Атмосфера Землі – це газова оболонка нашої рідно планети. Її протяжність у висоту сягає до 1000 кілометрів. Це дуже динамічна та фізично неоднорідна оболонка, яка, до того ж, є надзвичайно чутливою до дії різноманітних біологічних факторів. Протягом всієї історії існування нашої планети саме живі організми кардинально змінювали склад атмосфери.
Живі організми неодмінно чинять вплив на все середовище власного існування. Вони змінюють ґрунт, проте це лише крихітний шар літосфери. Вони змінюють воду, проте крім людини ніхто не здатен суттєво змінити склад гідросфери. Та й людині з усіма її підприємствами і заводами в межах планети досі не вдалося повністю зіпсувати всю воду. А от атмосфера Землі змінювалася просто вражаюче. І не один раз. І причиною цих змін було життя.
Властивості Атмосфери Землі
Атмосфера Землі – це її захист. Вона оберігає життя від різних космічних загроз. Зокрема вона спалює більшість метеоритів. Знаменитий озоновий шар фільтрує сонячне випромінювання від ультрафіолету. Саме атмосфера є головним регулятором температури поверхні планети – одного із ключових параметрів, який визначає можливість існування життя як такого. Атмосфера Землі створює парниковий ефект, без якого планета би охолола на 20 – 30 градусів. Зрештою, атмосфера приймає участь в кругообігу води, завдяки якому на планеті підтримується відповідна вологість, температура, а також створюється неповторний ландшафт. Останній є унікальним і не зустрічається на жодній відомій науці планеті.
Незважаючи на те, що повітря для нас здається невагомим, атмосфера землі важить чимало, а саме 5,2 × 1018 кг. Варто зазначити, що газові оболонки нашої планети простягаються на багато тисяч кілометрів. однак не всі вони класифікуються як атмосфера. Власне атмосферою прийнято вважати газову оболонку, протяжність близько 1000 км. Далі вона плавно переходить у екзосферу.
Склад атмосфери Землі
Нам повітря здається однорідним, оскільки воно однаково прозоре, де б ми не були. Однак це, звичайно, не так. Повітря складається з багатьох газів. Якщо брати ті гази, частка яких у атмосферному повітрі складає хоча б тисячну відсотка, то їх налічуватиметься 12.
Найбільше в повітрі міститься азоту – 78 %. Він з плином часу утворився внаслідок розкладу аміаку і метану – газів, які постійно викидалися в атмосферу вулканами за часів молодої Землі.
Другим за кількістю в атмосфері є кисень – 21 %. Своїм «почесним» другим місцем кисень завдячує живим організмам. Саме з їх появою почалося виробництво кисню. спочатку його частка в атмосфері була 0 %, а увесь кисень, що виробляли живі організми, витрачався на окислювальні процеси, тобто відбувалося окислення всього, що могло окислитися при контакті з киснем. Коли окислюватися вже не було чому, а кисень і надалі продовжував потрапляти у навколишнє середовище, розпочалося його накопичення в атмосфері.
Ще в атмосфері Землі в більш-менш відчутній кількості є так звані благородні або інертні гази. Вони за певними критеріями вважаються інертними, тобто такими, що не вступають в хімічну взаємодію. Серед них найбільш значна частка припадає на аргон, якого в складі атмосфери близько 0,9 – 1 %. Джерелом аргону служать ядерні процеси, які постійно протікають в надрах нашої планети. В атмосферу він потрапляє при утворенні тріщин в літосферних плитах або внаслідок виверження вулканів. Власне тим самим шляхом до атмосфери потрапляє і інший благородний газ – гелій. Благородні гази не накопичуються в атмосфері у великих кількостях, оскільки піднімаються у верхні шари атмосфери, звідки поступово «вирушають» у відкритий космос.
Будова атмосфери
Атмосфера Землі складається з багатьох шарів. Деякі з них є більшими і важливішими, на них зупинимося детальніше.
Тропосфера
Тропосфера – це той самий шар атмосфери, в якому ми з Вами зараз знаходимося. Цей шар за висотним розподілом є найнижчим і водночас найщільнішим. Тропосфера, як і будь-який із шарів атмосфери Землі, не має чітких меж. Його верхня межа є різною в залежності від географічної широти і може становити від 7 км на південному і північному полю час і до 20 км на екваторі. Окрім того температура повітря також впливає на висоту тропосфери – чим вона вища, тим вище посувається верхня границя шару.
Погода і клімат також «живуть» в тропосфері. Саме тут утворюються хмари, випадають опади, дують вітри, утворюються циклони і антициклони. Тут міститься майже вся вода атмосфери. Тропосфера є найважчим шаром газової оболонки нашої планети. Її частка в загальній масі атмосфери складає близько 80 %.
До речі більшість живих організмів атмосфери живуть саме в тропосфері.
Стратосфера
Аеропланктон
Цей шар атмосфери вкрай розріджений, в ньому практично немає водяної пари. Тиск в нижньому шарі стратосфери вдесятеро нижчий ніж на поверхні Землі, а у верхній частині – в 100 разів.
Як відомо зі збільшенням висоти температура повітря знижується. Дане правило діє виключно в тропосфері, де з кожними 100 м повітря холодніше приблизно на пів градуса. В стратосфері навпаки – з ростом висоти температура піднімається від –56 °С до 0 ÷ +1 °С. упиняється ріст температури в стратопаузі, розміщеній на межі стратосфери і мезосфери.
Живі організми в стратосфері представлені аеропланктоном – мікроорганізмами, які регулярно можна зустріти на великій висоті.
Озоновий шар
Озон
Він знаходиться на межі між стратосферою і мезосферою і не потребує додаткової «реклами». справді озоновому шару приділялася значна увага останніми роками не тільки науковцями, а й засобами масової інформації. Причина – результати досліджень науковців, які зрозуміли його важливу роль, а також утворення славнозвісних озонових дір.
Озоновий шар захищає поверхню Землі, а з нею і все живе на Землі, включаючи нас із Вами, від пагубного впливу ультрафіолетового випромінювання найближчої до нас зірки – Сонця. Завдяки цій своїй ролі озоновий шар є і верхньою межею поширення життя на нашій планеті, адже всі організми, які потраплять вище озонового шару, відразу загинуть.
Озоновий шар також створений завдяки живим організмам, адже вони синтезували кисень. Озон утворюється при дії на кисень ультрафіолетового випромінювання.
Мезосфера
Даний шар розташований на висоті від 40 – 45 км до 90 км над поверхнею Землі. Це найхолодніше місце нашої планети, де температура повітря складає до –143 °С.
Мезосфера – мало вивчений шар атмосфери. Тиск газів, який у тисячі разів нижчий під поверхневого, обмежує рух повітряних куль, якими користуються науковці. Їхня підйомна сила знижується до нуля. Також тут не можуть літати реактивні літаки. Таким чином, єдиним транспортом, який може літати в мезосфері і проводити дослідження, є ракета або літак з реактивним двигуном, так званий ракетоплан. Такий літак зокрема розробило NASA. Під час польоту він досяг висоти у 108 км і швидкості 7200 км/год. Однак тривалість польоту склала всього 15 хвилин. На жаль, саме це і показує проблематику руху літальних апаратів в мезосфері – вони всі є надто швидкими для того, аби проводити наукові дослідження.
Не можна мезосферу досліджувати і за допомогою інших літальних апаратів – супутників і суборбітальних зондів. Хоча тиск в даному шарі атмосфери нашої планети дуже низький, він все ще достатній для того аби гальмувати такі апарати, а той і взагалі їх спалити. Так, мезосфера «любить» щось палити. Саме тут згорає більшість метеоритів. Коли ми спостерігаємо за серпневим зорепадом, то бачимо як вони загоряються у мезосфері, коли входять в неї під високим кутом і швидкістю, яка перевищує 11 км/с.
Куди діваються метеорити після згорання? Вони перетворюються на космічний пил, який зрештою осідає на Землю. Щодня на поверхню Землі осідає від 100 до 10 тисяч тонн метеоритного пилу.
Термосфера
На висоті приблизно у 100 км над поверхнею нашої планети проходить так звана лінію Кармана, тобто умовно прийнята межа між Землею і космосом. Проте там ще є гази, які обертаються разом із Землею навколо її осі, але їх кількість вище умовної лінії дуже і дуже незначна. Таким чином, будь-який політ, який відбувається на висоті вище 100 км над поверхнею нашої планети вважають космічним.
Все ж лінія Кармана – це нижня межа найбільшого за висотою шару атмосфери – термосфери. Її товщина складає 800 кілометрів, а термосферою її назвали через те, що температура в цьому шарі на висоті 400 км піднімається аж до 1800 °С. Такої температури достатньо щоб розплавити залізо, однак космічним апаратам вдається уникнути катастрофічних наслідків внаслідок сильної розрідженості цієї ділянки атмосфери.
Екзосфера
Це останній шар атмосфери Землі. Нижня його межа розташована на висоті 700 кілометрів над півнем моря. Екзосфера надзвичайно розріджена і складається в основному із атомів водню, хоча трапляються і сильно іонізовані атоми кисню і азоту.
Читайте також:
