Гази у повітрі та воді

Атмосфе́ра (від древньогрецького ἀτμός – пара и σφαῖρα – куля) – газова оболонка (геосфера), що оточує планету Земля.

Атмосфера забезпечує:

1. фотосинтез та дихання;

2. захист живих організмів від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання, що відбувається завдяки наявності озонового шару;

3. перенесення тепла і вологи;

4. регулювання сезонного й добового коливання температури (якби не існувало атмосфери Землі добові коливання температури на поверхні сягали б 200° C);

5. існування атмосфери обумовлює низку складних екзогенних процесів:

6. вивітрювання гірських порід,

7. активність природних вод, мерзлоти, льодовиків, тощо.

Склад атмосфери досить постійний, оскільки конвекційні потоки забезпечують інтенсивне перемішування до висот не менше 100 км.

В атмосфері виокремлюють такі шари:

Тропосфера – її верхня межа знаходиться на висоті 8–10 км у полярних, 10–12 км – у помірних і 16-18 км – у тропічних широтах. Взимку вона розташована нижче, ніж улітку. Нижній, основний шар атмосфери, містить понад 80% всієї маси атмосферного повітря і близько 90% усієї водяної пари, що міститься в атмосфері. В тропосфері значно розвинені турбулентність і конвекція, виникають хмари, розвиваються циклони і антициклони.

Тропопауза – умовною межа тропосфери, у якій зниження температури з висотою припиняється.

Стратосфера — від тропопаузи до стратопаузи, яка розташована на висоті близько 50-55 км. Характеризується незначним збільшенням температури з висотою, яка сягає локального максимуму на верхній межі. На висоті 20—25 км у стратосфері розташовано шар озону, який захищає живі організми від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання.

Стратопауза — розмежовує стратосферу та мезосферу. Визначена існуванням температурного піку, зумовленого поглинанням ультрафіолетового випромінювання Сонця озоном. Розташована на висоті 50—60 км. Виразно виявляється влітку.

Мезосфера – розташована на висотах 55-85 км. Температура поступово падає (від 0 °C у стратопаузі до —70 ÷ —90 °C у мезопаузі). Складні фотохімічні процеси за участю вільних радикалів, коливально збуджених молекул тощо обумовлюють світіння атмосфери.

Мезопауза – перехідний шар між мезосферою й термосферою. На Землі розташовується на висоті 80—90 км над рівнем моря. У мезопаузі знаходиться температурний мінімум, який становить близько 225 К (—50° C), вище неї (до висоти близько 400 км) температура знову починає зростати. Мезопауза збігається з нижньою межею області активного поглинання рентгенівського та найбільш короткохвильового ультрафіолетового випромінювання Сонця. На цій висоті спостерігаються сріблясті хмари.

Термосфера – верхня межа – близько 800 км. Температура зростає до висоти 200–300 км, де сягає значень близько 1500 К, після чого лишається майже постійною до великих висот. Під впливом ультрафіолетової і рентгенівської сонячної радіації та космічного випромінювання відбувається іонізація повітря («полярні сяйва») – основні шари іоносфери лежать всередині термосфери. На висотах понад 300 км переважає атомарний кисень.

Лінія Кармана — висота над рівнем моря, яка умовно приймається як межа між атмосферою Землі і космосом. Відповідно до визначення ФАІ (Fédération Aéronautique Internationale, Міжнародна авіаційна федерація), лінія Кармана проходить на висоті 100 км над рівнем моря.

Екзосфера – зона розсіювання, зовнішня частина термосфери, розташована вище 700 км. Газ в екзосфері сильно разріджений, і звідси йде втрата його частинок у міжпланетний простір (дисипація).

На висоті близько 2000–3000 км екзосфера поступово переходить в так званий ближньокосмічний вакуум, який заповнений сильно розрідженими частинками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ – лише частина міжпланетної речовини. Другу частину складають пилеподібні частки кометного і метеорного походження. Крім надзвичайно розріджених пилеподібних часток, в цей простір проникає електромагнітна і корпускулярна радіація сонячного і галактичного походження.

У залежності від складу газів в атмосфері виділяють гомосферу і гетеросферу.

Гетеросфер а – це шари, де гравітація спричинює вплив на розділення газів. Тому їх перемішування на такій висоті незначне. Нижче неї лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери, яка називається гомосфера. Границя між цими шарами називається турбопаузою. Вона знаходиться на висоті близько 120 км.

Зазвичай у наземному середовищі кисень рідко виступає лімітуючим фактором. Проте у низці випадків цей чинник має суттєвий вплив.

Зокрема, у мешканців нір склад повітря істотно варіює, причому вміст кисню там може знижуватися до 15% і нижче (Darden, 1972).

На висоті 3000 м над рівнем моря починає проявлятися зниження працездатності, а на висоті 6000 м більшість людей не може вижити, що пов’язане з нестачею кисню, хоч його вміст у повітрі й там складає 20,95%.

Для водних мешканців, на відміну від наземних, кисень часто виступає як лімітуючий чинник.

Дата добавления: 2014-01-04