Schichten der Atmosphäre in der Reihenfolge von der Erdoberfläche

Die Rolle der Atmosphäre im Leben der Erde

Die Atmosphäre ist die Sauerstoffquelle, die der Mensch einatmet. Mit zunehmender Höhe sinkt jedoch der gesamte Luftdruck, was zu einem Rückgang des Sauerstoffpartialdrucks führt.

Die menschliche Lunge enthält etwa drei Liter Alveolarluft. Bei normalem Atmosphärendruck beträgt der Sauerstoffpartialdruck in der Alveolarluft 11 mm Hg. Art., Kohlendioxiddruck - 40 mm Hg. Kunst. Art. und Wasserdampf - 47 mm Hg. Kunst. Kunst. Mit zunehmender Höhe nimmt der Sauerstoffdruck ab und der Gesamtdruck aus Wasserdampf und Kohlendioxid in der Lunge bleibt konstant – etwa 87 mm Hg. Kunst. Wenn der Luftdruck diesen Wert erreicht, strömt kein Sauerstoff mehr in die Lunge.

Aufgrund der Abnahme des atmosphärischen Drucks in einer Höhe von 20 km kommt es hier zum Sieden von Wasser und interstitieller Flüssigkeit im menschlichen Körper. Wenn Sie keine Druckkabine verwenden, stirbt eine Person in dieser Höhe fast augenblicklich. Daher aus der Sicht physiologische Eigenschaften Der „Weltraum“ entsteht im menschlichen Körper aus einer Höhe von 20 km über dem Meeresspiegel.

Die Rolle der Atmosphäre im Leben der Erde ist sehr groß. Dank der dichten Luftschichten Troposphäre und Stratosphäre sind Menschen beispielsweise vor Strahlenbelastung geschützt. Im Weltraum, in verdünnter Luft, in einer Höhe von über 36 km wirkt ionisierende Strahlung. In einer Höhe von über 40 km - Ultraviolett.

Beim Aufstieg über die Erdoberfläche auf eine Höhe von über 90-100 km wird eine allmähliche Abschwächung und dann ein vollständiges Verschwinden der dem Menschen bekannten Phänomene beobachtet, die in der unteren Atmosphärenschicht beobachtet werden:

Kein Ton breitet sich aus.

Es gibt keine aerodynamische Kraft oder Widerstand.

Wärme wird nicht durch Konvektion usw. übertragen.

Die atmosphärische Schicht schützt die Erde und alle lebenden Organismen vor kosmische Strahlung, aus Meteoriten, ist für die Regulierung saisonaler Temperaturschwankungen sowie den Ausgleich und die Nivellierung der Tagesraten verantwortlich. Ohne Atmosphäre auf der Erde würden die Tagestemperaturen innerhalb von +/-200 °C schwanken. Die atmosphärische Schicht ist ein lebensspendender „Puffer“ zwischen der Erdoberfläche und dem Weltraum, ein Träger von Feuchtigkeit und Wärme, in der Atmosphäre finden Prozesse der Photosynthese und des Energieaustauschs statt – die wichtigsten Prozesse der Biosphäre.

Schichten der Atmosphäre in der Reihenfolge von der Erdoberfläche

Die Atmosphäre ist eine Schichtstruktur, die von der Erdoberfläche aus in der Reihenfolge aus den folgenden Schichten der Atmosphäre besteht:

Troposphäre.

Stratosphäre.

Mesosphäre.

Thermosphäre.

Exosphäre

Die einzelnen Schichten haben keine scharfen Grenzen untereinander und ihre Höhe wird durch den Breitengrad und die Jahreszeiten beeinflusst. Diese Schichtstruktur entstand durch Temperaturänderungen in verschiedenen Höhenlagen. Der Atmosphäre ist es zu verdanken, dass wir funkelnde Sterne sehen.

Aufbau der Erdatmosphäre nach Schichten:

Woraus besteht die Erdatmosphäre?

Jeden atmosphärische Schicht unterscheidet sich in Temperatur, Dichte und Zusammensetzung. Die Gesamtdicke der Atmosphäre beträgt 1,5-2,0 Tausend km. Woraus besteht die Erdatmosphäre? Derzeit handelt es sich um ein Gasgemisch mit verschiedenen Verunreinigungen.

Troposphäre

Die Struktur der Erdatmosphäre beginnt mit der Troposphäre Unterteil Atmosphäre in einer Höhe von etwa 10-15 km. Hier konzentriert sich der Großteil der atmosphärischen Luft. Charakteristisch Troposphäre – Die Temperatur sinkt alle 100 Meter um 0,6 °C, wenn man nach oben steigt. In der Troposphäre konzentriert sich fast der gesamte atmosphärische Wasserdampf, und hier bilden sich Wolken.

Die Höhe der Troposphäre ändert sich täglich. Außerdem sie Durchschnittswert variiert je nach Breitengrad und Jahreszeit. Durchschnittsgröße Die Troposphäre über den Polen beträgt 9 km, über dem Äquator etwa 17 km. Die durchschnittliche jährliche Lufttemperatur über dem Äquator beträgt etwa +26 °C und über dem Nordpol -23 °C. Die obere Linie der Troposphäre über dem Äquator weist eine durchschnittliche Jahrestemperatur von etwa -70 °C und mehr auf Nordpol V Sommerzeit-45 ˚C und -65 ˚C im Winter. Je höher die Höhe, desto niedriger die Temperatur. Die Sonnenstrahlen dringen ungehindert durch die Troposphäre und erwärmen die Erdoberfläche. Die von der Sonne abgegebene Wärme wird von Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf gespeichert.

Stratosphäre

Über der Troposphärenschicht befindet sich die Stratosphäre, die 50–55 km hoch ist. Die Besonderheit dieser Schicht besteht darin, dass die Temperatur mit der Höhe zunimmt. Zwischen der Troposphäre und der Stratosphäre liegt eine Übergangsschicht, die Tropopause genannt wird.

Ab etwa 25 Kilometern Höhe beginnt die Temperatur der Stratosphäre anzusteigen und erreicht bei einer maximalen Höhe von 50 Kilometern Werte von +10 bis +30 °C.

In der Stratosphäre gibt es sehr wenig Wasserdampf. Manchmal findet man in einer Höhe von etwa 25 km eher dünne Wolken, die „Perlenwolken“ genannt werden. IN Tageszeit Sie sind nicht wahrnehmbar, aber nachts leuchten sie aufgrund der Beleuchtung durch die Sonne, die unter dem Horizont steht. Die Zusammensetzung von Perlmuttwolken besteht aus unterkühlten Wassertröpfchen. Die Stratosphäre besteht hauptsächlich aus Ozon.

Mesosphäre

Die Höhe der Mesosphärenschicht beträgt etwa 80 km. Hier nimmt die Temperatur mit steigender Temperatur ab und erreicht ganz oben Werte von mehreren zehn Grad Celsius unter Null. Auch in der Mesosphäre sind Wolken zu beobachten, die vermutlich aus Eiskristallen entstehen. Diese Wolken werden „nachtleuchtend“ genannt. Die Mesosphäre zeichnet sich durch die kälteste Temperatur in der Atmosphäre aus: von -2 bis -138 °C.

Thermosphäre

Diese atmosphärische Schicht erhielt ihren Namen dank hohe Temperaturen. Die Thermosphäre besteht aus:

Ionosphäre.

Exosphäre.

Die Ionosphäre zeichnet sich durch verdünnte Luft aus, von der jeder Zentimeter in 300 km Höhe aus 1 Milliarde Atomen und Molekülen besteht, in 600 km Höhe aus mehr als 100 Millionen.

Die Ionosphäre zeichnet sich auch durch eine hohe Luftionisierung aus. Diese Ionen bestehen aus geladenen Sauerstoffatomen, geladenen Stickstoffatommolekülen und freien Elektronen.

Exosphäre

Die exosphärische Schicht beginnt in einer Höhe von 800–1000 km. Gasteilchen, insbesondere leichte, bewegen sich hier mit enormer Geschwindigkeit und überwinden die Schwerkraft. Solche Partikel fliegen aufgrund ihrer schnellen Bewegung aus der Atmosphäre in die Atmosphäre Raum und zerstreuen. Daher wird die Exosphäre als Dispersionssphäre bezeichnet. In den Weltraum fliegen vor allem Wasserstoffatome, die die höchsten Schichten der Exosphäre bilden. Dank Partikeln in der oberen Atmosphäre und Partikeln Sonnenwind Wir können das Nordlicht sehen.

Satelliten und geophysikalische Raketen haben es ermöglicht, in den oberen Schichten der Atmosphäre den Strahlungsgürtel des Planeten nachzuweisen, der aus elektrisch geladenen Teilchen – Elektronen und Protonen – besteht.

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Untertitel

Atmosphärische Grenze

Unter der Atmosphäre versteht man den Bereich um die Erde, in dem das gasförmige Medium zusammen mit der Erde als Ganzes rotiert. Die Atmosphäre gelangt allmählich in den interplanetaren Raum, in die Exosphäre, beginnend in einer Höhe von 500–1000 km über der Erdoberfläche.

Nach der von der International Aviation Federation vorgeschlagenen Definition wird die Grenze zwischen Atmosphäre und Weltraum entlang der Karman-Linie gezogen, die sich in einer Höhe von etwa 100 km befindet, oberhalb derer Flugflüge völlig unmöglich werden. Die NASA verwendet die 122-Kilometer-Marke (400.000 Fuß) als atmosphärische Grenze, bei der die Shuttles von motorisierten Manövern auf aerodynamische Manöver umschalten.

Physikalische Eigenschaften

Zusätzlich zu den in der Tabelle angegebenen Gasen enthält die Atmosphäre Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, Kohlenwasserstoffe, HCl, HBr, Dämpfe, I 2, Br 2 sowie viele andere Gase in geringen Mengen. Ständig in der Troposphäre gelegen große Menge suspendierte feste und flüssige Partikel (Aerosol). Das seltenste Gas überhaupt Erdatmosphäre ist Radon (Rn).

Die Struktur der Atmosphäre

Atmosphärische Grenzschicht

Die untere Schicht der Troposphäre (1–2 km dick), in der der Zustand und die Eigenschaften der Erdoberfläche direkten Einfluss auf die Dynamik der Atmosphäre haben.

Troposphäre

Seine Obergrenze liegt in einer Höhe von 8–10 km in polaren, 10–12 km in gemäßigten und 16–18 km in tropischen Breiten; im Winter niedriger als im Sommer. Die untere Hauptschicht der Atmosphäre enthält mehr als 80 % der Gesamtmasse der atmosphärischen Luft und etwa 90 % des gesamten in der Atmosphäre vorhandenen Wasserdampfs. In der Troposphäre sind Turbulenzen und Konvektion stark ausgeprägt, es entstehen Wolken und es entstehen Zyklone und Antizyklone. Mit zunehmender Höhe nimmt die Temperatur mit einem durchschnittlichen vertikalen Gradienten von 0,65°/100 m ab

Tropopause

Die Übergangsschicht von der Troposphäre zur Stratosphäre, eine Schicht der Atmosphäre, in der der Temperaturabfall mit der Höhe aufhört.

Stratosphäre

Eine Schicht der Atmosphäre, die sich in einer Höhe von 11 bis 50 km befindet. Gekennzeichnet durch eine leichte Temperaturänderung in der 11-25 km-Schicht (untere Schicht der Stratosphäre) und einen Anstieg der 25-40 km-Schicht von −56,5 auf 0,8 ° ( obere Schicht Stratosphäre oder Inversionsgebiet). Nachdem die Temperatur in einer Höhe von etwa 40 km einen Wert von etwa 273 K (nahe 0 °C) erreicht hat, bleibt sie bis zu einer Höhe von etwa 55 km konstant. Dieser Bereich konstanter Temperatur wird Stratopause genannt und ist die Grenze zwischen Stratosphäre und Mesosphäre.

Stratopause

Die Grenzschicht der Atmosphäre zwischen Stratosphäre und Mesosphäre. In der vertikalen Temperaturverteilung gibt es ein Maximum (ca. 0 °C).

Mesosphäre

Thermosphäre

Die Obergrenze liegt bei etwa 800 km. Die Temperatur steigt bis in Höhen von 200–300 km an, erreicht dort Werte in der Größenordnung von 1500 K und bleibt danach bis in große Höhen nahezu konstant. Unter dem Einfluss von Sonnenstrahlung und kosmischer Strahlung kommt es zu einer Ionisierung der Luft („Auroren“) – die Hauptbereiche der Ionosphäre liegen innerhalb der Thermosphäre. In Höhen über 300 km überwiegt atomarer Sauerstoff. Die Obergrenze der Thermosphäre wird maßgeblich durch die aktuelle Aktivität der Sonne bestimmt. In Zeiten geringer Aktivität – zum Beispiel in den Jahren 2008–2009 – kommt es zu einer merklichen Verringerung der Größe dieser Schicht.

Thermopause

Der oberhalb der Thermosphäre angrenzende Bereich der Atmosphäre. In dieser Region ist die Absorption der Sonnenstrahlung vernachlässigbar und die Temperatur ändert sich eigentlich nicht mit der Höhe.

Exosphäre (Streusphäre)

Bis zu einer Höhe von 100 km ist die Atmosphäre ein homogenes, gut gemischtes Gasgemisch. In höheren Schichten hängt die Verteilung der Gase über die Höhe von ihrer ab Molekulargewichte, die Konzentration schwererer Gase nimmt mit zunehmender Entfernung von der Erdoberfläche schneller ab. Aufgrund der Abnahme der Gasdichte sinkt die Temperatur von 0 °C in der Stratosphäre auf −110 °C in der Mesosphäre. Allerdings entspricht die kinetische Energie einzelner Teilchen in Höhen von 200–250 km einer Temperatur von ~150 °C. Oberhalb von 200 km werden erhebliche zeitliche und räumliche Schwankungen der Temperatur und Gasdichte beobachtet.

In einer Höhe von etwa 2000-3500 km geht die Exosphäre allmählich in die sogenannte über nahe dem Weltraumvakuum, der mit seltenen interplanetaren Gaspartikeln, hauptsächlich Wasserstoffatomen, gefüllt ist. Doch dieses Gas stellt nur einen Teil der interplanetaren Materie dar. Der andere Teil besteht aus Staubpartikeln kometen- und meteorischen Ursprungs. In diesen Raum dringt neben extrem verdünnten Staubpartikeln auch elektromagnetische und korpuskuläre Strahlung solaren und galaktischen Ursprungs ein.

Rezension

Die Troposphäre macht etwa 80 % der Masse der Atmosphäre aus, die Stratosphäre etwa 20 %; Die Masse der Mesosphäre beträgt nicht mehr als 0,3 %, die Thermosphäre beträgt weniger als 0,05 % der Gesamtmasse der Atmosphäre.

Sie unterscheiden sich anhand der elektrischen Eigenschaften in der Atmosphäre Neutrosphäre Und Ionosphäre .

Abhängig von der Zusammensetzung des Gases in der Atmosphäre emittieren sie Homosphäre Und Heterosphäre. Heterosphäre- Dies ist der Bereich, in dem die Schwerkraft die Trennung von Gasen beeinflusst, da ihre Vermischung in einer solchen Höhe vernachlässigbar ist. Dies impliziert eine variable Zusammensetzung der Heterosphäre. Darunter liegt ein gut durchmischter, homogener Teil der Atmosphäre, die sogenannte Homosphäre. Die Grenze zwischen diesen Schichten wird Turbopause genannt und liegt in einer Höhe von etwa 120 km.

Weitere Eigenschaften der Atmosphäre und Auswirkungen auf den menschlichen Körper

Bereits in einer Höhe von 5 km über dem Meeresspiegel kommt es bei einem untrainierten Menschen zu Sauerstoffmangel und ohne Anpassung nimmt die Leistungsfähigkeit deutlich ab. Hier endet die physiologische Zone der Atmosphäre. In einer Höhe von 9 km ist das Atmen für den Menschen unmöglich, obwohl die Atmosphäre bis etwa 115 km Sauerstoff enthält.

Die Atmosphäre versorgt uns mit dem zum Atmen notwendigen Sauerstoff. Aufgrund des Abfalls des Gesamtdrucks der Atmosphäre nimmt jedoch mit zunehmender Höhe der Sauerstoffpartialdruck entsprechend ab.

In verdünnten Luftschichten ist eine Schallausbreitung unmöglich. Bis zu Höhen von 60-90 km ist es noch möglich, Luftwiderstand und Auftrieb für einen kontrollierten aerodynamischen Flug zu nutzen. Doch ab Höhen von 100-130 km verlieren die jedem Piloten vertrauten Konzepte der M-Zahl und der Schallmauer ihre Bedeutung: Es verläuft die konventionelle Karman-Linie, jenseits derer der Bereich des rein ballistischen Fluges beginnt, der nur möglich ist durch Reaktionskräfte kontrolliert werden.

In Höhen über 100 km ist die Atmosphäre frei von Fremdkörpern bemerkenswerte Eigenschaften- Fähigkeit zu absorbieren, zu leiten und zu übertragen Wärmeenergie durch Konvektion (d. h. durch Mischen von Luft). Dies bedeutet, dass verschiedene Elemente der Ausrüstung, Orbitalausrüstung Raumstation wird nicht in der Lage sein, draußen zu kühlen, wie es normalerweise im Flugzeug geschieht – mit Hilfe von Luftdüsen und Luftstrahlern. In einer solchen Höhe, wie im Allgemeinen im Weltraum, der einzige Weg Wärmeübertragung ist Wärmestrahlung.

Geschichte der atmosphärischen Entstehung

Nach der gängigsten Theorie war die Atmosphäre der Erde im Laufe ihrer Geschichte dreimal größer. verschiedene Kompositionen. Ursprünglich bestand es aus leichten Gasen (Wasserstoff und Helium), die aus dem interplanetaren Raum eingefangen wurden. Dies ist das sogenannte primäre Atmosphäre. Im nächsten Schritt führte die aktive vulkanische Aktivität zur Sättigung der Atmosphäre mit anderen Gasen als Wasserstoff (Kohlendioxid, Ammoniak, Wasserdampf). So ist es entstanden sekundäre Atmosphäre. Diese Atmosphäre war erholsam. Darüber hinaus wurde der Prozess der Atmosphärenbildung durch folgende Faktoren bestimmt:

• Austritt leichter Gase (Wasserstoff und Helium) in den interplanetaren Raum;
• chemische Reaktionen, die in der Atmosphäre unter dem Einfluss ultravioletter Strahlung ablaufen, Blitzentladungen und einige andere Faktoren.

Allmählich führten diese Faktoren zur Bildung tertiäre Atmosphäre, gekennzeichnet durch einen viel geringeren Wasserstoffgehalt und einen viel höheren Gehalt an Stickstoff und Kohlendioxid (gebildet durch chemische Reaktionen aus Ammoniak und Kohlenwasserstoffen).

Stickstoff

Die Bildung einer großen Menge Stickstoff N2 ist auf die Oxidation der Ammoniak-Wasserstoff-Atmosphäre durch molekularen Sauerstoff O2 zurückzuführen, der vor 3 Milliarden Jahren durch Photosynthese von der Oberfläche des Planeten austrat. Auch durch Denitrifikation von Nitraten und anderen stickstoffhaltigen Verbindungen gelangt Stickstoff N2 in die Atmosphäre. Stickstoff wird in der oberen Atmosphäre durch Ozon zu NO oxidiert.

Stickstoff N 2 reagiert nur unter bestimmten Bedingungen (z. B. während einer Blitzentladung). Die Oxidation von molekularem Stickstoff durch Ozon bei elektrischen Entladungen wird in geringen Mengen bei der industriellen Herstellung von Stickstoffdüngern eingesetzt. Cyanobakterien (Blaualgen) und Knöllchenbakterien, die mit Leguminosen eine rhizobische Symbiose eingehen, können wirksame Gründüngung sein – Pflanzen, die den Boden nicht erschöpfen, sondern mit natürlichen Düngemitteln anreichern, können ihn mit geringem Energieaufwand oxidieren und umwandeln in eine biologisch aktive Form.

Sauerstoff

Mit dem Auftauchen lebender Organismen auf der Erde begann sich die Zusammensetzung der Atmosphäre durch die Photosynthese, begleitet von der Freisetzung von Sauerstoff und der Aufnahme von Kohlendioxid, radikal zu verändern. Ursprünglich wurde Sauerstoff für die Oxidation reduzierter Verbindungen verwendet – Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, in den Ozeanen enthaltene Eisenformen usw. Am Ende dieser Phase begann der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre anzusteigen. Allmählich bildete sich eine moderne Atmosphäre mit oxidierenden Eigenschaften. Da dies zu schwerwiegenden und abrupten Veränderungen bei vielen Prozessen in der Atmosphäre, Lithosphäre und Biosphäre führte, wurde dieses Ereignis als Sauerstoffkatastrophe bezeichnet.

Edelgase

Luftverschmutzung

IN In letzter Zeit Der Mensch begann, die Entwicklung der Atmosphäre zu beeinflussen. Das Ergebnis Menschliche Aktivität wurde stetiges Wachstum der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre aufgrund der Verbrennung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen, die sich in früheren geologischen Epochen angesammelt haben. Bei der Photosynthese werden enorme Mengen CO 2 verbraucht und von den Weltmeeren aufgenommen. Dieses Gas gelangt durch die Zersetzung von Karbonatgesteinen und organischen Substanzen pflanzlichen und tierischen Ursprungs sowie durch Vulkanismus und menschliche Industrietätigkeit in die Atmosphäre. In den letzten 100 Jahren ist der CO 2 -Gehalt in der Atmosphäre um 10 % gestiegen, wobei der Großteil (360 Milliarden Tonnen) aus der Kraftstoffverbrennung stammt. Wenn die Wachstumsrate der Kraftstoffverbrennung anhält, wird sich die Menge an CO 2 in der Atmosphäre in den nächsten 200 bis 300 Jahren verdoppeln und könnte zu einem globalen Klimawandel führen.

Die Kraftstoffverbrennung ist die Hauptquelle für Schadstoffe (CO, SO2). Schwefeldioxid wird in den oberen Schichten der Atmosphäre durch Luftsauerstoff zu SO 3 und Stickoxid zu NO 2 oxidiert, die wiederum mit Wasserdampf interagieren, und die entstehende Schwefelsäure H 2 SO 4 und Salpetersäure HNO 3 fallen in die Atmosphäre Erdoberfläche in der sogenannten Form saurer Regen. Verwendung

Atmosphärische Luft besteht aus Stickstoff (77,99 %), Sauerstoff (21 %), Inertgasen (1 %) und Kohlendioxid (0,01 %). Der Anteil von Kohlendioxid steigt mit der Zeit, da Produkte der Kraftstoffverbrennung in die Atmosphäre gelangen und zudem die Fläche der Wälder, die Kohlendioxid aufnehmen und Sauerstoff abgeben, abnimmt.

Auch in der Atmosphäre befindet sich eine geringe Menge Ozon, das sich in einer Höhe von etwa 25-30 km konzentriert und das sogenannte Ozon bildet Ozonschicht. Diese Schicht bildet eine Barriere gegen die ultraviolette Sonnenstrahlung, die für lebende Organismen auf der Erde gefährlich ist.

Darüber hinaus enthält die Atmosphäre Wasserdampf und verschiedene Verunreinigungen – Staubpartikel, Vulkanasche, Ruß usw. Die Konzentration der Verunreinigungen ist nahe der Erdoberfläche und in bestimmten Gebieten höher: über Großstädten, Wüsten.

Troposphäre- niedriger, es enthält den größten Teil der Luft und. Die Höhe dieser Schicht variiert: von 8–10 km in der Nähe der Tropen bis 16–18 km in der Nähe des Äquators. In der Troposphäre nimmt sie mit dem Anstieg ab: um 6°C pro Kilometer. In der Troposphäre entsteht das Wetter, es entstehen Winde, Niederschläge, Wolken, Wirbelstürme und Hochdruckgebiete.

Die nächste Schicht der Atmosphäre ist Stratosphäre. Die Luft darin ist viel verdünnter und es enthält viel weniger Wasserdampf. Die Temperatur im unteren Teil der Stratosphäre beträgt -60 – -80°C und nimmt mit zunehmender Höhe ab. In der Stratosphäre befindet sich die Ozonschicht. Die Stratosphäre ist durch hohe Windgeschwindigkeiten (bis zu 80-100 m/s) gekennzeichnet.

Mesosphäre- die mittlere Schicht der Atmosphäre, die über der Stratosphäre in Höhen von 50 bis S0-S5 km liegt. Die Mesosphäre ist durch eine Abnahme gekennzeichnet Durchschnittstemperatur mit einer Höhe von 0°C an der unteren Grenze bis -90°C an der oberen Grenze. Nahe der oberen Grenze der Mesosphäre werden leuchtende Nachtwolken beobachtet, die nachts von der Sonne beleuchtet werden. Der Luftdruck an der oberen Grenze der Mesosphäre ist 200-mal geringer als an der Erdoberfläche.

Thermosphäre- oberhalb der Mesosphäre gelegen, in Höhen von SO bis 400-500 km, beginnt darin die Temperatur zunächst langsam und dann schnell wieder anzusteigen. Der Grund ist die Absorption der ultravioletten Strahlung der Sonne in Höhen von 150–300 km. In der Thermosphäre steigt die Temperatur kontinuierlich bis zu einer Höhe von etwa 400 km an und erreicht dort 700 – 1500 °C (abhängig von der Sonnenaktivität). Unter dem Einfluss von Ultraviolett-, Röntgen- und kosmischer Strahlung kommt es auch zu einer Ionisierung der Luft („Auroren“). Die Hauptregionen der Ionosphäre liegen innerhalb der Thermosphäre.

Exosphäre- die äußere, dünnste Schicht der Atmosphäre, sie beginnt in Höhen von 450-000 km und ihre obere Grenze liegt in einer Entfernung von mehreren tausend km von der Erdoberfläche, wo die Partikelkonzentration der interplanetaren entspricht Raum. Die Exosphäre besteht aus ionisiertem Gas (Plasma); der untere und mittlere Teil der Exosphäre besteht hauptsächlich aus Sauerstoff und Stickstoff; Mit zunehmender Höhe nimmt die relative Konzentration leichter Gase, insbesondere ionisierter Wasserstoff, rasch zu. Die Temperatur in der Exosphäre beträgt 1300-3000° C; es wächst schwach mit der Höhe. Die Strahlungsgürtel der Erde liegen hauptsächlich in der Exosphäre.

Die Meteorologie befasst sich mit langfristigen Schwankungen und die Klimatologie befasst sich mit langfristigen Schwankungen.

Die Dicke der Atmosphäre beträgt 1500 km von der Erdoberfläche entfernt. Die Gesamtmasse der Luft, also des Gasgemisches, aus dem die Atmosphäre besteht, beträgt 5,1-5,3 * 10^15 Tonnen. Die Molekularmasse sauberer trockener Luft beträgt 29. Der Druck bei 0 °C auf Meereshöhe beträgt 101.325 Pa oder 760 mm. rt. Kunst.; kritische Temperatur - 140,7 °C; kritischer Druck 3,7 MPa. Die Löslichkeit von Luft in Wasser beträgt bei 0 °C 0,036 %, bei 25 °C - 0,22 %.

Der physikalische Zustand der Atmosphäre wird bestimmt. Grundparameter der Atmosphäre: Luftdichte, Druck, Temperatur und Zusammensetzung. Mit zunehmender Höhe nimmt die Luftdichte ab. Auch die Temperatur ändert sich mit Höhenunterschieden. Vertikal zeichnet sich durch unterschiedliche Temperatur- und elektrische Eigenschaften aus. unterschiedlicher Zustand Luft. Abhängig von der Temperatur in der Atmosphäre werden folgende Hauptschichten unterschieden: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre, Exosphäre (Streusphäre). Die Übergangsbereiche der Atmosphäre zwischen benachbarten Schalen werden Tropopause, Stratopause usw. genannt.

Troposphäre- Die untere, am meisten untersuchte Haupthöhe in den Polarregionen beträgt 8-10 km, in gemäßigten Breiten bis zu 10-12 km, am Äquator - 16-18 km. Die Troposphäre enthält etwa 80–90 % der Gesamtmasse der Atmosphäre und fast den gesamten Wasserdampf. Bei einem Anstieg alle 100 m sinkt die Temperatur in der Troposphäre um durchschnittlich 0,65 °C und erreicht im oberen Teil -53 °C. Diese obere Schicht der Troposphäre wird Tropopause genannt. Turbulenzen und Konvektion sind in der Troposphäre stark ausgeprägt, der überwiegende Teil ist konzentriert, Wolken entstehen und entwickeln sich.

Stratosphäre- eine Schicht der Atmosphäre in einer Höhe von 11-50 km. Gekennzeichnet durch eine leichte Temperaturänderung in der 11-25 km-Schicht (untere Schicht der Stratosphäre) und einen Anstieg der 25-40 km-Schicht von -56,5 auf 0,8 °C (obere Schicht der Stratosphäre oder Inversionsregion). Nachdem die Temperatur in etwa 40 km Höhe einen Wert von 273 K (0 °C) erreicht hat, bleibt sie bis zu einer Höhe von 55 km konstant. Dieser Bereich konstanter Temperatur wird Stratopause genannt und ist die Grenze zwischen Stratosphäre und Mesosphäre.

In der Stratosphäre befindet sich die Schicht Ozonosphäre(„Ozonschicht“, in einer Höhe von 15-20 bis 55-60 km), die die Obergrenze des Lebens bestimmt. Wichtiger Bestandteil Stratosphäre und Mesosphäre - Ozon, das durch photochemische Reaktionen am intensivsten in einer Höhe von 30 km entsteht. Die Gesamtmasse des Ozons läge bei normaler Druck eine 1,7-4 mm dicke Schicht, die jedoch ausreicht, um lebenszerstörendes Ultraviolett zu absorbieren. Ozon wird zerstört, wenn es mit freien Radikalen, Stickoxiden und halogenhaltigen Verbindungen (einschließlich „Freonen“) interagiert. Ozon – eine Allotropie von Sauerstoff – entsteht durch die folgende chemische Reaktion, normalerweise nach Regen, wenn die resultierende Verbindung in die oberen Schichten der Troposphäre aufsteigt; Ozon hat einen spezifischen Geruch.

In der Stratosphäre bleibt der Großteil des kurzwelligen Anteils der ultravioletten Strahlung (180–200 nm) erhalten und die Energie der Kurzwellen wird umgewandelt. Unter dem Einfluss dieser Strahlen verändern sie sich Magnetfelder, Moleküle zerfallen, es kommt zu Ionisierung, Neubildung von Gasen und anderes Chemische Komponenten. Diese Prozesse können in Form von Nordlichtern, Blitzen und anderen Lichtern beobachtet werden. In der Stratosphäre gibt es fast keinen Wasserdampf.

Mesosphäre beginnt in einer Höhe von 50 km und erstreckt sich auf 80-90 km. bis zu einer Höhe von 75-85 km sinkt die Temperatur auf -88 °C. Die obere Grenze der Mesosphäre ist die Mesopause.

Thermosphäre(ein anderer Name ist die Ionosphäre) – die der Mesosphäre folgende Schicht der Atmosphäre – beginnt in einer Höhe von 80-90 km und erstreckt sich bis zu 800 km. Die Lufttemperatur in der Thermosphäre steigt schnell und stetig an und erreicht mehrere Hundert und sogar Tausende Grad.

Exosphäre- Ausbreitungszone, der äußere Teil der Thermosphäre, oberhalb von 800 km gelegen. Das Gas in der Exosphäre ist sehr verdünnt und von hier aus entweichen seine Partikel in den interplanetaren Raum (Dissipation).
Bis zu einer Höhe von 100 km ist die Atmosphäre ein homogenes (einphasiges), gut gemischtes Gasgemisch. In höheren Schichten hängt die Verteilung der Gase über die Höhe von ihrem Molekulargewicht ab; die Konzentration schwererer Gase nimmt mit der Entfernung von der Erdoberfläche schneller ab. Aufgrund einer Abnahme der Gasdichte sinkt die Temperatur von 0 °C in der Stratosphäre auf -110 °C in der Mesosphäre. Allerdings entspricht die kinetische Energie einzelner Teilchen in Höhen von 200–250 km einer Temperatur von etwa 1500 °C. Oberhalb von 200 km werden erhebliche zeitliche und räumliche Schwankungen der Temperatur und Gasdichte beobachtet.

In einer Höhe von etwa 2000–3000 km verwandelt sich die Exosphäre allmählich in das sogenannte weltraumnahe Vakuum, das mit hochverdünnten Teilchen interplanetaren Gases, hauptsächlich Wasserstoffatomen, gefüllt ist. Doch dieses Gas stellt nur einen Teil der interplanetaren Materie dar. Der andere Teil besteht aus Staubpartikeln kometen- und meteorischen Ursprungs. Zusätzlich zu diesen extrem verdünnten Teilchen dringt elektromagnetische und korpuskuläre Strahlung solaren und galaktischen Ursprungs in diesen Raum ein.

Die Troposphäre macht etwa 80 % der Masse der Atmosphäre aus, die Stratosphäre etwa 20 %; Die Masse der Mesosphäre beträgt nicht mehr als 0,3 %, die Thermosphäre beträgt weniger als 0,05 % der Gesamtmasse der Atmosphäre. Anhand der elektrischen Eigenschaften in der Atmosphäre werden Neutronosphäre und Ionosphäre unterschieden. Derzeit geht man davon aus, dass sich die Atmosphäre bis in eine Höhe von 2000–3000 km erstreckt.

Abhängig von der Zusammensetzung des Gases in der Atmosphäre werden Homosphäre und Heterosphäre unterschieden. Heterosphäre- Dies ist der Bereich, in dem die Schwerkraft die Trennung von Gasen beeinflusst, weil ihre Vermischung in einer solchen Höhe ist unbedeutend. Dies impliziert eine variable Zusammensetzung der Heterosphäre. Darunter liegt ein gut gemischter, homogener Teil der Atmosphäre, der Homosphäre genannt wird. Die Grenze zwischen diesen Schichten wird Turbopause genannt; sie liegt in einer Höhe von etwa 120 km.

Der atmosphärische Druck ist der Druck der atmosphärischen Luft auf darin befindliche Objekte und die Erdoberfläche. Der normale Luftdruck beträgt 760 mmHg. Kunst. (101.325 Pa). Mit jedem Kilometer Höhenunterschied sinkt der Druck um 100 mm.

Atmosphärische Komposition

Die Lufthülle der Erde besteht hauptsächlich aus Gasen und verschiedenen Verunreinigungen (Staub, Wassertröpfchen, Eiskristalle, Meersalze, Verbrennungsprodukte), deren Menge nicht konstant ist. Die Hauptgase sind Stickstoff (78 %), Sauerstoff (21 %) und Argon (0,93 %). Die Konzentration der Gase, aus denen die Atmosphäre besteht, ist nahezu konstant, mit Ausnahme von Kohlendioxid CO2 (0,03 %).

Die Atmosphäre enthält außerdem SO2, CH4, NH3, CO, Kohlenwasserstoffe, HC1, HF, Hg-Dampf, I2 sowie NO und viele andere Gase in geringen Mengen. Die Troposphäre enthält ständig eine große Menge an suspendierten festen und flüssigen Partikeln (Aerosol).

Er ist unsichtbar und dennoch können wir nicht ohne ihn leben.

Jeder von uns versteht, wie wichtig Luft zum Leben ist. Der Ausdruck „Es ist so notwendig wie Luft“ kann man hören, wenn man über etwas spricht, das für das Leben eines Menschen sehr wichtig ist. Wir wissen seit unserer Kindheit, dass Leben und Atmen praktisch dasselbe sind.

Wissen Sie, wie lange ein Mensch ohne Luft leben kann?

Nicht alle Menschen wissen, wie viel Luft sie atmen. Es stellt sich heraus, dass ein Mensch an einem Tag bei etwa 20.000 Ein- und Ausatmungen 15 kg Luft durch seine Lunge strömt, während er nur etwa 1,5 kg Nahrung und 2-3 kg Wasser aufnimmt. Gleichzeitig ist Luft für uns etwas Selbstverständliches, wie jeden Morgen der Sonnenaufgang. Leider spüren wir es nur, wenn es nicht genug davon gibt oder wenn es verschmutzt ist. Wir vergessen, dass sich alles Leben auf der Erde, das sich über Millionen von Jahren entwickelt hat, an das Leben in einer Atmosphäre einer bestimmten natürlichen Zusammensetzung angepasst hat.

Mal sehen, woraus Luft besteht.

Und lassen Sie uns schlussfolgern: Luft ist ein Gasgemisch. Der darin enthaltene Sauerstoffgehalt beträgt etwa 21 % (ungefähr 1/5 des Volumens), der Stickstoffanteil beträgt etwa 78 %. Die übrigen erforderlichen Komponenten sind Inertgase (hauptsächlich Argon), Kohlendioxid und andere chemische Verbindungen.

Die Erforschung der Zusammensetzung der Luft begann im 18. Jahrhundert, als Chemiker lernten, Gase zu sammeln und damit Experimente durchzuführen. Wenn Sie sich für die Geschichte der Wissenschaft interessieren, schauen Sie sich einen Kurzfilm an, der der Geschichte der Entdeckung der Luft gewidmet ist.

Der in der Luft enthaltene Sauerstoff wird für die Atmung lebender Organismen benötigt. Was ist die Essenz des Atmungsprozesses? Wie Sie wissen, verbraucht der Körper beim Atmen Sauerstoff aus der Luft. Luftsauerstoff wird für zahlreiche chemische Reaktionen benötigt, die kontinuierlich in allen Zellen, Geweben und Organen lebender Organismen ablaufen. Bei diesen Reaktionen „verbrennen“ die mit der Nahrung aufgenommenen Stoffe unter Beteiligung von Sauerstoff langsam zu Kohlendioxid. Gleichzeitig wird die darin enthaltene Energie freigesetzt. Aufgrund dieser Energie existiert der Körper und nutzt sie für alle Funktionen – die Synthese von Substanzen, die Muskelkontraktion, die Funktion aller Organe usw.

In der Natur gibt es auch einige Mikroorganismen, die Stickstoff im Lebensprozess nutzen können. Aufgrund des in der Luft enthaltenen Kohlendioxids findet der Prozess der Photosynthese statt und die gesamte Biosphäre der Erde lebt.

Wie Sie wissen, wird die Lufthülle der Erde Atmosphäre genannt. Die Atmosphäre erstreckt sich etwa 1000 km von der Erde entfernt – sie ist eine Art Barriere zwischen der Erde und dem Weltraum. Je nach Art der Temperaturänderungen in der Atmosphäre gibt es mehrere Schichten:

Atmosphäre- Dies ist eine Art Barriere zwischen Erde und Weltraum. Es mildert die Auswirkungen der kosmischen Strahlung und schafft auf der Erde Bedingungen für die Entwicklung und Existenz von Leben. Es ist die Atmosphäre der ersten Erdhülle, die auf die Sonnenstrahlen trifft und diese stark absorbiert UV-Strahlung Die Sonne, die sich nachteilig auf alle lebenden Organismen auswirkt.

Ein weiterer „Vorzug“ der Atmosphäre hängt mit der Tatsache zusammen, dass sie die unsichtbare Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) der Erde fast vollständig absorbiert und den größten Teil davon zurückgibt. Das heißt, die Atmosphäre ist in Bezug auf transparent Sonnenstrahlen Gleichzeitig ist es eine Luftdecke, die die Erde nicht abkühlen lässt. Somit hält unser Planet eine optimale Temperatur für das Leben einer Vielzahl von Lebewesen aufrecht.

Die Zusammensetzung der modernen Atmosphäre ist einzigartig, die einzige in unserem Planetensystem.

Die Primäratmosphäre der Erde bestand aus Methan, Ammoniak und anderen Gasen. Mit der Entwicklung des Planeten veränderte sich auch die Atmosphäre erheblich. Lebende Organismen spielten eine führende Rolle bei der Bildung der Zusammensetzung der atmosphärischen Luft, die unter ihrer Beteiligung entstand und bis heute erhalten bleibt. Sie können sich die Entstehungsgeschichte der Atmosphäre auf der Erde genauer ansehen.

Natürliche Prozesse des Verbrauchs und der Bildung atmosphärischer Bestandteile gleichen sich annähernd aus, sorgen also für eine konstante Zusammensetzung der Gase, aus denen die Atmosphäre besteht.

Ohne Wirtschaftstätigkeit Die menschliche Natur bewältigt Phänomene wie das Eindringen vulkanischer Gase in die Atmosphäre, Rauch von Naturbränden und Staub von natürlichen Staubstürmen. Diese Emissionen verteilen sich in der Atmosphäre, setzen sich ab oder fallen als Niederschlag auf die Erdoberfläche. Bodenmikroorganismen werden für sie gehalten und verarbeiten sie letztlich zu Kohlendioxid, Schwefel- und Stickstoffverbindungen des Bodens, also zu den „gewöhnlichen“ Bestandteilen von Luft und Boden. Aus diesem Grund hat die atmosphärische Luft im Durchschnitt eine konstante Zusammensetzung. Mit dem Erscheinen des Menschen auf der Erde, zunächst allmählich, dann gewaltsam und nun bedrohlich, begann der Prozess der Veränderung Gaszusammensetzung Luft und Zerstörung der natürlichen Stabilität der Atmosphäre.Vor etwa 10.000 Jahren lernten die Menschen, mit Feuer umzugehen. ZU natürliche Quellen Verbrennungsprodukte haben zugenommen verschiedene Arten Kraftstoff. Zunächst handelte es sich um Holz und anderes Pflanzenmaterial.

Am schädlichsten für die Atmosphäre sind derzeit künstlich hergestellte Kraftstoffe – Erdölprodukte (Benzin, Kerosin, Dieselöl, Heizöl) und synthetische Kraftstoffe. Beim Verbrennen bilden sie Stick- und Schwefeloxide, Kohlenmonoxid, Schwermetalle und andere giftige Stoffe nichtnatürlichen Ursprungs (Schadstoffe).

Angesichts des enormen Umfangs der Technologienutzung heutzutage kann man sich vorstellen, wie viele Motoren von Autos, Flugzeugen, Schiffen und anderen Geräten jede Sekunde erzeugt werden. tötete die Atmosphäre Aleksashina I.Yu., Kosmodamiansky A.V., Oreshchenko N.I. Naturwissenschaften: Lehrbuch für die 6. Klasse allgemeinbildender Bildungseinrichtungen. – St. Petersburg: SpetsLit, 2001. – 239 S. .

Warum gelten Trolleybusse und Straßenbahnen als umweltfreundlich? reine Art Transport im Vergleich zu einem Bus?

Besonders gefährlich für alle Lebewesen sind jene stabilen Aerosolsysteme, die zusammen mit sauren und vielen anderen gasförmigen Industrieabfällen in der Atmosphäre entstehen. Europa ist einer der am dichtesten besiedelten und industrialisiertesten Teile der Welt. Kraftvoll Transportsystem, große Industrie, hoher Verbrauch fossiler Brennstoffe und mineralischer Rohstoffe führen zu einem spürbaren Anstieg der Schadstoffkonzentrationen in der Luft. In fast allen Großstädte Europa wird beobachtet Smog Smog ist ein aus Rauch, Nebel und Staub bestehendes Aerosol, eine Art Luftverschmutzung in Großstädten und Industriezentren. Weitere Einzelheiten finden Sie unter: http://ru.wikipedia.org/wiki/Smog und es werden regelmäßig erhöhte Werte gefährlicher Schadstoffe wie Stick- und Schwefeloxide, Kohlenmonoxid, Benzol, Phenole, Feinstaub usw. in der Luft festgestellt.

Es besteht kein Zweifel, dass ein direkter Zusammenhang zwischen der Inhaltszunahme besteht Schadstoffe in einer Atmosphäre mit einer Zunahme von Allergien und Atemwegserkrankungen sowie einer Reihe anderer Krankheiten.

Im Zusammenhang mit der Zunahme der Zahl der Autos in den Städten und der geplanten industriellen Entwicklung in einer Reihe russischer Städte, die unweigerlich zu einem Anstieg der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre führen wird, sind ernsthafte Maßnahmen erforderlich.

Sehen Sie, wie die Probleme der Luftreinheit in der „grünen Hauptstadt Europas“ – Stockholm – gelöst werden.

Eine Reihe von Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität muss zwangsläufig eine Verbesserung beinhalten Umwelteigenschaften Autos; Bau einer Gasreinigungsanlage bei Industrieunternehmen; die Verwendung von Erdgas anstelle von Kohle als Brennstoff in Energieunternehmen. Mittlerweile gibt es in jedem entwickelten Land einen Dienst zur Überwachung des Zustands der Luftreinheit in Städten und Industriezentren, der die derzeit schlechte Situation etwas verbessert hat. In St. Petersburg gibt es das also automatisiertes System atmosphärische Luftüberwachung in St. Petersburg (ASM). Dank ihr nicht nur Organe Staatsmacht und Kommunalverwaltung, aber auch Stadtbewohner können sich über den Zustand der atmosphärischen Luft informieren.

Die Gesundheit der Einwohner von St. Petersburg – einer Metropole mit einem ausgebauten Netz von Verkehrsstraßen – wird vor allem durch die Hauptschadstoffe beeinflusst: Kohlenmonoxid, Stickoxide, Stickstoffdioxid, Schwebstoffe (Staub), Schwefeldioxid, die gelangen durch Emissionen aus Wärmekraftwerken, der Industrie und dem Verkehr in die atmosphärische Luft der Stadt. Derzeit beträgt der Anteil der Emissionen von Kraftfahrzeugen 80 % der Gesamtemissionen der wichtigsten Schadstoffe. (Nach Expertenschätzungen hat der Kraftverkehr in mehr als 150 Städten Russlands den größten Einfluss auf die Luftverschmutzung).

Wie läuft es in Ihrer Stadt? Was kann und sollte Ihrer Meinung nach getan werden, um die Luft in unseren Städten sauberer zu machen?

Es werden Informationen zum Grad der Luftverschmutzung in den Gebieten bereitgestellt, in denen sich AFM-Stationen in St. Petersburg befinden.

Es muss gesagt werden, dass in St. Petersburg ein Trend zu einem Rückgang der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre zu verzeichnen ist, die Gründe für dieses Phänomen liegen jedoch in erster Linie im Rückgang der Zahl der Betriebe. Es ist klar, dass dies aus wirtschaftlicher Sicht nicht der Fall ist Der beste Weg Verringerung der Umweltverschmutzung.

Lassen Sie uns Schlussfolgerungen ziehen.

Die Lufthülle der Erde – die Atmosphäre – ist für die Existenz von Leben notwendig. Daran sind die Gase beteiligt, aus denen die Luft besteht wichtige Prozesse wie Atmung, Photosynthese. Die Atmosphäre reflektiert und absorbiert Sonnenstrahlung und schützt so lebende Organismen vor schädlicher Röntgenstrahlung und ultraviolette Strahlung. Kohlendioxid hält die Wärmestrahlung der Erdoberfläche zurück. Die Atmosphäre der Erde ist einzigartig! Unsere Gesundheit und unser Leben hängen davon ab.

Der Mensch sammelt gedankenlos Abfälle aus seinen Aktivitäten in der Atmosphäre an, was schwerwiegende Folgen hat Die ökologischen Probleme. Wir alle müssen uns nicht nur unserer Verantwortung für den Zustand der Atmosphäre bewusst sein, sondern auch nach besten Kräften alles tun, was wir können, um die Sauberkeit der Luft, der Grundlage unseres Lebens, zu bewahren.