Atmosfeer(van het Griekse atmos - stoom en spharia - bal) - de luchtschil van de aarde, meedraaiend. De ontwikkeling van de atmosfeer was nauw verbonden met de geologische en geochemische processen die op onze planeet plaatsvonden, evenals met de activiteiten van levende organismen.

De ondergrens van de atmosfeer valt samen met het aardoppervlak, omdat lucht doordringt tot in de kleinste poriën in de bodem en zelfs in water wordt opgelost.

De bovengrens op een hoogte van 2000-3000 km gaat geleidelijk over in de ruimte.

Dankzij de atmosfeer, die zuurstof bevat, is leven op aarde mogelijk. Atmosferische zuurstof wordt gebruikt bij het ademhalingsproces door mensen, dieren en planten.

Als er geen atmosfeer was, zou de aarde zo stil zijn als de maan. Geluid is immers de trilling van luchtdeeltjes. De blauwe kleur van de lucht wordt verklaard door het feit dat de zonnestralen, die door de atmosfeer gaan, als door een lens, uiteenvallen in hun samenstellende kleuren. Tegelijkertijd zijn de stralen van blauwe en blauwe kleuren het meest verspreid.

De atmosfeer vangt de meeste ultraviolette straling van de zon op, wat een schadelijk effect heeft op levende organismen. Het houdt ook de warmte aan het aardoppervlak vast, waardoor onze planeet niet afkoelt.

De structuur van de atmosfeer

In de atmosfeer zijn verschillende lagen te onderscheiden, die verschillen in dichtheid en dichtheid (Fig. 1).

Troposfeer

Troposfeer- de laagste laag van de atmosfeer, waarvan de dikte 8-10 km boven de polen is, op gematigde breedtegraden - 10-12 km, en boven de evenaar - 16-18 km.

Afb. 1. De structuur van de atmosfeer van de aarde

De lucht in de troposfeer wordt verwarmd vanaf het aardoppervlak, dat wil zeggen van land en water. Daarom neemt de luchttemperatuur in deze laag af met de hoogte met gemiddeld 0,6 ° C voor elke 100 m. Aan de bovenrand van de troposfeer bereikt deze -55 ° C. Tegelijkertijd is de luchttemperatuur in het equatoriale gebied aan de bovenrand van de troposfeer -70 ° en in het Noordpoolgebied -65 ° .

In de troposfeer is ongeveer 80% van de massa van de atmosfeer geconcentreerd, bevindt zich bijna alle waterdamp, komen onweersbuien, stormen, wolken en neerslag voor, en vindt er ook verticale (convectie) en horizontale (wind) luchtbeweging plaats.

We kunnen stellen dat het weer voornamelijk in de troposfeer wordt gevormd.

Stratosfeer

Stratosfeer- de laag van de atmosfeer die zich op een hoogte van 8 tot 50 km boven de troposfeer bevindt. De kleur van de lucht in deze laag lijkt paars, wat wordt verklaard door de verdunning van de lucht, waardoor de zonnestralen bijna niet worden verstrooid.

De stratosfeer bevat 20% van de massa van de atmosfeer. De lucht in deze laag is ijler, er is praktisch geen waterdamp en daardoor ontstaan ​​er bijna geen wolken en neerslag. In de stratosfeer worden echter stabiele luchtstromen waargenomen, waarvan de snelheid 300 km / u bereikt.

Deze laag is geconcentreerd ozon(ozonscherm, ozonosfeer), een laag die ultraviolette stralen absorbeert, waardoor ze de aarde niet bereiken en zo de levende organismen op onze planeet beschermt. Dankzij ozon ligt de luchttemperatuur aan de bovengrens van de stratosfeer in het bereik van -50 tot 4-55 ° C.

Tussen de mesosfeer en de stratosfeer bevindt zich een overgangszone - de stratopauze.

Mesosfeer

Mesosfeer- de laag van de atmosfeer op een hoogte van 50-80 km. De dichtheid van lucht is hier 200 keer kleiner dan aan het aardoppervlak. De kleur van de lucht in de mesosfeer lijkt zwart en overdag zijn sterren zichtbaar. De luchttemperatuur daalt tot -75 (-90) ° С.

Op een hoogte van 80 km begint thermosfeer. De luchttemperatuur in deze laag stijgt sterk tot een hoogte van 250 m en wordt dan constant: op een hoogte van 150 km bereikt deze 220-240 ° C; op een hoogte van 500-600 km is het meer dan 1500 ° C.

In de mesosfeer en thermosfeer, onder invloed van kosmische straling, vervallen gasmoleculen in geladen (geïoniseerde) deeltjes van atomen, daarom werd dit deel van de atmosfeer genoemd ionosfeer- een laag zeer ijle lucht op een hoogte van 50 tot 1000 km, voornamelijk bestaande uit geïoniseerde zuurstofatomen, stikstofoxidemoleculen en vrije elektronen. Deze laag wordt gekenmerkt door een hoge elektrificatie, en lange en middellange radiogolven worden erdoor gereflecteerd, als van een spiegel.

In de ionosfeer ontstaan ​​aurora's - de gloed van ijle gassen onder invloed van elektrisch geladen deeltjes die van de zon vliegen - en worden scherpe schommelingen van het magnetische veld waargenomen.

exosfeer

exosfeer- de buitenste laag van de atmosfeer, gelegen boven 1000 km. Deze laag wordt ook wel de verstrooiende bol genoemd, omdat gasdeeltjes hier met hoge snelheid bewegen en de ruimte in kunnen worden verstrooid.

Sfeer samenstelling

De atmosfeer is een mengsel van gassen, bestaande uit stikstof (78,08%), zuurstof (20,95%), kooldioxide (0,03%), argon (0,93%), een kleine hoeveelheid helium, neon, xenon, krypton (0,01%) , ozon en andere gassen, maar hun gehalte is verwaarloosbaar (tabel 1). De moderne samenstelling van de aardse lucht werd meer dan honderd miljoen jaar geleden vastgesteld, maar de dramatisch toegenomen productieactiviteit van de mens leidde nog steeds tot verandering. Momenteel is er een toename van het CO2-gehalte met ongeveer 10-12%.

De gassen waaruit de atmosfeer bestaat, hebben verschillende functionele rollen. De belangrijkste betekenis van deze gassen wordt echter vooral bepaald door het feit dat ze stralingsenergie zeer sterk absorberen en dus een significant effect hebben op het temperatuurregime van het aardoppervlak en de atmosfeer.

Tabel 1. Chemische samenstelling van droge atmosferische lucht nabij het aardoppervlak

	Volumeconcentratie. %	Molecuulgewicht, eenheden
Zuurstof
Kooldioxide
Lachgas
	van 0 tot 0.00001
Zwaveldioxide	van 0 tot 0.000007 in de zomer; van 0 tot 0.000002 in de winter
	Van 0 tot 0.000002	46,0055/17,03061
Azog dioxide
Koolmonoxide

Stikstof, het meest verspreide gas in de atmosfeer, het is chemisch niet erg actief.

Zuurstof, in tegenstelling tot stikstof, is het een zeer actief chemisch element. De specifieke functie van zuurstof is de oxidatie van organisch materiaal van heterotrofe organismen, rotsen en ondergeoxideerde gassen die door vulkanen in de atmosfeer worden uitgestoten. Zonder zuurstof zou er geen afbraak van dood organisch materiaal plaatsvinden.

De rol van koolstofdioxide in de atmosfeer is uitzonderlijk groot. Het komt in de atmosfeer terecht als gevolg van verbrandingsprocessen, ademhaling van levende organismen, verval en is in de eerste plaats het belangrijkste bouwmateriaal voor de aanmaak van organisch materiaal tijdens fotosynthese. Daarnaast is de eigenschap van kooldioxide van groot belang om kortgolvige zonnestraling door te geven en een deel van de thermische langgolvige straling te absorberen, waardoor het zogenaamde broeikaseffect ontstaat, dat hieronder zal worden besproken.

De invloed op atmosferische processen, vooral op het thermische regime van de stratosfeer, wordt ook uitgeoefend door ozon. Dit gas dient als een natuurlijke absorber van ultraviolette straling van de zon, en absorptie van zonnestraling leidt tot verwarming van de lucht. De gemiddelde maandelijkse waarden van het totale ozongehalte in de atmosfeer variëren afhankelijk van de breedtegraad van het gebied en de tijd van het jaar in het bereik van 0,23-0,52 cm (dit is de dikte van de ozonlaag bij bodemdruk en temperatuur) . Een toename van het ozongehalte van de evenaar tot de polen en een jaarlijkse variatie met een minimum in de herfst en een maximum in de lente worden waargenomen.

Een kenmerkende eigenschap van de atmosfeer is dat het gehalte van de belangrijkste gassen (stikstof, zuurstof, argon) onbeduidend verandert met de hoogte: op een hoogte van 65 km in de atmosfeer is het stikstofgehalte 86%, zuurstof 19, argon is 0,91 en op een hoogte van 95 km - stikstof 77, zuurstof - 21,3, argon - 0,82%. De constantheid van de samenstelling van atmosferische lucht verticaal en horizontaal wordt gehandhaafd door deze te mengen.

Naast gassen bevat de lucht waterdamp en vaste deeltjes. Dit laatste kan zowel van natuurlijke als kunstmatige (antropogene) oorsprong zijn. Dit zijn stuifmeel, kleine zoutkristallen, straatstof, aerosolverontreinigingen. Wanneer de zonnestralen het raam binnenkomen, zijn ze met het blote oog te zien.

Deeltjes zijn vooral overvloedig aanwezig in de lucht van steden en grote industriële centra, waar de uitstoot van schadelijke gassen en hun onzuiverheden die tijdens de verbranding van brandstof worden gevormd, worden toegevoegd aan spuitbussen.

De concentratie van aërosolen in de atmosfeer bepaalt de transparantie van de lucht, die de zonnestraling beïnvloedt die het aardoppervlak bereikt. De grootste aerosolen zijn condensatiekernen (van lat. condensatie- verdichting, verdikking) - bijdragen aan de transformatie van waterdamp in waterdruppels.

De waarde van waterdamp wordt vooral bepaald door het feit dat het de langgolvige warmtestraling van het aardoppervlak vertraagt; vertegenwoordigt de hoofdschakel van grote en kleine vochtkringlopen; verhoogt de luchttemperatuur tijdens condensatie van waterbedden.

De hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer verandert in tijd en ruimte. Zo varieert de concentratie van waterdamp aan het aardoppervlak van 3% in de tropen tot 2-10 (15)% in Antarctica.

Het gemiddelde gehalte aan waterdamp in de verticale kolom van de atmosfeer op gematigde breedtegraden is ongeveer 1,6-1,7 cm (dit is de dikte van een laag gecondenseerde waterdamp). Informatie over waterdamp in verschillende lagen van de atmosfeer is tegenstrijdig. Zo werd aangenomen dat in het hoogtebereik van 20 tot 30 km de specifieke luchtvochtigheid sterk toeneemt met de hoogte. Latere metingen wijzen echter op een grotere droogte van de stratosfeer. Blijkbaar is de specifieke vochtigheid in de stratosfeer weinig afhankelijk van de hoogte en bedraagt ​​deze 2-4 mg/kg.

De variabiliteit van het waterdampgehalte in de troposfeer wordt bepaald door de interactie van de processen van verdamping, condensatie en horizontaal transport. Door condensatie van waterdamp ontstaan ​​wolken en valt neerslag in de vorm van regen, hagel en sneeuw.

De processen van faseovergangen van water vinden voornamelijk plaats in de troposfeer. Daarom worden wolken in de stratosfeer (op een hoogte van 20-30 km) en de mesosfeer (nabij de mesopauze), parelmoerachtig en zilverachtig genoemd, relatief zelden waargenomen, terwijl troposfeer wolken bedekken vaak ongeveer 50% van het gehele aardoppervlak.

De hoeveelheid waterdamp die in de lucht kan zitten, is afhankelijk van de luchttemperatuur.

1 m 3 lucht bij een temperatuur van -20 ° C kan niet meer dan 1 g water bevatten; bij 0 ° С - niet meer dan 5 g; bij +10 ° С - niet meer dan 9 g; bij +30 ° С - niet meer dan 30 g water.

Uitgang: hoe hoger de luchttemperatuur, hoe meer waterdamp het kan bevatten.

De lucht kan zijn verzadigd en niet verzadigd waterdamp. Dus als bij een temperatuur van +30 ° C 1 m 3 lucht 15 g waterdamp bevat, is de lucht niet verzadigd met waterdamp; als 30 g verzadigd is.

Absolute vochtigheid Is de hoeveelheid waterdamp in 1 m 3 lucht. Het wordt uitgedrukt in gram. Als ze bijvoorbeeld zeggen "de absolute vochtigheid is 15", dan betekent dit dat 1 ml 15 g waterdamp bevat.

Relatieve vochtigheid- Dit is de verhouding (in procenten) van het werkelijke waterdampgehalte in 1 m 3 lucht tot de hoeveelheid waterdamp die bij een bepaalde temperatuur in 1 ml L kan zitten. Als de radio bijvoorbeeld tijdens de uitzending van het weerbericht zegt dat de relatieve vochtigheid 70% is, betekent dit dat de lucht 70% van de waterdamp bevat die hij bij een bepaalde temperatuur kan vasthouden.

Hoe groter de relatieve vochtigheid van de lucht, d.w.z. hoe dichter de lucht bij verzadiging is, hoe groter de kans op neerslag.

In de equatoriale zone wordt altijd een hoge (tot 90%) relatieve luchtvochtigheid waargenomen, omdat er het hele jaar door een hoge luchttemperatuur is en er veel verdamping is vanaf het oppervlak van de oceanen. Dezelfde hoge relatieve vochtigheid en in de poolgebieden, maar alleen omdat bij lage temperaturen zelfs een kleine hoeveelheid waterdamp de lucht verzadigd of bijna verzadigd maakt. Op gematigde breedtegraden verandert de relatieve vochtigheid met de seizoenen - in de winter is deze hoger, in de zomer is deze lager.

Vooral lage relatieve luchtvochtigheid in woestijnen: 1 m 1 lucht daar bevat twee tot drie keer minder dan de hoeveelheid waterdamp die mogelijk is bij een bepaalde temperatuur.

Voor het meten van de relatieve vochtigheid wordt een hygrometer gebruikt (van het Griekse hygros - nat en metreco - ik meet).

Bij afkoeling kan verzadigde lucht niet dezelfde hoeveelheid waterdamp vasthouden; het verdikt (condenseert) en verandert in mistdruppels. Mist kan worden waargenomen in de zomer op een heldere koele nacht.

De wolken- dit is dezelfde mist, alleen wordt deze niet in de buurt van het aardoppervlak gevormd, maar op een bepaalde hoogte. De lucht stijgt op, koelt af en de waterdamp erin condenseert. De resulterende kleine druppeltjes water vormen de wolken.

Bij de vorming van wolken zijn betrokken en vaste deeltjes hangen in de troposfeer.

Wolken kunnen verschillende vormen hebben, die afhankelijk zijn van de omstandigheden van hun vorming (Tabel 14).

De laagste en zwaarste wolken zijn stratus. Ze bevinden zich op een hoogte van 2 km van het aardoppervlak. Op een hoogte van 2 tot 8 km kunnen meer pittoreske stapelwolken worden waargenomen. De hoogste en lichtste zijn cirruswolken. Ze bevinden zich op een hoogte van 8 tot 18 km boven het aardoppervlak.

Gezinnen	Wolken geboorte	Uitwendig uiterlijk
A. Wolken van de bovenste laag - boven 6 km	I. Cirrus	Draadvormig, vezelig, wit
	II. Circocumulus	Lagen en ribbels van fijne vlokken en krullen, wit
	III. Cirrostratus	Transparante witachtige sluier
B. Middelhoge bewolking - boven 2 km	IV. Altcumulus	Naden en ribbels van witte en grijze kleur
	V. Zeer gelaagd	Gladde lijkwade van melkgrijs
B. Laaghangende bewolking - tot 2 km	Vi. Stratus regen	Stevige vormeloze grijze laag
	Vii. Stratocumulus	Niet-doorschijnende grijze lagen en ribbels
	VIII. Gelaagd	Een ondoorzichtige lijkwade van grijs
D. Wolken van verticale ontwikkeling - van de onderste naar de bovenste laag	IX. cumulus	Clubs en koepels zijn helderwit, met gescheurde randen in de wind
	X. Cumulonimbus	Krachtige cumulusmassa's, donker loden van kleur

Bescherming van de atmosfeer

De belangrijkste bron zijn industriële installaties en auto's. In grote steden is het probleem van gasvervuiling op de belangrijkste transportroutes zeer acuut. Dat is de reden waarom in veel grote steden van de wereld, ook in ons land, milieucontrole van de toxiciteit van uitlaatgassen van voertuigen is ingevoerd. Volgens deskundigen kunnen rook en stoffigheid van de lucht de toevoer van zonne-energie naar het aardoppervlak halveren, waardoor de natuurlijke omstandigheden zullen veranderen.

Sfeer van de aarde

Atmosfeer(van. Oud Grieksἀτμός - stoom en σφαῖρα - bal) - gas- schelp ( geosfeer) rond de planeet Land... Zijn binnenoppervlak bedekt hydrosfeer en gedeeltelijk schors, wordt de buitenste begrensd door het nabije aardse deel van de ruimte.

De verzameling takken van natuurkunde en scheikunde die de atmosfeer bestuderen, wordt meestal genoemd fysica van de atmosfeer... De sfeer bepaalt het weer op het aardoppervlak, het weer bestuderen meteorologie en variaties op lange termijn klimaat - klimatologie.

De structuur van de atmosfeer

De structuur van de atmosfeer

Troposfeer

De bovengrens ligt op een hoogte van 8-10 km in poolstreken, 10-12 km in gematigde en 16-18 km in tropische breedtegraden; in de winter is het lager dan in de zomer. De onderste, hoofdlaag van de atmosfeer. Bevat meer dan 80% van de totale massa atmosferische lucht en ongeveer 90% van alle waterdamp in de atmosfeer. Sterk ontwikkeld in de troposfeer turbulentie en convectie, opstaan wolken, ontwikkelen cyclonen en anticyclonen... De temperatuur neemt af met toenemende hoogte met een gemiddelde verticale verloop 0,65 ° / 100 m

Voor "normale omstandigheden" aan het aardoppervlak wordt het volgende genomen: dichtheid 1,2 kg/m3, luchtdruk 101,35 kPa, temperatuur plus 20 ° C en relatieve vochtigheid 50%. Deze voorwaardelijke indicatoren zijn van puur technische betekenis.

Stratosfeer

De laag van de atmosfeer, gelegen op een hoogte van 11 tot 50 km. Een lichte verandering in temperatuur in de laag 11-25 km (de onderste laag van de stratosfeer) en de toename in de laag 25-40 km van -56,5 tot 0,8 ° zijn kenmerkend VAN(de bovenste laag van de stratosfeer of regio) inversies). Met een waarde van ongeveer 273 K (bijna 0 ° C) op een hoogte van ongeveer 40 km, blijft de temperatuur constant tot een hoogte van ongeveer 55 km. Dit gebied met constante temperatuur heet stratopauze en is de grens tussen de stratosfeer en mesosfeer.

Stratopauze

De grenslaag van de atmosfeer tussen de stratosfeer en de mesosfeer. De verticale temperatuurverdeling heeft een maximum (ongeveer 0°C).

Mesosfeer

Sfeer van de aarde

Mesosfeer begint op een hoogte van 50 km en strekt zich uit tot 80-90 km. De temperatuur neemt af met de hoogte met een gemiddelde verticale gradiënt (0,25-0,3) ° / 100 m. Het belangrijkste energieproces is stralingswarmteoverdracht. Complexe fotochemische processen waarbij: vrije radicalen, vibrationeel geëxciteerde moleculen, enz., zorgen ervoor dat de atmosfeer gloeit.

Mesopauze

Overgangslaag tussen de mesosfeer en de thermosfeer. Er is een minimum in de verticale temperatuurverdeling (ongeveer -90 ° C).

Zaklijn

Hoogte boven zeeniveau, die conventioneel wordt beschouwd als de grens tussen de atmosfeer en de ruimte van de aarde.

Thermosfeer

Hoofd artikel: Thermosfeer

De bovengrens is ongeveer 800 km. De temperatuur stijgt tot hoogten van 200-300 km, waar het waarden in de orde van 1500 K bereikt, waarna het bijna constant blijft tot op grote hoogte. Onder invloed van ultraviolette en röntgenstraling van de zon en kosmische straling treedt luchtionisatie op (" poollicht") - hoofdgebieden ionosfeer in de thermosfeer liggen. Op hoogtes van meer dan 300 km overheerst atomaire zuurstof.

Atmosferische lagen tot een hoogte van 120 km

Exosfeer (Orb van Dispersie)

exosfeer- de verstrooiingszone, het buitenste deel van de thermosfeer, gelegen boven 700 km. Het gas in de exosfeer is zeer ijl, en vandaar de lekkage van zijn deeltjes in de interplanetaire ruimte ( dissipatie).

Tot een hoogte van 100 km is de atmosfeer een homogeen, goed gemengd mengsel van gassen. In hogere lagen hangt de verdeling van gassen over de hoogte af van hun moleculaire massa, de concentratie van zwaardere gassen neemt sneller af met de afstand tot het aardoppervlak. Door een afname van de dichtheid van gassen daalt de temperatuur van 0 ° C in de stratosfeer tot -110 ° C in de mesosfeer. De kinetische energie van individuele deeltjes op een hoogte van 200-250 km komt echter overeen met een temperatuur van ~ 1500 ° C. Boven 200 km worden aanzienlijke schommelingen in de temperatuur en dichtheid van gassen waargenomen in tijd en ruimte.

Op een hoogte van ongeveer 2000-3000 km verandert de exosfeer geleidelijk in de zogenaamde bijna-ruimtevacuüm, die is gevuld met zeer ijle deeltjes van interplanetair gas, voornamelijk waterstofatomen. Maar dit gas is slechts een fractie van de interplanetaire materie. Het andere deel bestaat uit stofachtige deeltjes van kometen en meteoren. Naast extreem ijle stofachtige deeltjes dringt elektromagnetische en corpusculaire straling van zonne- en galactische oorsprong deze ruimte binnen.

De troposfeer is goed voor ongeveer 80% van de massa van de atmosfeer, de stratosfeer - ongeveer 20%; de massa van de mesosfeer is niet meer dan 0,3%, de thermosfeer is minder dan 0,05% van de totale massa van de atmosfeer. Op basis van elektrische eigenschappen in de atmosfeer worden de neutrosfeer en ionosfeer onderscheiden. Op dit moment wordt aangenomen dat de atmosfeer zich uitstrekt tot een hoogte van 2000-3000 km.

Afhankelijk van de samenstelling van het gas in de atmosfeer, homosfeer en heterosfeer. Heterosfeer - dit is het gebied waar de zwaartekracht de scheiding van gassen beïnvloedt, aangezien hun vermenging op deze hoogte verwaarloosbaar is. Vandaar de variabele samenstelling van de heterosfeer. Daaronder ligt een goed gemengd, homogeen deel van de atmosfeer, genaamd homosfeer... De grens tussen deze lagen heet turbopauze, het ligt op een hoogte van ongeveer 120 km.

Fysieke eigenschappen

De dikte van de atmosfeer is ongeveer 2000 - 3000 km van het aardoppervlak. Totale massa lucht- (5,1-5,3) × 10 18 kg. Molaire massa schone droge lucht is 28.966. Druk bij 0 ° C op zeeniveau 101.325 kPa; kritische temperatuur- 140,7 ° C; kritische druk 3,7 MPa; C p 1.0048 × 10 3 J / (kg K) (bij 0 ° C), C v 0,7159 × 103 J / (kg K) (bij 0 ° C). Oplosbaarheid van lucht in water bij 0 ° C - 0,036%, bij 25 ° C - 0,22%.

Fysiologische en andere eigenschappen van de atmosfeer

Reeds op een hoogte van 5 km boven zeeniveau heeft een ongetraind persoon zuurstofgebrek en zonder aanpassing worden de menselijke prestaties aanzienlijk verminderd. Hier eindigt de fysiologische zone van de atmosfeer. Op een hoogte van 15 km wordt menselijke ademhaling onmogelijk, hoewel de atmosfeer tot ongeveer 115 km zuurstof bevat.

De atmosfeer voorziet ons van de zuurstof die we nodig hebben om te ademen. Door de daling van de totale druk van de atmosfeer naarmate deze naar hoogte stijgt, neemt echter ook de partiële zuurstofdruk dienovereenkomstig af.

De menselijke longen bevatten constant ongeveer 3 liter alveolaire lucht. Gedeeltelijke druk zuurstof in de alveolaire lucht bij normale atmosferische druk is 110 mm Hg. Art., de druk van kooldioxide is 40 mm Hg. Art., en waterdamp - 47 mm Hg. Kunst. Met toenemende hoogte daalt de zuurstofdruk en blijft de totale druk van waterdamp en kooldioxide in de longen bijna constant - ongeveer 87 mm Hg. Kunst. De zuurstofstroom naar de longen stopt volledig wanneer de druk van de omringende lucht gelijk wordt aan deze waarde.

Op een hoogte van ongeveer 19-20 km daalt de atmosferische druk tot 47 mm Hg. Kunst. Daarom beginnen op deze hoogte water en interstitiële vloeistof in het menselijk lichaam te koken. Buiten de drukcabine, op deze hoogten, treedt de dood vrijwel onmiddellijk in. Dus vanuit het oogpunt van de menselijke fysiologie begint "ruimte" al op een hoogte van 15-19 km.

Dichte luchtlagen - troposfeer en stratosfeer - beschermen ons tegen de schadelijke effecten van straling. Bij voldoende luchtverdunning, op een hoogte van meer dan 36 km, ioniserend straling- primaire kosmische straling; op hoogtes van meer dan 40 km werkt het ultraviolette deel van het zonnespectrum, dat gevaarlijk is voor de mens.

Naarmate we naar een steeds grotere hoogte boven het aardoppervlak stijgen, verzwakken ze geleidelijk en verdwijnen ze volledig, dergelijke verschijnselen die ons bekend zijn, waargenomen in de lagere lagen van de atmosfeer, zoals de voortplanting van geluid, de opkomst van aerodynamische hefkracht en weerstand, warmteoverdracht convectie en etc.

In ijle luchtlagen, de verspreiding geluid blijkt onmogelijk. Tot een hoogte van 60-90 km is het nog steeds mogelijk om de weerstand en lift van de lucht te gebruiken voor een gecontroleerde aerodynamische vlucht. Maar vanaf een hoogte van 100-130 km, concepten die elke piloot bekend zijn familiar cijfers M en geluidsbarriere hun betekenis verliezen, is er een voorwaardelijke Zaklijn waarachter begint de sfeer van puur ballistische vlucht, die alleen kan worden gecontroleerd met behulp van reactieve krachten.

Op hoogtes boven 100 km mist de atmosfeer ook nog een andere opmerkelijke eigenschap: het vermogen om thermische energie te absorberen, te geleiden en over te dragen door convectie (d.w.z. door lucht te mengen). Dit betekent dat verschillende onderdelen van de uitrusting, de uitrusting van het ruimtestation in een baan om de aarde, niet van buitenaf kunnen afkoelen, zoals gewoonlijk in een vliegtuig wordt gedaan - met behulp van luchtstralen en luchtradiatoren. Op deze hoogte, zoals in de ruimte in het algemeen, is de enige manier om warmte over te dragen: thermische straling.

Sfeer compositie

Samenstelling droge lucht

De atmosfeer van de aarde bestaat voornamelijk uit gassen en verschillende onzuiverheden (stof, waterdruppels, ijskristallen, zeezouten, verbrandingsproducten).

De concentratie van gassen waaruit de atmosfeer bestaat, is vrijwel constant, met uitzondering van water (H 2 O) en kooldioxide (CO 2).

Samenstelling droge lucht
Stikstof
Zuurstof
Argon
Water
Kooldioxide
Neon
Helium
methaan
Krypton
Waterstof
Xenon
Lachgas

Naast de in de tabel aangegeven gassen bevat de atmosfeer SO 2, NH 3, CO, ozon, koolwaterstoffen, HCl, HF, koppels Hg, ik 2, en NEE en vele andere gassen in kleine hoeveelheden. In de troposfeer is er constant een groot aantal zwevende vaste en vloeibare deeltjes ( spuitbus).

De geschiedenis van de vorming van de atmosfeer

Volgens de meest gangbare theorie was de atmosfeer van de aarde in de loop van de tijd in vier verschillende samenstellingen. Aanvankelijk bestond het uit lichte gassen ( waterstof en helium) vastgelegd vanuit de interplanetaire ruimte. Dit is de zogenaamde primaire atmosfeer(ongeveer vier miljard jaar geleden). In de volgende fase leidde actieve vulkanische activiteit tot verzadiging van de atmosfeer met andere gassen dan waterstof (kooldioxide, ammoniak, stoom-). Dus het werd gevormd secundaire atmosfeer(ongeveer drie miljard jaar geleden). De sfeer was herstellend. Verder werd het proces van vorming van de atmosfeer bepaald door de volgende factoren:

lekkage van lichte gassen (waterstof en helium) in interplanetaire ruimte;

chemische reacties in de atmosfeer onder invloed van ultraviolette straling, bliksemontladingen en enkele andere factoren.

Geleidelijk leidden deze factoren tot de vorming tertiaire atmosfeer, gekenmerkt door een veel lager waterstofgehalte en een veel hoger stikstof- en kooldioxidegehalte (gevormd als gevolg van chemische reacties van ammoniak en koolwaterstoffen).

Stikstof

De vorming van een grote hoeveelheid N 2 is te wijten aan de oxidatie van de ammoniak-waterstofatmosfeer met moleculaire O 2, die vanaf het aardoppervlak begon te stromen als gevolg van fotosynthese, vanaf 3 miljard jaar geleden. Ook komt N2 vrij in de atmosfeer als gevolg van denitrificatie van nitraten en andere stikstofhoudende verbindingen. Stikstof wordt in de bovenste atmosfeer door ozon geoxideerd tot NO.

Stikstof N 2 reageert alleen onder specifieke omstandigheden (bijvoorbeeld tijdens een blikseminslag). Oxidatie van moleculaire stikstof met ozon tijdens elektrische ontladingen wordt gebruikt bij de industriële productie van stikstofmeststoffen. Het kan met een laag energieverbruik worden geoxideerd en omgezet in een biologisch actieve vorm. cyanobacteriën (blauwgroene algen) en knobbelbacteriën die rhizobial vormen symbiose van peulvruchten planten, zogenaamde. sideraten.

Zuurstof

De samenstelling van de atmosfeer begon radicaal te veranderen met het verschijnen op aarde levende organismen, als resultaat fotosynthese gepaard met het vrijkomen van zuurstof en de opname van kooldioxide. Aanvankelijk werd zuurstof verbruikt voor de oxidatie van gereduceerde verbindingen - ammoniak, koolwaterstoffen, zure vorm klier vervat in de oceanen, enz. Aan het einde van deze fase begon het zuurstofgehalte in de atmosfeer te groeien. Geleidelijk ontstond er een moderne atmosfeer met oxiderende eigenschappen. Omdat dit ernstige en dramatische veranderingen veroorzaakte in veel processen die plaatsvonden in atmosfeer, lithosfeer en biosfeer, dit evenement heette zuurstof ramp.

Gedurende fanerozoïcum de samenstelling van de atmosfeer en het zuurstofgehalte ondergingen veranderingen. Ze correleerden voornamelijk met de snelheid van afzetting van organische sedimentaire gesteenten. Dus tijdens perioden van steenkoolaccumulatie was het zuurstofgehalte in de atmosfeer blijkbaar aanzienlijk hoger dan het huidige niveau.

Kooldioxide

Het gehalte aan CO 2 in de atmosfeer hangt af van vulkanische activiteit en chemische processen in de aardschillen, maar vooral van de intensiteit van biosynthese en afbraak van organisch materiaal in biosfeer Van de aarde... Vrijwel alle huidige biomassa van de planeet (ongeveer 2,4 × 10 12 ton ) wordt gevormd door kooldioxide, stikstof en waterdamp in de atmosferische lucht. Begraven in oceaan, in moerassen en in bossen organisch verandert in steenkool, olie- en natuurlijk gas... (cm. Geochemische cyclus van koolstof)

Edelgassen

Bron van inerte gassen - argon, helium en krypton- vulkaanuitbarstingen en verval van radioactieve elementen. De aarde in het algemeen en de atmosfeer in het bijzonder zijn verarmd aan inerte gassen in vergelijking met de ruimte. Er wordt aangenomen dat de reden hiervoor ligt in de continue lekkage van gassen in de interplanetaire ruimte.

Luchtvervuiling

Onlangs begon de evolutie van de atmosfeer te worden beïnvloed door: menselijk... Het resultaat van zijn activiteiten was een constante significante toename van het gehalte aan koolstofdioxide in de atmosfeer als gevolg van de verbranding van koolwaterstofbrandstoffen die zich in eerdere geologische tijdperken hadden opgehoopt. Tijdens de fotosynthese worden enorme hoeveelheden CO 2 verbruikt en door de wereldzeeën geabsorbeerd. Dit gas komt in de atmosfeer door de ontbinding van carbonaatgesteenten en organisch materiaal van plantaardige en dierlijke oorsprong, evenals door vulkanisme en menselijke productieactiviteiten. In de afgelopen 100 jaar is het CO2-gehalte in de atmosfeer met 10% gestegen, waarbij het grootste deel (360 miljard ton) afkomstig is van de verbranding van brandstof. Als de groeisnelheid van de brandstofverbranding doorgaat, zal de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer in de komende 50-60 jaar verdubbelen en kan leiden tot wereldwijde klimaatverandering.

Brandstofverbranding is de belangrijkste bron van vervuilende gassen ( CO, NEE, ZO 2 ). Zwaveldioxide wordt geoxideerd door zuurstof uit de lucht tot ZO 3 in de bovenste atmosfeer, die op zijn beurt in wisselwerking staat met water- en ammoniakdampen, en de resulterende zwavelzuur (H 2 ZO 4 ) en ammoniumsulfaat ((NH 4 ) 2 ZO 4 ) terugkeren naar het aardoppervlak in de vorm van de zogenaamde. zure regen. Gebruik makend van verbrandingsmotoren leidt tot aanzienlijke vervuiling van de atmosfeer met stikstofoxiden, koolwaterstoffen en loodverbindingen ( tetraethyllood Pb (CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Vervuiling van de atmosfeer door aerosolen wordt zowel veroorzaakt door natuurlijke oorzaken (vulkaanuitbarstingen, stofstormen, overdracht van zeewaterdruppels en stuifmeel van planten, enz.) als door menselijke economische activiteiten (mijnbouw van ertsen en bouwmaterialen, verbranding van brandstof, cement maken, enz.). Intensieve grootschalige verwijdering van vaste deeltjes in de atmosfeer is een van de mogelijke oorzaken van klimaatverandering op de planeet.

Samenstelling van de aarde. Lucht

Lucht is een mechanisch mengsel van verschillende gassen waaruit de atmosfeer van de aarde bestaat. Lucht is nodig voor het ademen van levende organismen en wordt veel gebruikt in de industrie.

Dat lucht slechts een mengsel is en geen homogene stof, werd bewezen tijdens de experimenten van de Schotse wetenschapper Joseph Black. Tijdens een daarvan ontdekte de wetenschapper dat wanneer witte magnesiumoxide (magnesiumcarbonaat) wordt verwarmd, "gebonden lucht", dat wil zeggen koolstofdioxide, vrijkomt en verbrande magnesiumoxide (magnesiumoxide) wordt gevormd. Aan de andere kant, wanneer kalksteen wordt gecalcineerd, wordt de "gebonden lucht" verwijderd. Op basis van deze experimenten concludeerde de wetenschapper dat het verschil tussen koolstofdioxide en bijtende alkaliën is dat de eerste koolstofdioxide bevatten, een van de samenstellende delen van lucht. Tegenwoordig weten we dat naast koolstofdioxide, de samenstelling van de aardse lucht bestaat uit:

De in de tabel aangegeven verhouding van gassen in de atmosfeer van de aarde is typerend voor de lagere lagen, tot een hoogte van 120 km. In deze gebieden ligt een goed gemengd, homogeen samengesteld gebied dat de homosfeer wordt genoemd. Boven de homosfeer ligt de heterosfeer, die wordt gekenmerkt door de ontleding van gasmoleculen in atomen en ionen. De regio's worden van elkaar gescheiden door een turbopauze.

Een chemische reactie waarbij moleculen worden afgebroken tot atomen onder invloed van zonne- en kosmische straling wordt fotodissociatie genoemd. Wanneer moleculaire zuurstof vervalt, wordt atomaire zuurstof gevormd, het belangrijkste gas in de atmosfeer op hoogten boven 200 km. Op hoogtes vanaf 1200 km beginnen waterstof en helium, de lichtste gassen, de overhand te krijgen.

Aangezien het grootste deel van de lucht is geconcentreerd in de onderste 3 atmosferische lagen, hebben veranderingen in de luchtsamenstelling op hoogten van meer dan 100 km geen merkbaar effect op de algehele samenstelling van de atmosfeer.

Stikstof is het meest voorkomende gas, goed voor meer dan driekwart van het luchtvolume op aarde. Moderne stikstof werd gevormd tijdens de oxidatie van de vroege ammoniak-waterstofatmosfeer met moleculaire zuurstof, die wordt gevormd tijdens het fotosyntheseproces. Momenteel komt een kleine hoeveelheid stikstof in de atmosfeer als gevolg van denitrificatie - het proces van reductie van nitraten tot nitrieten, gevolgd door de vorming van gasvormige oxiden en moleculaire stikstof, die wordt geproduceerd door anaërobe prokaryoten. Bij vulkaanuitbarstingen komt een deel van de stikstof vrij in de atmosfeer.

In de bovenste atmosfeer, wanneer blootgesteld aan elektrische ontladingen met de deelname van ozon, wordt moleculaire stikstof geoxideerd tot stikstofmonoxide:

N 2 + O 2 → 2NO

Onder normale omstandigheden reageert monoxide onmiddellijk met zuurstof om lachgas te vormen:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Stikstof is het belangrijkste chemische element in de atmosfeer van de aarde. Stikstof is een onderdeel van eiwitten, levert minerale voeding voor planten. Het bepaalt de snelheid van biochemische reacties, speelt de rol van een zuurstofverdunningsmiddel.

Het op één na meest voorkomende gas in de atmosfeer van de aarde is zuurstof. De vorming van dit gas wordt in verband gebracht met de fotosynthetische activiteit van planten en bacteriën. En hoe diverser en talrijker fotosynthetische organismen werden, hoe belangrijker het proces van zuurstofgehalte in de atmosfeer werd. Bij het ontgassen van de mantel komt een kleine hoeveelheid zware zuurstof vrij.

In de bovenste lagen van de troposfeer en stratosfeer wordt ozon gevormd onder invloed van ultraviolette zonnestraling (we noemen het hν):

O 2 + hν → 2O

Als gevolg van de werking van dezelfde ultraviolette straling, ontleedt ozon:

О 3 + hν → О 2 + О

О 3 + O → 2О 2

Als resultaat van de eerste reactie wordt atomaire zuurstof gevormd, als resultaat van de tweede, moleculaire zuurstof. Alle 4 reacties worden "Chapman's mechanisme" genoemd, naar de Britse wetenschapper Sidney Chapman, die ze in 1930 ontdekte.

Zuurstof wordt gebruikt voor de ademhaling van levende organismen. Met zijn hulp vinden oxidatie- en verbrandingsprocessen plaats.

Ozon dient om levende organismen te beschermen tegen ultraviolette straling, die onomkeerbare mutaties veroorzaakt. De hoogste concentratie ozon wordt waargenomen in de lagere stratosfeer binnen de zogenaamde. ozonlaag of ozonscherm, liggend op een hoogte van 22-25 km. Het ozongehalte is laag: bij normale druk zou alle ozon in de aardatmosfeer een laag van slechts 2,91 mm dik innemen.

De vorming van het derde meest voorkomende gas in de atmosfeer, argon, evenals neon, helium, krypton en xenon, wordt geassocieerd met vulkaanuitbarstingen en het verval van radioactieve elementen.

Helium is met name een product van het radioactieve verval van uranium, thorium en radium: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (in deze reacties is de α- deeltje is de heliumkern, die in het proces van energieverlies elektronen vangt en 4 He wordt).

Argon wordt gevormd tijdens het verval van de radioactieve isotoop van kalium: 40 K → 40 Ar + γ.

Neon ontsnapt uit stollingsgesteenten.

Krypton wordt gevormd als het eindproduct van het verval van uranium (235 U en 238 U) en thorium Th.

Het grootste deel van atmosferisch krypton werd gevormd in de vroege stadia van de evolutie van de aarde als gevolg van het verval van transuranen met een fenomenaal korte halfwaardetijd of kwam uit de ruimte, waarvan het kryptongehalte tien miljoen keer hoger is dan op aarde.

Xenon is het resultaat van de splijting van uranium, maar het grootste deel van dit gas bleef uit de vroege stadia van de vorming van de aarde, uit de primaire atmosfeer.

Kooldioxide komt vrij in de atmosfeer als gevolg van vulkaanuitbarstingen en bij het proces van ontbinding van organisch materiaal. Het gehalte ervan in de atmosfeer van de middelste breedtegraden van de aarde varieert sterk, afhankelijk van de seizoenen: in de winter neemt de hoeveelheid CO 2 toe en in de zomer neemt deze af. Deze fluctuatie houdt verband met de activiteit van planten die koolstofdioxide gebruiken bij het fotosyntheseproces.

Waterstof wordt gevormd door de ontbinding van water door zonnestraling. Maar omdat het de lichtste is van de gassen waaruit de atmosfeer bestaat, verdampt het constant in de ruimte, en daarom is het gehalte in de atmosfeer erg klein.

Waterdamp is het resultaat van de verdamping van water van het oppervlak van meren, rivieren, zeeën en land.

De concentratie van de belangrijkste gassen in de lagere atmosfeer, met uitzondering van waterdamp en kooldioxide, is constant. In kleine hoeveelheden bevat de atmosfeer zwaveloxide SO 2, ammoniak NH 3, koolmonoxide CO, ozon O 3, waterstofchloride HCl, waterstoffluoride HF, stikstofmonoxide NO, koolwaterstoffen, kwikdamp Hg, jodium I 2 en vele andere. In de onderste atmosferische laag van de troposfeer bevindt zich altijd een grote hoeveelheid zwevende vaste en vloeibare deeltjes.

Bronnen van fijnstof in de atmosfeer van de aarde zijn vulkaanuitbarstingen, stuifmeel van planten, micro-organismen en meer recentelijk menselijke activiteiten, bijvoorbeeld de verbranding van fossiele brandstoffen tijdens de productie. De kleinste stofdeeltjes, de kernen van condensatie, zijn de oorzaak van de vorming van mist en wolken. Zonder vaste deeltjes die constant in de atmosfeer aanwezig zijn, zou er geen neerslag op de aarde vallen.

- de luchtschil van de aarde, roterend met de aarde. De bovengrens van de atmosfeer wordt conventioneel getekend op een hoogte van 150-200 km. De ondergrens is het aardoppervlak.

Atmosferische lucht is een mengsel van gassen. Het grootste deel van het volume in de luchtlaag aan de oppervlakte is stikstof (78%) en zuurstof (21%). Daarnaast bevat de lucht inerte gassen (argon, helium, neon, etc.), kooldioxide (0,03), waterdamp en verschillende vaste deeltjes (stof, roet, zoutkristallen).

De lucht is kleurloos en de kleur van de lucht wordt verklaard door de eigenaardigheden van de verstrooiing van lichtgolven.

De atmosfeer bestaat uit verschillende lagen: de troposfeer, stratosfeer, mesosfeer en thermosfeer.

De onderste oppervlaktelaag van lucht heet troposfeer. De dikte is niet hetzelfde op verschillende breedtegraden. De troposfeer herhaalt de vorm van de planeet en neemt samen met de aarde deel aan axiale rotatie. Op de evenaar varieert de dikte van de atmosfeer van 10 tot 20 km. Het is meer op de evenaar en minder op de polen. De troposfeer wordt gekenmerkt door de maximale luchtdichtheid, 4/5 van de massa van de hele atmosfeer is erin geconcentreerd. De troposfeer bepaalt de weersomstandigheden: hier worden verschillende luchtmassa's gevormd, wolken en neerslag gevormd, er is een intense horizontale en verticale luchtbeweging.

Boven de troposfeer, tot een hoogte van 50 km, bevindt zich stratosfeer. Het wordt gekenmerkt door een lagere luchtdichtheid, er zit geen waterdamp in. In het onderste deel van de stratosfeer op een hoogte van ongeveer 25 km. er is een "ozonscherm" - een laag van de atmosfeer met een verhoogde ozonconcentratie, die ultraviolette straling absorbeert, die dodelijk is voor organismen.

Op een hoogte van 50 tot 80-90 km trajecten mesosfeer. Bij toenemende hoogte neemt de temperatuur af met een gemiddelde verticale gradiënt (0,25-0,3) ° / 100 m en neemt de luchtdichtheid af. Het belangrijkste energieproces is stralingswarmteoverdracht. De gloed van de atmosfeer wordt veroorzaakt door complexe fotochemische processen waarbij radicalen betrokken zijn, trillingsgeëxciteerde moleculen.

Thermosfeer ligt op een hoogte van 80-90 tot 800 km. De luchtdichtheid is hier minimaal en de mate van luchtionisatie is zeer hoog. De temperatuur verandert afhankelijk van de activiteit van de zon. Door het grote aantal geladen deeltjes worden hier poollicht en magnetische stormen waargenomen.

De atmosfeer is van groot belang voor de aard van de aarde. Ademen van levende organismen is onmogelijk zonder zuurstof. De ozonlaag beschermt alle levende wezens tegen schadelijke ultraviolette stralen. De atmosfeer verzacht temperatuurschommelingen: het aardoppervlak koelt 's nachts niet te sterk af en wordt overdag niet oververhit. In dichte lagen atmosferische lucht, voordat ze het oppervlak van de planeet bereiken, branden meteorieten uit doornen.

De atmosfeer interageert met alle schillen van de aarde. Met zijn hulp worden warmte en vocht uitgewisseld tussen de oceaan en het land. Zonder de atmosfeer zouden er geen wolken, neerslag, wind zijn.

Menselijke economische activiteit heeft een significant negatief effect op de atmosfeer. Er treedt luchtverontreiniging op, wat leidt tot een verhoging van de concentratie koolmonoxide (CO 2). En dit draagt ​​bij aan de opwarming van de aarde en versterkt het "broeikaseffect". De ozonlaag van de aarde wordt vernietigd door industrieel en transportafval.

De atmosfeer heeft bescherming nodig. In ontwikkelde landen wordt een reeks maatregelen genomen om de atmosferische lucht te beschermen tegen vervuiling.

Heeft u nog vragen? Meer weten over de sfeer?
Om hulp te krijgen van een tutor - registreer je.

site, bij volledige of gedeeltelijke kopie van het materiaal, is een link naar de bron vereist.

De atmosfeer is de 1300 km hoge luchtschil van de aarde, die een mengsel is van verschillende gassen. De atmosfeer is conventioneel verdeeld in verschillende lagen. De laag die zich het dichtst bij de aarde bevindt, is de troposfeer. Het leven van mens en dier vindt erin plaats, natuurlijke processen die verband houden met de activiteit van de zon, warmte- en wateruitwisseling tussen de atmosfeer en de aarde, de beweging van luchtmassa's, klimaat- en weersveranderingen worden intensief uitgevoerd. Deze laag wordt achtereenvolgens gevolgd door de stratosfeer, mesosfeer, thermosfeer en exosfeer. Vanaf een hoogte van 80 km wordt de aardschil de ionosfeer genoemd, omdat zich in deze laag sterk gedissocieerde gasmoleculen en ionen bevinden.

De belangrijkste gassen in de atmosfeer zijn (78,09%), zuurstof (20,95%), argon (0,93%), (0,03%) en een aantal inerte gassen, die niet meer dan een duizendste van een procent uitmaken. Bovendien zijn er verschillende onzuiverheden in de atmosfeer aanwezig - koolmonoxide, methaan, verschillende stikstofderivaten, evenals die welke de lagere atmosfeer binnenkomen met emissies van industriële ondernemingen, ovens en voertuigen.

In de atmosfeer wordt zonnestraling verstrooid door zowel luchtmoleculen als grotere deeltjes in de atmosfeer (stof, mist, rook, enz.), wat bijdraagt ​​​​aan een verzwakking van de intensiteit.

De fysieke eigenschappen van de atmosfeer - atmosferische druk, luchttemperatuur en vochtigheid (zie), windsnelheid - hebben een grote invloed op de levensomstandigheden van een persoon. Atmosferische druk wordt gecreëerd door de luchtschil op het aardoppervlak. Deze druk op zeeniveau is gemiddeld 1.033 kg/cm2, of gelijk aan de druk van een 760 mm hoge kwikkolom. Terwijl het boven het aardoppervlak uitstijgt, daalt de atmosferische druk met ongeveer 1 mm Hg. Kunst. voor elke 10-11 m stijging. Op hoogten boven 3000 m ontwikkelt zich een persoon die niet is aangepast aan hoogte. Een gezond persoon voelt meestal geen atmosferische druk, evenals kleine schommelingen (tot 10-30 mm Hg); meer dramatische drukdalingen kunnen ziekte veroorzaken (zie Barotrauma, Decompressieziekte).

De atmosfeer wordt bijna niet verwarmd door de zonnestralen, de luchttemperatuur is afhankelijk van de temperatuur van het aardoppervlak, dus de lagen die zich het dichtst bij de aarde bevinden, hebben een hogere temperatuur; naarmate je stijgt, daalt de temperatuur met ongeveer 0,6 ° per 100 m stijging. Aan de top van de troposfeer daalt de temperatuur tot -56°. De processen die in de atmosfeer plaatsvinden zijn van groot belang voor de vorming van weer en klimaat (zie).

Bij het meten van druk is de meeteenheid atmosfeer.

De atmosfeer (van het Griekse atmos - stoom, adem en sphaira - een bal) is een luchtomhulling die de aardbol omringt. Het leven van mens, dier en plant speelt zich af in de externe natuurlijke omgeving - in de biosfeer. De grens van de atmosfeer loopt op een hoogte van ongeveer 1000 km. De gassamenstelling van de atmosfeer tot 80-100 km is bijna hetzelfde als aan het aardoppervlak, maar zuurstof is hoger, en zelfs hoger, stikstof bevindt zich alleen in een gedissocieerde atomaire toestand. Tot een hoogte van 1000 km bestaat de atmosfeer uit stikstof- en zuurstofatomen, de ionosferische zone strekt zich veel hoger uit (KE Fedorov).

In het equatoriale vlak werden twee stralingsgebieden gevonden: de eerste op een hoogte van ongeveer duizend, en de tweede - tweeduizend kilometer, gevormd door de vangst van elektronen en protonen door het magnetische veld van de aarde.

De belangrijkste fysieke elementen van de atmosfeer: druk, temperatuur (tabel), de hoeveelheid waterdamp, luchtbeweging. De chemische samenstelling van de atmosfeer: zuurstof, stikstof, kooldioxide en andere gassen. Door de intense vermenging van atmosferische lucht blijft de chemische samenstelling ervan redelijk constant op zeer grote hoogten.

Atmosferische druk en luchttemperatuur op verschillende hoogtes (International Standard Atmosphere)

Hoogte boven zeeniveau zee in m	Atmosferische druk in mmHg Kunst. (cijfers zijn afgerond)	Luchttemperatuur in ° С
0	760,0	15,0
1 000	674,1	8,5
2 000	596,2	2,0
3 000	525,8	-4,5
4 000	462,3	-11,0
5 000	405,1	-17,5
6 000	353,8	-24,0
7 000	307,9	-30,5
8 000	266,9	-37,0
9 000	230,4	-43,5
10 000	198,2	-50,0
11 000	169,4	-56,5
12 000	144,6
13 000	123,7
14 000	105,6
15 000	90,1
16 000	77,0
17 000	65,8
18 000	56,0
19 000	48,0
20 000	41,0
21 000	35,0
22 000	30,0
23 000	25,5
24 000	21,8
25 000	18,6
26 000	16,0
27 000	13,6
28 000	11,6
29 000	10,0
30 000	8,6

De atmosfeer is conventioneel verdeeld in troposfeer en stratosfeer. De grens daartussen wordt beschouwd als de hoogte waarop de temperatuurdaling stopt (tabel). De troposfeer - de onderste laag van de atmosfeer - strekt zich samen met de tropopauze (laag 2-8 km) uit tot een hoogte van 10-15 km. Vooral van groot biologisch belang is de laag van de atmosfeer direct grenzend aan de aarde, met een hoogte van ongeveer 2 km. Natuurlijke processen die plaatsvinden in de troposfeer omvatten alle processen die verband houden met de activiteit van de zon, klimaat (zie), beweging van luchtmassa's, weer, schommelingen in meteorologische factoren (temperatuur, vochtigheid, enz.). Deze fluctuaties nemen geleidelijk af naarmate je hoger wordt (in de bergen, in vliegtuigvluchten) en verdwijnen bijna aan de grens met de stratosfeer (tafel) vanwege de afstand tot het aardoppervlak, dat een aanzienlijk deel van de zonnestraling ontvangt en weerkaatst.

Atmosferische druk is de druk van de lucht boven een bepaalde locatie als gevolg van het effect van de zwaartekracht op luchtdeeltjes. Op zeeniveau is het gemiddeld 1.033 kg / cm 2, wat overeenkomt met de druk van een kwikkolom met een hoogte van 760 mm. Naarmate de atmosferische druk daalt, neemt ook de partiële zuurstofdruk in de atmosferische lucht af. Hierdoor ontstaan ​​op hoogtes boven de 3000 m in het menselijk lichaam verschijnselen die hoogteziekte (of bergziekte) worden genoemd (zie Hoogteziekte). Om de verdeling van de atmosferische druk in een bepaald tijdsinterval te bestuderen, worden punten met dezelfde druk op een geografische kaart met elkaar verbonden door een netwerk van isobaren die van elkaar verschillen, bijvoorbeeld door 5 mbar druk. De mate van verandering in atmosferische druk wordt gekenmerkt door een barometrische gradiënt, die wordt bepaald door het drukverschil met één graad van de meridiaan (of 111 km). Tijdelijke (bijvoorbeeld dagelijkse) schommelingen in de atmosferische druk op een bepaald punt op het aardoppervlak in dezelfde tijd van het jaar zijn klein. Drukschommelingen treffen mensen met reuma, hart- en vaatziekten, etc.

De luchttemperatuur op verschillende tijdstippen van het jaar en de dag op verschillende punten op het aardoppervlak is anders. Dit bepaalt de jaarlijkse en dagelijkse temperatuurvariatie op een bepaald punt; op een geografische kaart wordt het weergegeven door isothermen - lijnen die punten met dezelfde dagelijkse, maandelijkse of jaarlijkse temperatuur verbinden. De maximale officieel geregistreerde temperatuur op het aardoppervlak is + 58 ° (Death Valley, Californië), het minimum is -68 °, in Antarctica, -80 °. Met de afstand tot het aardoppervlak neemt de luchttemperatuur geleidelijk af (tabel) met gemiddeld 0,6 ° voor elke 100 m stijging. Op de grens van de troposfeer en de stratosfeer op onze breedtegraden bereikt het -56 °. Het verschil in luchttemperaturen horizontaal en verticaal, evenals op verschillende tijdstippen van de dag en het jaar, verklaart de opkomst en richting van beweging van luchtmassa's - winden. Hoe hoger de luchttemperatuur, hoe meer (bij gelijkblijvende omstandigheden) waterdamp in de atmosfeer, en vice versa. De nabijheid van waterlichamen, de mate van bodemvochtigheid en de hoeveelheid neerslag zijn van groot belang, aangezien het voornamelijk bronnen van waterdamp in de atmosfeer zijn. Naarmate het naar boven stijgt, neemt de hoeveelheid waterdamp in de lucht af, wat voornamelijk te wijten is aan een daling van de temperatuur.

Bij zeer lage en hoge luchttemperaturen, vooral bij hoge luchtvochtigheid, treden lokale en algemene stoornissen in de warmteregulatie van het menselijk lichaam op, die kunnen leiden tot koude rillingen en bevriezing (bij lage temperaturen) of oververhittingsverschijnselen tot aan een zonnesteek (bij hoge temperaturen). Hoge luchtvochtigheid bij lage temperaturen veroorzaakt een verhoogde warmteoverdracht door het lichaam, zijn onderkoeling, bij hoge temperaturen - een volledige stoornis van de warmte-uitwisseling van het lichaam met de omgeving, omdat onder deze omstandigheden warmteoverdracht van het lichaam niet alleen moeilijk is door geleiding en straling, maar vooral door verdamping van vocht van het oppervlak van het lichaam. In dit opzicht nemen de prestaties af en zijn thermische schokken mogelijk.

De beweging van lucht (wind) in de atmosfeer, die continu plaatsvindt door het verschil in atmosferische druk op verschillende punten op het aardoppervlak, wordt gekenmerkt door richting en snelheid. Bij de planning van nieuwe industriële ondernemingen, steden en dorpen en bij het lokaliseren van individuele gebouwen (sanatoria, woningen, enz.) wordt rekening gehouden met de heersende windrichting. Dit laatste is bijvoorbeeld erg belangrijk in de poolgebieden, waar, om sneeuwverschuivingen te voorkomen, gebouwen in de winter meestal langs de richting van de heersende winden worden geplaatst. Windsnelheid is ook van groot hygiënisch belang. De wind verhoogt het warmteverlies van het oppervlak van de menselijke huid, hoe sterker, hoe groter de snelheid. Als gevolg hiervan zijn lokale stoornissen in de warmteregulatie en het optreden in het koude seizoen van verkoudheid en zelfs bevriezing bij werknemers in de open lucht mogelijk. Voor sommige mensen kan de wind een aantal autonome stoornissen veroorzaken. Aan de andere kant verzacht een voldoende windsnelheid het effect van een warm klimaat en weer, bevordert de verdamping van vocht van het huidoppervlak, wat het welzijn van een persoon aanzienlijk verbetert en de prestaties in deze omstandigheden aanzienlijk kan beïnvloeden.

De algemene circulatie van de atmosfeer is complex en verandert voortdurend. Luchtmassa's vormen zich en bewegen over uitgestrekte ruimten, waarvan de horizontale lengte soms duizenden kilometers bereikt. Tussen aangrenzende luchtmassa's met verschillende meteorologische eigenschappen worden vele kilometers tussenliggende luchtlagen gevormd - fronten die voortdurend in beweging zijn en veranderen. De passage van dit of dat front door dit of dat gebied veroorzaakt een sterke weersverandering. De natste fronten lijken bevorderlijk te zijn voor de ontwikkeling van verkoudheid.

Zie ook Atmosferische elektriciteit.