Склад атмосфери землі
Відео: Шари атмосфери Землі. Відеоурок - презентація з географії
Зміст
Склад повітря вивчався з давніх часів. Деякі вчені давнини (Анаксимен, VI ст. До н.е.) навіть вважали, що повітря - це первовещество, з розрідження іуплотненій якого складається все: вода, каміння, рослини, тварини, людина.
У XVII ст. в зв`язку з бурхливим розвитком хімії були висунуті нові гіпотезиотносітельно походження і складу повітря. Основна суперечка вівся относітельнотого, чи є повітря сумішшю або ж являє собою хімічну соедіненіе.Последняя версія на деякий час взяла гору. Пояснення було таким: якщо повітря - суміш, а не речовина, то під дією сили тяжіння должнопроісходіть поділ газів за вагою. Тоді атмосфера повинна була б напомінатьслоений пиріг - важкі гази були б внизу, а легкі - нагорі. Ошібочностьюетой теорії був неврахування процесу перемішування газів.
У 80-х роках XVIII ст. Генрі Кавендишу вдалося провести найбільш точний на тотперіод аналіз складу повітря і виділити кисень і азот. Після зважування, правда, виявився якийсь залишок, але його визнали тоді помилкою вимірювань. Лише вкінці XIX в. досліди Дж. Релея і
У. Рамзая показали, що це - не помилка. Інертним залишком виявився аргон.
Подальші дослідження виявили вміст в атмосфері та інших газів (табл.3.2, 3.3).
Їх зміст в порівнянні з азотом, киснем і аргоном дуже мало. Але відцього не менш важливість їх присутності в атмосфері і роль в развітіігеографіческой оболонки в ході всієї історії формування Землі.
Всі гази і домішки, що містяться в атмосфері, можна розділити на п`ять груп.
1. Основні газові складові повітря - азот, кисень і аргон (табл. 3.2) .На їх частку доводиться 99,96% маси атмосфери. Співвідношення їх змісту (N2 -78,1%, Про2 - 20,9% і Аr - 0,9%) зберігається до висоти близько 100 км.
Таблиця 3.2. Склад сухого повітря (без урахування водяної пари)
у поверхні Землі (Г.В. Суркова, 2006)
газ | Частка * за обсягом поблизу поверхні Землі,% | Відносна молекулярна маса | густина |
Азот (N2) | 78,084 | 28,0134 | 0,967 Відео: Атмосфери Землі.Велічайшая таємниця. |
Кисень (О2) | 20,946 | 31,9988 Відео: Атмосфера будова, значення, вивчення | 1,105 |
Аргон (Ar) | 0,934 | 39,948 | 1,379 |
Вуглекислий газ (СО2) | 0,033 | 44,00995 | 1,529 |
Неон (Ne) | 1,818 10-3 | 20,183 | 0,095 |
Гелій (He) | 5,239 10-4 | 4,0026 Відео: Атмосфера | 0,138 |
Криптон (Kr) | 1,14 10-4 | 83,800 | 2,868 |
Водень (Н2) | 5 10-5 | 2,01594 | 0,070 |
Ксенон (Хе) | 8,7 10-6 | 131,300 | 4,524 |
Озон (О3) | 10-6... 10-5 | 47,9982 | 1,624 |
Сухе повітря | - | 28,9645 | 1,000 |
* Виражене у відсотках відношення обсягу, займаного даної газовойсоставляющей, до загального обсягу суміші за умови приведення їх до одінаковимдавленію і температурі.
2. Малі газові складові (МГС). Ці гази в невеликій кількості всегдапрісутствуют в атмосфері, хоча ця кількість може варіювати в разлічнихместах земної кулі. Найбільш важливі малі гази - озон Про3,вуглекислий газ СО2, метан СН4,оксид вуглецю СО, закис азоту N2О (див. Табл. 3.2 і 3.3).
Таблиця 3.3. Деякі малі газові складові в атмосфері, зміст яких
найбільш схильне до антропогенного впливу (Г.В. Суркова, 2002)
газ | Назва | Концентрація у поверхні, млн-1 | Тренд концентрації в атмосфері,% в рік | Час життя в атмосфері, років |
СО2 | Диоксид вуглецю | 358 | 0,4 | 50-200 |
СН4 | метан | 1,72 | 0,6 | 10-12 |
СО | Оксид вуглецю | 0,12 сев.п / ш 0,06 Ю.П. / ш 0,31 глоб. | 1 сев.п / ш 0 Ю.П. / ш 0,3 глоб. | 0,3 |
NO2 | Оксид азоту | 0,31 | 0,3 | 150 |
CFCl3 | Фреон-11 | 2,6 10-4 | 4 | 70 |
CF2Cl2 | Фреон-12 | 4,4 10-4 | 4 | 120 |
C2Cl3F3 | Фреон-113 | 3,2 10-5 | 10 | 90 |
CH3CCl3 | метилхлороформ | 1,2 10-4 | 4,5 | 6 |
CF2ClBr | На-1211 | 1 10-6 | 12 | 12-15 |
CF3Br | На-1301 | 1 10-6 | 12 | 12-15 |
SO2 | оксид сірки | (1-20) 10-5 | невідомо | 0,02 |
COS | карбоніл сірки | 5 10-4 | менше 3 | 2-2,5 |
Малі гази беруть активну участь в хімічних перетвореннях. Крім того, оніоптіческі активні і здатні поглинати короткохвильову і довгохвильову радіаціюна різних ділянках спектра. Ця властивість робить їх надзвичайно важливими з точкизрения кліматообразованія. Концентрація цих газів в атмосфері контроліруетсякак природними процесами, так і антропогенною діяльністю.
До малих газових складових можна віднести і водяна пара, також грає важнуюроль у формуванні радіаційного балансу Землі і хімічних процесах ватмосфері.
3. Нестійкі молекули й атоми (вільні радикали). Їх число в атмосференевеліко. За рахунок своєї високої реакційної здатності час їх перебування ватмосфері іноді досягає частки секунди. До них відносяться атомний кисень (О), гідроксил (ОН), пергідроксіл (АЛЕ2), Оксид хлору (ClO) та інші молекули і частинки. Багато з них утворюються врезультаті фотодиссоциации молекул під впливом сонячного випромінювання, в особливості в його ультрафіолетової частини спектра.
4. Аерозолі - тверді і рідкі дрібні частинки, зважені в повітрі. Їх склад, розміри і походження досить різноманітні. Вони мають велику площадьповерхності щодо своєї маси, що, при досить тривалому часу іхпребиванія в атмосфері, дозволяє їм брати активну участь в гетерогенниххіміческіх реакціях з слідові газами і радикалами.
5. Антропогенні домішки, повністю або частково надходять в атмосферу за счетхозяйственной діяльності людини. Серед них найбільші концентрації ватмосфері мають вуглекислий газ, метан, оксид вуглецю і оксиди азоту.
Причини зміни складу атмосфери
Існує маса причин зміни газового складу атмосфери - перший, і самоеглавное це діяльність людини. Друге, як не дивно, - діяльність самойпріроди.
а) антропогенний вплив.Діяльність людини завдає руйнівної дії на хімічний составатмосфери. При виробництві в навколишнє середовище викидається вуглекислий газ іряд інших парникових газів. Особливо небезпечний викид CO2 разлічнимізаводамі і підприємствами. «Усі найбільші міста, як правило, лежать в слоеплотного туману. І не від того, що часто розташовані в низинах або біля води, Аиз через ядер конденсації, зосереджених над містами. У деяких місцях воздухнастолько забруднений частками вихлопних газів і промислових викидів, чтовелосіпедісти змушені надягати маски. Ці частки служать ядрами конденсаціідля туману »(1). Так само згубний вплив роблять вихлопні газиавтомобілей, що містять оксид азоту, свинець, а також велика кількість діоксідауглерода (вуглекислого газу).
Однією з головних особливостей атмосфери є наявність озонового екрана.Фреони - фтор містять хімічні елементи, широко використовуються в проізводствеаерозолей і холодильників, надають сильний вплив на озоновий екран, руйнуючи його.
«Щорічно під пасовища вирубуються тропічні ліси на території, рівної площадіІсландіі, - в основному в басейні річки Амазонки (Бразилія). Це може привести ксокращенію кількості опадів, тому що кількість вологи, що випаровується деревами, скорочується. Вирубка лісів сприяє і посиленню парникового ефекту, ведьрастенія поглинають вуглекислий газ »(1).
б) природне вплив. І пріродавносіт свою лепту в історію атмосфери Землі, в основному, припасти пилом її. «Огромниемасси пилу піднімають в повітря вітри пустель. Вона заноситься на велику висоту іможе рознестися дуже далеко. Візьмемо ту ж Сахару. Найдрібніші частіцикаменістих порід, підняті тут в повітря, закривають горизонт, крізь пильноепокривало тьмяно світить Сонце »(2). Але небезпечні не тільки вітри.
У серпні 1883 року на одному з островів Індонезії вибухнула катастрофа -взорвался вулкан Кракатау. При цьому близько семи кубічних кілометроввулканіческой пилу було викинуто в атмосферу. Вітри рознесли цей пил на висоту70-80 км. Лише через роки цей пил осів.
Так само причиною появи величезної кількості пилу в атмосфері являютсяпадающіе на Землю метеорити. При потрапляння на земну поверхню, вони поднімаютв повітря величезні маси пилу.
Так само в атмосфері періодично то з`являються, то зникають озонові діри - дирив озоновому екрані. Багато вчених вважають це явище природним процессомразвітія географічної оболонки Землі.
Наслідки зміни складу атмосфериВнаслідок промислової діяльності людини і природи атмосфера Землізагрязняется різними речовинами починаючи від пилу і закінчуючи сложниміхіміческімі сполуками. Підсумком цього служить перш за все глобальне потепленіеклімата і руйнування озонового екрану планети. «Малі зміни в хіміческомсоставе атмосфери здаються незначними для атмосфери в цілому. Але следуетнапомніть, що рідкісні гази, що входять до складу атмосфери, можуть оказатьзначітельное вплив на клімат і погоду »(3).
а) Озоновий екран. Руйнування озоновогоекрана відбувається під дією фтор містять компонентів, які содержатьсяв аерозолях і холодильниках. Потрапляючи в атмосферу, вступають в хімічну реакціюс озоном, руйнуючи його. Руйнування озонового екрану веде до неминучої гібелівсего живого на планеті від ультрафіолетового випромінювання Сонця
б) Потепління клімату. «Некоториеучение, наприклад, вважають, що в останні роки із зростанням вуглекислого газаізменілся тепловий баланс атмосфери, бо Земля стала більше поглощатьінфракрасной радіації, зменшився відхід тепла від Землі в космос, і повисіласьсредняя температура природного шару повітря. Деякі дослідники оценіваютповишеніе температури в 0,01 ° C в рік. Це свідчить про тісний связітемператури Землі з хімічним складом атмосфери »(3). Підвищення температуриведет до потепління клімату, що веде до танення льодовиків Антарктики і Антарктиди, а як наслідок підвищення рівня світового океану і затоплення прібрежнихрайонов.
Глобальне потепління клімату можливо в результаті парникового ефекту. «Внаслідок парникового ефекту відбудеться помітний зсув кліматіческіхпоясов. В результаті деякі крупні регіони миру стануть тепліше і сухіше, Адруг - тепліше і вологіше »(4).
Таблиця 1. Прогноз потепління температури на Землі (4).
РІК | 2000 | 2025 | 2050 |
t ° | 1 | 1,5 | 2 |
Мал. 6 Графікпотепленія температури на Землі (Мирская, 1997).
За даними (таблиця 1, рис. 6) можна припустити, що до 2050 року температура на Землі в середньому підвищитися на 2 градуси, тому можна сміливо говорити оглобальном потепління клімату на планеті Земля.
1. Мирская Е. Погода, - Лондон: Дорлінг Кіндерслі Лімітед, 1997..
3. Чандлер Т. Повітря навколо нас. - Л .: Гидрометеоиздат, 1974.
4. Максаковский В.П. Географічна картина світу. - Ярославль: вехньої-Волжскоекніжное видавництво, 1996..
