4/10. oldal

A Föld légkörének kialakulása az ókorban kezdődött - a Föld fejlődésének protoplanetáris szakaszában, az aktív vulkánkitörések időszakában, hatalmas mennyiségű gáz felszabadulásával. Később, amikor az óceánok és a bioszféra megjelentek a Földön, a légkör kialakulása a víz, a növények, állatok és ezek bomlástermékei közötti gázcsere miatt folytatódott.

A geológiai történelem során a Föld légköre számos mélyreható átalakuláson ment keresztül.

A Föld elsődleges légköre. Helyreállító.

Rész A Föld elsődleges légköre a Föld fejlődésének protoplanetáris szakaszában (több mint 4,2 milliárd évvel ezelőtt) főként metánból, ammóniából és szén-dioxidból állt. Majd a földköpeny gáztalanítása és a földfelszínen zajló folyamatos mállási folyamatok következtében a Föld elsődleges légkörének összetétele vízgőzzel, szénnel (CO 2, CO) és kénvegyületekkel, valamint erős halogénsavakkal gazdagodott. (HCl, HF, HI) és bórsav. Az elsődleges légkör nagyon vékony volt.

A Föld másodlagos légköre. Oxidatív.

Ezt követően az elsődleges légkör másodlagos légkörré kezdett átalakulni. Ez a földfelszínen lezajló mállási folyamatok, a vulkáni és a naptevékenység, valamint a cianobaktériumok és a kékalgák aktivitása következtében történt.

Az átalakulás eredményeként a metán hidrogénné és szén-dioxiddá, az ammónia pedig nitrogénné és hidrogénné bomlott. A szén-dioxid és a nitrogén elkezdett felhalmozódni a Föld légkörében.

A kék-zöld algák fotoszintézis útján oxigént kezdtek termelni, amelyet szinte teljesen más gázok és kőzetek oxidációjára fordítottak. Ennek eredményeként az ammónia molekuláris nitrogénné, a metán és a szén-monoxid szén-dioxiddá, a kén és a hidrogén-szulfid SO 2 -vé és SO 3 -dá oxidálódott.

Így a légkör fokozatosan redukálóból oxidálóvá vált.

A szén-dioxid képződése és fejlődése az elsődleges és másodlagos légkörben.

A szén-dioxid forrásai a Föld légkörének kialakulásának korai szakaszában:

• metán oxidáció,
• A Föld köpenyének gáztalanítása,
• A sziklák időjárása.

A proterozoikum és a paleozoikum fordulóján (kb. 600 millió évvel ezelőtt) a légkör szén-dioxid-tartalma csökkent, és a légkörben lévő gázok teljes térfogatának csak a tized százalékát tette ki.

A szén-dioxid mindössze 10-20 millió évvel ezelőtt érte el jelenlegi szintjét a légkörben.

Oxigén képződése és fejlődése a Föld primer és másodlagos légkörében.

Oxigénforrások a légkörképződés korai szakaszában Földek:

• A Föld köpenyének gáztalanítása – szinte az összes oxigént az oxidációs folyamatokra fordították.
• A víz fotodisszociációja (hidrogén- és oxigénmolekulákra bomlása) a légkörben ultraibolya sugárzás hatására - ennek eredményeként szabad oxigénmolekulák jelentek meg a légkörben.
• A szén-dioxid oxigénné alakítása eukarióták által. A szabad oxigén megjelenése a légkörben a prokarióták pusztulásához (redukáló körülményekhez alkalmazkodva) és eukarióták megjelenéséhez (az oxidáló környezetben való élethez alkalmazkodva) vezetett.

Az oxigénkoncentráció változása a Föld légkörében.

Archean - a proterozoikum első fele – az oxigénkoncentráció a mai szint 0,01%-a (Juri pont). A keletkező oxigén szinte teljes mennyiségét a vas és a kén oxidációjára fordították. Ez addig tartott, amíg a föld felszínén lévő összes kétértékű vas oxidálódott. Ettől a pillanattól kezdve az oxigén elkezdett felhalmozódni a légkörben.

A proterozoikum második fele – a korai vend vége – a légkör oxigénkoncentrációja a jelenlegi szint 0,1%-a (Pasteur-pont).

Késő vendiai - szilur korszak. A szabad oxigén serkentette az élet fejlődését – az anaerob fermentációs folyamatot energetikailag ígéretesebb és progresszívebb oxigénanyagcsere váltotta fel. Ettől kezdve az oxigén felhalmozódása a légkörben meglehetősen gyorsan megtörtént. A növények tengerből a szárazföldre való megjelenése (450 millió évvel ezelőtt) a légkör oxigénszintjének stabilizálódásához vezetett.

Közép kréta . A légkör oxigénkoncentrációjának végleges stabilizálása a virágzó növények megjelenésével jár (100 millió évvel ezelőtt).

A nitrogén képződése és fejlődése a Föld primer és másodlagos légkörében.

A nitrogén a Föld fejlődésének korai szakaszában az ammónia bomlása következtében képződött. A légköri nitrogén megkötése és tengeri üledékekben való eltemetése az élőlények megjelenésével kezdődött. Miután az élő szervezetek eljutottak a szárazföldre, a nitrogén elkezdett eltemetni a kontinentális üledékekben. A nitrogénkötés folyamata különösen felerősödött a szárazföldi növények megjelenésével.

Így a Föld légkörének összetétele meghatározta az élőlények élettevékenységének jellemzőit, hozzájárult evolúciójukhoz, fejlődésükhöz és a föld felszínén való megtelepedéséhez. De a Föld történetében néha előfordultak fennakadások a gázösszetétel eloszlásában. Ennek oka különböző katasztrófák voltak, amelyek a kriptozoikumban és a fanerozoikumban többször előfordultak. Ezek a kudarcok a szerves világ tömeges kihalásához vezettek.

A Föld ősi és modern légkörének százalékos összetételét az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat A Föld elsődleges és modern légkörének összetétele.

Gázok	A Föld légkörének összetétele
	Elsődleges légkör, %	Modern hangulat, %
Nitrogén N 2
Oxigén O 2
Ózon O 3
Szén-dioxid CO 2
Szén-monoxid CO
vízpára
Argon Ar

Ez volt a „A Föld légkörének kialakulása. A Föld elsődleges és másodlagos légköre." Olvass tovább: «

A Föld légköre bolygónk gáznemű burka. Egyébként szinte minden égitestnek hasonló héja van, a Naprendszer bolygóitól a nagy aszteroidákig. sok tényezőtől függ - sebességétől, tömegétől és sok más paramétertől. De csak bolygónk héja tartalmazza azokat az összetevőket, amelyek lehetővé teszik az életet.

A Föld légköre: előfordulásának rövid története

Úgy gondolják, hogy létezésének kezdetén bolygónknak egyáltalán nem volt gázhéja. De a fiatal, újonnan kialakult égitest folyamatosan fejlődött. A Föld elsődleges légköre állandó vulkánkitörések eredményeként jött létre. Így alakult ki sok ezer év alatt a Föld körül vízgőzből, nitrogénből, szénből és egyéb elemekből (az oxigén kivételével) egy burok.

Mivel a légkörben a nedvesség mennyisége korlátozott, feleslege csapadékká alakult - így keletkeztek tengerek, óceánok és más víztestek. A bolygót benépesítő első organizmusok a vízi környezetben jelentek meg és fejlődtek ki. Legtöbbjük olyan növényi szervezetekhez tartozott, amelyek fotoszintézis útján oxigént termelnek. Így a Föld légköre kezdett megtelni ezzel a létfontosságú gázzal. Az oxigén felhalmozódása következtében pedig kialakult az ózonréteg, amely megvédte a bolygót az ultraibolya sugárzás káros hatásaitól. Ezek a tényezők teremtették meg létezésünk minden feltételét.

A Föld légkörének szerkezete

Mint tudják, bolygónk gázhéja több rétegből áll - troposzférából, sztratoszférából, mezoszférából, termoszférából. Lehetetlen világos határokat húzni e rétegek között - minden az évszaktól és a bolygó szélességétől függ.

A troposzféra a gázhéj alsó része, amelynek átlagos magassága 10-15 kilométer. Itt koncentrálódik a nedvesség nagy része, egyébként itt található az összes nedvesség és felhők keletkeznek. A troposzféra oxigéntartalmának köszönhetően minden élőlény élettevékenységét támogatja. Emellett döntő jelentőségű a térség időjárási és éghajlati adottságainak alakításában – itt nemcsak felhők, hanem szelek is kialakulnak. A hőmérséklet a magassággal csökken.

Sztratoszféra - a troposzférából indul ki, és 50-55 kilométeres magasságban ér véget. Itt a hőmérséklet a magassággal nő. A légkör ezen része gyakorlatilag nem tartalmaz vízgőzt, de van ózonrétege. Néha itt észrevehető „gyöngy” felhők kialakulása, amelyek csak éjszaka láthatók - úgy gondolják, hogy erősen kondenzált vízcseppek képviselik őket.

A mezoszféra 80 kilométerre nyúlik fel. Ebben a rétegben a hőmérséklet éles csökkenése figyelhető meg, ahogy felfelé halad. A turbulencia itt is nagyon fejlett. A mezoszférában egyébként úgynevezett „noctilucent felhők” képződnek, amelyek kis jégkristályokból állnak - csak éjszaka láthatók. Érdekes, hogy a mezoszféra felső határán gyakorlatilag nincs levegő - ez 200-szor kevesebb, mint a földfelszín közelében.

A termoszféra a föld gázhéjának felső rétege, amelyben szokás különbséget tenni az ionoszféra és az exoszféra között. Érdekes módon a hőmérséklet itt nagyon meredeken emelkedik a magassággal - a földfelszíntől 800 kilométeres magasságban több mint 1000 Celsius fok. Az ionoszférát erősen hígított levegő és hatalmas aktív iontartalom jellemzi. Ami az exoszférát illeti, a légkörnek ez a része simán átmegy a bolygóközi térbe. Érdemes megjegyezni, hogy a termoszféra nem tartalmaz levegőt.

Megjegyezhető, hogy a Föld légköre nagyon fontos része bolygónknak, amely továbbra is döntő tényező az élet kialakulásában. Biztosítja az élettevékenységet, fenntartja a hidroszféra (a bolygó vizes héja) létezését és véd az ultraibolya sugárzástól.

A Föld légkörének kialakulása az ókorban kezdődött - a Föld fejlődésének protoplanetáris szakaszában, az aktív vulkánkitörések időszakában hatalmas mennyiségű gáz felszabadulásával* Később, amikor megjelentek az óceánok és a bioszféra a Földön, a Föld fejlődésének protoplanetáris szakaszában, az aktív vulkánkitörések időszakában kezdődött a Földön a légkör folytatódott a víz, a növények, állatok és termékeik közötti gázcsere miatt, bomlás közben*

A geológiai történelem során a Föld légköre számos mélyreható átalakuláson ment keresztül.

A Föld elsődleges légköre. Helyreállító.

Rész A Föld elsődleges légköre a Föld fejlődésének protoplanetáris szakaszában (több mint 4,2 milliárd évvel ezelőtt) főként metánból, ammóniából és szén-dioxidból állt. Majd a földköpeny gáztalanítása és a földfelszínen zajló folyamatos mállási folyamatok következtében a Föld elsődleges légkörének összetétele vízgőzzel, szénnel (CO 2, CO) és kénvegyületekkel, valamint erős halogénsavakkal gazdagodott. (HCl, HF, HI) és bórsav. Az elsődleges légkör nagyon vékony volt.

A Föld másodlagos légköre. Oxidatív.

Ezt követően az elsődleges légkör másodlagos légkörré kezdett átalakulni. Ez a földfelszínen lezajló mállási folyamatok, a vulkáni és a naptevékenység, valamint a cianobaktériumok és a kékalgák aktivitása következtében történt.

Az átalakulás eredményeként a metán hidrogénné és szén-dioxiddá, az ammónia pedig nitrogénné és hidrogénné bomlott. A szén-dioxid és a nitrogén elkezdett felhalmozódni a Föld légkörében.

A kék-zöld algák fotoszintézis útján oxigént kezdtek termelni, amelyet szinte teljesen más gázok és kőzetek oxidációjára fordítottak. Ennek eredményeként az ammónia molekuláris nitrogénné, a metán és a szén-monoxid szén-dioxiddá, a kén és a hidrogén-szulfid SO 2 -vé és SO 3 -dá oxidálódott.

Így a légkör fokozatosan redukálóból oxidálóvá vált.

A szén-dioxid képződése és fejlődése

A szén-dioxid forrásai a légkörképződés korai szakaszában:

• metán oxidáció,
• A Föld köpenyének gáztalanítása,
• A sziklák időjárása.

A korai Föld légkörének szén-dioxid-tartalma igen jelentős volt. Nagy része azonban feloldódott a hidroszféra vizeiben, ahol részt vett különféle vízi élőlények héjának felépítésében, biogén módon karbonáttá alakulva.

A proterozoikum és a paleozoikum fordulóján (kb. 600 millió évvel ezelőtt) a légkör szén-dioxid-tartalma csökkent, és a légkörben lévő gázok teljes térfogatának csak a tized százalékát tette ki.

A szén-dioxid mindössze 10-20 millió évvel ezelőtt érte el jelenlegi szintjét a légkörben.

Oxigén képződése és fejlődése

az elsődleges és másodlagos légkörben.

Oxigénforrások a légkörképződés korai szakaszában :

• A Föld köpenyének gáztalanítása – szinte az összes oxigént az oxidációs folyamatokra fordították.
• A víz fotodisszociációja (hidrogén- és oxigénmolekulákra bomlása) a légkörben ultraibolya sugárzás hatására - ennek eredményeként szabad oxigénmolekulák jelentek meg a légkörben.
• A szén-dioxid oxigénné alakítása eukarióták által. A szabad oxigén megjelenése a légkörben a prokarióták pusztulásához (redukáló körülményekhez alkalmazkodva) és eukarióták megjelenéséhez (az oxidáló környezetben való élethez alkalmazkodva) vezetett.

Az oxigénkoncentráció változása a légkörben.

Archean - a proterozoikum első fele – az oxigénkoncentráció a mai szint 0,01%-a (Juri pont). A keletkező oxigén szinte teljes mennyiségét a vas és a kén oxidációjára fordították. Ez addig tartott, amíg a föld felszínén lévő összes kétértékű vas oxidálódott. Ettől a pillanattól kezdve az oxigén elkezdett felhalmozódni a légkörben.

A proterozoikum második fele – a korai vend vége – a légkör oxigénkoncentrációja a jelenlegi szint 0,1%-a (Pasteur-pont).

Késő vendiai - szilur korszak. A szabad oxigén serkentette az élet fejlődését – az anaerob fermentációs folyamatot energetikailag ígéretesebb és progresszívebb oxigénanyagcsere váltotta fel. Ettől kezdve az oxigén felhalmozódása a légkörben meglehetősen gyorsan megtörtént. A növények tengerből a szárazföldre való megjelenése (450 millió évvel ezelőtt) a légkör oxigénszintjének stabilizálódásához vezetett.

Közép kréta . A légkör oxigénkoncentrációjának végleges stabilizálása a virágzó növények megjelenésével jár (100 millió évvel ezelőtt).

A nitrogén képződése és fejlődése

az elsődleges és másodlagos légkörben.

A nitrogén a Föld fejlődésének korai szakaszában az ammónia bomlása következtében képződött. A légköri nitrogén megkötése és tengeri üledékekben való eltemetése az élőlények megjelenésével kezdődött. Miután az élő szervezetek eljutottak a szárazföldre, a nitrogén elkezdett eltemetni a kontinentális üledékekben. A nitrogénkötés folyamata különösen felerősödött a szárazföldi növények megjelenésével.

Így a Föld légkörének összetétele meghatározta az élőlények élettevékenységének jellemzőit, hozzájárult evolúciójukhoz, fejlődésükhöz és a föld felszínén való megtelepedéséhez. De a Föld történetében néha előfordultak fennakadások a gázösszetétel eloszlásában. Ennek oka különböző katasztrófák voltak, amelyek a kriptozoikumban és a fanerozoikumban többször előfordultak. Ezek a kudarcok a szerves világ tömeges kihalásához vezettek.

Az ókori és a modern légkör százalékos összetételét az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat A Föld elsődleges és modern légkörének összetétele.

vízpára

A légkör kialakulásának történetét még nem sikerült megbízhatóan megállapítani. De már sikerült azonosítani néhány lehetséges változást az összetételében.
A légkör közvetlenül a Föld kialakulása után kezdett kialakulni. Az evolúció során szinte teljesen elvesztette eredeti légkörét. Korai szakaszában bolygónk olvadt állapotban volt. A szilárd test körülbelül négy és fél milliárd évvel ezelőtt kezdett kialakulni. Ez az idő lesz a geológiai kronológia kezdete.
Pontosan ebben az időszakban kezdődik meg a légkör lassú fejlődése.
Az olyan folyamatokat, mint a láva felszabadulása a vulkánkitörések során, elkerülhetetlen gázok, például nitrogén, metán, vízgőz és mások felszabadulása kíséri. A napsugárzás hatására a vízgőz oxigénre és hidrogénre bomlik. A felszabaduló oxigén szén-monoxiddal reagálva szén-dioxidot képez. Az ammónia nitrogénre és hidrogénre bomlik. A diffúziós folyamat során a hidrogén felemelkedik és elhagyja a légkört. A jóval nehezebb nitrogén nem tud távozni, fokozatosan felhalmozódik. Így a nitrogén lesz a fő komponens.
A Föld elsődleges atmoszférája valószínűleg szén-dioxidot és hidrogént tartalmazott, és lehetséges egy reakció közöttük, amely mocsári gáz (metán) és vízgőz képződéséhez vezet. De a víz nagy része a modern elképzelések szerint (Vinogradov, 1967) a magmától gáztalanodott az atmoszféra kialakulását követő első százmillió évben. A víz azonnal nagymértékben bonyolította a komponensek közötti kölcsönhatás természetét és a biogenoszféra szerkezetét. A primer atmoszféra vízgőzzel való telítettsége és a víznek a napenergia felhalmozódása („lassan lehűl”) jelentősen megváltoztatta a termodinamikai viszonyokat a biogenoszférán belül, sőt határain túl is. Két dolgot kell figyelembe venni; először is, a víz megjelenésével az időjárási folyamatok sokkal energikusabban kezdtek lezajlani, aminek következtében a geokémiai akkumulátorok „feltöltődnek” napenergiával. Másodszor, a mállási termékek (például agyagok) nagy mennyiségű vízzel kerültek érintkezésbe, és ez megnövelte az energiagátjukat, vagyis az ásványi anyagokat onnan távolították el, ahol a felhalmozódott napenergiát ki tudták engedni. Ahhoz, hogy ezt az energiát felszabadítsák, először „ki kellett száradniuk”. Az üledékes kőzetek kiszáradtak, mélyen a földkéregbe süllyedtek az agyagok csillámmá alakulása (szericitizálódás) következtében. Ha korábban valahol a felszín közelében kisütötték őket, akkor a víz Földön való megjelenése után a geokémiai akkumulátorok képesek voltak a nedvesség felhasználásával napenergiát szállítani a biogenoszféra alsó horizontjaiba, sőt határain túlra, a Föld alsó határáig. kéreg. Ott felszabadították a felhalmozott energiát, és ezzel biztosították a földkéreg hőmérsékleti gradiensét.
A következőket azonban szem előtt kell tartani. Ahogy az üledék leereszkedik, a kiszáradási folyamatot a nyomás növekedése ellensúlyozza, ami megakadályozza az energia felszabadulását. Valószínűleg a magmakamrák - az energia gyors felszabadulásának eredményeként - tektonikus szakadások stb. során keletkeztek, vagyis amikor a nyomás gyengült. Ha figyelembe vesszük, hogy akkoriban a Föld alakja kevésbé volt stabil, mint most, és a tömegek elmozdulása energikusabban ment végbe, akkor ezeknek a tényezőknek a geokémiai felhalmozódással való kölcsönhatásában látható az okát a feltételezett heves vulkáni tevékenységnek. bolygónk geológiai történetének hajnalán.
Ultraibolya sugárzásnak, valamint elektromos kisüléseknek kitéve. A gázelegy kémiai reakcióba lépett, majd szerves anyagok - aminosavak - keletkeztek. Így az élet a modern légkörtől eltérő légkörben keletkezhetett.
Amikor a primitív növények megjelentek a Földön, elkezdődött a fotoszintézis folyamata. Ami, mint ismeretes, a szabad oxigén felszabadulásával jár. A légkör felső rétegeibe történő diffúzió után ez a gáz elkezdte védeni az alsóbb rétegeket és magát a Föld felszínét is a veszélyes röntgen- és ultraibolya sugárzástól.
Feltételezhető, hogy az elsődleges atmoszféra sok szén-dioxidot tartalmazott, amely a fotoszintézis folyamatában, a flóra fejlődése során elfogyott. A tudósok úgy vélik továbbá, hogy koncentrációjának ingadozása befolyásolta a Föld fejlődése során bekövetkező éghajlatváltozást.
A modern légkör héliumot tartalmaz, amely a tórium, az urán és a rádium radioaktív bomlásának eredményeként képződik. Ezek a részecskék alfa-részecskéket bocsátanak ki. Ezek a hélium atomok magjai.
Mivel a radioaktív bomlás során nem keletkezik vagy semmisül meg elektromos töltés, minden alfa-részecskéhez két elektron tartozik. Kapcsolatba lép velük. A fúzió eredményeként semleges hélium atomok keletkeznek.

A hélium jelentős része ásványi anyagokban található, amelyek a kőzetek vastagságában szétszóródnak, és nagyon lassan párolognak a légkörbe. A diffúzió következtében kis mennyiségű hélium emelkedik felfelé az exoszférába. És mivel a Földről folyamatosan beáramlik, ennek a gáznak a térfogata a légkörben változatlan marad.
Az Univerzum különböző kémiai elemeinek relatív tartalma a csillagok fényéből, valamint a meteoritok sugárzásából származó spektrális elemzés alapján értékelhető.
Az űrben a neon koncentrációja tízmilliárdszor nagyobb, mint a Földön. A kripton tízmilliószor nagyobb, a xenon pedig egymilliószor nagyobb.
Megállapíthatjuk, hogy kezdetben ezeknek a gázoknak a koncentrációja a Föld légkörében nagyon csökkent, és nem pótolódott. Ez még abban a szakaszban is megtörtént, amikor a Föld elvesztette elsődleges légkörét. A kivétel az inert gáz argon volt. Izotóp formában van, és most a kálium-izotóp radioaktív bomlása során keletkezik.

A légkör vastagsága körülbelül 120 km-re van a Föld felszínétől. A légkör teljes levegőtömege (5,1-5,3) 10 18 kg. Ebből a száraz levegő tömege 5,1352 ±0,0003 10 18 kg, a vízgőz össztömege átlagosan 1,27 10 16 kg.

Tropopauza

Átmeneti réteg a troposzférából a sztratoszférába, a légkör olyan rétege, amelyben a hőmérséklet magasságcsökkenése megáll.

Sztratoszféra

A légkör 11-50 km magasságban elhelyezkedő rétege. A 11-25 km-es rétegben (a sztratoszféra alsó rétegében) a hőmérséklet enyhe változása és a 25-40 km-es réteg hőmérsékletének emelkedése -56,5-ről 0,8 ° -ra (a sztratoszféra felső rétege vagy az inverziós régió) jellemző. Körülbelül 40 km-es magasságban elérve a 273 K (majdnem 0 °C) értéket, a hőmérséklet körülbelül 55 km-es magasságig állandó marad. Ezt az állandó hőmérsékletű régiót sztratopauzának nevezik, és ez a határ a sztratoszféra és a mezoszféra között.

Sztratopauza

A légkör határrétege a sztratoszféra és a mezoszféra között. A függőleges hőmérséklet-eloszlásban van egy maximum (kb. 0 °C).

Mezoszféra

A Föld légköre

A Föld légkörének határa

Termoszféra

A felső határ körülbelül 800 km. A hőmérséklet 200-300 km magasságig emelkedik, ahol eléri az 1500 K nagyságrendű értéket, ami után szinte állandó marad a nagy magasságokig. Az ultraibolya és röntgen napsugárzás és a kozmikus sugárzás hatására a levegő ionizációja („aurorák”) következik be - az ionoszféra fő területei a termoszférában találhatók. 300 km feletti magasságban az atomi oxigén dominál. A termoszféra felső határát nagyrészt a Nap aktuális aktivitása határozza meg. Alacsony aktivitású időszakokban - például 2008-2009-ben - ennek a rétegnek a mérete észrevehetően csökken.

Termopauza

A légkör termoszférával szomszédos tartománya. Ezen a területen a napsugárzás elnyelése elhanyagolható, és a hőmérséklet valójában nem változik a magassággal.

Exoszféra (szóródó gömb)

100 km-es magasságig a légkör homogén, jól elegyített gázkeverék. A magasabb rétegekben a gázok magasság szerinti eloszlása ​​molekulatömegüktől függ, a nehezebb gázok koncentrációja a Föld felszínétől való távolság növekedésével gyorsabban csökken. A gázsűrűség csökkenése miatt a hőmérséklet a sztratoszférában 0 °C-ról -110 °C-ra csökken a mezoszférában. Az egyes részecskék kinetikus energiája azonban 200-250 km magasságban ~150 °C hőmérsékletnek felel meg. 200 km felett jelentős hőmérséklet- és gázsűrűség-ingadozások figyelhetők meg időben és térben.

Körülbelül 2000-3500 km magasságban az exoszféra fokozatosan ún. közeli űrvákuum, amely bolygóközi gáz rendkívül ritka részecskéivel, főleg hidrogénatomokkal van tele. De ez a gáz csak egy részét képviseli a bolygóközi anyagnak. A másik rész üstökös és meteor eredetű porszemcsékből áll. Ebbe a térbe a rendkívül ritka porszemcsék mellett nap- és galaktikus eredetű elektromágneses és korpuszkuláris sugárzás is behatol.

A troposzféra a légkör tömegének körülbelül 80% -át, a sztratoszféra körülbelül 20% -át teszi ki; a mezoszféra tömege nem több, mint 0,3%, a termoszféra kevesebb, mint 0,05% a légkör teljes tömegének. A légkör elektromos tulajdonságai alapján megkülönböztetjük a neutronoszférát és az ionoszférát. Jelenleg úgy gondolják, hogy a légkör 2000-3000 km magasságig terjed.

A légkörben lévő gáz összetételétől függően bocsátanak ki homoszféraÉs heteroszféra. Heteroszféra- Ez az a terület, ahol a gravitáció befolyásolja a gázok szétválását, mivel ilyen magasságban ezek keveredése elhanyagolható. Ez a heteroszféra változó összetételét jelenti. Alatta a légkör jól elegyített, homogén része, az úgynevezett homoszféra található. E rétegek közötti határt turbópauzának nevezik, körülbelül 120 km-es magasságban fekszik.

A légkör élettani és egyéb tulajdonságai

Már 5 km-es tengerszint feletti magasságban egy képzetlen személy oxigénéhezést kezd tapasztalni, és alkalmazkodás nélkül az ember teljesítménye jelentősen csökken. A légkör élettani zónája itt véget ér. Az emberi légzés 9 km-es magasságban lehetetlenné válik, bár körülbelül 115 km-ig a légkör oxigént tartalmaz.

A légkör lát el bennünket a légzéshez szükséges oxigénnel. A légkör össznyomásának csökkenése miatt azonban a magasságra emelkedve az oxigén parciális nyomása ennek megfelelően csökken.

A ritka levegőrétegekben a hang terjedése lehetetlen. 60-90 km-es magasságig továbbra is lehetséges a légellenállás és az emelés alkalmazása az irányított aerodinamikus repüléshez. De 100-130 km-es magasságból kiindulva a minden pilóta számára ismert M szám és hangsorompó fogalma elveszti értelmét: ott halad el a hagyományos Karman-vonal, amelyen túl a tisztán ballisztikus repülés vidéke kezdődik, amely csak reaktív erők segítségével vezérelhető.

100 km feletti magasságban a légkör megfoszt egy másik figyelemre méltó tulajdonságtól - a hőenergia elnyelésének, vezetésének és továbbításának képességétől konvekcióval (azaz levegő keverésével). Ez azt jelenti, hogy az orbitális űrállomáson a berendezés különböző elemeit nem lehet majd úgy kívülről hűteni, mint ahogy azt egy repülőgépen szokták - légsugarak és légradiátorok segítségével. Ezen a magasságon, mint általában az űrben, a hőátadás egyetlen módja a hősugárzás.

A légkör kialakulásának története

A legelterjedtebb elmélet szerint a Föld légkörének három különböző összetétele volt az idők során. Kezdetben könnyű gázokból (hidrogén és hélium) állt, amelyeket a bolygóközi térből fogtak be. Ez az ún elsődleges légkör(mintegy négymilliárd éve). A következő szakaszban az aktív vulkáni tevékenység a légkör hidrogéntől eltérő gázokkal (szén-dioxid, ammónia, vízgőz) való telítéséhez vezetett. Így alakult ki másodlagos légkör(mintegy hárommilliárd évvel napjaink előtt). Ez a légkör helyreállító volt. Továbbá a légkörképződés folyamatát a következő tényezők határozták meg:

• könnyű gázok (hidrogén és hélium) szivárgása a bolygóközi térbe;
• kémiai reakciók, amelyek a légkörben ultraibolya sugárzás, villámkisülés és néhány egyéb tényező hatására lejátszódnak.

Fokozatosan ezek a tényezők vezettek a kialakulásához harmadlagos légkör, amelyet jóval alacsonyabb hidrogén- és sokkal magasabb nitrogén- és szén-dioxid-tartalom jellemez (amely ammóniából és szénhidrogénekből kémiai reakciók eredményeként keletkezik).

Nitrogén

A nagy mennyiségű nitrogén N2 képződése az ammónia-hidrogén atmoszféra molekuláris oxigén O2 általi oxidációjának köszönhető, amely a bolygó felszínéről a fotoszintézis eredményeként kezdett kijönni, 3 milliárd évvel ezelőtt. A nitrogén N2 a nitrátok és más nitrogéntartalmú vegyületek denitrifikációja következtében is a légkörbe kerül. A nitrogént az ózon NO-vá oxidálja a felső légkörben.

A nitrogén N 2 csak meghatározott körülmények között (például villámkisülés közben) reagál. Az elektromos kisülések során a molekuláris nitrogén ózon általi oxidációját kis mennyiségben használják fel a nitrogénműtrágyák ipari gyártása során. A cianobaktériumok (kékzöld algák) és a hüvelyes növényekkel rizobiális szimbiózist kialakító csomóbaktériumok, az ún. alacsony energiafelhasználással képesek oxidálni és biológiailag aktív formává alakítani. zöldtrágya.

Oxigén

A légkör összetétele gyökeresen megváltozni kezdett az élő szervezetek Földön való megjelenésével, a fotoszintézis eredményeként, amelyet oxigén felszabadulás és szén-dioxid felszívódás kísér. Kezdetben az oxigént redukált vegyületek oxidálására fordították - ammónia, szénhidrogének, az óceánokban található vas vas formái stb. Ennek a szakasznak a végén a légkör oxigéntartalma növekedni kezdett. Fokozatosan modern, oxidáló tulajdonságokkal rendelkező légkör alakult ki. Mivel ez a légkörben, a litoszférában és a bioszférában lezajló számos folyamatban komoly és hirtelen változásokat okozott, ezt az eseményt oxigénkatasztrófának nevezték.

nemesgázok

Légszennyeződés

Az utóbbi időben az emberek elkezdték befolyásolni a légkör fejlődését. Tevékenységének eredménye a légkör szén-dioxid-tartalmának állandó jelentős növekedése a korábbi geológiai korszakokban felhalmozódott szénhidrogén üzemanyagok elégetése következtében. Hatalmas mennyiségű CO 2 fogy el a fotoszintézis során, és a világ óceánjai elnyelik. Ez a gáz a karbonátos kőzetek és a növényi és állati eredetű szerves anyagok bomlása, valamint a vulkanizmus és az emberi ipari tevékenység következtében kerül a légkörbe. Az elmúlt 100 év során a légkör CO 2-tartalma 10%-kal nőtt, ennek nagy része (360 milliárd tonna) az üzemanyag elégetésével származik. Ha a tüzelőanyag-égetés növekedési üteme folytatódik, akkor a következő 200-300 évben a légkörben lévő CO 2 mennyisége megkétszereződik, és globális klímaváltozáshoz vezethet.

A tüzelőanyag elégetése a szennyező gázok (CO, SO2) fő forrása. A kén-dioxidot a légköri oxigén a légkör felső rétegeiben SO 3 -dá oxidálja, ami kölcsönhatásba lép a vízzel és az ammóniagőzzel, valamint a keletkező kénsavval (H 2 SO 4) és ammónium-szulfáttal ((NH 4) 2 SO 4 ) formájában kerülnek vissza a Föld felszínére ún. savas eső. A belső égésű motorok használata jelentős légköri szennyezéshez vezet nitrogén-oxidokkal, szénhidrogénekkel és ólomvegyületekkel (tetraetil-ólom Pb(CH 3 CH 2) 4)).

A légkör aeroszolos szennyezését természetes okok (vulkánkitörések, porviharok, tengervízcseppek és növényi virágporok beszivárgása stb.) és emberi gazdasági tevékenységek (ércek és építőanyagok bányászata, tüzelőanyag elégetése, cementgyártás stb.) egyaránt okozzák. ). A részecskék intenzív, nagy léptékű légkörbe kerülése a bolygó éghajlatváltozásának egyik lehetséges oka.

Lásd még

• Jacchia (légköri modell)

Megjegyzések

Linkek

Irodalom

1. V. V. Parin, F. P. Kozmolinszkij, B. A. Dushkov„Űrbiológia és gyógyászat” (2. kiadás, átdolgozott és bővített), M.: „Prosveshcheniye”, 1975, 223 pp.
2. N. V. Gusakova„Környezeti kémia”, Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192, ISBN 5-222-05386-5
3. Szokolov V. A. Földgázok geokémiája, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Atmospheric Chemistry, M., 1978;
5. Wark K., Warner S. Légszennyeződés. Források és ellenőrzés, ford. angolból, M.. 1980;
6. Természeti környezet háttérszennyezésének monitorozása. V. 1, L., 1982.

föld
A Föld története	A Föld kora A Föld geológiai története Geokronológiai skála A földi élet története A Föld eljegesedése A gyenge fiatal Nap paradoxona Óriás becsapódáselmélet Az evolúció kronológiája
Földrajz és a geológia	Ausztrália Ázsia Antarktisz Afrika Európa Észak-Amerika Dél-Amerika Atlanti-óceán Indiai-óceán Jeges-tenger