttaminen ilmakehästä tapahtuu epäorgaanisilla ja biokemiallisilla tavoilla, vaikka ne ovatkin läheisessä yhteydessä toisiinsa. Epäorgaaninen uuttaminen liittyy sen yhdisteiden N20, N205, N02, NH3 muodostumiseen. Ne ovat ilmakehän sademäärä ja ne muodostuvat ilmakehässä sähköpurkausten vaikutuksesta ukkosmyrskyjen tai fotokemiallisten reaktioiden aikana auringonsäteilyn vaikutuksesta.

Jotkut bakteerit suorittavat typen biologisen sitoutumisen symbioosissa maan korkeampien kasvien kanssa. Typpeä kiinnittävät myös jotkut planktonimikro-organismit ja levät meriympäristössä. Määrällisesti typen biologinen sitoutuminen ylittää sen epäorgaanisen kiinnittymisen. Kaiken ilmakehän typen vaihto tapahtuu noin 10 miljoonan vuoden aikana. Typpeä löytyy vulkaanista alkuperää olevista kaasuista ja muista kivistä. Kuumennettaessa kiteisten kivien ja meteoriittien erilaisia \u200b\u200bnäytteitä typpeä vapautuu N2- ja NH3-molekyylien muodossa. Typen läsnäolon päämuoto sekä maapallolla että maanpäällisen ryhmän planeetoilla on kuitenkin molekyyli. Yläkehän atmosfääriin joutuva ammoniakki hapettuu nopeasti, vapauttaen typpeä. Sedimenttikiviin se haudataan yhdessä orgaanisten aineiden kanssa ja sitä esiintyy suurina määrinä bitumisissa saostumissa. Näiden kivien alueellisessa muutosprosessissa eri muodossa oleva typpi vapautuu maan ilmakehään.

Geokemiallinen typpisykli (

Happi(21%) elävät organismit käyttävät hengitykseen, se on osa orgaanista ainetta (proteiineja, rasvoja, hiilihydraatteja). Otsoni O 3. viivästyttää auringon elämää vahingoittavaa ultraviolettisäteilyä.

Happi on toiseksi yleisimmin jakautunut ilmakehän kaasu, jolla on erittäin tärkeä rooli monissa biosfäärin prosesseissa. Sen olemassaolon hallitseva muoto on O 2. Ylä atmosfäärissä, ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta, happimolekyylit dissosioituvat, ja noin 200 km: n korkeudessa atomisen hapen suhde molekyyliin (O: O 2) on yhtä suuri kuin 10. Kun nämä happimuodot vuorovaikutuksessa ilmakehässä (20-30 km: n korkeudessa) otsonivyö (otsoniseula). Otsoni (O 3) on välttämätön eläville organismeille, viivyttäen suurimman osan auringon tuhoavasta UV-säteilystä.

Maan kehityksen varhaisessa vaiheessa vapaata happea syntyi hyvin pieninä määrinä hiilidioksidin ja vesimolekyylien fotodissosioitumisen seurauksena ylemmässä ilmakehässä. Nämä pienet määrät käytettiin kuitenkin nopeasti muiden kaasujen hapetukseen. Autotrofisten fotosynteettisten organismien tullessa valtamereen tilanne on muuttunut huomattavasti. Ilmakehän vapaan hapen määrä alkoi kasvaa asteittain, hapettaen aktiivisesti biosfäärin monia komponentteja. Joten, ensimmäiset vapaan hapen annokset vaikuttivat pääasiassa rautametallien muodon siirtymiseen oksidimuodoiksi ja sulfideista sulfaateiksi.

Lopulta vapaan hapen määrä maan ilmakehässä saavutti tietyn massan ja tasapainotettiin siten, että tuotettu määrä oli yhtä suuri kuin absorboitunut määrä. Ilmakehässä määritettiin vapaan hapen pitoisuuden suhteellinen vakio.

Hapen geokemiallinen kierto (V. A. Vronsky, G.V. Voitkevich)

Hiilidioksidi, menee elävän aineen muodostumiseen ja luo yhdessä vesihöyryn kanssa ns. "kasvihuoneilmiöiden" vaikutuksen.

Hiili (hiilidioksidi) - sen suurin osa ilmakehästä on hiilidioksidin muodossa ja paljon pienempi CH 4: n muodossa. Hiilen geokemiallinen historia biosfäärissä on erittäin merkittävä, koska se on osa kaikkia eläviä organismeja. Elävissä organismeissa vallitsevat pelkistyneet hiilen muodot, ja biosfäärin ympäristössä vallitsevat hapettuneet muodot. Siten syntyy elinkaaren kemiallinen vaihto: СО 2 ↔ elävä aine.

Primaarisen hiilidioksidin lähde biosfäärissä on vulkaaninen aktiivisuus, joka liittyy vaipan ja maapallon kuoren matalan horisontin maalliseen kaasunpoistoon. Osa tästä hiilidioksidista tapahtuu muinaisten kalkkikivien lämpöhajoamisen aikana muodonmuutoksen eri alueilla. Hiilidioksidin kulkeutuminen biosfäärissä etenee kahdella tavalla.

Ensimmäinen menetelmä ilmaistaan \u200b\u200bhiilidioksidin absorptiosta fotosynteesin aikana orgaanisten aineiden muodostumisen yhteydessä ja sen jälkeen hautaamisesta suotuisissa pelkistävissä olosuhteissa litosfäärissä turpeen, hiilen, öljyn, öljyliuskeen muodossa. Toisen menetelmän mukaan hiilen migraatio johtaa karbonaattijärjestelmän luomiseen hydrosfäärissä, jossa CO 2 kulkee H2C03: een, HCO3-1: een, CO 3 -2: een. Sitten, mukana ollessa kalsium (harvemmin magnesium ja rauta), karbonaatit saostuvat biogeenisiksi ja abiogeenisiksi. Kalkkikiven ja dolomiitin paksuja kerroksia syntyy. Mukaan A.B. Ronova, orgaanisen hiilen (C org) ja karbonaattihiilen (C carb) suhde biosfäärin historiassa oli 1: 4.

Globaalin hiilisyklin ohella on joukko sen pieniä syklejä. Joten maalla vihreät kasvit absorboivat hiilidioksidia fotosynteesiksi päivällä, ja yöllä ne vapauttavat sen ilmakehään. Kun elävät organismit kuolevat maan pinnalla, orgaanisten aineiden (mukaan lukien mikro-organismit) hapettuminen tapahtuu vapauttamalla hiilidioksidia ilmakehään. Viime vuosikymmeninä erityinen paikka hiilikierrossa on ollut fossiilisten polttoaineiden massiivinen polttaminen ja sen pitoisuuden lisääntyminen nykyaikaisessa ilmapiirissä.

Hiilisykli maantieteellisessä kuoressa (F. Ramad, 1981)

argon- kolmas yleisin ilmakehän kaasu, joka erottaa sen jyrkästi muista inertteistä kaasuista, joita on erittäin harva. Argonilla on kuitenkin geologisessa historiassaan näiden kaasujen kohtalo, jolle on ominaista kaksi ominaisuutta:

niiden ilmakehän kerääntymisen peruuttamattomuus;
läheinen yhteys tiettyjen epästabiilien isotooppien radioaktiiviseen hajoamiseen.

Inertit kaasut ovat maapallon biosfäärin syklisimpien elementtien jakson ulkopuolella.

Kaikki inertit kaasut voidaan jakaa primaarisiin ja radiogeenisiin. Ensisijaisia \u200b\u200bovat ne, jotka Maa vangitsi sen muodostumisen aikana. Ne ovat erittäin harvinaisia. Argonin pääosaa edustavat pääasiassa 36 Ar ja 38 Ar isotoopit, kun taas ilmakehän argon koostuu kokonaan 40 Ar: n isotoopista (99,6%), joka on epäilemättä radiogeeninen. Kaliumia sisältävissä kiveissä tapahtui radiogeenisen argonin kertyminen ja tapahtuu kalium-40: n hajoamisen avulla elektronien sieppausllä: 40 K + e → 40 Ar.

Siksi kivien argonipitoisuus määräytyy niiden iän ja kaliummäärän perusteella. Tässä määrin kivien heliumin konsentraatio toimii niiden iän ja torium- ja uraanipitoisuuden funktiona. Argonia ja heliumia vapautuu ilmakehään maan sisäpuolelta tulivuorenpurkauksien aikana, maankuoren halkeamien seurauksena kaasusuihkujen muodossa, ja myös kivien säällä. P. Daimonin ja J. Culpin tekemien laskelmien mukaan nykyaikana helium ja argon kerääntyvät maankuoreen ja suhteellisen pieninä määrinä tulevat ilmakehään. Näiden radiogeenisten kaasujen pääsynopeus on niin alhainen, että se ei pystynyt tarjoamaan niiden havaittua pitoisuutta nykyaikaisessa ilmakehässä maan geologisen historian aikana. Siksi on vielä oletettavaa, että suurin osa ilmakehän argonista tuli maapallon suolistosta sen kehityksen varhaisimmissa vaiheissa ja paljon vähemmän lisättiin myöhemmin tulivuoren prosessin aikana ja kaliumpitoisten kivien säässä.

Siten heliumilla ja argonilla oli geologisen ajan kuluessa erilaisia \u200b\u200bsiirtymisprosesseja. Ilmakehän helium on hyvin pieni (noin 5 * 10-4%), ja maan "heliumin hengittämistä" helpotettiin, koska se, kevyimmänä kaasuna, pääsi avaruuteen. Ja “argonin hengitys” oli raskasta ja argon pysyi planeetallamme. Suurin osa primaareista inertteistä kaasuista, kuten neoni ja ksenoni, liittyivät primaariseen neoniin, jonka Maa vangitsi sen muodostumisen aikana, samoin kuin vaipan vapautumiseen ilmakehään kaasunpoiston aikana. Kaikki jalokaasujen geokemiaa koskevat tiedot osoittavat, että Maan primaarinen ilmapiiri syntyi sen kehityksen varhaisimmissa vaiheissa.

Ilmapiiri sisältää vesihöyry ja vesinestemäisessä ja kiinteässä tilassa. Ilmakehän vesi on tärkeä lämpöakku.

Alempi ilmakehä sisältää suuren määrän mineraali- ja teollisuuspölyä ja aerosoleja, palamistuotteita, kasvien suoloja, itiöitä ja siitepölyä jne.

100-120 km korkeuteen saakka ilman täydellisen sekoittumisen vuoksi ilmakehän koostumus on tasainen. Typen ja hapen välinen suhde on vakio. Inertit kaasut, vety jne. Vallitsevat edellä. Vesihöyryä on ilmakehän alemmissa kerroksissa. Kun etäisyys maasta, sen sisältö putoaa. Yllä, kaasusuhde muuttuu, esimerkiksi 200-800 km: n korkeudessa, happea vallitsee typen yli 10-100 kertaa.