logo
ЭколКульт1 / EKOLOGIY

Химический состав сухого воздуха

Компонент

Объемная доля, %

Азот (N2)

78,09

Кислород (O2)

20,94

Аргон (Ar)

0,93

Диоксид углерода (углекислый газ, CO2)

0,0330

Неон (Ne)

0,0018

Гелий (He)

0,00052

Оксид азота (NO)

0,00025

Диоксид азота (NO2)

0,00015

Метан (CH4)

0,00015

Криптон (Kr)

0,0001

Водород (H2)

0,00005

Оксид углерода (угарный газ, CO)

0,00001

Ксенон (Xe)

0,000008

Озон (O3)

0,000002

Аммиак (NH3)

0,000001

Диоксид серы (сернистый газ, SO2)

0,00000002

Другие газы

Следы

В нижних слоях атмосферы (до высоты 20 км) помимо перечисленных в таблице газов в воздухе обычно присутствует то или иное количество водяного пара, в среднем около 0,16 % (от 3 % в тропиках до 2·10-5% в Антарктиде у поверхности земли), большая его часть (90 %) сосредоточена в нижнем пятикилометровом слое атмосферы. Общее количество воды в атмосфере таково, что если вся она сконденсируется, то жидкость покроет поверхность Земли слоем толщиной около 2 см.

Химический состав атмосферы практически не изменяется до высот около 90 км, поскольку перемешивания воздуха под действием весьма сильных ветров, характерных для высот порядка 80 км (до 160 км/час), достаточно, чтобы предотвратить заметную диффузию легких газов. С ростом высоты (до 20 – 25 км) под действием солнечного излучения небольшая доля кислорода O2превращается в озон O3, о роли которого мы будем говорить ниже. На высотах более 100 км начинает возрастать доля легких газов, и на очень больших высотах преобладают водород и гелий. На высотах, начиная от 50 – 80 км, под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит разложение молекул атмосферных газов с образованием ионов и свободных электронов. Слой атмосферы, характеризующийся наличием большого числа ионов и свободных электронов, носит названиеионосферы, именно в этом слое образуются полярные сияния.

Давление и плотность воздуха с высотой убывают. Плотность воздуха на высоте 95 км составляет только одну миллионную часть приповерхностного значения. Половина всего воздуха сосредоточена в первых 5,6 км над поверхностью земли, половина оставшегося – до высоты 11,3 км и т.д.

В зависимости от распределения температуры воздуха в атмосфере выделяют тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

Тропосфера – нижний слой атмосферы до высоты 8 – 10 км в полярных, 10 – 12 км в умеренных и 16 – 18 км в тропических широтах, характеризующийся убыванием температуры с высотой (от приповерхностной до –80 С). Для тропосферы также характерны развитые турбулентности, мощные конвекционные потоки, в ней возникают облака, формируются циклоны и антициклоны. В тропосфере сосредоточено 80 % всей массы атмосферы и почти весь водяной пар.

Стратосфера – слой атмосферы, лежащий над тропосферой до высоты 50 – 55 км и характеризующийся возрастанием температуры с высотой до значений около 0 С. В стратосфере сравнительно невелики турбулентности и ничтожно содержание водяного пара, именно в тропосфере расположен озоновый слой.

Мезосфера – слой атмосферы, лежащий над стратосферой до высоты 80 – 90 км, характеризующийся понижением температуры от 0 С до –90 С.

Термосфера – слой атмосферы над мезосферой до высоты 200 – 300 км, в котором температура возрастает от значений –90 С до +1500 С, после чего практически остается постоянной. Выше термосферы наблюдаются лишь следы атмосферы.

Экзосфера – самый внешний слой атмосферы, из которого могут улетать в космическое пространство быстро движущиеся атомы легких газов, прежде всего – водорода.

Выше приблизительно 1000 км находятся внутренний (до высоты 3 – 4 тысячи километров) и внешний (высота около 22 тысяч километров) радиационные пояса, которые можно рассматривать как области атмосферы, заполненные очень энергичными ядрами атомов и электронами, захваченными магнитным полем Земли. Радиационные пояса весьма опасны для живых организмов, не защищенных слоем, эквивалентным приблизительно 1,3 см свинца.

Атмосфера играет чрезвычайно важную роль в поддержании существующего температурного режима на поверхности Земли, а, значит, и для существования на ней всего живого. Например, на Луне, лишенной атмосферы и получающей на единицу поверхности примерно столько же солнечной энергии, что и Земля, колебания суточной (имеются в виду лунные сутки) температуры на порядки превосходят земные: в лунный полдень температура поднимается выше +100 C, а ночью падает до –162C.

Атмосфера, как уже говорилось, защищает земную поверхность от громадного количества мелких метеорных тел, непрерывно бомбардирующих Землю. Наконец, атмосфера защищает живые организмы от смертоносной космической и солнечной радиации. Здесь чрезвычайно важную роль играет озоновый слой, о котором мы подробно поговорим в разделе 8.7.3.

Именно возрастание с высотой уровня радиационного фона определяет границу распространения жизни в атмосфере. Все живое, поднимающееся выше озонового слоя, погибает, если не приняты специальные меры защиты, как, например, на пилотируемых космических кораблях. Споры бактерий и грибов обнаруживаются до высоты 20 – 22 км (хотя некоторые жизнеспособные организмы были найдены даже на высоте 77 км), однако основная часть аэропланктона обитает в приповерхностном слое атмосферы толщиной 1 – 1,5 км. Из крупных животных чемпионом может считаться белоголовый сип, столкнувшийся с самолетом на высоте 12,5 км. В горах наземные формы жизни распространены до высоты около 6 км.

Ключевые слова и понятия:природные ресурсы, классификация природных ресурсов, правило материального ресурса, природопользование, отходы, загрязнение, почва, ионообменная емкость почвы, эрозия почвы, засоление почв, вода, круговорот воды, возвратное и безвозвратное водопотребление, воздух

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ