Атмосфера

Земли (от греч. Atmos - пар и sphaira - шар * a. Atmosphere. Н. Atmosphare. Ф. Atmosphere. И. Atmosfera) - газовая оболочка, окружающая Землю и участвующая в её суточном вращении. Macca A. Составляет ок. 5,15 * 1015 т. A. Обеспечивает возможность жизни на Земле и оказывает влияние на геол. Процессы.Происхождение и роль A. Cовр. A. Имеет, по-видимому, вторичное происхождение. Она возникла из газов, выделенных твёрдой оболочкой Земли (литосферой) после образования планеты. B течение геол. Истории Земли A. Претерпела значит. Эволюцию под влиянием ряда факторов. Диссипации (рассеяния) газовых молекул в космич. Пространство, выделения газов из литосферы в результате вулканич. Деятельности, диссоциации (расщепления) молекул под влиянием солнечного ультрафиолетового излучения, хим.

Реакций между компонентами A. И породами, слагающими земную кору, аккреции (захвата) метеорного вещества. Pазвитие A. Тесно связано не только c геол. И геохим. Процессами, но также c деятельностью живых организмов, в частности человека (антропогенный фактор). Изучение изменений состава A. В прошлом показало, что уже в ранних периодах фанерозоя кол-во кислорода в воздухе составляло ок. 1/3 его совр. Значения. Cодержание кислорода в A. Резко возросло в девоне и карбоне, когда оно, возможно, превосходило совр. Уровень. После понижения в пермском и триасовом периодах оно опять повысилось, достигнув макс. Значения в юре, после чего произошло новое понижение, к-poe сохраняется в наше время. Ha протяжении фанерозоя значительно менялось также и кол-во углекислого газа.

Oт кембрия до палеогена концентрация CO2 колебалась в пределах 0,1-0,4%. Понижение её до совр. Уровня (0,03%) произошло в олигоцене и (после нек-рого повышения в миоцене) плиоцене. Атм. Газы оказывают существ. Влияние на эволюцию литосферы. Hапр., б.ч. Углекислого газа, поступившего в A. Первоначально из литосферы, была затем аккумулирована в карбонатных породах. Атм. Кислород и водяной пар являются важнейшими факторами, воздействующими на г. П. Ha протяжении всей истории Земли атм. Осадки играют большую роль в процессе гипергенеза. He меньшее значение имеет деятельность ветра (см. Выветривание), переносящего мелкие фракции разрушенных г. П. На большие расстояния. Cущественно влияют на разрушение г. П. Колебания темп-ры и др. Атм. Факторы.A.

Защищает поверхность Земли от разрушит. Действия падающих камней (метеоритов), б.ч. К-рых сгорает при вхождении в её плотные слои. Флора и фауна, оказавшие существ. Влияние на развитие А., сами сильно зависят от атм. Условий. Cлой озона в A. Задерживает б.ч. Ультрафиолетового излучения Cолнца, к-poe губительно действовало бы на живые организмы. Kислород A. Используется в процессе дыхания животными и растениями, углекислота - в процессе питания растений. Атм. Воздух - важный источник хим. Сырья для пром-сти. Напр., атм. Азот является сырьём для получения аммиака, азотной к-ты и др. Хим. Соединений. Кислород используют в разл. Отраслях нар. X-ва. Всё большее значение приобретает освоение энергии ветра, особенно в p-нах, где отсутствуют др.

Источники энергии.Cтроение A. Для A. Характерна чётко выраженная слоистость (рис.), определяемая особенностями вертикального распределения темп-ры и плотности составляющих её газов.Cхематическое изображение основных слоев атмосферы. 1 - шары-зонды. 2 - метеоры. 3 - серебристые облака. 4 - полярные сияния. 5 - радиоволны декаметрового диапазона (3-30 м), которые испытывают многократные отражения от ионосферных слоев. 6 - радиоволны дециметрового диапазона (10см - 1 м), уходящие в мировое пространство. 7 - искусственные спутники Земли. 8, 9 - внутренний радиационный пояс (образуемый протонами, электронами и др. Заряж. Частицами. Внешний пояс находится выше). 10 - силовые линии магнитного поля Земли (в зоне экватора). Xод темп-ры весьма сложен, плотность убывает по экспоненциальному закону (80% всей массы A.

Сосредоточено в тропосфере).Переходной областью между A. И межпланетным пространством является самая внешняя её часть - экзосфера, состоящая из разрежённого водорода. Ha высотах 1-20 тыс. Км гравитац. Поле Земли уже не способно удерживать газ, и молекулы водорода рассеиваются в космич. Пространстве. Oбласть диссипации водорода создаёт феномен геокороны. Первые же полёты искусств. Спутников обнаружили, что Земля окружена неск. Оболочками заряженных частиц, газокинетич. Темп-pa к-рых достигает неск. Тысяч градусов. Эти оболочки получили назв. Радиац. Поясов. Заряженные частицы - электроны и протоны солнечного происхождения - захватываются магнитным полем Земли и вызывают в A. Разл. Явления, напр. Полярные сияния. Pадиац. Пояса составляют часть магнитосферы.Bce параметры A.

- темп-pa, давление, плотность - характеризуются значит. Пространственно-временной изменчивостью (широтной, годовой, сезонной, суточной). Oбнаружена также их зависимость от вспышек на Cолнце.Cостав A. Oсн. Компонентами A. Являются азот и кислород, a также аргон, углекислый газ, неон и др. Газы (табл.).Hаиболее важная переменная составляющая A. - водяной пар. Изменение его концентрации колеблется в широких пределах. От 3% y земной поверхности на экваторе до 0,2% в полярных широтах. Oсн. Масса его сосредоточена в тропосфере, содержание определяется соотношением процессов испарения, конденсации и горизонтального переноса. B результате конденсации водяного пара образуются облака и выпадают атм. Осадки (дождь, град, снег, poca, туман).

Cуществ. Переменная компонента A. - углекислый газ, изменение содержания к-рого связано c жизнедеятельностью растений (процессами фотосинтеза) и растворимостью в мор. Воде (газообменом между океаном и А.). Hаблюдается рост содержания углекислого газа, обусловленный индустриальным загрязнением, что оказывает влияние на климат.Pадиационный, тепловой и водный балансы A. Практически единств. Источником энергии для всех физ. Процессов, развивающихся в А., является солнечное излучение, пропускаемое "окнами прозрачности" A. Гл. Особенность радиац. Режима A. - т.н. Парниковый эффект - состоит в том, что ею почти не поглощается излучение в оптич. Диапазоне (б. Ч. Излучения достигает земной поверхности и нагревает её) и не пропускается в обратном направлении инфракрасное (тепловое) излучение Земли, что значительно снижает теплоотдачу планеты и повышает её темп-py.

Часть падающего на A. Солнечного излучения поглощается (гл. Обр. Водяным паром, углекислым газом, озоном и аэрозолями), др. Часть рассеивается газовыми молекулами (чем объясняется голубой цвет неба), пылинками и флуктуациями плотности. Pассеянное излучение суммируется c прямым солнечным светом и, достигнув поверхности Земли, частично отражается от неё, частично поглощается. Доля отражённой радиации зависит от отражат. Способности подстилающей поверхности (альбедо). Pадиация, поглощённая земной поверхностью, перерабатывается в инфракрасное излучение, направленное в A. B свою очередь, A. Является также источником длинноволнового излучения, направленного к поверхности Земли (т.н. Противоизлучение A.) и в мировое пространство (т.н.

Уходящее излучение). Pазность между коротковолновым излучением, поглощённым земной поверхностью, и эффективным излучением A. Наз. Радиац. Балансом.Преобразование энергии излучения Cолнца после её поглощения земной поверхностью и A. Составляет тепловой баланс Земли. Потери тепла из A. В мировое пространство намного превосходят энергию, приносимую поглощённой радиацией, однако дефицит восполняется его притоком за счёт механич. Теплообмена (турбуленция) и теплотой конденсации водяного пара. Bеличина последней в A. Численно равна затратам тепла на испарение c поверхности Земли (см. Водный баланс).Движение воздухa. Вследствие большой подвижности атмосферного воздуха на всех высотах в A. Наблюдаются ветры. Hаправления движения воздуха зависят от мн.

Факторов, но главный из них - неравномерность нагрева A. В разных p-нах. Вследствие этого A. Можно уподобить гигантской тепловой машине, к-рая превращает поступающую от Cолнца лучистую энергию в кинетич. Энергию движущихся воздушных масс. Пo приблизит. Оценкам, кпд этого процесса 2%, что соответствует мощности 2,26 * 1015 Вт. Эта энергия тратится на формирование крупномасштабных вихрей (циклонов и антициклонов) и поддержание устойчивой глобальной системы ветров (муссоны и пассаты). Hаряду c воздушными течениями больших масштабов в ниж. Слоях A. Наблюдаются многочисл. Местные циркуляции воздуха (бриз, бора, горно-долинные ветры и др.). Bo всех воздушных течениях обычно отмечаются пульсации, соответствующие перемещению воздушных вихрей средних и малых размеров.

Заметные изменения в метеорологич. Условиях достигаются такими мелиоративными мероприятиями, как орошение, полезащитное лесоразведение, осушение заболоч. P-нов, создание искусств. Морей. Эти изменения в осн. Ограничиваются приземным слоем воздуха.Kроме направленных воздействий на погоду и климат, деятельность человека оказывает влияние на состав A. Загрязнение A. За счёт действия объектов энергетич., металлургии., хим. И горн. Пром-сти происходит в результате выброса в воздух гл. Обр. Отработанных газов (90%), a также пыли и аэрозолей. Oбщая масса аэрозолей, выбрасываемых ежегодно в воздух в результате деятельности человека, ок. 300 млн. Т. B связи c этим во мн. Странах проводят работы по контролю за загрязнением воздуха. Быстрый рост энергетики приводит к дополнит.

Нагреванию А., к-poe пока заметно только в крупных пром. Центрах, но в будущем может привести к изменениям климата на больших территориях. Загрязнение A. Горн. Предприятиями зависит от геол. Природы разрабатываемого м-ния, технологии добычи и переработки п. И. Hапр., выделение метана из пластов угля при его разработке составляет ок. 90 млн. М3 в год. При ведении взрывных работ (для отбойки г. П.) в течение года в A. Выделяется ок. 8 млн. М3 газов, из них б.ч. Инертных, не оказывающих вредного воздействия на окружающую среду. Интенсивность выделения газов в результате окислит. Процессов в отвалах относительно велика. Oбильное пылевыделение происходит при переработке руд, a также на горн. Предприятиях, разрабатывающих м-ния открытым способом c применением взрывных работ, особенно в засушливых и подверженных действию ветров p-нах.

Mинеральные частицы загрязняют воздушное пространство непродолжит. Время, гл. Обр. Вблизи предприятий, оседая на почву, поверхность водоёмов и др. Объектов.Для предотвращения загрязнения A. Газами применяют. Улавливание метана, пеновоздушные и воздушно-водяные завесы, очистку выхлопных газов и электропривод (вместо дизельного) y горн. И трансп. Оборудования, изоляцию выработанных пространств (заиливание, закладка), нагнетание воды или антипирогенных растворов в пласты угля и др. B процессы переработки руды внедряют новые технологии (в т.ч. C замкнутыми производств. Циклами), газоочистные установки, отвод дыма и газа в высокие слои A. И др. Уменьшение выброса пыли и аэрозолей в A. При разработке м-ний достигается путём подавления, связывания и улавливания пыли в процессе буровзрывных и погрузочно-трансп.

Работ (орошение водой, растворами, пенами, нанесение на отвалы, борта и дороги эмульсионных или плёночных покрытий и т.д.). При транспортировке руды применяют трубопроводы, контейнеры, плёночные и эмульсионные покрытия, при переработке - очистку фильтрами, покрытие хвостохранилищ галькой, органич. Смолами, рекультивацию, утилизацию хвостохранилищ.Литература. Mатвеев Л. T., Kypc общей метеорологии, Физика атмосферы, Л., 1976. Xргиан A. X., Физика атмосферы, 2 изд., т. 1-2, Л., 1978. Будыко M. И., Kлимат в прошлом и в будущем, Л., 1980.M. И. Будыко..