Билет № 21. Основные загрязнители атмосферы.

Атмосфера, являющаяся составной частью биосферы, состоит из смеси газов и имеет общую массу, равную примерно 5,15∙10¹⁵ т. Около 50% всей массы атмосферы сосредоточено в слое до высоты 5,5 км и 99 % — в слое до 40 км. Она имеет явно выраженное слоистое строение. В отношении распределения температуры в вертикальном направлении она разделяется на тропосферу (над экватором до 16...18 км, над полюсами до 8...10 км), стратосферу (до 40 км), мезосферу (до 80 км), термосферу (до 800 км) и далее экзосферу, верхнюю границу которой указать трудно, так как плотность атмосферы, непрерывно убывая с высотой, постепенно приближается к плотности межпланетного вещества.

В тропосфере содержится до 80 % всей влаги, в ней наблюдаются мощные вертикальные токи воздуха, она характеризуется неустойчивостью относительной влажности, давления и температуры, которая уменьшается с высотой в среднем на 0,5...0,6 °С на каждые 100 м. Здесь развиваются физические процессы, определяющие изменение погоды и оказывающие глубокое влияние на климатические условия различных районов нашей планеты.

Стратосфера характеризуется постоянством температуры (на высоте 30 км порядка 220 К), низким содержанием влаги и малым барометрическим давлением воздуха. В мезосфере температура сначала возрастает с высотой (до 50...60 км), а затем убывает до 200...190 К (80 км). В термосфере термодинамическая температура пролетающих с большой скоростью отдельных материальных частиц (а не самого пространства) монотонно возрастает и на высоте 1100 км достигает 2300 К. Верхняя часть атмосферы состоит главным образом из атомарного кислорода и азота. На высоте 500 км молекулярный кислород практически отсутствует, а молекулярный азот доминирует над атмосферным; выше 600 км преобладает гелий, а еще выше — на высоте 2000...20 000 км — расположена водородная корона Земли. На этих высотах Земля окружена оболочкой из заряженных частиц, температура которых достигает нескольких десятков тысяч градусов. Часть водорода (несколько тысяч тонн в год) удаляется в космос. Из космоса в атмосферу Земли поступают плазменные потоки, выбрасываемые Солнцем, и космическая пыль (в год примерно 2 г на I км²). Воздушный слой, окружающий нашу планету, служит передаточной средой, через которую на Землю поступает солнечная радиация, проходят радиоволны, а также инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучения.

Озон в основном сосредоточен в слое атмосферы на высоте 25...40 км и происхождение его связано с диссоциацией кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения. Если собрать весь озон у поверхности Земли, то толщина этого слоя была бы равной всего 2...4 мм (минимум—в районе экватора, максимум—у полюсов). Однако эта условно тонкая пленка (в действительности озон рассредоточен на десятки километров) надежно защищает все живое на Земле, почти полностью поглощая ультрафиолетовые и другие опасные излучения.

Несмотря на то, что в толще атмосферы совершаются многочисленные и многообразные физические и химические процессы, наиболее важный для жизни ее приземный слой имеет практически постоянный состав и изменяется незначительно. Он является смесью постоянных (азота, кислорода, аргона и других инертных газов) и переменных (диоксида углерода, диоксида серы, озона, водяного пара) газов. Постоянные газы в общей массе превышают 99 % всего состава приземного слоя атмосферного воздуха. Переменные газы образуются как естественным, так и искусственным путем. Известно, например, что в атмосферу в течение года поступает около 150 млн. т диоксида серы.