O envelope gasoso do nosso planeta, chamado atmosfera, também gira junto com a Terra. Os processos que nele ocorrem determinam o clima do nosso planeta; é também a atmosfera que protege o mundo animal e vegetal da influência destrutiva; raios ultravioleta, fornece temperatura ideal e assim por diante. , não é tão fácil de determinar e aqui está o porquê.

Atmosfera da terra km

A atmosfera é espaço de gás. Seu limite superior não está claramente definido, pois quanto mais altos os gases, mais rarefeitos eles são e gradualmente se movem para o espaço sideral. Se falarmos aproximadamente sobre o diâmetro da atmosfera terrestre, os cientistas consideram o número de cerca de 2 a 3 mil quilômetros.

Em que consiste a atmosfera da Terra? de quatro camadas, que também transitam suavemente entre si. Esse:

• troposfera;
• estratosfera;
• mesosfera;
• ionosfera (termosfera).

Aliás, um fato interessante: o planeta Terra sem atmosfera seria tão silencioso quanto a Lua, já que o som é a vibração das partículas do ar. E o fato de o céu ser azul é explicado pelas especificidades da decomposição raios solares passando pela atmosfera.

Características de cada camada da atmosfera

A espessura da troposfera é de oito a dez quilômetros (em latitudes temperadas - até 12, e acima do equador - até 18 quilômetros). O ar nesta camada é aquecido pela terra e pela água, então quanto mais raio da atmosfera da Terra, menor será a temperatura. Aqui se concentra 80 por cento da massa total da atmosfera e se concentra o vapor d'água, formam-se trovoadas, tempestades, nuvens, precipitação, o ar se move nas direções vertical e horizontal.

A estratosfera está localizada na troposfera, a uma altitude de oito a 50 quilômetros. O ar aqui é rarefeito, então os raios do sol não se espalham e a cor do céu fica roxa. Esta camada absorve a radiação ultravioleta devido ao ozônio.

A mesosfera está localizada ainda mais alta - a uma altitude de 50 a 80 quilômetros. Aqui o céu já parece preto e a temperatura da camada chega a noventa graus negativos. Em seguida vem a termosfera, aqui a temperatura sobe acentuadamente e depois para a uma altitude de 600 km em torno de 240 graus.

A camada mais rarefeita é a ionosfera; é caracterizada por alta eletrificação e também reflete ondas de rádio de diferentes comprimentos, como um espelho. É aqui que as luzes do norte são formadas.

Atualizado: 31 de março de 2016 por: Anna Volosovets

A atmosfera da Terra é o envelope gasoso do nosso planeta. A propósito, quase todos os corpos celestes têm conchas semelhantes, começando pelos planetas sistema solar e terminando com grandes asteróides. depende de muitos fatores - o tamanho de sua velocidade, massa e muitos outros parâmetros. Mas apenas a casca do nosso planeta contém os componentes que nos permitem viver.

Atmosfera da Terra: uma breve história de sua ocorrência

Acredita-se que no início de sua existência nosso planeta não possuía nenhuma camada de gás. Mas o jovem corpo celeste recém-formado estava em constante evolução. A atmosfera primária da Terra foi formada como resultado de constantes erupções vulcânicas. Foi assim que, ao longo de milhares de anos, uma camada de vapor d'água, nitrogênio, carbono e outros elementos (exceto oxigênio) se formou ao redor da Terra.

Como a quantidade de umidade na atmosfera é limitada, seu excesso se transformou em precipitação - foi assim que se formaram mares, oceanos e outros corpos d'água. Os primeiros organismos que povoaram o planeta surgiram e se desenvolveram no ambiente aquático. A maioria deles pertencia a organismos vegetais produzindo oxigênio através da fotossíntese. Assim, a atmosfera da Terra começou a encher-se deste gás vital. E com o acúmulo de oxigênio, formou-se a camada de ozônio, que protegeu o planeta dos efeitos nocivos da radiação ultravioleta. Foram esses fatores que criaram todas as condições para a nossa existência.

A estrutura da atmosfera da Terra

Como você sabe, a camada gasosa do nosso planeta consiste em várias camadas - a troposfera, a estratosfera, a mesosfera, a termosfera. É impossível traçar limites claros entre essas camadas - tudo depende da época do ano e da latitude do planeta.

Troposfera - parte inferior concha de gás, cuja altura média é de 10 a 15 quilômetros. É aqui que se concentra a maior parte da umidade. A propósito, é aqui que toda a umidade está localizada e as nuvens se formam. Devido ao teor de oxigênio, a troposfera sustenta a atividade vital de todos os organismos. Além disso, é crucial na formação do clima e das características climáticas da região - não apenas nuvens, mas também ventos se formam aqui. A temperatura cai com a altitude.

Estratosfera - começa na troposfera e termina a uma altitude de 50 a 55 quilômetros. Aqui a temperatura aumenta com a altitude. Esta parte da atmosfera praticamente não contém vapor de água, mas possui uma camada de ozônio. Às vezes aqui você pode notar a formação de nuvens “peroladas”, que só podem ser vistas à noite - acredita-se que sejam representadas por gotas de água altamente condensadas.

A mesosfera se estende por até 80 quilômetros de altura. Nesta camada você pode notar uma queda acentuada na temperatura à medida que sobe. A turbulência também é altamente desenvolvida aqui. Aliás, na mesosfera se formam as chamadas “nuvens noctilucentes”, que consistem em pequenos cristais de gelo - só podem ser vistas à noite. É interessante que praticamente não haja ar no limite superior da mesosfera - é 200 vezes menos do que perto da superfície da Terra.

A termosfera é camada superior a camada gasosa da Terra, na qual é costume distinguir entre a ionosfera e a exosfera. Curiosamente, a temperatura aqui aumenta acentuadamente com a altitude - a uma altitude de 800 quilômetros da superfície da Terra, é mais de 1.000 graus Celsius. A ionosfera é caracterizada por ar altamente diluído e um enorme conteúdo de íons ativos. Quanto à exosfera, esta parte da atmosfera passa suavemente para o espaço interplanetário. É importante notar que a termosfera não contém ar.

Pode-se notar que a atmosfera terrestre é uma parte muito importante do nosso planeta, que continua a ser um fator decisivo no surgimento da vida. Garante a atividade vital, mantém a existência da hidrosfera (a camada de água do planeta) e protege da radiação ultravioleta.

A atmosfera da Terra é heterogênea: em alturas diferentes Diferentes densidades e pressões do ar são observadas, mudanças na temperatura e na composição do gás. Com base no comportamento da temperatura do ar ambiente (ou seja, a temperatura aumenta ou diminui com a altura), nele se distinguem as seguintes camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera. Os limites entre as camadas são chamados de pausas: existem 4 delas, porque o limite superior da exosfera é muito confuso e muitas vezes refere-se ao espaço próximo.

COM

estrutura geral atmosfera pode ser encontrada no diagrama anexo. varia e varia de 8 km. no polar até 20 km. em latitudes tropicais. Nas latitudes médias ou temperadas, seu limite superior fica em altitudes de 10 a 12 km. Durante o ano, o limite superior da troposfera sofre flutuações dependendo do influxo de radiação solar. Assim, como resultado da sondagem no Pólo Sul da Terra pelo serviço meteorológico dos EUA, foi revelado que de março a agosto ou setembro há um resfriamento constante da troposfera, como resultado por um curto período em agosto ou setembro seu limite sobe para 11,5 km. Depois, no período de setembro a dezembro, diminui rapidamente e atinge sua posição mais baixa - 7,5 km, após o que sua altura permanece praticamente inalterada até março. Aqueles. A troposfera atinge sua maior espessura no verão e mais fina no inverno.

Vale ressaltar que, além das sazonais, também ocorrem oscilações diárias no auge da tropopausa. Além disso, sua posição é influenciada por ciclones e anticiclones: no primeiro, cai, porque A pressão neles é menor do que no ar circundante e, em segundo lugar, aumenta de acordo.

A troposfera contém até 90% da massa total do ar da Terra e 9/10 de todo o vapor de água. A turbulência é altamente desenvolvida aqui, especialmente nas camadas próximas à superfície e mais altas, nuvens de todos os níveis se desenvolvem, ciclones e anticiclones se formam. E devido ao acúmulo de gases de efeito estufa (dióxido de carbono, metano, vapor d'água) da luz solar refletida na superfície da Terra, o efeito estufa se desenvolve.

O efeito estufa está associado à diminuição da temperatura do ar na troposfera com a altura (já que a Terra aquecida emite mais calor para as camadas superficiais). O gradiente vertical médio é de 0,65°/100 m (ou seja, a temperatura do ar diminui 0,65° C para cada 100 metros de subida). Portanto, se a temperatura média anual do ar na superfície da Terra na região do equador for +26°, então no limite superior será -70°. Temperatura perto da tropopausa acima pólo norte ao longo do ano varia de -45° no verão a -65° no inverno.

À medida que a altitude aumenta, a pressão do ar também diminui, atingindo apenas 12-20% do nível próximo à superfície no limite superior da troposfera.

Na fronteira da troposfera e da camada sobrejacente da estratosfera encontra-se uma camada da tropopausa, com 1-2 km de espessura. Os limites inferiores da tropopausa são geralmente considerados uma camada de ar na qual o gradiente vertical diminui para 0,2°/100 m versus 0,65°/100 m nas regiões subjacentes da troposfera.

Dentro da tropopausa, são observados fluxos de ar de direção estritamente definida, chamados de jatos de alta altitude ou “correntes de jato”, formados sob a influência da rotação da Terra em torno de seu eixo e do aquecimento da atmosfera com a participação da radiação solar. . As correntes são observadas nos limites das zonas com diferenças significativas de temperatura. Existem vários centros de localização dessas correntes, por exemplo, ártico, subtropical, subpolar e outros. O conhecimento da localização das correntes de jato é muito importante para a meteorologia e a aviação: a primeira utiliza correntes para previsões meteorológicas mais precisas, a segunda para construir rotas de voo de aeronaves, porque Nos limites dos fluxos, ocorrem fortes vórtices turbulentos, semelhantes a pequenos redemoinhos, chamados de “turbulência de céu claro” devido à ausência de nuvens nessas altitudes.

Sob a influência de correntes de jato de alta altitude, muitas vezes se formam rupturas na tropopausa e, às vezes, ela desaparece completamente, embora depois se forme novamente. Isso é especialmente observado em latitudes subtropicais, que são dominadas por uma poderosa corrente subtropical de alta altitude. Além disso, a diferença nas camadas da tropopausa na temperatura ambiente leva à formação de lacunas. Por exemplo, existe uma grande lacuna entre a tropopausa polar quente e baixa e a tropopausa alta e fria das latitudes tropicais. EM ultimamente Destaca-se também a camada da tropopausa das latitudes temperadas, que apresenta rupturas com as duas camadas anteriores: polar e tropical.

A segunda camada da atmosfera terrestre é a estratosfera. A estratosfera pode ser dividida aproximadamente em 2 regiões. O primeiro deles, situado a altitudes de 25 km, é caracterizado por temperaturas quase constantes, iguais às temperaturas das camadas superiores da troposfera sobre uma determinada área. A segunda região, ou região de inversão, é caracterizada pelo aumento da temperatura do ar até altitudes de aproximadamente 40 km. Isso ocorre devido à absorção de oxigênio e ozônio do sol.

radiação ultravioleta

Ao contrário da troposfera, as perturbações turbulentas são raras na estratosfera, mas existem fortes ventos horizontais ou correntes de jato soprando em zonas estreitas ao longo dos limites das latitudes temperadas voltadas para os pólos. A posição destas zonas não é constante: elas podem mudar, expandir-se ou mesmo desaparecer completamente.

Freqüentemente, as correntes de jato penetram nas camadas superiores da troposfera ou, inversamente, as massas de ar da troposfera penetram nas camadas inferiores da estratosfera.

Esta mistura de massas de ar é especialmente típica em áreas de frentes atmosféricas.

Há pouco vapor d'água na estratosfera. O ar aqui é muito seco e, portanto, formam-se poucas nuvens. Somente em altitudes de 20 a 25 km, estando em altas latitudes, é possível observar nuvens nacaradas muito finas, compostas por gotículas de água super-resfriadas. Durante o dia, essas nuvens não são visíveis, mas com o início da escuridão parecem brilhar devido à iluminação delas pelo Sol, que já se pôs abaixo do horizonte. Nas mesmas altitudes (20-25 km) na baixa estratosfera existe a chamada camada de ozônio - a área com maior teor de ozônio, que se forma sob a influência da radiação solar ultravioleta (você pode saber mais sobre isso processo na página). A camada de ozônio ou ozonosfera é de extrema importância para a manutenção da vida de todos os organismos que vivem na terra, absorvendo os raios ultravioleta mortais com comprimento de onda de até 290 nm. É por esta razão que os organismos vivos não vivem acima da camada de ozônio; ela é o limite superior da distribuição da vida na Terra. O ozônio também muda

campos magnéticos

, os átomos se desintegram em moléculas, ocorre a ionização, ocorre nova formação de gases e outros compostos químicos.

Em altitudes de 75-90 km nos limites superiores da mesosfera, foram observadas nuvens especiais, ocupando vastas áreas nas regiões polares do planeta. Essas nuvens são chamadas de noctilucentes por causa de seu brilho ao entardecer, que é causado pelo reflexo da luz solar nos cristais de gelo que as compõem.

A pressão do ar na mesopausa é 200 vezes menor do que na superfície da Terra. Isto sugere que quase todo o ar da atmosfera está concentrado nas suas 3 camadas inferiores: a troposfera, a estratosfera e a mesosfera. As camadas sobrejacentes, a termosfera e a exosfera, representam apenas 0,05% da massa de toda a atmosfera.

A termosfera fica em altitudes de 90 a 800 km acima da superfície da Terra.

A termosfera é caracterizada por um aumento contínuo da temperatura do ar até altitudes de 200-300 km, onde pode atingir 2.500°C. A temperatura aumenta devido à absorção dos raios X e da radiação ultravioleta de curto comprimento de onda do Sol pelas moléculas de gás. Acima de 300 km acima do nível do mar, o aumento da temperatura cessa.

Simultaneamente ao aumento da temperatura, a pressão e, consequentemente, a densidade do ar circundante diminui. Portanto, se nos limites inferiores da termosfera a densidade é 1,8 × 10 -8 g/cm 3, então nos limites superiores já é 1,8 × 10 -15 g/cm 3, o que corresponde aproximadamente a 10 milhões - 1 bilhão de partículas por 1 cm3.

Todas as características da termosfera, como a composição do ar, sua temperatura, densidade, estão sujeitas a fortes oscilações: dependendo da localização geográfica, estação do ano e hora do dia. Até a localização do limite superior da termosfera muda.

A camada superior da atmosfera é chamada de exosfera ou camada de dispersão. Seu limite inferior muda constantemente dentro de limites muito amplos; A altura média é estimada em 690-800 km. É instalado onde a probabilidade de colisões intermoleculares ou interatômicas pode ser desprezada, ou seja, a distância média que uma molécula em movimento caótico percorrerá antes de colidir com outra molécula semelhante (o chamado caminho livre) será tão grande que de fato as moléculas não colidirão com uma probabilidade próxima de zero. A camada onde ocorre o fenômeno descrito é chamada de pausa térmica.

O limite superior da exosfera encontra-se em altitudes de 2 a 3 mil km. É muito desfocado e gradualmente se transforma em um vácuo próximo ao espaço. Às vezes, por esse motivo, a exosfera é considerada parte do espaço sideral, e seu limite superior é considerado uma altura de 190 mil km, na qual a influência da pressão da radiação solar na velocidade dos átomos de hidrogênio excede a atração gravitacional do Terra. Este é o chamado a coroa da Terra, composta por átomos de hidrogênio. A densidade da coroa terrestre é muito pequena: apenas 1.000 partículas por centímetro cúbico, mas esse número é mais de 10 vezes maior que a concentração de partículas no espaço interplanetário.

Devido à extrema rarefação do ar na exosfera, as partículas se movem ao redor da Terra em órbitas elípticas sem colidir umas com as outras. Alguns deles, movendo-se em trajetórias abertas ou hiperbólicas em velocidades cósmicas (átomos de hidrogênio e hélio), deixam a atmosfera e vão para o espaço sideral, razão pela qual a exosfera é chamada de esfera de dispersão.

A atmosfera é uma mistura de vários gases. Estende-se desde a superfície da Terra até uma altura de até 900 km, protegendo o planeta do espectro nocivo da radiação solar e contém gases necessários para toda a vida no planeta. A atmosfera retém o calor do sol, aquecendo a superfície da Terra e criando um clima favorável.

Composição atmosférica

A atmosfera da Terra consiste principalmente em dois gases - nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Além disso, contém impurezas de dióxido de carbono e outros gases. na atmosfera existe na forma de vapor, gotículas de umidade nas nuvens e cristais de gelo.

Camadas da atmosfera

A atmosfera consiste em muitas camadas, entre as quais não existem limites claros. Temperaturas camadas diferentes visivelmente diferentes entre si.

Magnetosfera sem ar. É aqui que a maioria dos satélites da Terra voa fora da atmosfera terrestre. Exosfera (450-500 km da superfície). Quase sem gases. Alguns satélites meteorológicos voam na exosfera. A termosfera (80-450 km) é caracterizada altas temperaturas, atingindo 1700°C na camada superior. Mesosfera (50-80 km). Nesta área, a temperatura cai à medida que a altitude aumenta. É aqui que queima a maioria dos meteoritos (fragmentos de rochas espaciais) que entram na atmosfera. Estratosfera (15-50 km). Contém camada de ozônio, ou seja, uma camada de ozônio que absorve a radiação ultravioleta do Sol. Isso faz com que as temperaturas perto da superfície da Terra aumentem. Aviões a jato geralmente voam aqui porque A visibilidade nesta camada é muito boa e quase não há interferências causadas pelas condições climáticas. Troposfera. A altura varia de 8 a 15 km da superfície terrestre. É aqui que se forma o clima do planeta, já que em Esta camada contém mais vapor de água, poeira e ventos. A temperatura diminui com a distância da superfície terrestre.

Pressão atmosférica

Embora não sintamos isso, camadas da atmosfera exercem pressão sobre a superfície da Terra. É mais alto perto da superfície e, à medida que você se afasta dela, diminui gradualmente. Depende da diferença de temperatura entre a terra e o oceano e, portanto, em áreas localizadas na mesma altitude acima do nível do mar, existem frequentemente pressões diferentes. A baixa pressão traz tempo úmido, enquanto a alta pressão geralmente traz tempo claro.

Movimento de massas de ar na atmosfera

E as pressões forçam a mistura das camadas inferiores da atmosfera. É assim que surgem os ventos, soprando das regiões alta pressão na área baixa. Em muitas regiões, os ventos locais também surgem devido às diferenças de temperatura entre a terra e o mar. As montanhas também têm uma influência significativa na direção dos ventos.

Efeito estufa

O dióxido de carbono e outros gases que constituem a atmosfera terrestre retêm o calor do sol. Este processo é comumente chamado de efeito estufa, uma vez que lembra em muitos aspectos a circulação de calor nas estufas. O efeito estufa implica aquecimento global no planeta. Em áreas de alta pressão - anticiclones - começa um tempo claro e ensolarado. Áreas de baixa pressão - ciclones - geralmente apresentam clima instável. Calor e luz entrando na atmosfera. Os gases retêm o calor refletido da superfície da Terra, causando assim um aumento na temperatura da Terra.

Existe uma camada especial de ozônio na estratosfera. O ozônio bloqueia a maior parte da radiação ultravioleta do Sol, protegendo a Terra e toda a vida nela. Os cientistas descobriram que a causa da destruição da camada de ozônio são os gases especiais de dióxido de clorofluorocarbono contidos em alguns aerossóis e equipamentos de refrigeração. No Ártico e na Antártica, foram descobertos enormes buracos na camada de ozônio, contribuindo para um aumento na quantidade de radiação ultravioleta que afeta a superfície da Terra.

O ozônio é formado na baixa atmosfera como resultado entre a radiação solar e vários gases e gases de exaustão. Geralmente está disperso por toda a atmosfera, mas se estiver sob uma camada ar quente forma-se uma camada fechada de frio, o ozônio se concentra e ocorre poluição atmosférica. Infelizmente, isto não pode substituir o ozono perdido nos buracos de ozono.

Um buraco na camada de ozônio sobre a Antártica é claramente visível nesta fotografia de satélite. O tamanho do buraco varia, mas os cientistas acreditam que ele está em constante crescimento. Esforços estão sendo feitos para reduzir o nível de gases de exaustão na atmosfera. A poluição do ar deve ser reduzida e os combustíveis sem fumaça devem ser usados ​​nas cidades. A poluição atmosférica causa irritação nos olhos e asfixia em muitas pessoas.

O surgimento e evolução da atmosfera terrestre

A atmosfera moderna da Terra é o resultado de um longo desenvolvimento evolutivo. Surgiu como resultado da ação combinada de fatores geológicos e da atividade vital dos organismos. Ao longo da história geológica, a atmosfera terrestre passou por diversas mudanças profundas. Com base em dados geológicos e premissas teóricas, a atmosfera primordial da jovem Terra, que existiu há cerca de 4 bilhões de anos, poderia consistir em uma mistura de gases inertes e nobres com uma pequena adição de nitrogênio passivo (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). Atualmente, a visão sobre a composição e estrutura da atmosfera primitiva mudou ligeiramente em 4,2 bilhões de anos, podendo consistir em uma mistura de metano, amônia e dióxido de carbono. desgaseificação do manto e processos de intemperismo ativo que ocorrem na superfície terrestre, vapor d'água, compostos de carbono na forma de CO 2 e CO, enxofre e seus compostos começaram a entrar na atmosfera, bem como ácidos halogênios fortes - HCI, HF,. Oi e ácido bórico, que foram complementados por metano, amônia, hidrogênio, argônio e alguns outros gases nobres da atmosfera. Esta atmosfera primordial era extremamente sutil. Portanto, a temperatura na superfície terrestre estava próxima da temperatura de equilíbrio radiativo (A. S. Monin, 1977).

Com o tempo, a composição gasosa da atmosfera primária começou a se transformar sob a influência dos processos de intemperismo das rochas que se projetam na superfície terrestre, da atividade de cianobactérias e algas verde-azuladas, dos processos vulcânicos e da ação da luz solar. Isso levou à decomposição do metano em dióxido de carbono, da amônia em nitrogênio e hidrogênio; O dióxido de carbono, que afundou lentamente na superfície da Terra, e o nitrogênio começaram a se acumular na atmosfera secundária. Graças à atividade vital das algas verde-azuladas, o oxigênio começou a ser produzido no processo de fotossíntese, que, no entanto, no início era gasto principalmente na “oxidação dos gases atmosféricos e depois das rochas. Ao mesmo tempo, a amônia, oxidada em nitrogênio molecular, começou a se acumular intensamente na atmosfera. Supõe-se que uma quantidade significativa de nitrogênio na atmosfera moderna seja relíquia. Metano e monóxido de carbono foram oxidados em dióxido de carbono. O enxofre e o sulfeto de hidrogênio foram oxidados a SO 2 e SO 3, que, devido à sua alta mobilidade e leveza, foram rapidamente removidos da atmosfera. Assim, a atmosfera de uma atmosfera redutora, como era no Arqueano e no Proterozóico Inferior, gradualmente se transformou em uma atmosfera oxidante.

O dióxido de carbono entrou na atmosfera tanto como resultado da oxidação do metano quanto como resultado da desgaseificação do manto e do intemperismo das rochas. No caso de todo o dióxido de carbono liberado ao longo da história da Terra ter sido preservado na atmosfera, sua pressão parcial atualmente poderia se tornar a mesma de Vênus (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Mas na Terra o processo inverso estava em ação. Uma parte significativa do dióxido de carbono da atmosfera foi dissolvida na hidrosfera, onde foi utilizada pelos hidrobiontes para construir suas conchas e convertida biogenicamente em carbonatos. Posteriormente, formaram-se a partir deles espessos estratos de carbonatos quimiogênicos e organogênicos.

O oxigênio entrou na atmosfera vindo de três fontes. Por muito tempo, desde a origem da Terra, foi liberado durante a desgaseificação do manto e foi gasto principalmente em processos oxidativos. Outra fonte de oxigênio foi a fotodissociação do vapor d'água pela forte radiação solar ultravioleta. Aparências; o oxigênio livre na atmosfera levou à morte da maioria dos procariontes que viviam em condições redutoras. Os organismos procarióticos mudaram seus habitats. Eles deixaram a superfície da Terra em suas profundezas e áreas onde ainda permaneciam condições de recuperação. Eles foram substituídos por eucariotos, que começaram a converter energeticamente dióxido de carbono em oxigênio.

Durante o Arqueano e uma parte significativa do Proterozóico, quase todo o oxigênio proveniente de formas abiogênicas e biogênicas foi gasto principalmente na oxidação do ferro e do enxofre. No final do Proterozóico, todo o ferro metálico divalente localizado na superfície da Terra foi oxidado ou movido para o núcleo da Terra. Isso fez com que a pressão parcial do oxigênio na atmosfera do início do Proterozóico mudasse.

Em meados do Proterozóico, a concentração de oxigênio na atmosfera atingiu o ponto do Júri e atingiu 0,01% do nível moderno. A partir dessa época, o oxigênio começou a se acumular na atmosfera e, provavelmente, já no final do Rifeano seu conteúdo atingiu o ponto Pasteur (0,1% do nível moderno). É possível que a camada de ozônio tenha surgido no período Vendiano e nunca mais tenha desaparecido.

O aparecimento de oxigênio livre em atmosfera da terra estimulou a evolução da vida e levou ao surgimento de novas formas com metabolismo mais avançado. Se as algas unicelulares eucarióticas e cianetos anteriores, que apareceram no início do Proterozóico, exigiam um teor de oxigênio na água de apenas 10 -3 de sua concentração moderna, então com o surgimento de Metazoa não esqueléticos no final do início do Vendiano, ou seja, há cerca de 650 milhões de anos, a concentração de oxigênio na atmosfera deveria ser significativamente maior. Afinal, Metazoa utilizava a respiração de oxigênio e isso exigia que a pressão parcial do oxigênio atingisse um nível crítico - o ponto Pasteur. Neste caso, o processo de fermentação anaeróbica foi substituído por um metabolismo de oxigênio energeticamente mais promissor e progressivo.

Depois disso, o acúmulo adicional de oxigênio na atmosfera terrestre ocorreu rapidamente. O aumento progressivo do volume de algas verde-azuladas contribuiu para atingir na atmosfera o nível de oxigênio necessário ao suporte vital do mundo animal. Uma certa estabilização do teor de oxigênio na atmosfera ocorreu a partir do momento em que as plantas chegaram à terra - há aproximadamente 450 milhões de anos. O surgimento das plantas em terra, ocorrido no período Siluriano, levou à estabilização final dos níveis de oxigênio na atmosfera. A partir daí, sua concentração passou a oscilar dentro de limites bastante estreitos, nunca ultrapassando os limites da existência de vida. A concentração de oxigênio na atmosfera estabilizou completamente desde o aparecimento das plantas com flores. Este evento ocorreu em meados do período Cretáceo, ou seja, cerca de 100 milhões de anos atrás.

A maior parte do nitrogênio foi formada nos estágios iniciais do desenvolvimento da Terra, principalmente devido à decomposição da amônia. Com o surgimento dos organismos, iniciou-se o processo de ligação do nitrogênio atmosférico à matéria orgânica e seu enterramento nos sedimentos marinhos. Depois que os organismos chegaram à terra, o nitrogênio começou a ser enterrado nos sedimentos continentais. Os processos de processamento de nitrogênio livre intensificaram-se especialmente com o advento das plantas terrestres.

Na virada do Criptozóico e do Fanerozóico, ou seja, cerca de 650 milhões de anos atrás, o conteúdo de dióxido de carbono na atmosfera diminuiu para décimos de um por cento e atingiu um conteúdo próximo ao nível moderno apenas recentemente, aproximadamente 10-20 milhões de anos. atrás.

Assim, a composição gasosa da atmosfera não só proporcionou espaço vital para os organismos, mas também determinou as características de sua atividade vital e contribuiu para o povoamento e a evolução. Disrupções emergentes na distribuição do que é benéfico para os organismos composição do gás As atmosferas, devido a razões cósmicas e planetárias, levaram a extinções em massa do mundo orgânico, que ocorreram repetidamente durante o Criptozóico e em certos pontos da história do Fanerozóico.

Funções etnosféricas da atmosfera

A atmosfera da Terra fornece as substâncias e a energia necessárias e determina a direção e a velocidade dos processos metabólicos. A composição gasosa da atmosfera moderna é ideal para a existência e o desenvolvimento da vida. Sendo a área onde o tempo e o clima são formados, a atmosfera deve criar condições confortáveis para a vida das pessoas, animais e vegetação. Desvios em uma direção ou outra na qualidade do ar atmosférico e nas condições climáticas criam condições extremas para a vida da flora e da fauna, incluindo os humanos.

A atmosfera terrestre não só fornece as condições para a existência da humanidade, mas é o principal fator na evolução da etnosfera. Ao mesmo tempo, acaba sendo enérgico e recurso de matéria-prima produção. Em geral, a atmosfera é um fator de preservação da saúde humana, e algumas áreas, pelas condições físico-geográficas e pela qualidade do ar atmosférico, servem como áreas de lazer e são áreas destinadas ao tratamento sanatório-resort e à recreação de pessoas. Assim, a atmosfera é um fator de impacto estético e emocional.

As funções etnosfera e tecnosfera da atmosfera, definidas recentemente (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), requerem um estudo independente e aprofundado. Assim, o estudo das funções energéticas atmosféricas é muito relevante, tanto do ponto de vista da ocorrência e funcionamento de processos que prejudicam o meio ambiente, como do ponto de vista do impacto na saúde e no bem-estar das pessoas. Neste caso estamos falando da energia de ciclones e anticiclones, vórtices atmosféricos, pressão atmosférica e outros fenômenos atmosféricos extremos, uso eficiente que contribuirá para a solução bem-sucedida do problema de obtenção de produtos não poluentes fontes alternativas energia. Afinal, o ambiente aéreo, especialmente aquela parte que está localizada acima do Oceano Mundial, é uma área onde uma quantidade colossal de energia livre é liberada.

Por exemplo, foi estabelecido que ciclones tropicais de intensidade média liberam energia equivalente a 500 mil em apenas um dia. bombas atômicas, lançado sobre Hiroshima e Nagasaki. Em 10 dias de existência de tal ciclone, é liberada energia suficiente para satisfazer todas as necessidades energéticas de um país como os Estados Unidos durante 600 anos.

EM últimos anos um grande número de trabalhos de cientistas das ciências naturais foi publicado, em um grau ou outro relacionado a lados diferentes atividade e influência da atmosfera nos processos terrestres, o que indica a intensificação das interações interdisciplinares em ciência natural moderna. Ao mesmo tempo, manifesta-se o papel integrador de algumas de suas direções, entre as quais se destaca a direção funcional-ecológica na geoecologia.

Esta direção estimula a análise e generalização teórica sobre as funções ecológicas e o papel planetário das diversas geosferas, e isso, por sua vez, é um pré-requisito importante para o desenvolvimento de metodologia e fundamentos científicos estudo holístico do nosso planeta, uso racional e proteção dos seus recursos naturais.

A atmosfera da Terra consiste em várias camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, ionosfera e exosfera. Na parte superior da troposfera e na parte inferior da estratosfera existe uma camada enriquecida com ozônio, chamada escudo de ozônio. Foram estabelecidos determinados padrões (diários, sazonais, anuais, etc.) na distribuição do ozono. Desde a sua origem, a atmosfera influenciou o curso dos processos planetários. A composição primária da atmosfera era completamente diferente da atual, mas com o tempo a participação e o papel do nitrogênio molecular aumentaram constantemente, cerca de 650 milhões de anos atrás apareceu o oxigênio livre, cuja quantidade aumentou continuamente, mas a concentração de dióxido de carbono diminuiu em conformidade. A alta mobilidade da atmosfera, sua composição gasosa e a presença de aerossóis determinam seu papel de destaque e participação ativa em diversos processos geológicos e da biosfera. A atmosfera desempenha um grande papel na redistribuição da energia solar e no desenvolvimento de fenômenos naturais catastróficos e desastres. Impacto Negativo O mundo orgânico e os sistemas naturais são afetados por vórtices atmosféricos - tornados (tornados), furacões, tufões, ciclones e outros fenômenos. As principais fontes de poluição, juntamente com fatores naturais, são várias formas atividade econômica pessoa. Os impactos antropogênicos na atmosfera se expressam não apenas no aparecimento de diversos aerossóis e gases de efeito estufa, mas também no aumento da quantidade de vapor d'água, e se manifestam na forma de poluição atmosférica e chuva ácida. Os gases de efeito estufa estão mudando regime de temperatura superfície da Terra, as emissões de certos gases reduzem o volume da camada de ozônio e contribuem para a formação de buracos na camada de ozônio. O papel etnosférico da atmosfera da Terra é grande.

O papel da atmosfera nos processos naturais

A atmosfera superficial em seu estado intermediário entre a litosfera e espaço exterior e sua composição gasosa cria condições para a vida dos organismos. Ao mesmo tempo, o intemperismo e a intensidade da destruição das rochas, a transferência e acumulação de detritos dependem da quantidade, natureza e frequência da precipitação, da frequência e força dos ventos e especialmente da temperatura do ar. A atmosfera é um componente central do sistema climático. Temperatura e umidade do ar, nebulosidade e precipitação, vento - tudo isso caracteriza o clima, ou seja, o estado da atmosfera em constante mudança. Ao mesmo tempo, estes mesmos componentes caracterizam o clima, ou seja, o regime climático médio de longo prazo.

A composição dos gases, a presença de nuvens e impurezas diversas, que são chamadas de partículas de aerossol (cinzas, poeira, partículas de vapor d'água), determinam as características da passagem da radiação solar pela atmosfera e evitam o escape da radiação térmica terrestre. para o espaço sideral.

A atmosfera da Terra é muito móvel. Os processos que nele surgem e as mudanças na composição do gás, na espessura, na nebulosidade, na transparência e na presença de certas partículas de aerossol afetam tanto o tempo quanto o clima.

A ação e a direção dos processos naturais, bem como a vida e a atividade na Terra, são determinadas pela radiação solar. Fornece 99,98% do calor fornecido à superfície terrestre. Todos os anos, isso equivale a 134*1019 kcal. Essa quantidade de calor pode ser obtida pela queima de 200 bilhões de toneladas de carvão. As reservas de hidrogênio que criam esse fluxo de energia termonuclear na massa do Sol são suficientes, segundo pelo menos, por mais 10 bilhões de anos, ou seja, por um período duas vezes maior que o nosso planeta e ele próprio existem.

Cerca de 1/3 número total A energia solar que chega ao limite superior da atmosfera é refletida de volta ao espaço, 13% é absorvida pela camada de ozônio (incluindo quase toda a radiação ultravioleta). 7% - o resto da atmosfera e apenas 44% atinge a superfície terrestre. A radiação solar total que atinge a Terra por dia é igual à energia que a humanidade recebeu como resultado da queima de todos os tipos de combustível no último milênio.

A quantidade e a natureza da distribuição da radiação solar na superfície da Terra dependem intimamente da nebulosidade e da transparência da atmosfera. A quantidade de radiação espalhada é afetada pela altura do Sol acima do horizonte, pela transparência da atmosfera, pelo conteúdo de vapor d'água, poeira, pela quantidade total de dióxido de carbono, etc.

A quantidade máxima de radiação espalhada atinge as regiões polares. Quanto mais baixo o Sol está acima do horizonte, menos calor entra em uma determinada área do terreno.

A transparência atmosférica e a nebulosidade são de grande importância. Num dia nublado de verão costuma ser mais frio do que num dia claro, pois a nebulosidade diurna impede o aquecimento da superfície terrestre.

A poeira da atmosfera desempenha um papel importante na distribuição do calor. As partículas sólidas finamente dispersas de poeira e cinzas nele encontradas, que afetam sua transparência, afetam negativamente a distribuição da radiação solar, a maior parte da qual é refletida. Partículas finas entram na atmosfera de duas maneiras: cinzas emitidas durante erupções vulcânicas ou poeira do deserto transportada por ventos de regiões áridas tropicais e subtropicais. Especialmente uma grande quantidade dessa poeira é formada durante as secas, quando as correntes de ar quente a transportam para as camadas superiores da atmosfera e podem permanecer lá por muito tempo. Após a erupção do vulcão Krakatoa em 1883, a poeira lançada a dezenas de quilômetros na atmosfera permaneceu na estratosfera por cerca de 3 anos. Como resultado da erupção do vulcão El Chichon (México) em 1985, a poeira atingiu a Europa e, portanto, houve uma ligeira diminuição nas temperaturas da superfície.

A atmosfera da Terra contém quantidades variáveis ​​de vapor d’água. Em termos absolutos de peso ou volume, sua quantidade varia de 2 a 5%.

O vapor de água, assim como o dióxido de carbono, aumenta o efeito estufa. Nas nuvens e nevoeiros que surgem na atmosfera ocorrem processos físicos e químicos peculiares.

A principal fonte de vapor d'água na atmosfera é a superfície do Oceano Mundial. Uma camada de água com espessura de 95 a 110 cm evapora anualmente. Parte da umidade retorna ao oceano após a condensação, e a outra é direcionada pelas correntes de ar em direção aos continentes. Em áreas de clima úmido variável, a precipitação umedece o solo e em climas úmidos cria reservas. águas subterrâneas. Assim, a atmosfera é um acumulador de umidade e um reservatório de precipitação. e os nevoeiros que se formam na atmosfera fornecem umidade à cobertura do solo e, assim, desempenham um papel decisivo no desenvolvimento da flora e da fauna.

A umidade atmosférica é distribuída pela superfície terrestre devido à mobilidade da atmosfera. É caracterizado por um sistema muito complexo de ventos e distribuição de pressão. Devido ao fato de a atmosfera estar em movimento contínuo, a natureza e a escala da distribuição dos fluxos e da pressão do vento estão mudando constantemente. A escala de circulação varia desde micrometeorológica, com tamanho de apenas algumas centenas de metros, até uma escala global de várias dezenas de milhares de quilômetros. Enormes vórtices atmosféricos participam da criação de sistemas de correntes de ar em grande escala e determinam a circulação geral da atmosfera. Além disso, são fontes de fenômenos atmosféricos catastróficos.

A distribuição das condições meteorológicas e climáticas e o funcionamento da matéria viva dependem da pressão atmosférica. No caso de a pressão atmosférica flutuar dentro de pequenos limites, ela não desempenha um papel decisivo no bem-estar das pessoas e no comportamento dos animais e não afeta funções fisiológicas plantas. As mudanças na pressão geralmente estão associadas a fenômenos frontais e mudanças climáticas.

A pressão atmosférica é de fundamental importância para a formação do vento, que, sendo um fator formador de relevo, tem forte impacto no mundo animal e vegetal.

O vento pode suprimir o crescimento das plantas e ao mesmo tempo promover a transferência de sementes. O papel do vento na formação das condições meteorológicas e climáticas é grande. Também atua como regulador das correntes marítimas. O vento, como um dos fatores exógenos, contribui para a erosão e deflação do material intemperizado em longas distâncias.

Papel ecológico e geológico dos processos atmosféricos

A diminuição da transparência da atmosfera devido ao aparecimento de partículas de aerossol e poeira sólida nela afeta a distribuição da radiação solar, aumentando o albedo ou refletividade. Várias reações químicas que provocam a decomposição do ozônio e a geração de nuvens “pérolas” constituídas por vapor d’água levam ao mesmo resultado. Mudança global a refletividade, bem como as mudanças na composição dos gases da atmosfera, principalmente gases de efeito estufa, são a causa das mudanças climáticas.

O aquecimento desigual, que causa diferenças na pressão atmosférica em diferentes partes da superfície terrestre, leva à circulação atmosférica, que é a marca registrada da troposfera. Quando ocorre uma diferença de pressão, o ar sai das áreas pressão alta para a área de baixa pressão. Esses movimentos das massas de ar, juntamente com a umidade e a temperatura, determinam as principais características ecológicas e geológicas dos processos atmosféricos.

Dependendo da velocidade, o vento realiza diversos trabalhos geológicos na superfície terrestre. A uma velocidade de 10 m/s, sacode galhos grossos de árvores, levantando e transportando poeira e areia fina; quebra galhos de árvores a uma velocidade de 20 m/s, carrega areia e cascalho; a uma velocidade de 30 m/s (tempestade) arranca telhados de casas, arranca árvores, quebra postes, move seixos e carrega pequenos entulhos, e um furacão com velocidade de 40 m/s destrói casas, quebra e destrói energia postes de linha, arranca árvores grandes.

Rajadas e tornados (tornados) - vórtices atmosféricos que surgem na estação quente em poderosas frentes atmosféricas, com velocidades de até 100 m/s, têm grande impacto ambiental negativo com consequências catastróficas. As rajadas são redemoinhos horizontais com velocidades de vento de furacão (até 60-80 m/s). Muitas vezes são acompanhados por fortes chuvas e trovoadas que duram de vários minutos a meia hora. As rajadas cobrem áreas de até 50 km de largura e percorrem uma distância de 200-250 km. Uma forte tempestade em Moscou e na região de Moscou em 1998 danificou os telhados de muitas casas e derrubou árvores.

Tornados, chamados América do Norte Tornados são poderosos vórtices atmosféricos em forma de funil, frequentemente associados a nuvens de trovoada. Estas são colunas de ar afuniladas no meio com um diâmetro de várias dezenas a centenas de metros. Um tornado tem a aparência de um funil, muito semelhante à tromba de um elefante, descendo das nuvens ou subindo da superfície da terra. Possuindo forte rarefação e alta velocidade de rotação, o tornado percorre várias centenas de quilômetros, retirando poeira, água dos reservatórios e vários itens. Tornados poderosos são acompanhados de trovoadas, chuva e possuem grande poder destrutivo.

Os tornados raramente ocorrem em regiões subpolares ou equatoriais, onde faz frio ou calor constante. Existem poucos tornados em mar aberto. Os tornados ocorrem na Europa, Japão, Austrália, EUA e na Rússia são especialmente frequentes na região Central da Terra Negra, nas regiões de Moscou, Yaroslavl, Nizhny Novgorod e Ivanovo.

Tornados levantam e movem carros, casas, carruagens e pontes. Tornados particularmente destrutivos são observados nos Estados Unidos. Todos os anos ocorrem de 450 a 1.500 tornados, com um número médio de mortes de cerca de 100 pessoas. Tornados são processos atmosféricos catastróficos de ação rápida. Eles são formados em apenas 20 a 30 minutos e sua vida útil é de 30 minutos. Portanto, é quase impossível prever a hora e o local dos tornados.

Outros vórtices atmosféricos destrutivos, mas duradouros, são os ciclones. Eles são formados devido a uma diferença de pressão, que sob certas condições contribui para o surgimento de um movimento circular dos fluxos de ar. Os vórtices atmosféricos originam-se em torno de poderosos fluxos ascendentes de ar quente e úmido e giram em alta velocidade no sentido horário no hemisfério sul e no sentido anti-horário no norte. Os ciclones, ao contrário dos tornados, originam-se nos oceanos e produzem os seus efeitos destrutivos nos continentes. Os principais fatores destrutivos são ventos fortes, precipitações intensas na forma de neve, aguaceiros, granizo e inundações. Ventos com velocidades de 19 a 30 m/s formam uma tempestade, 30 a 35 m/s - uma tempestade e mais de 35 m/s - um furacão.

Os ciclones tropicais - furacões e tufões - têm uma largura média de várias centenas de quilômetros. A velocidade do vento dentro do ciclone atinge a força de um furacão. Os ciclones tropicais duram de vários dias a várias semanas, movendo-se a velocidades de 50 a 200 km/h. Os ciclones de latitudes médias têm um diâmetro maior. Suas dimensões transversais variam de mil a vários milhares de quilômetros, e a velocidade do vento é tempestuosa. Eles se movem no hemisfério norte vindos do oeste e são acompanhados por granizo e neve, que são de natureza catastrófica. Em termos do número de vítimas e dos danos causados, os ciclones e os furacões e tufões associados são os maiores fenómenos naturais atmosféricos após as cheias. Em áreas densamente povoadas da Ásia, o número de mortes causadas por furacões chega a milhares. Em 1991, em Bangladesh, durante um furacão que causou a formação ondas do mar 6 m de altura, 125 mil pessoas morreram. Os tufões causam grandes danos aos Estados Unidos. Ao mesmo tempo, dezenas e centenas de pessoas morrem. Na Europa Ocidental, os furacões causam menos danos.

As tempestades são consideradas um fenômeno atmosférico catastrófico. Eles ocorrem quando o ar quente e úmido sobe muito rapidamente. Na fronteira das zonas tropicais e subtropicais, as trovoadas ocorrem 90-100 dias por ano, na zona temperada 10-30 dias. Em nosso país, o maior número de tempestades ocorre no norte do Cáucaso.

As tempestades geralmente duram menos de uma hora. Particularmente perigosos são chuvas intensas, granizo, relâmpagos, rajadas de vento e correntes verticais de ar. O perigo de granizo é determinado pelo tamanho das pedras de granizo. No norte do Cáucaso, a massa de granizo chegou a 0,5 kg, e na Índia foram registrados granizo pesando 7 kg. As áreas urbanas mais perigosas do nosso país estão localizadas no norte do Cáucaso. Em julho de 1992, o granizo danificou o aeroporto " Mineralnye Vody» 18 aeronaves.

Fenômenos atmosféricos perigosos incluem relâmpagos. Eles matam pessoas, gado, causam incêndios e danificam a rede elétrica. Cerca de 10.000 pessoas morrem devido a tempestades e suas consequências todos os anos em todo o mundo. Além disso, em algumas áreas de África, França e EUA, o número de vítimas causadas por raios é maior do que por outros fenómenos naturais. O dano económico anual causado pelas tempestades nos Estados Unidos é de pelo menos 700 milhões de dólares.

As secas são típicas de regiões desérticas, estepes e estepes florestais. A falta de precipitação provoca o ressecamento do solo, diminuição do nível dos lençóis freáticos e dos reservatórios até que sequem completamente. A deficiência de umidade leva à morte da vegetação e das colheitas. As secas são especialmente graves em África, no Próximo e Médio Oriente, na Ásia Central e no sul da América do Norte.

As secas alteram as condições de vida humana e têm um efeito adverso no ambiente natural através de processos como a salinização do solo, ventos secos, tempestades de poeira, erosão do solo e incêndios florestais. Os incêndios são especialmente graves durante a seca nas regiões de taiga, florestas tropicais e subtropicais e savanas.

As secas são processos de curto prazo que duram uma temporada. Quando as secas duram mais de duas temporadas, existe a ameaça de fome e mortalidade em massa. Normalmente, a seca afeta o território de um ou mais países. Secas prolongadas com consequências trágicas ocorrem com especial frequência na região do Sahel, em África.

Fenômenos atmosféricos como nevascas, chuvas intensas de curta duração e chuvas prolongadas causam grandes danos. As nevascas causam avalanches massivas nas montanhas, e o rápido derretimento da neve caída e as chuvas prolongadas levam a inundações. A enorme massa de água que cai na superfície terrestre, especialmente em áreas sem árvores, causa severa erosão do solo. Há um crescimento intensivo de sistemas de vigas de ravina. As inundações ocorrem como resultado de grandes inundações durante períodos de fortes precipitações ou cheias após aquecimento repentino ou derretimento da neve na primavera e, portanto, são fenômenos atmosféricos na origem (são discutidos no capítulo sobre o papel ecológico da hidrosfera).

Mudanças atmosféricas antropogênicas

Atualmente existem muitos várias fontes natureza antropogénica, causando poluição atmosférica e conduzindo a graves perturbações no equilíbrio ecológico. Em termos de escala, o maior impacto na atmosfera provém de duas fontes: transportes e indústria. Em média, os transportes representam cerca de 60% do total da poluição atmosférica, a indústria - 15, a energia térmica - 15, as tecnologias de destruição de resíduos domésticos e industriais - 10%.

O transporte, dependendo do combustível utilizado e dos tipos de oxidantes, emite na atmosfera óxidos de nitrogênio, enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, chumbo e seus compostos, fuligem, benzopireno (substância do grupo dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, que é um forte agente cancerígeno, causando câncer pele).

A indústria emite dióxido de enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, hidrocarbonetos, amônia, sulfeto de hidrogênio, ácido sulfúrico, fenol, cloro, flúor e outros compostos químicos para a atmosfera. Mas a posição dominante entre as emissões (até 85%) é ocupada pela poeira.

Como resultado da poluição, a transparência da atmosfera muda, causando aerossóis, poluição atmosférica e chuva ácida.

Aerossóis são sistemas dispersos constituídos por partículas sólido ou gotas de líquido suspensas em ambiente gasoso. O tamanho das partículas da fase dispersa é geralmente de 10 -3 -10 -7 cm. Dependendo da composição da fase dispersa, os aerossóis são divididos em dois grupos. Um inclui aerossóis que consistem em partículas sólidas dispersas num meio gasoso, o segundo inclui aerossóis que são uma mistura de fases gasosas e líquidas. Os primeiros são chamados de fumaça e os últimos - nevoeiros. No processo de sua formação, os centros de condensação desempenham um papel importante. Cinzas vulcânicas, poeira cósmica, produtos de emissões industriais, diversas bactérias, etc. atuam como núcleos de condensação. O número de possíveis fontes de núcleos de concentração está em constante crescimento. Assim, por exemplo, quando a grama seca é destruída pelo fogo em uma área de 4.000 m 2, formam-se em média 11 * 10 22 núcleos de aerossol.

Os aerossóis começaram a se formar a partir do momento em que nosso planeta apareceu e influenciou as condições naturais. Contudo, a sua quantidade e ações, equilibradas com o ciclo geral das substâncias na natureza, não provocaram alterações ambientais profundas. Os fatores antropogênicos de sua formação deslocaram esse equilíbrio para sobrecargas significativas da biosfera. Esta característica tornou-se especialmente evidente desde que a humanidade começou a usar aerossóis especialmente criados, tanto na forma de substâncias tóxicas quanto para proteção de plantas.

Os mais perigosos para a vegetação são os aerossóis de dióxido de enxofre, fluoreto de hidrogênio e nitrogênio. Quando entram em contato com a superfície úmida das folhas, formam ácidos que prejudicam os seres vivos. As névoas ácidas entram nos órgãos respiratórios de animais e humanos junto com o ar inalado e têm um efeito agressivo nas membranas mucosas. Alguns deles decompõem tecidos vivos e aerossóis radioativos causam câncer. Entre os isótopos radioativos, o Sg 90 é particularmente perigoso não só pela sua carcinogenicidade, mas também como análogo do cálcio, substituindo-o nos ossos dos organismos, causando a sua decomposição.

Durante as explosões nucleares, nuvens de aerossóis radioativos são formadas na atmosfera. Pequenas partículas com raio de 1 a 10 mícrons caem não apenas nas camadas superiores da troposfera, mas também na estratosfera, onde podem permanecer por muito tempo. Nuvens de aerossóis também são formadas durante a operação de reatores em instalações industriais que produzem combustível nuclear, bem como em decorrência de acidentes em usinas nucleares.

O smog é uma mistura de aerossóis com fases dispersas líquidas e sólidas, que formam uma cortina de neblina sobre áreas industriais e grandes cidades.

Existem três tipos de poluição atmosférica: gelada, úmida e seca. A poluição do gelo é chamada de poluição do Alasca. Esta é uma combinação de poluentes gasosos com a adição de partículas de poeira e cristais de gelo que ocorrem quando as gotas de neblina e vapor dos sistemas de aquecimento congelam.

A poluição úmida, ou poluição do tipo Londres, às vezes é chamada de poluição de inverno. É uma mistura de poluentes gasosos (principalmente dióxido de enxofre), partículas de poeira e gotículas de neblina. O pré-requisito meteorológico para o aparecimento da poluição atmosférica no inverno é o clima calmo, no qual uma camada de ar quente está localizada acima da camada subterrânea de ar frio (abaixo de 700 m). Neste caso, não há apenas troca horizontal, mas também vertical. Os poluentes, geralmente dispersos em camadas altas, neste caso acumulam-se na camada superficial.

A poluição seca ocorre em horário de verão, e é frequentemente chamada de poluição atmosférica do tipo Los Angeles. É uma mistura de ozônio, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e vapores ácidos. Esse smog é formado como resultado da decomposição de poluentes pela radiação solar, principalmente sua parte ultravioleta. O pré-requisito meteorológico é a inversão atmosférica, expressa no aparecimento de uma camada de ar frio acima do ar quente. Normalmente, gases e partículas sólidas levantadas por correntes de ar quente são então dispersas nas camadas superiores frias, mas neste caso acumulam-se na camada de inversão. No processo de fotólise, os dióxidos de nitrogênio formados durante a combustão do combustível nos motores dos automóveis se decompõem:

NÃO 2 → NÃO + O

Então ocorre a síntese do ozônio:

O + O 2 + M → O 3 + M

NÃO + O → NÃO 2

Os processos de fotodissociação são acompanhados por um brilho verde-amarelo.

Além disso, ocorrem reações do tipo: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, ou seja, forma-se ácido sulfúrico forte.

Com a mudança das condições meteorológicas (aparecimento de vento ou mudança de umidade), o ar frio se dissipa e a poluição atmosférica desaparece.

A presença de substâncias cancerígenas no smog provoca problemas respiratórios, irritação das membranas mucosas, distúrbios circulatórios, asfixia asmática e muitas vezes a morte. A poluição atmosférica é especialmente perigosa para crianças pequenas.

A chuva ácida é a precipitação atmosférica acidificada por emissões industriais de óxidos de enxofre, nitrogênio e vapores de ácido perclórico e cloro neles dissolvidos. Durante a combustão do carvão e do gás, a maior parte do enxofre nele contido, tanto na forma de óxido como em compostos com ferro, nomeadamente pirite, pirrotite, calcopirite, etc., é convertido em óxido de enxofre, que, juntamente com dióxido de carbono, é emitido para a atmosfera. Quando o nitrogênio atmosférico e as emissões técnicas se combinam com o oxigênio, vários óxidos de nitrogênio são formados, e o volume de óxidos de nitrogênio formados depende da temperatura de combustão. A maior parte dos óxidos de nitrogênio ocorre durante a operação de veículos e locomotivas a diesel, e uma parcela menor ocorre no setor de energia e nas empresas industriais. Os óxidos de enxofre e nitrogênio são os principais formadores de ácido. Ao reagir com o oxigênio atmosférico e o vapor de água nele contido, formam-se os ácidos sulfúrico e nítrico.

Sabe-se que equilíbrio alcalino-ácido ambiente é determinado pelo valor do pH. Um ambiente neutro tem um valor de pH de 7, um ambiente ácido tem um valor de pH de 0 e um ambiente alcalino tem um valor de pH de 14. Na era moderna, o valor de pH da água da chuva é 5,6, embora no passado recente tenha era neutro. Uma diminuição de um no valor do pH corresponde a um aumento de dez vezes na acidez e, portanto, atualmente, chuvas com maior acidez caem em quase todos os lugares. A acidez máxima da chuva registada na Europa Ocidental foi de 4-3,5 pH. Deve-se levar em conta que um valor de pH de 4-4,5 é letal para a maioria dos peixes.

A chuva ácida tem um efeito agressivo na vegetação terrestre, nos edifícios industriais e residenciais e contribui para uma aceleração significativa do intemperismo das rochas expostas. O aumento da acidez impede a autorregulação da neutralização dos solos onde os nutrientes se dissolvem. Por sua vez, isto leva a uma diminuição acentuada na produção e causa degradação da cobertura vegetal. A acidez do solo promove a liberação de solos pesados, que são gradualmente absorvidos pelas plantas, causando sérios danos aos tecidos e penetrando na cadeia alimentar humana.

Mudança no potencial ácido alcalino águas do mar, especialmente em águas rasas, leva à cessação da reprodução de muitos invertebrados, causa a morte de peixes e perturba o equilíbrio ecológico dos oceanos.

Como resultado da chuva ácida, as florestas correm risco de destruição Europa Ocidental, Estados Bálticos, Carélia, Urais, Sibéria e Canadá.

A meteorologia lida com variações de longo prazo e a climatologia lida com variações de longo prazo.

A espessura da atmosfera está a 1.500 km da superfície da Terra. A massa total de ar, ou seja, a mistura de gases que constituem a atmosfera, é 5,1-5,3 * 10 ^ 15 toneladas. A massa molecular do ar limpo e seco é 29. A pressão a 0 ° C ao nível do mar é 101.325. Pa, ou 760 mm. Rt. Arte.; temperatura crítica - 140,7 °C; pressão crítica 3,7 MPa. A solubilidade do ar em água a 0 °C é de 0,036%, a 25 °C - 0,22%.

O estado físico da atmosfera é determinado. Parâmetros básicos da atmosfera: densidade do ar, pressão, temperatura e composição. À medida que a altitude aumenta, a densidade do ar diminui. A temperatura também muda com as mudanças de altitude. Vertical é caracterizado por diferentes temperaturas e propriedades elétricas, diferentes condições de ar. Dependendo da temperatura da atmosfera, distinguem-se as seguintes camadas principais: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, exosfera (esfera de dispersão). As regiões de transição da atmosfera entre conchas vizinhas são chamadas tropopausa, estratopausa, etc., respectivamente.

Troposfera- a altura mais baixa, principal e mais estudada nas regiões polares é de 8 a 10 km, em latitudes temperadas até 10 a 12 km, no equador - 16 a 18 km. A troposfera contém aproximadamente 80-90% da massa total da atmosfera e quase todo o vapor d’água. Ao subir a cada 100 m, a temperatura na troposfera diminui em média 0,65 °C e atinge -53 °C na parte superior. Esta camada superior da troposfera é chamada de tropopausa. A turbulência e a convecção são altamente desenvolvidas na troposfera, a parte predominante está concentrada, as nuvens aparecem e se desenvolvem.

Estratosfera- uma camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Caracterizado por uma ligeira mudança de temperatura na camada de 11-25 km (camada inferior da estratosfera) e um aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8°C (camada superior da estratosfera ou região de inversão). Tendo atingido um valor de 273 K (0 °C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura permanece constante até uma altitude de 55 km. Esta região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera.

É na estratosfera que a camada está localizada ozonosfera(“camada de ozônio”, a uma altitude de 15-20 a 55-60 km), que determina o limite superior da vida em. Um componente importante da estratosfera e da mesosfera é o ozônio, que se forma como resultado de reações fotoquímicas mais intensamente a uma altitude de 30 km. A massa total de ozônio seria de pressão normal uma camada de 1,7 a 4 mm de espessura, mas isso é suficiente para absorver o ultravioleta destrutivo da vida. A destruição do ozônio ocorre quando ele interage com radicais livres, óxido de nitrogênio e compostos contendo halogênio (incluindo “freons”). Ozônio - uma alotropia de oxigênio, é formada como resultado da seguinte reação química, geralmente após a chuva, quando o composto resultante sobe para as camadas superiores da troposfera; O ozônio tem um cheiro específico.

Na estratosfera, a maior parte da parte de ondas curtas da radiação ultravioleta (180-200 nm) é retida e a energia das ondas curtas é transformada. Sob a influência desses raios, os campos magnéticos mudam, as moléculas se desintegram, ocorre a ionização, nova formação de gases e outros compostos químicos. Esses processos podem ser observados na forma de luzes do norte, relâmpagos e outros brilhos. Quase não há vapor d'água na estratosfera.

Mesosfera começa a uma altitude de 50 km e se estende até 80-90 km. a uma altitude de 75-85 km cai para -88 °C. O limite superior da mesosfera é a mesopausa.

Termosfera(outro nome é ionosfera) - a camada da atmosfera próxima à mesosfera - começa a uma altitude de 80-90 km e se estende até 800 km. A temperatura do ar na termosfera aumenta rápida e continuamente e atinge várias centenas e até milhares de graus.

Exosfera- zona de dispersão, a parte externa da termosfera, localizada acima de 800 km. O gás na exosfera é muito rarefeito e daqui suas partículas vazam para o espaço interplanetário (dissipação).
Até uma altitude de 100 km, a atmosfera é uma mistura de gases homogênea (monofásica) e bem misturada. Nas camadas superiores, a distribuição dos gases ao longo da altura depende dos seus pesos moleculares; a concentração de gases mais pesados ​​diminui mais rapidamente com a distância da superfície da Terra; Devido à diminuição da densidade do gás, a temperatura cai de 0 °C na estratosfera para -110 °C na mesosfera. No entanto, a energia cinética de partículas individuais em altitudes de 200-250 km corresponde a uma temperatura de aproximadamente 1500 °C. Acima de 200 km, são observadas flutuações significativas na temperatura e na densidade do gás no tempo e no espaço.

A uma altitude de cerca de 2.000-3.000 km, a exosfera gradualmente se transforma no chamado vácuo próximo do espaço, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás representa apenas parte da matéria interplanetária. A outra parte consiste em partículas de poeira de origem cometária e meteórica. Além dessas partículas extremamente rarefeitas, penetram neste espaço radiações eletromagnéticas e corpusculares de origem solar e galáctica.

A troposfera representa cerca de 80% da massa da atmosfera, a estratosfera - cerca de 20%; a massa da mesosfera não é superior a 0,3%, a termosfera é inferior a 0,05% da massa total da atmosfera. Com base nas propriedades elétricas da atmosfera, a neutronosfera e a ionosfera são diferenciadas. Atualmente, acredita-se que a atmosfera se estende a uma altitude de 2.000 a 3.000 km.

Dependendo da composição do gás na atmosfera, distinguem-se a homosfera e a heterosfera. Heterosfera- esta é a área onde a gravidade afeta a separação dos gases, porque sua mistura a tal altura é insignificante. Isto implica uma composição variável da heterosfera. Abaixo dela encontra-se uma parte homogênea e bem misturada da atmosfera chamada homosfera. A fronteira entre essas camadas é chamada de turbopausa e fica a uma altitude de cerca de 120 km;

A pressão atmosférica é a pressão do ar atmosférico sobre os objetos nele contidos e na superfície da Terra. A pressão atmosférica normal é 760 mmHg. Arte. (101.325 Pa). Para cada quilômetro de aumento de altitude, a pressão cai 100 mm.

Composição atmosférica

O envelope de ar da Terra, constituído principalmente por gases e impurezas diversas (poeira, gotas de água, cristais de gelo, sais marinhos, produtos de combustão), cuja quantidade não é constante. Os principais gases são nitrogênio (78%), oxigênio (21%) e argônio (0,93%). A concentração dos gases que compõem a atmosfera é quase constante, com exceção do dióxido de carbono CO2 (0,03%).

A atmosfera também contém SO2, CH4, NH3, CO, hidrocarbonetos, HC1, HF, vapor de Hg, I2, bem como NO e muitos outros gases em pequenas quantidades. A troposfera contém constantemente uma grande quantidade de partículas sólidas e líquidas em suspensão (aerossol).