атмосфера

АТМОСФЕРА (от греч. atmos — пар и sphaira — шар)

газовая оболочка Земли, простирающаяся более чем на 1500 км от ее поверхности. Суммарная масса воздуха, т. е. смеси газов, составляющих А., — (5,1–5,3)∙10¹⁵ т. Мол. масса чистого сухого воздуха 28,966, давление при 0 °C на уровне моря 1013,25 гПа; критич. температура −140,7 °C, критич. давление 3,7 МПа; С. 10,045∙10³ Дж/(кг∙К) (в интервале 0–100 °C), C_v 8,3710∙10³ Дж/(кг∙К) (0–1500 °C). Растворимость воздуха в воде при 0 °C 0,036%, при 25 °C — 0,22%

Для А. характерен постоянный обмен веществом и энергией с гидросферой, литосферой и живыми организмами, а также с космич. пространством. Плотность, давление и состав воздуха непрерывно меняются при увеличении расстояния от поверхности Земли. А. делят на оболочки — тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу и экзосферу. Переходные области А. между соседними оболочками называют соотв. тропопауза, стратопауза и т. п.

Высота ближайшей к Земле части А — тропосферы — составляет 8–10 км у полюсов и 16–18 км у экватора. В тропосфере сосредоточено ок. 80% по массе газов А. Осн. компоненты чистого сухого воздуха у поверхности Земли приведены в таблице.

^{СОСТАВ ВОЗДУХА}

атмосфера

Кроме указанных в таблице газов в А. содержатся H₂O (0,02–4% по массе), SO₂, CH₄, NH₃, CO, углеводороды, HCl, HF, пары Hg, I, Rn, Xe, а также NO и мн. др. газы в незначит. количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твердых и жидких частиц (аэрозоль).

Состав А. — результат длительных эволюц. процессов в недрах Земли и на ее поверхности, причем решающим фактором была деятельность зеленых растений, животных и микроорганизмов.

Образование большого количества N₂ обусловлено окислением первичной аммиачно-водородной А. молекулярным O₂, который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза, как предполагается, ок. 3 млрд. лет назад. Азот окисляется до NO в верхних слоях А., используется в промышленности и связывается азотфиксирующими бактериями, в то же время N₂ выделяется в А. в результате денитрификации нитратов и др. азотсодержащих соединений.

Наличие O₂ в А. обеспечивает возможность существования высших форм жизни на Земле. Выведение O₂ из А. при дыхании живых организмов, а также его расходование при сжигании топлива, выплавке металлов и т. п. компенсируется фотосинтезом зеленых растений.

Источник инертных газов (Ar, Не и Кп)-вулканич. извержения и распад радиоактивных элементов. Наиб. легкий из газов — Не непрерывно рассеивается в космич. пространство.

Водород, как и Не, непрерывно утекает в мировое пространство, но эта потеря компенсируется разл. процессами.

Громадные количества CO₂ потребляются при фотосинтезе и поглощаются мировым океаном. Этот газ поступает в А. благодаря разложению карбонатных горных пород и орг. веществ растений и живых организмов, а также вследствие вулканизма и производств. деятельности человека. За последние 100 лет содержание CO₂ в А. возросло на 10%, причем осн. часть (360 млрд. т) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 50–60 лет количество CO₂ в А. удвоится, что может привести к глобальным изменениям климата.

Сжигание топлива — осн. источник загрязняющих газов (СО, NO, SO₂). Диоксид серы окисляется O₂ воздуха до SO₃, который взаимод. с парами H₂O и NH₃, а образующиеся при этом H₂SO₄ и (NH₄)₂SO₄ возвращаются на поверхность Земли вместе с атм. осадками. Использование двигателей внутр. сгорания приводит к значит. загрязнению А. оксидами азота, углеводородами и соединениями Pb.

Аэрозольное загрязнение А. обусловлено как естеств. причинами (извержение вулканов, пыльные бури, унос капель морской воды и частиц пыльцы растений и др.), так и хозяйств. деятельностью человека (добыча руд и строит. материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и т. п.). Интенсивный широкомасштабный вынос твердых частиц в А. — причина изменений климата планеты.

В стратосфере и мезосфере плотность газов уменьшается. В стратосфере находится ок. 20% массы всех газов, в остальных слоях — всего ок. 0,5%. Важный компонент стратосферы и мезосферы — O₃, образующийся в результате фотохим. реакций наиб. интенсивно на высоте ~ 30 км. Общая масса O₃ составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7–4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни УФ-излучения Солнца. Разрушение O₃ происходит при его взаимод. со своб. радикалами, NO, галогенсодержащими соед. (в т. ч. фреонами).

В стратосфере и более высоких слоях под воздействием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют на атомы (выше 80 км диссоциируют CO₂ и H₂, выше 150 км-O₂, выше 300 KM-N₂). На высоте 100–400 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряженных частиц (O₂⁺, O₂⁻, N₂⁺) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верх, слоях А. присутствуют своб. радикалы- атмосфера. Рис. 2 атмосфера. Рис. 3 и др.

До высоты 100 км А. представляет собой гомогенную, хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их мол. массы — концентрация более тяжелых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетич. энергия отдельных частиц на высотах 200–250 км соответствует температуре ~1500 °C. Выше 200 км наблюдаются значит. флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве. Самые высокие слои А. состоят из H₂ и Не, которые медленно рассеиваются в мировое пространство.

^{Лит.: Соколов В. А., Геохимия природных газов, М., 1971; Мак-Ивен М., Филлипс Л.. Химия атмосферы, М., 1978; Уорк К., Уорнер С, Загрязнение воздуха. Источники и контроль, пер. с англ., М., 1980; Мониторинг фонового загрязнения природных 9РВД, в. 1, Л., 1982.}

_{А. И. Перемман}

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me

атмосфера

Значения в других словарях