post

Атмосфера – строеж и химичен състав на атмосферата

Атмосфера се нарича най-външната обвивка на планетата Земя, състояща се предимно от газове. Нейната височина измерена от морското равнище е малко под 10 000 километра. В действителност 99% от масата на атмосферата е концентрирана в първите 40 километра, като това прави около 5,10.1015 тона. Атмосферата упражнява налягане, което на морското равнище е 101 325 Ра/cm2 (1 atm) и се нарича атмосферно налягане.

Слоеве на земната атмосфера

Земната атмосфера се състои от 6 слоя. Най-близкият до земната повърхност е тропосферата, която достига на височина до 15-20 километра. В нея се формират климатичните особености на отделните земни региони.

слоевете на земната атмосфера

слоевете на земната атмосфера

Стратосфера се нарича вторият атмосферен слой, който започва от тропосферата и достига на височина до 50 километра. В него се намира озоновият слой и обикновено в стратосферата се пускат метеорологичните балони.

Мезосферата води началото си от стратосферата и достига на височина до 85 километра. В нея изгарят падащите метеорити.

Термосферата започва от мезосферата и достига на височина до 600 километра. В нея може да се наблюдават явленията Aurora borealis (северно сияние) и Aurora australis (южно сияние). В термосферата плават и изкуствените спътници на Земята (сателитите).

Йоносферата е слой, който се припокрива с мезосферата и тропосферата, но продължава на височина почти до 965 километра. Тя е изпълнена с йони, електрони и атоми и същевременно е силно зависима от слънчевата радиация. Йоносферата прави възможна радиокомуникацията между хората.

Екзосферата е най-външният слой на земната атмосфера, който започва от термосферата и завършва в открития космос (10 000km).

Химичен състав на атмосферата

Химичният състав на земната атмосфера е относително постоянен, но се различава за отделните слоеве. С нарастване на височината нейната газова концентрация намалява драстично. Най-близо до земната повърхност атмосферата се състои измерено в обемни части от:

  1. Азот – 78,08%
  2. Кислород – 20,95%
  3. Аргон – 0,93%
  4. Въглероден диоксид – 0,04%
  5. Неон – 0,002%
  6. Хелий – 0,0005%
  7. Метан – 0,0002%
  8. Криптон – 0,0001%
  9. Водород – 0,00005%
  10. Озон – 0,000002%
  11. малки количества други газове близки до тези на водорода

Забележка: Посочените проценти са закръгляни и сборът им може да не е точно 100.

Азот (N2)

Азотът е основната съставка на земната атмосфера. Въпреки това той е инертен и трудно влиза в реакции или се йонизира. Съществуват обаче микроорганизми, които могат да го усвояват директно от въздуха.

Кислород (O2)

Кислородът е вторият по съдържание газ в атмосферата. Той е силно реактивоспособен и е от изключително значение за живота на Земята. Благодарение на него протичат всички окислителни реакции в живия свят. Той е токсичен само за анаеробните организми.

В атмосферата кислородната молекула може да се фотодисоциира с помощта на късите ултравиолетови лъчи от слънцето (λ<242nm). Освен това тя е способна и да се фотойонизира, при което се отделят електрони. Благодарение на фотдисоциацията и фотойонизацията, опасните ултравиолетови лъчи се поглъщат в горните слоеве на земната атмосфера. Тези процеси са в основата на изграждането на йоносферата и определянето на нейните проводящи свойства.

Озон (o3)

Дисоциираните кислородни молекули участват в процесите на образуване на озона. Той се среща в целия атмосферен обем, но се натрупва и под формата на тънък озонов слой в стратосферата. В тропосферата неговата концентрация е изключително ниска. Озонът е силно токсичен и при количества само от няколко милиграма на литър става смъртоносен.

Иронията е, че благодарение на озоновия слой в стратосферата, животът е възможен такъв какъвто го познаваме. Причината е, че в него се поглъщат смъртоносните ултравиолетови лъчи с дължина на вълната около λ=360nm. Той може да се самовъзтановява, но процесът изисква време.

В края на 20-ти век човешката индустриална дейност създаде огромна опасност за унищожаването на този озонов щит около Земята. Произвежданите от хората фреони не се окисляват в долните слоеве на атмосферата и достигат до стратосферата. Там те се фотодисоциират и получените хлорни атоми реагират с озона. В резултат на това се образуват дупки в защитния слой или се наблюдава цялостното му изтъняване.

Аргон (Ar)

Аргонът е инертен газ (благороден) и не участва активно по естествен път в процесите на Земята.

Въглероден диоксид (CO2)

Въглеродният диоксид е химично съединение, което при обикновени условия е в газообразно агрегатно състояние. Той е от изключително значение за живата природа. Благодарение на него афтотрофните организми могат да се хранят самостойно чрез процеса фотосинтеза. Такива са например растенията.

Освен че е продукт, който се отделя при дишането, той има съществено значение за дихателния процес. Например ако човек „забрави“ да диша в съня си, натрупващият се въглероден диоксид започва силно да дразни специфични рецептори и принуждава недишащият да си поеме голяма глътка въздух.

В планетарен план този газ притежава затоплящ ефект. Въглеродният диоксид препятства инфрачервените лъчи да напускат земната атмосфера и това спомага нощем или в отсъствие на слънце, Земята да остава относително топла на повърхността си. Това е така нареченият „парников ефект„.

Завишените емисии на въглероден диоксид от индустрията обаче, създават опасни условия за прекомерното затопляне на планетата. Това от своя страна вещае апокалиптични картини и страшни бедствия като урагани и наводнения. Най-голям риск представлява то за полярните ледени шапки, чието разтапяне би повишило неимоверно нивото на световния океан. Така възниква и реалната опасност за съществуването на човешката цивилизация.

Наличието на метан в атмосферата допълнително засилва парниковия ефект. Газът се отделя както при естествени процеси, така и в резултат на антропогенни фактори. Пример за такива са неимоверно големите ферми в САЩ с едър рогат добитък. Говедата произвеждат голямо количество пръдни богати на въглероден диоксид и метан.

Водни пари (h20)

Наличието на водни пари в земната атмосфера е съществена част от кръговрата на водата в природата. Тяхната концентрация в различните географски райони варира. В пустините (пясъчни, каменисти, ледени) наличието на водни пари във въздуха е значително ниско. Докато в екваториалните и тропическите области с буйна растителност, заради интензивното изпарение, водата в газообразно състояние може да достигне до 2-3 процента от обема на въздуха в ниските слоеве на атмосферата.

Намаляването на атмосферното съдържание на водни пари става чрез кондензация, при която се образуват малки капчици или кристали, които могат да сформират облаци. Завръщането на водата на земната повърхност става посредством валежи.

Когато в атмосферата има наличие на азотни и серни оксиди, те често образуват аерозоли с водата. След реакция с нея се получават съответно разредена азотна или сярна киселина. Валежите с такова съдържание се наричат киселинни дъждове. Те нанасят големи щети на живата природа и човешката инфраструктура.

Очистване на атмосферата

Земната атмосфера поддържа динамично равновесие и относително постоянство на газовия си състав. При нарушаване на баланса съществуват естествени механизми за неговото възстановяване. Въпреки това е възможно, като резултат от човешката дейност, да бъдат нанесени непоравими щети, които пряко да рефлектират на атмосферния състав и структура.

Естествено това няма да доведе до унищожаването на Земята, защото нашата планета е преживяла далеч по-страшни катаклизми. Но изменените условия на средата могат да станат причина за изчезването на множество животински и растителни видове, в това число на човешкия вид.

Сходни Публикации

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Leave the field below empty!