لایه های جو به ترتیب از سطح زمین

نقش جو در زندگی زمین

جو منبع اکسیژن مورد نیاز انسان است. با این حال ، هنگام صعود به ارتفاع ، فشار کل جو کاهش می یابد ، که منجر به کاهش فشار اکسیژن جزئی می شود.

ریه های انسان تقریباً سه لیتر هوای آلوئولی دارد. اگر فشار اتمسفر طبیعی باشد ، فشار اکسیژن جزئی در هوای آلوئولار 11 میلی متر جیوه خواهد بود. هنر ، فشار دی اکسید کربن 40 میلی متر جیوه است. هنر و بخار آب - 47 میلی متر جیوه هنر با افزایش ارتفاع ، فشار اکسیژن کاهش می یابد و فشار بخار آب و دی اکسید کربن در ریه ها به طور کلی ثابت می ماند - تقریباً 87 میلی متر جیوه. هنر وقتی فشار هوا با این مقدار برابر شود ، جریان اکسیژن به ریه ها متوقف می شود.

به دلیل کاهش فشار جو در ارتفاع 20 کیلومتری ، آب و مایع بینابینی بدن در بدن انسان در اینجا جوش می آید. اگر از کابین تحت فشار استفاده نکنید ، یک فرد تقریباً فوراً در این ارتفاع می میرد. بنابراین ، از نظر ویژگی های فیزیولوژیکی بدن انسان ، "فضا" از ارتفاع 20 کیلومتری از سطح دریا سرچشمه می گیرد.

نقش جو در زندگی کره زمین بسیار زیاد است. به عنوان مثال ، به لطف لایه های متراکم هوا - تروپوسفر و استراتوسفر ، مردم از قرار گرفتن در معرض تابش محافظت می شوند. در فضا ، در هوای نازک ، در ارتفاع بیش از 36 کیلومتر ، تشعشع یونیزه کننده عمل می کند. در ارتفاع بیش از 40 کیلومتر - ماوراء بنفش.

هنگام بالا آمدن از سطح زمین به ارتفاع بیش از 90-100 کیلومتر ، تضعیف تدریجی و سپس ناپدید شدن کامل پدیده های آشنا برای انسان ، مشاهده شده در لایه زیرین جوی ، مشاهده می شود:

صدا پخش نمی شود.

هیچ نیروی آیرودینامیکی یا درگ وجود ندارد.

گرما با همرفت و غیره منتقل نمی شود.

لایه جوی از زمین و همه موجودات زنده در برابر تابش کیهانی ، در برابر شهاب سنگ ها محافظت می کند ، مسئول تنظیم نوسانات دمایی فصلی ، متعادل سازی و تراز روزانه است. در صورت عدم وجود جو بر روی زمین ، دمای روزانه در محدوده +/- 200 درجه سانتی گراد در نوسان است. لایه جوی یک "بافر" حیات بخش بین سطح زمین و فضا ، حامل رطوبت و گرما است ؛ فرایندهای فتوسنتز و تبادل انرژی ، مهمترین فرایندهای زیست کره ، در اتمسفر اتفاق می افتد.

لایه های جو به ترتیب از سطح زمین

جو یک ساختار لایه ای است که لایه های زیر جو را به ترتیب از سطح زمین نشان می دهد:

تروپوسفر

استراتوسفر.

مزوسفر

ترموسفر.

اگزوسفر

هر لایه هیچ مرز مشخصی بین یکدیگر ندارد و ارتفاع آنها متاثر از عرض جغرافیایی و فصول است. این ساختار لایه ای در نتیجه تغییرات دما در ارتفاعات مختلف شکل گرفت. به لطف جو است که ما ستاره های چشمک زن را می بینیم.

ساختار جو زمین بر اساس لایه ها:

جو زمین از چه چیزی تشکیل شده است؟

هر لایه جوی از نظر دما ، چگالی و ترکیب متفاوت است. کل ضخامت جو 1.5-2.0 هزار کیلومتر است. جو زمین از چه چیزی تشکیل شده است؟ در حال حاضر ، این مخلوطی از گازها با ناخالصی های مختلف است.

تروپوسفر

ساختار اتمسفر زمین با تروپوسفر آغاز می شود که قسمت پایین جو با ارتفاع حدود 10-15 کیلومتر است. بخش عمده ای از هوای جوی در اینجا متمرکز شده است. از ویژگی های بارز تروپوسفر ، کاهش دما به میزان 0.6 درجه سانتی گراد است که در هر 100 متر به سمت بالا افزایش می یابد. تروپوسفر تقریباً تمام بخار آب جو را متمرکز کرده است و ابرها در اینجا تشکیل می شوند.

ارتفاع تروپوسفر روزانه تغییر می کند. علاوه بر این ، مقدار متوسط ​​آن بسته به عرض جغرافیایی و فصل سال متفاوت است. ارتفاع متوسط ​​تروپوسفر بالای قطب ها 9 کیلومتر ، بالاتر از خط استوا - حدود 17 کیلومتر است. متوسط ​​دمای سالانه هوا در بالای خط استوا نزدیک به +26 ˚C ، و بالاتر از قطب شمال -23 ˚C است. خط بالایی مرز تروپوسفریک بالای خط استوا دمای متوسط ​​سالانه حدود 70- درجه سانتی گراد و بالاتر از قطب شمال در تابستان -45 درجه سانتیگراد و در زمستان -65 درجه سانتی گراد است. بنابراین ، هرچه ارتفاع بیشتر باشد ، درجه حرارت پایین تر است. پرتوهای خورشید بدون مانع از تروپوسفر عبور کرده و سطح زمین را گرم می کند. گرمای ساطع شده از خورشید توسط دی اکسید کربن ، متان و بخار آب به دام می افتد.

استراتوسفر

بالای تروپوسفر استراتوسفر است که 50-55 کیلومتر ارتفاع دارد. ویژگی این لایه افزایش دما با ارتفاع است. بین تروپوسفر و استراتوسفر یک لایه انتقالی به نام تروپوپوز وجود دارد.

از ارتفاع حدود 25 کیلومتری ، دمای لایه استراتوسفریک شروع به افزایش می کند و با رسیدن به حداکثر ارتفاع 50 کیلومتری ، مقادیری از +10 تا +30 ˚C را به دست می آورد.

بخار آب بسیار کمی در استراتوسفر وجود دارد. گاهی اوقات ، در ارتفاع حدود 25 کیلومتری ، می توانید ابرهای نسبتاً نازکی پیدا کنید که به آنها "ناکره" می گویند. در روز آنها قابل توجه نیستند ، و در شب به دلیل نور خورشید ، که در زیر افق است ، می درخشند. ترکیب ابرهای نمناک قطرات آب فوق سرد است. استراتوسفر در درجه اول از ازن تشکیل شده است.

مزوسفر

ارتفاع لایه مزوسفر تقریبا 80 کیلومتر است. در اینجا ، با بالا آمدن دما ، دما کاهش می یابد و در بالاترین مرز به مقادیر چند ده درجه سانتی گراد زیر صفر می رسد. ابرها را می توان در مزوسفر مشاهده کرد که احتمالاً از بلورهای یخ تشکیل شده است. این ابرها "نقره ای" نامیده می شوند. مزوسفر با سردترین دمای جو مشخص می شود: از -2 تا -138 ˚C.

ترموسفر

این لایه جوی به دلیل درجه حرارت بالا نام خود را به دست آورد. ترموسفر شامل موارد زیر است:

یون کره.

exospheres.

یونوسفر با هوای کمیاب مشخص می شود که هر سانتیمتر آن در ارتفاع 300 کیلومتری شامل 1 میلیارد اتم و مولکول و در ارتفاع 600 کیلومتری - بیش از 100 میلیون است.

همچنین ، یونوسفر با یونیزاسیون هوا بالا مشخص می شود. این یونها از اتمهای اکسیژن باردار ، مولکولهای باردار اتمهای نیتروژن و الکترونهای آزاد تشکیل شده اند.

اگزوسفر

لایه خارجی از ارتفاع 800-1000 کیلومتری شروع می شود. ذرات گاز ، به ویژه سبک ، با سرعت زیادی در اینجا حرکت می کنند و بر نیروی گرانش غلبه می کنند. چنین ذراتی ، به دلیل حرکت سریع خود ، از جو خارج شده و به فضا می روند و پراکنده می شوند. بنابراین ، کره بیرونی را حوزه پراکندگی می نامند. بیشتر اتم های هیدروژن ، که بالاترین لایه های خارج از کره زمین را تشکیل می دهند ، به فضا پرواز می کنند. به لطف ذرات موجود در جو فوقانی و ذرات ناشی از باد خورشیدی ، می توانیم نورهای شمالی را رصد کنیم.

ماهواره ها و موشک های ژئوفیزیکی امکان ایجاد حضور در بالاترین سطح کمربند تابشی سیاره را فراهم کردند که متشکل از ذرات دارای بار الکتریکی - الکترون و پروتون است.

کالج یوتیوب

1 / 5

hip سفینه فضایی زمین (قسمت 14) - اتمسفر

✪ چرا جو وارد خلاء فضا نشد؟

✪ ورود فضاپیمای سایوز TMA-8 به جو زمین

structure ساختار جو ، معنی ، مطالعه

. O.S. Ugolnikov "جو فوقانی. ملاقات زمین و فضا"

زیرنویس ها

مرز اتمسفر

جو را ناحیه ای در اطراف زمین می دانند که در آن محیط گازی همراه با زمین به طور کلی می چرخد. اتمسفر به تدریج و در خارج از کره زمین به فضای بین سیاره ای منتقل می شود و از ارتفاع 500-1000 کیلومتری سطح زمین شروع می شود.

طبق تعریف ارائه شده توسط فدراسیون بین المللی هوانوردی ، مرز بین جو و فضا در امتداد خط کارمان ، در ارتفاع حدود 100 کیلومتری ، که بالاتر از آن پروازهای هوایی کاملاً غیرممکن است ، کشیده شده است. ناسا از 122 کیلومتر (400000 پا) به عنوان مرز اتمسفر استفاده می کند ، جایی که شاتل ها از مانور با موتور به مانور آیرودینامیکی تغییر می کنند.

مشخصات فیزیکی

علاوه بر گازهای نشان داده شده در جدول ، اتمسفر حاوی Cl 2 ، SO 2 ، NH 3 ، CO ، O 3 ، NO 2 ، هیدروکربن ها ، HCl ،، HBr ،، بخارات ، I 2 ، Br 2 و همچنین بسیاری از گازهای دیگر در مقادیر ناچیز تعداد زیادی ذرات جامد و مایع معلق (آئروسل) دائماً در تروپوسفر یافت می شوند. نادرترین گاز در جو زمین رادون (Rn) است.

ساختار جو

لایه مرزی جو

لایه تروپوسفری پایین (ضخامت 1-2 کیلومتر) ، که در آن وضعیت و خواص سطح زمین به طور مستقیم بر پویایی جو تأثیر می گذارد.

تروپوسفر

مرز بالایی آن در ارتفاع 8 تا 10 کیلومتری در قطبی ، 10-12 کیلومتری در مناطق معتدل و 16 تا 18 کیلومتری در عرض های جغرافیایی است. در زمستان کمتر از تابستان است. لایه زیرین و اصلی اتمسفر حاوی بیش از 80 درصد از کل جرم هوای اتمسفر و حدود 90 درصد از کل بخار آب موجود در جو است. تلاطم و همرفت در تروپوسفر بسیار توسعه یافته است ، ابرها ظاهر می شوند ، سیکلون ها و آنتی سیکلون ها ایجاد می شوند. دما با افزایش ارتفاع با میانگین شیب عمودی 0.65 درجه در 100 متر کاهش می یابد

تروپوپوز

لایه انتقالی از تروپوسفر به استراتوسفر ، لایه ای از اتمسفر است که در آن با کاهش ارتفاع دما کاهش می یابد.

استراتوسفر

لایه جو در ارتفاع 11 تا 50 کیلومتری واقع شده است. تغییر جزئی دما در لایه 11-25 کیلومتری (لایه زیرین استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 25-40 کیلومتری از -56.5 تا 0.8 درجه (لایه فوقانی استراتوسفر یا منطقه وارونگی) مشخصه. با رسیدن به مقدار حدود 273 K (تقریباً 0 درجه سانتی گراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری ، دما تا ارتفاع حدود 55 کیلومتر ثابت می ماند. این منطقه با دمای ثابت ، استراتوپوز نامیده می شود و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است.

استراتوپوز

لایه مرزی جو بین استراتوسفر و مزوسفر. توزیع دمای عمودی حداکثر (حدود 0 درجه سانتی گراد) دارد.

مزوسفر

ترموسفر

حد بالایی حدود 800 کیلومتر است. درجه حرارت به ارتفاعات 200-300 کیلومتر افزایش می یابد ، جایی که به مقدار 1500 K می رسد ، پس از آن تا ارتفاعات تقریبا ثابت می ماند. تحت تأثیر تابش خورشید و تابش کیهانی ، یونیزاسیون هوا ("نورهای قطبی") رخ می دهد - مناطق اصلی یونوسفر در داخل ترموسفر قرار دارد. در ارتفاعات بیش از 300 کیلومتر اکسیژن اتمی غالب است. حد بالای ترموسفر تا حد زیادی توسط فعالیت فعلی خورشید تعیین می شود. در دوره های فعالیت کم - به عنوان مثال ، در 2008-2009 - کاهش قابل توجهی در اندازه این لایه وجود دارد.

ترموپوز

ناحیه جو مجاور قله ترموسفر. در این منطقه ، جذب تابش خورشید ناچیز است و دما در واقع با ارتفاع تغییر نمی کند.

Exosphere (گوی پراکندگی)

تا ارتفاع 100 کیلومتری ، جو ترکیبی از گازهای یکدست و خوب مخلوط است. در لایه های بالاتر ، توزیع گازها در طول ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد ، غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گازها ، دما از 0 درجه سانتی گراد در استراتوسفر به -110 درجه سانتی گراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال ، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200-250 کیلومتر مطابق با دمای 150 درجه سانتیگراد است. در بالای 200 کیلومتر ، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گازها در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع حدود 2000-3500 کیلومتر ، exosphere به تدریج به اصطلاح تبدیل می شود خلاء نزدیک به فضا، که مملو از ذرات کمیاب گاز بین سیاره ای ، عمدتا اتمهای هیدروژن است. اما این گاز تنها بخشی از ماده بین سیاره ای است. قسمت دیگر از ذرات گرد و غبار با منشا دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر ذرات بسیار نادر مانند گرد و غبار ، تابش الکترومغناطیسی و حلقوی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

بررسی اجمالی

تروپوسفر حدود 80 of از جرم اتمسفر را تشکیل می دهد ، استراتوسفر - حدود 20؛. جرم مزوسفر بیش از 0.3، نیست ، ترموسفر کمتر از 0.05 of از کل جرم اتمسفر است.

بر اساس خواص الکتریکی جو ، نوتروسفرو یون کره .

بسته به ترکیب گاز در جو ، هموسفرو هتروسفر. هتروسفر- این ناحیه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر می گذارد ، زیرا اختلاط آنها در این ارتفاع ناچیز است. بنابراین ترکیب متغیر هتوسفر. در زیر آن قسمت کاملاً مخلوطی از جو قرار دارد که از نظر ترکیب همگن است و هموسفر نامیده می شود. مرز بین این لایه ها توربوپوز نامیده می شود و در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.

سایر خواص جو و اثرات آن بر بدن انسان

در حال حاضر در ارتفاع 5 کیلومتری از سطح دریا ، یک فرد آموزش ندیده دچار گرسنگی اکسیژن می شود و بدون سازگاری ، ظرفیت کار فرد به طور قابل توجهی کاهش می یابد. اینجاست که منطقه فیزیولوژیکی جو به پایان می رسد. تنفس انسان در ارتفاع 9 کیلومتری غیر ممکن می شود ، اگرچه جو تا 115 کیلومتر اکسیژن دارد.

اتمسفر اکسیژن مورد نیاز ما را برای تنفس تأمین می کند. با این حال ، به دلیل افت فشار کل جو با افزایش آن ، فشار نسبی اکسیژن نیز بر همین اساس کاهش می یابد.

در لایه های نادر هوا ، انتشار صدا غیرممکن است. تا ارتفاعات 60-90 کیلومتر ، هنوز می توان از مقاومت و بلند شدن هوا برای پروازهای آیرودینامیکی کنترل شده استفاده کرد. اما با شروع از ارتفاعات 100-130 کیلومتر ، مفاهیم شماره M و مانع صوتی ، که برای هر خلبان آشنا است ، معنی خود را از دست می دهند: خط مشروط کارمان از آنجا عبور می کند ، فراتر از آن منطقه پروازهای کاملا بالستیک آغاز می شود ، که تنها با استفاده از نیروهای واکنشی قابل کنترل است.

در ارتفاعات بالای 100 کیلومتر ، جو نیز فاقد ویژگی قابل توجه دیگری است - توانایی جذب ، هدایت و انتقال انرژی حرارتی از طریق همرفت (یعنی با مخلوط کردن هوا). این بدان معناست که عناصر مختلف تجهیزات ، تجهیزات ایستگاه فضایی در حال گردش نمی توانند از خارج خنک شوند ، همانطور که معمولاً در هواپیما انجام می شود - با کمک جت های هوا و رادیاتورهای هوا. در این ارتفاع ، به طور کلی در فضا ، تنها راه انتقال گرما از طریق تابش حرارتی است.

تاریخچه شکل گیری جو

طبق گسترده ترین نظریه ، جو زمین در طول تاریخ دومی در سه ترکیب متفاوت بوده است. این گاز در اصل شامل گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) بود که از فضای بین سیاره ای گرفته شده بودند. این به اصطلاح است فضای اولیه... در مرحله بعد ، فعالیت آتشفشانی فعال منجر به اشباع جو با گازهای دیگر به غیر از هیدروژن (دی اکسید کربن ، آمونیاک ، بخار آب) شد. بنابراین شکل گرفت فضای ثانویه... فضا ترمیم کننده بود. علاوه بر این ، روند تشکیل جو توسط عوامل زیر تعیین شد:

• نشت گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) به فضای بین سیاره ای ؛
• واکنشهای شیمیایی در جو تحت تأثیر تابش فرابنفش ، تخلیه صاعقه و برخی عوامل دیگر.

به تدریج ، این عوامل منجر به شکل گیری شد جو سوم، با محتوای هیدروژن بسیار پایین تر و مقدار نیتروژن و دی اکسید کربن بسیار بیشتر (که در نتیجه واکنش های شیمیایی آمونیاک و هیدروکربن ها ایجاد شده است) مشخص می شود.

نیتروژن

تشکیل مقدار زیادی نیتروژن N2 به دلیل اکسیداسیون جو آمونیاک-هیدروژن با اکسیژن مولکولی O 2 است که از 3 میلیارد سال پیش در نتیجه فتوسنتز از سطح سیاره شروع به جریان کرد. همچنین ، نیتروژن N2 در نتیجه نیتروژن زدایی نیترات و سایر ترکیبات حاوی نیتروژن به اتمسفر آزاد می شود. نیتروژن در لایه فوقانی اتمسفر توسط اوزون به NO اکسیده می شود.

نیتروژن N2 فقط در شرایط خاص واکنش نشان می دهد (به عنوان مثال ، در هنگام برخورد صاعقه). اکسیداسیون نیتروژن مولکولی توسط ازن با تخلیه الکتریکی در مقادیر کم در تولید صنعتی کودهای نیتروژن استفاده می شود. می تواند با مصرف انرژی کم اکسید شده و توسط سیانوباکتریا (جلبک سبز-سبز) و باکتری های گره دار که همزیستی ریزوبیایی را با حبوبات تشکیل می دهند ، به شکل بیولوژیکی فعال تبدیل شود ، که می تواند گیاهان کود سبز م effectiveثری باشد که تخلیه نمی کنند ، اما خاک را غنی می کنند. کودهای طبیعی

اکسیژن

در نتیجه فتوسنتز ، همراه با انتشار اکسیژن و جذب دی اکسید کربن ، ترکیب جو با ظاهر موجودات زنده بر روی زمین شروع به تغییر اساسی کرد. در ابتدا ، اکسیژن صرف اکسیداسیون ترکیبات کاهش یافته - آمونیاک ، هیدروکربن ها ، فرم آهنی آهن موجود در اقیانوس ها و غیره شد. در پایان این مرحله ، میزان اکسیژن موجود در جو شروع به رشد کرد. به تدریج ، فضایی مدرن با خواص اکسیداسیون شکل گرفت. از آنجا که این امر باعث تغییرات جدی و ناگهانی در بسیاری از فرایندهای اتمسفر ، لیتوسفر و بیوسفر شد ، این رویداد فاجعه اکسیژن نامیده شد.

گازهای نجیب

آلودگی هوا

اخیراً ، انسانها بر تکامل جو تأثیر گذاشته اند. نتیجه فعالیت های انسانی افزایش مداوم محتوای دی اکسید کربن در جو به دلیل احتراق سوخت های هیدروکربوری انباشته شده در دوران زمین شناسی قبلی بوده است. مقادیر زیادی CO2 در طول فتوسنتز مصرف می شود و توسط اقیانوس های جهان جذب می شود. این گاز به دلیل تجزیه سنگ های کربناته و مواد آلی با منشا گیاهی و حیوانی و همچنین فعالیت های آتشفشانی و تولیدات انسانی وارد جو می شود. طی 100 سال گذشته ، میزان CO2 در اتمسفر 10 درصد افزایش یافته است و عمده (360 میلیارد تن) ناشی از احتراق سوخت است. اگر نرخ رشد احتراق سوخت ادامه یابد ، در 200-300 سال آینده مقدار СО 2 در جو دو برابر می شود و ممکن است منجر به تغییرات آب و هوایی جهانی شود.

احتراق سوخت منبع اصلی گازهای آلاینده (CO، SO 2) است. دی اکسید گوگرد توسط اکسیژن اتمسفر به SO 3 و اکسید نیتروژن به NO 2 در قسمت فوقانی اتمسفر اکسیده می شود که به نوبه خود با بخار آب در تعامل است و اسید سولفوریک حاصل از آن N 2 SO 4 و اسید نیتریک НNO 3 در سطح زمین در فرم t. n باران اسیدی. استفاده

هوای جوی از نیتروژن (77.99٪) ، اکسیژن (21٪) ، گازهای بی اثر (1٪) و دی اکسید کربن (0.01٪) تشکیل شده است. سهم دی اکسید کربن به دلیل انتشار محصولات احتراق در جو افزایش می یابد و علاوه بر این ، مساحت جنگل هایی که دی اکسید کربن را جذب می کنند و اکسیژن ساطع می کنند ، کاهش می یابد.

جو همچنین حاوی مقدار کمی ازن است که در ارتفاع حدود 25-30 کیلومتری متمرکز شده و به اصطلاح لایه ازن را تشکیل می دهد. این لایه سدی در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید ایجاد می کند که برای موجودات زنده روی زمین خطرناک است.

علاوه بر این ، جو حاوی بخار آب و ناخالصی های مختلف است - ذرات گرد و غبار ، خاکستر آتشفشانی ، دوده و غیره. غلظت ناخالصی ها در سطح زمین و مناطق خاصی بیشتر است: در شهرهای بزرگ ، بیابان ها.

تروپوسفر- پایین ، حاوی بیشتر هوا و. ارتفاع این لایه یکسان نیست: از 8-10 کیلومتر در مناطق گرمسیری تا 16-18 کیلومتر در خط استوا. در تروپوسفر ، با افزایش کاهش می یابد: 6 درجه سانتی گراد برای هر کیلومتر. آب و هوا در تروپوسفر ، باد ، بارش ، ابرها ، سیکلون ها و آنتی سیکلون ها شکل می گیرد.

لایه بعدی جو است استراتوسفر... هوا در آن بسیار کمیاب است ، بخار آب در آن بسیار کمتر است. درجه حرارت در قسمت زیرین استراتوسفر -60 --80 درجه سانتی گراد است و با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. لایه ازن در استراتوسفر قرار دارد. استراتوسفر با سرعت بالای باد (حداکثر تا 80-100 متر بر ثانیه) مشخص می شود.

مزوسفر- لایه میانی جو ، بالای استراتوسفر در ارتفاعات 50 تا S0-S5 کیلومتر قرار دارد. مزوسفر با کاهش دمای متوسط ​​با ارتفاع 0 درجه سانتی گراد در مرز پایین تا -90 درجه سانتیگراد در مرز فوقانی مشخص می شود. در نزدیکی مرز فوقانی مزوسفر ، ابرهای شب نگری مشاهده می شوند که در شب توسط خورشید روشن می شوند. فشار هوا در مرز فوقانی مزوسفر 200 برابر کمتر از سطح زمین است.

ترموسفر- در بالای مزوسفر ، در ارتفاعات SO تا 400-500 کیلومتر واقع شده است ، درجه حرارت در آن ابتدا به آرامی ، و سپس به سرعت دوباره شروع به افزایش می کند. دلیل آن جذب اشعه ماوراء بنفش از خورشید در ارتفاع 150 تا 300 کیلومتری است. در ترموسفر ، دما به طور مداوم تا ارتفاع حدود 400 کیلومتر افزایش می یابد ، جایی که به 700 - 1500 درجه سانتی گراد می رسد (بسته به فعالیت خورشیدی). تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش و اشعه ایکس و تابش کیهانی ، یونیزاسیون هوا ("نورهای قطبی") نیز رخ می دهد. مناطق اصلی یونوسفر در داخل ترموسفر قرار دارد.

اگزوسفر- خارجی ترین و نادرترین لایه اتمسفر ، از ارتفاعات 450،000 کیلومتری شروع می شود و مرز فوقانی آن در فاصله چند هزار کیلومتری سطح زمین واقع شده است ، جایی که غلظت ذرات مانند فضای بین سیاره ای می شود. اگزوسفر از گاز یونیزه (پلاسما) تشکیل شده است. قسمتهای پایینی و میانی خارج از کره عمدتا از اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده است. با افزایش ارتفاع ، غلظت نسبی گازهای سبک ، به ویژه هیدروژن یونیزه ، به سرعت رشد می کند. درجه حرارت در خارج از کره زمین 1300-3000 درجه سانتی گراد است. با ارتفاع ضعیف رشد می کند. در خارج از کره زمین ، کمربندهای تابشی زمین عمدتا واقع شده اند.

با هواشناسی و تغییرات طولانی مدت - اقلیم شناسی سروکار دارد.

ضخامت جو 1500 کیلومتر از سطح زمین است. کل جرم هوا ، یعنی مخلوط گازهایی که جو را تشکیل می دهند ، 5.1-5.3 * 10 ^ 15 تن است. وزن مولکولی هوای خشک تمیز 29 است. فشار 0 درجه سانتی گراد در سطح دریا 101 است 325 پا ، یا 760 میلی متر rt هنر. ؛ دمای بحرانی - 140.7 درجه سانتی گراد ؛ فشار بحرانی 3.7 مگاپاسکال حلالیت هوا در آب در 0 ° С - 0.036 ، در 25 ° С - 0.22.

وضعیت فیزیکی جو تعیین می شود. پارامترهای اصلی جو: چگالی هوا ، فشار ، دما و ترکیب. با افزایش ارتفاع ، تراکم هوا کاهش می یابد. دما نیز با تغییر ارتفاع تغییر می کند. عمودی با درجه حرارت و خواص الکتریکی مختلف ، شرایط مختلف هوا مشخص می شود. بسته به درجه حرارت جو ، لایه های اصلی زیر متمایز می شوند: تروپوسفر ، استراتوسفر ، مزوسفر ، ترموسفر ، اگزوسفر (کره پراکندگی). نواحی انتقالی جو بین پوسته های مجاور به ترتیب تروپوپوز ، استراتوپوز و غیره نامیده می شوند.

تروپوسفرپایین ، اصلی ، بیشتر مورد مطالعه ، با ارتفاع 8-10 کیلومتر در مناطق قطبی ، در عرضهای معتدل تا 10-12 کیلومتر ، در خط استوا-16-18 کیلومتر. تروپوسفر حدود 80-90 of از کل جرم اتمسفر و تقریباً تمام بخار آب را شامل می شود. با افزایش هر 100 متر ، درجه حرارت در تروپوسفر به طور متوسط ​​0.65 درجه سانتی گراد کاهش می یابد و در قسمت بالایی به -53 درجه سانتی گراد می رسد. این تروپوسفر فوقانی را تروپوپوز می نامند. تلاطم و همرفت در تروپوسفر بسیار توسعه یافته است ، قسمت غالب متمرکز است ، ابرها ظاهر می شوند ، توسعه می یابند.

استراتوسفر- لایه جو واقع در ارتفاع 11-50 کیلومتری. تغییر جزئی دما در لایه 11-25 کیلومتر (لایه زیرین استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 25-40 کیلومتر از -56.5 تا 0.8 درجه سانتی گراد (لایه فوقانی استراتوسفر یا منطقه وارونگی) مشخصه هستند با رسیدن به مقدار 273 K (0 درجه سانتی گراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری ، دما تا ارتفاع 55 کیلومتری ثابت می ماند. این منطقه با دمای ثابت ، استراتوپوز نامیده می شود و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است.

این لایه در استراتوسفر قرار دارد ازنوسفر("لایه ازن" ، در ارتفاع 15-20 تا 55-60 کیلومتر) ، که حد بالایی زندگی را در آن تعیین می کند. یکی از اجزای مهم استراتوسفر و مزوسفر ازن است که در نتیجه واکنش های فتوشیمیایی با شدت بیشتر در ارتفاع 30 کیلومتری تشکیل می شود. جرم کل ازن در فشار معمولی یک لایه ضخامت 1.7-4 میلی متر دارد ، اما این مقدار برای جذب اشعه ماوراء بنفش ، که برای زندگی مضر است ، کافی است. تخریب ازن هنگامی رخ می دهد که با رادیکال های آزاد ، اکسید نیتروژن ، ترکیبات حاوی هالوژن (از جمله "فرون") در تعامل باشد. ازن ، یک آلوتروپی از اکسیژن ، در نتیجه واکنش شیمیایی زیر ، معمولاً پس از باران ، هنگامی که ترکیب حاصله به لایه های بالایی تروپوسفر افزایش می یابد ، ایجاد می شود. ازن بوی خاصی دارد

در استراتوسفر ، بیشتر قسمت موج کوتاه اشعه ماوراء بنفش (180-200 نانومتر) حفظ می شود و تبدیل انرژی موج کوتاه رخ می دهد. تحت تأثیر این اشعه ها ، میدان های مغناطیسی تغییر می کنند ، مولکول ها تجزیه می شوند ، یونیزه می شوند ، تشکیل گازهای جدید و سایر ترکیبات شیمیایی رخ می دهد. این فرایندها را می توان به شکل نورهای شمالی ، رعد و برق و سایر درخشش ها مشاهده کرد. تقریباً هیچ بخار آب در استراتوسفر وجود ندارد.

مزوسفراز ارتفاع 50 کیلومتری شروع می شود و تا 80-90 کیلومتر ادامه می یابد. در ارتفاع 75-85 کیلومتر ، به -88 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. مرز فوقانی مزوسفر مزوپوز است.

ترموسفر(نام دیگر - یونوسفر) - لایه اتمسفر پس از مزوسفر - از ارتفاع 80-90 کیلومتری شروع می شود و تا 800 کیلومتر گسترش می یابد. دمای هوا در ترموسفر به سرعت و به طور پیوسته افزایش می یابد و به چند صد و حتی هزاران درجه می رسد.

اگزوسفر- منطقه پراکندگی ، قسمت بیرونی ترموسفر ، بالاتر از 800 کیلومتر واقع شده است. گاز موجود در خارج از کره زمین بسیار نادر است و از اینجا نشت ذرات آن به فضای بین سیاره ای (اتلاف) می آید.
تا ارتفاع 100 کیلومتری ، اتمسفر یک مخلوط همگن (تک فاز) است که به خوبی مخلوط شده است. در لایه های بالاتر ، توزیع گازها در طول ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد ؛ غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گازها ، دما از 0 درجه سانتی گراد در استراتوسفر به -110 درجه سانتیگراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال ، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200-250 کیلومتر مطابق با دمای تقریبی 1500 درجه سانتی گراد است. در بالای 200 کیلومتر ، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گازها در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع 2000 تا 3000 کیلومتری ، خارج از کره زمین به تدریج به خلاء به اصطلاح نزدیک فضا منتقل می شود که با ذرات بسیار نادر از گاز بین سیاره ای ، عمدتا اتمهای هیدروژن پر شده است. اما این گاز تنها بخشی از ماده بین سیاره ای است. قسمت دیگر از ذرات گرد و غبار با منشا دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر این ذرات بسیار نادر ، تابش الکترومغناطیسی و حلقوی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

تروپوسفر حدود 80 of از جرم اتمسفر را تشکیل می دهد ، استراتوسفر - حدود 20؛. جرم مزوسفر بیش از 0.3، نیست ، ترموسفر کمتر از 0.05 of از کل جرم اتمسفر است. بر اساس خواص الکتریکی در جو ، نوتوسفر و یونوسفر از هم متمایز می شوند. در حال حاضر ، اعتقاد بر این است که جو تا ارتفاع 2000-3000 کیلومتر گسترش می یابد.

هموسفر و هتروسفر بسته به ترکیب گاز موجود در جو از یکدیگر متمایز می شوند. هتروسفر- این ناحیه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر می گذارد ، زیرا اختلاط آنها در این ارتفاع ناچیز است. بنابراین ترکیب متغیر هتوسفر. در زیر آن قسمت کاملاً مخلوط و یکنواختی از جو به نام هموسفر قرار دارد. مرز بین این لایه ها توربوپوز نامیده می شود و در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.

فشار اتمسفر - فشار هوای جو بر اجسام موجود در آن و روی سطح زمین. فشار طبیعی جوی 760 میلی متر جیوه است. هنر (101 325 Pa). با افزایش ارتفاع ، فشار برای هر کیلومتر 100 میلی متر کاهش می یابد.

ترکیب اتمسفر

پوسته هوایی زمین ، عمدتاً از گازها و ناخالصی های مختلف (گرد و غبار ، قطرات آب ، کریستال های یخ ، نمک های دریایی ، محصولات احتراق) تشکیل شده است که مقدار آن متغیر است. گازهای اصلی عبارتند از: نیتروژن (78٪) ، اکسیژن (21٪) و آرگون (0.93٪). غلظت گازهایی که جو را تشکیل می دهند ، به استثنای دی اکسید کربن CO2 (0.03)) عملاً ثابت است.

جو همچنین حاوی SO2 ، CH4 ، NH3 ، CO ، هیدروکربنها ، HC1 ، HF ، Hg ، I2 بخار ، و همچنین NO و بسیاری از گازهای دیگر در مقادیر کم است. مقدار زیادی ذرات جامد و مایع معلق (آئروسل) به طور مداوم در تروپوسفر یافت می شود.

او نامرئی است ، اما ما نمی توانیم بدون او زندگی کنیم

هر یک از ما درک می کنیم که چقدر هوا برای زندگی لازم است. هنگامی که در مورد چیزی که برای زندگی افراد بسیار مهم است صحبت می شود ، عبارت "مانند هوا ضروری است" شنیده می شود. ما از کودکی می دانیم که زندگی و تنفس عملاً یک چیز است.

آیا می دانید یک فرد چقدر می تواند بدون هوا زندگی کند؟

همه مردم نمی دانند چقدر هوا تنفس می کنند. معلوم می شود که در یک روز ، با انجام حدود 20000 تنفس و بازدم ، فرد 15 کیلوگرم هوا را از طریق ریه ها عبور می دهد ، در حالی که فقط حدود 1.5 کیلوگرم غذا و 2-3 کیلوگرم آب را جذب می کند. در عین حال ، هوا برای ما یک امر طبیعی است ، مانند طلوع خورشید در هر صبح. متأسفانه ، ما آن را فقط زمانی احساس می کنیم که فاقد آن است یا وقتی کثیف می شود. ما فراموش می کنیم که همه حیات روی زمین ، در طول میلیون ها سال تکامل یافته است ، با زندگی در فضایی با ترکیب طبیعی خاص سازگار شده است.

بیایید ببینیم هوا از چه چیزی ساخته شده است.

و بیایید نتیجه بگیریم: هوا مخلوطی از گازها است. اکسیژن موجود در آن حدود 21 ((تقریبا 1/5 حجمی) است ، نیتروژن حدود 78 را تشکیل می دهد. بقیه اجزای اجباری گازهای بی اثر (در درجه اول آرگون) ، دی اکسید کربن و سایر ترکیبات شیمیایی هستند.

مطالعه ترکیب هوا در قرن 18 آغاز شد ، زمانی که شیمیدانها یاد گرفتند که گازها را جمع آوری کرده و با آنها آزمایش انجام دهند. اگر به تاریخ علم علاقه دارید ، یک فیلم کوتاه در مورد تاریخچه کشف هوا تماشا کنید.

اکسیژن موجود در هوا برای تنفس موجودات زنده ضروری است. ماهیت فرایند تنفس چیست؟ همانطور که می دانید ، در فرآیند تنفس ، بدن اکسیژن موجود در هوا را مصرف می کند. اکسیژن هوا برای واکنشهای شیمیایی متعددی که به طور مداوم در تمام سلولها ، بافتها و اندامهای موجودات زنده رخ می دهد ، مورد نیاز است. در فرایند این واکنشها ، با مشارکت اکسیژن ، آن دسته از موادی که از غذا به وجود آمده اند با تشکیل دی اکسید کربن به آرامی "سوزانده" می شوند. در همان زمان ، انرژی موجود در آنها آزاد می شود. با توجه به این انرژی ، بدن وجود دارد و از آن برای همه عملکردها - سنتز مواد ، انقباض ماهیچه ها ، کار همه اندام ها و غیره استفاده می کند.

در طبیعت ، برخی از میکروارگانیسم ها نیز وجود دارند که می توانند از نیتروژن در فرایند زندگی استفاده کنند. با توجه به دی اکسید کربن موجود در هوا ، فرآیند فتوسنتز انجام می شود ، زیست کره زمین به عنوان یک کل زندگی می کند.

همانطور که می دانید ، پوسته هوایی زمین را جو می نامند. اتمسفر حدود 1000 کیلومتر از زمین امتداد دارد - این نوعی مانع بین زمین و فضا است. با توجه به ماهیت تغییرات دما در جو ، چندین لایه وجود دارد:

اتمسفرنوعی مانع بین زمین و فضا است. این اثر تابش کیهانی را نرم می کند و شرایطی را برای توسعه و وجود حیات بر روی زمین فراهم می کند. این جو اولین پوسته زمین است که با پرتوهای خورشید برخورد می کند و تابش ماوراء بنفش سخت خورشید را جذب می کند ، که بر همه موجودات زنده تأثیر مخرب دارد.

یکی دیگر از "مزایای" جو مربوط به این واقعیت است که تقریباً به طور کامل تابش حرارتی نامرئی (مادون قرمز) زمین را جذب می کند و بیشتر آن را به عقب برمی گرداند. یعنی جو ، نسبت به پرتوهای خورشید شفاف است ، در عین حال یک "پتو" هوا است که اجازه نمی دهد زمین سرد شود. بنابراین ، در سیاره ما ، درجه حرارت برای زندگی موجودات زنده مختلف مطلوب است.

ترکیب فضای مدرن منحصر به فرد است ، تنها در سیستم سیاره ای ما.

اتمسفر اولیه زمین شامل متان ، آمونیاک و سایر گازها بود. همزمان با توسعه سیاره ، جو به طور قابل توجهی تغییر کرد. موجودات زنده نقش اصلی را در تشکیل ترکیب هوای جوی که بوجود آمده و با مشارکت آنها در حال حاضر حفظ می شود ، ایفا کرده اند. می توانید تاریخچه شکل گیری جو زمین را با جزئیات بیشتری مشاهده کنید.

فرآیندهای طبیعی ، اعم از مصرف و تشکیل اجزای جوی ، تقریباً یکدیگر را متعادل می کنند ، یعنی ترکیبی ثابت از گازهای تشکیل دهنده جو را فراهم می کنند.

بدون فعالیت اقتصادی انسان ، طبیعت با پدیده هایی مانند ورود گازهای آتشفشانی به جو ، دود ناشی از آتش سوزی های طبیعی ، گرد و غبار از طوفان های گرد و غبار طبیعی مقابله می کند. این انتشارات در اتمسفر پراکنده شده ، ته نشین شده یا با بارش در سطح زمین سقوط می کند. میکروارگانیسم های خاک برای آنها گرفته می شود و در نهایت آنها به دی اکسید کربن ، گوگرد و ترکیبات نیتروژن خاک تبدیل می شوند ، یعنی به اجزای "معمولی" هوا و خاک تبدیل می شوند. به همین دلیل است که هوای اتمسفر به طور متوسط ​​ترکیب ثابتی دارد. با ظهور انسان بر روی زمین ، ابتدا به تدریج ، سپس با خشونت و در زمان کنونی ، روند تغییر ترکیب گاز هوا و تخریب ثبات طبیعی جو آغاز شد.حدود 10 هزار سال پیش ، انسانها استفاده از آتش را آموختند. محصولات احتراق انواع مختلف سوخت به منابع طبیعی آلودگی اضافه شده است. در ابتدا ، اینها چوب و انواع دیگر مواد گیاهی بودند.

در حال حاضر ، بیشترین آسیب برای جو ناشی از سوخت تولید شده مصنوعی است - فرآورده های نفتی (بنزین ، نفت سفید ، نفت دیزل ، مازوت) و سوخت مصنوعی. هنگام سوختن ، آنها اکسیدهای نیتروژن و گوگرد ، مونوکسید کربن ، فلزات سنگین و سایر مواد سمی با منشاء غیر طبیعی (آلاینده ها) را تشکیل می دهند.

با توجه به مقیاس عظیم استفاده از فناوری امروزه ، می توان تصور کرد که در هر ثانیه تعداد زیادی موتور ماشین ، هواپیما ، کشتی و سایر تجهیزاتجو را کشت Aleksashina I.Yu.، Kosmodamiansky A.V.، Oreshchenko N.I. علوم: کتاب درسی پایه ششم موسسات آموزشی. - SPb.: SpetsLit ، 2001.- 239 ص. ...

چرا واگن برقی و تراموا در مقایسه با اتوبوس به عنوان وسایل حمل و نقل دوستدار محیط زیست در نظر گرفته می شوند؟

به ویژه برای همه موجودات زنده ، آن دسته از سیستم های آئروسل پایدار که همراه با اسید و بسیاری دیگر از مواد زائد گازی در اتمسفر ایجاد می شوند ، خطرناک هستند. اروپا یکی از پرجمعیت ترین و صنعتی ترین نقاط جهان است. سیستم حمل و نقل قدرتمند ، صنعت بزرگ ، مصرف زیاد سوخت های فسیلی و مواد اولیه معدنی منجر به افزایش قابل توجه غلظت آلاینده ها در هوا می شود. تقریباً در همه شهرهای مهم اروپا وجود دارددود Smog یک آئروسل است که از دود ، مه و گرد و غبار ، نوعی آلودگی هوا در شهرهای بزرگ و مراکز صنعتی تشکیل شده است. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید به: http://ru.wikipedia.org/wiki/Smog و افزایش محتوای آلاینده های خطرناک مانند نیتروژن و اکسید گوگرد ، مونوکسید کربن ، بنزن ، فنول ، گرد و غبار و غیره به طور مرتب در هوا ثبت می شود.

شکی نیست که افزایش محتوای مواد مضر در جو با رشد بیماریهای آلرژیک و تنفسی و همچنین تعدادی از بیماریهای دیگر ارتباط مستقیم دارد.

در ارتباط با افزایش تعداد خودروها در شهرها ، توسعه برنامه ریزی شده صنعت در تعدادی از شهرهای روسیه ، اقدامات جدی لازم است ، که ناگزیر میزان انتشار آلاینده ها در جو را افزایش می دهد.

ببینید چگونه مشکلات خلوص هوا در "پایتخت سبز اروپا" - استکهلم حل می شود.

مجموعه اقدامات برای بهبود کیفیت هوا لزوماً باید شامل بهبود عملکرد محیطی وسایل نقلیه باشد. ساخت سیستم تمیز کردن گاز در شرکت های صنعتی ؛ استفاده از گاز طبیعی به جای زغال سنگ به عنوان سوخت در شرکت های انرژی. در حال حاضر در هر کشور توسعه یافته خدماتی برای نظارت بر وضعیت خلوص هوا در شهرها و مراکز صنعتی وجود دارد که تا حدودی وضعیت بد فعلی را بهبود بخشید. بنابراین ، در سن پترزبورگ یک سیستم خودکار برای نظارت بر هوای جوی سن پترزبورگ (AFM) وجود دارد. به لطف آن ، نه تنها مقامات ایالتی و نهادهای خودگردان محلی ، بلکه ساکنان شهر نیز می توانند از وضعیت هوای جوی مطلع شوند.

سلامت ساکنان سنتز سنتز از نیروگاه های حرارتی ، صنعت و حمل و نقل. در حال حاضر ، سهم گازهای گلخانه ای از وسایل نقلیه 80 درصد از کل انتشار آلاینده های اصلی است. (طبق برآوردهای کارشناسان ، در بیش از 150 شهر روسیه ، حمل و نقل موتوری است که تأثیر عمده ای بر آلودگی هوا دارد).

اوضاع در شهر شما چگونه پیش می رود؟ به نظر شما ، چه کاری می توان و باید انجام داد تا هوای شهرهای ما تمیزتر شود؟

اطلاعاتی در مورد میزان آلودگی هوای جوی در مناطقی که ایستگاه های AFM در قلمرو سن پترزبورگ واقع شده اند ارسال شده است.

باید گفت که در سن پترزبورگ تمایل به کاهش انتشار آلاینده ها در جو وجود دارد ، با این حال ، دلایل این پدیده عمدتا با کاهش تعداد شرکت های عامل مرتبط است. واضح است که از نظر اقتصادی ، این بهترین راه برای کاهش آلودگی نیست.

بیایید نتیجه گیری کنیم.

پوسته هوایی زمین - جو - برای وجود حیات ضروری است. گازهای تشکیل دهنده هوا در فرآیندهای مهمی مانند تنفس و فتوسنتز دخیل هستند. جو تابش خورشید را منعکس و جذب می کند و بنابراین موجودات زنده را در برابر اشعه های مضر X و اشعه ماوراء بنفش محافظت می کند. دی اکسید کربن تابش حرارتی سطح زمین را به دام می اندازد. جو زمین منحصر به فرد است! سلامتی و زندگی ما به آن بستگی دارد.

یک فرد بی فکر ضایعات فعالیت های خود را در جو جمع می کند ، که باعث مشکلات جدی زیست محیطی می شود. همه ما نه تنها باید از مسئولیت خود در قبال وضعیت جوی آگاه باشیم ، بلکه باید در حد توان خود ، برای حفظ خلوص هوا ، اساس زندگی خود ، تلاش کنیم.