1.1. Атмосфера – зовнішня оболонка Землі

Ми живемо на дні великого повітряного океану – атмосфери. Повітряне середовище – одна з найважливіших складових частин біосфери – земної оболонки, яка наповнена живими організмами, що населяють Землю. Існування флори та фауни, а також всього живого на Землі (у тому числі і людини) неможливо без повітряного середовища. Хоча загальна потужність повітряної оболонки досягає лише половини радіусу Землі, за космічними масштабами вона виглядає тонкою плівкою. Загальна вага атмосфери надзвичайно мала (5,15·10¹⁵ т) – всього 1/1000000 ваги Землі, але захисні функції атмосфери переоцінити важко. Земне життя вразливе до космічних променів та потребує постійного і надійного захисту.

Повітряна оболонка Землі, як і будь-який зовнішній шар, здійснює і захисні функції. Хоча за нашими міркуваннями атмосфера ніяк не вкладається в поняття засобу захисту, саме атмосфера – безвідмовна перешкода для згубного впливу космосу. Атмосфера надійно захищає планету від космічного та ультрафіолетового випромінювання, визначає загальний тепловий режим поверхні Землі, впливає на кліматичні умови, а через них – на режими річок, грунтово-рослинний шар та процеси рельєфоутворення. Пробити атмосферу можуть лише крупні метеорити з початковою вагою в десятки та сотні тонн – явище, як відомо, надзвичайне. Метеорити меншої ваги – явище не рідкісне, проте вони повністю згорають в атмосфері.

Від Сонця на Землю потрапляє енергія, а значить і сама можливість життя. Саме атмосфера “відміряє” життєву дозу сонячної енергії. Якщо б не було атмосфери, вдень Сонце розігрівало б земну поверхню до +100°С, а вночі до -100°С охолоджував би її космос. 200-градусний перепад добових температур набагато перевищує можливості виживання більшості, якщо не всіх, форм земного життя.

На зовнішню поверхню атмосфери щосекунди потрапляє потужний потік сонячних та інших космічних випромінювань широкого діапазону хвиль та енергій: γ-випромінювання, жорсткі рентгенівські промені, ультрафіолетові промені, видиме світло, інфрачервоне випромінювання тощо. Якщо б всі вони досягли земної поверхні, то миттєво вбивча їх енергія все живе перетворила б на попіл. Цього не трапляється і на Землі існує життя завдяки атмосфері.

Для нормальної життєдіяльності людини та всього живого на Землі необхідно не тільки присутність повітря, але і його певний склад. Від складу повітря залежить стан організму людини, його здоров’я. Порушення нормального складу повітряного середовища може завдавати негативного впливу не тільки на здоров’я людини, але і на розвиток людського організму, і, як наслідок, призвести до генетичних змін в ньому.

Повітряне середовище – необхідна умова існування фауни та флори Землі – визначає процеси геологічного розвитку Землі, кругообіг речовин в природі. Без повітряного середовища на сучасному етапі розвитку людства неможливо здійснення життєво важливих технологічних процесів.

Атмосфера, газоподібна оболонка Землі, будучи складовою частиною біосфери, являє собою рівноважну систему, в якій безперервно проходять процеси обміну речовин, які проходять за певними законами. Характер цих процесів визначається багатьма факторами, і в першу чергу, складом самої атмосфери. Порушення цього складу, яке викликане діяльністю людини, може призводити до зміни природних процесів в атмосфері. Завдяки компенсаційним можливостям атмосфери, ці зміни до певного рівня антропогенного впливу на атмосферу не будуть незворотними. Проте із збільшенням масштабів такого впливу на атмосферу (як і на навколишнє середовище в цілому) ці компенсаційні можливості можуть бути вичерпаними, що може мати катастрофічні наслідки не тільки для окремих районів Землі, але і глобальні.

Одним із найважливіших показників стану атмосфери як середовища існування є хімічний склад її приземного шару. При всьому різноманітті фізичних та хімічних процесів в атмосфері, хімічний склад приземного її шару залишається практично постійним. Дослідження показали, що до висоти 20 км тенденцій до зміни складу атмосфери не спостерігається, що зумовлено, очевидно, інтенсивним її перемішуванням за рахунок конвективних потоків.

Атмосфера приземного шару являє собою суміш постійних та змінних газів. В групу постійних газів входять азот, кисень, аргон та інші інертні гази, а змінних – діоксиди карбону, сульфуру та нітрогену, озон, водяна пара (табл.1.1).

Таблиця 1.1

Основний склад сухого чистого повітря в приземному шарі

Атмосфера, завдяки сукупності різних факторів, постійно очищається від забруднюючих її речовин. Тверді частинки осаджуються під дією гравітаційних сил, їх коагуляції, електричних розрядів Землі, в результаті вимивання із атмосфери опадами. Останнє стосується і газоподібних, і рідких забруднень. В результаті атмосфера, як і природа в цілому, нейтралізує та відштовхує потрапляючі в неї шкідливі домішки. Цю здатність атмосфери довгий час людство використовувало “бездумно” і, як наслідок, людство все частіше стикається з регіональними екологічними кризами або передкризовими ситуаціями.