Строение атмосферы

(Атмосфера - смесь различных газов, окружающих Землю. Эти газы обеспечивают жизнь всем живым организмам.)

Атмосфера дает нам воздух и защищает от вредного воздействия солнечных лучей. Благодаря своей массе и земному притяжению она удерживается вокруг планеты. Кроме того, слой атмосферы (толщиной около 480 км) служит щитом всем живым от бомбардировки странствующими в космосе  метеорами.

(Цвета северного сияния "aurora borealis" ослепительно смотрятся на фоне усеянной звездами черноты неба Аляски. Это явление-результат электрического заряжения частиц в ионосфере.)

Что такое атмосфера? 

Атмосфера состоит из смеси 10 различых газов, преимущественно азота (около 78%) и кислорода (21%). Оставшийся один процент приходится в основном на аргон плюс небольшие количества углекислого газа, гелия и неона. Данные газы являются инертными (они не вступают в химические реакции с другими веществами). Крошечную долю атмосферы составляют также двуокись серы, аммиак, угарный газ, озон (родственный кислороду газ) и водяные пары. И, наконец, ватмосфере содержатся загрязняющие вещества, такие как газообразные загрязнения, частицы дыма, солъ, пыль и вулканический пепел.

(На этом снимке, сделанном с космического корабля США "Аполлон-8", видна атмосфера Земли в виде завихренного облака. Она отражает солнечные лучи и вызывает свечение планеты.)

Все выше и выше

Эта смесь газов и мельчайших твердых частиц состоит из четырех основных слоев: тропосферы, стратосферы, мезоферы и термосферы. Первый слой —тропосфера —является самым тонким, заканчиваясь на высоте около 12 км над землей. Но даже этот потолок непреодолим для самолетов, которые летают, как пранило, на высоте 9-11 км. Это самый геплый слой, поскольку солнечные лучи отражаются от земной поверхности и нагревают воздух. По мере удаления от земли температура воздуха падает до -55°С в верхней части трогтосферы. Далее идет стратосфера, которая простирается до высоты около 50 км над поверхностью. В верхней части тропосферы находится озоновый слой. Здесь температура выше, чем в тропосфере, так как озон задерживает значительную часть губительного ультрафиолетового излучения. Однако экологи обеспокоены тем, что загрязняющие вещества разрушают этот слой. Над стратосферой (50-70 км) находится мезосфера. В пределах мезосферы, при температуре около -225°С, имеется мезопауза —самая холодная область атмосферы. Здесь так холодно, что образуются облака изо льда, которые можно наблюдать поздно вечером, когда заходящее солнце подсвечивает их снизу. Метеоры, летящие к Земле, обычно сгорают в мезосфере. Несмотря на то, что воздух здесь очень разрежен, трение, возникающее при столкновении метеора с молекулами кислорода, создает сверхвысокую температуру.

На краю космоса

Последний основной слой атмосферы, отделяющий Землю от космоса, называется термосферой. Он находятся на высоте примерно 100 км от земной поверхности и состоит из ионосферы и магнитосферы. В ионосфере солнечная радиация вызывает ионизацихо. Именно здесь частицы получают электрический заряд. Когда они проносятся через атмосферу, можно наблюдать находящееся на большой высоте полярное сияние. Кроме того, ионосфера отражает радиоволны, обеспечивая возможность дальней радиосвязи. Выше расположена магнитосфера, которая представляет собой наружный край магнитного поля Земли. Она действует как гигантский магнит и защищает Землю, улавливая частицы большой энергии. Термосфера имеет наименьшую плотность среди всех слоев, атмосфера постепенно исчезает и сливается с космическим пространством.

Ветер и погода

Системы формирования погоды всего мира находятся в тропосфере. Они возникают в результате совместного воздействия на атмосферу солнечной радиации и вращения Земли. движение воздуха, известное как ветер, происходит, когда теплые воздушные массы поднимаются вверх, вытесняемые холодными. Воздух больше всего прогревается на экваторе, где солнце находится в зените, и становится холоднее по мере приближения к полюсам. Часть атмосферы, наполненная жизнью, называется биосферой. Она простирается от высоты птичьего полета до поверхности и в глубь земли и океана. В границах биосферы происходит тонкий процесс обеспечения баланса между растительной и животной жизнью. Животные потребляют кислород и выдыхают углекислый газ, который "впитывают" зеленые растения в результате фотосинтеза, используя энергию солнечного света для выделения кислорода в воздух.Так обеспечивается замкнутый цикл, от которого зависит выживание всех животных и растений.

(Самое жаркое место на Земле находится в пустыне Сахара. Самая высокая среднегодовая температура +34.4 градуса по Цельсию была зафиксирована в Далуле(Эфиопия), расположенном на отметке 116 метров ниже уровня моря.)

Угроза для атмосферы

Атмосфера позволяла сохранять это естественное равновесие в течение сотен тысяч лет, однако теперь этому источнику жизни и защиты серьезно угрожают последствия деятельности человека: парниковый эффект, глобальное потепление климата, загрязнение воздуха, разрушение озонового слоя и кислотные дожди. В результате всемирной индустриализации за последние 200 лет нарушился газовый баланс атмосферы. Сжигание ископаемых видов топлива (угля, нефти,природного газа) привело к колоссальным выбросам двуокиси углерода и других газов, особенно после появления автомобилей в конце 20 века. Прогресс в области агротехники также повлек за собой увеличение количества метана и оксидов азота, поступающих в атмосферу.

(Остров Врангеля за полярным кругом, в тисках сибирской зимы. Известно, что столбик термометра в Сибири может опускаться до отметки ниже -70°С, что является одним из самых низких показателей в мире.)

Парниковый эффект

Эти газы, уже присутствующие в атмосфере, задерживают тепло солнечных лучей, отражающихся от поверхности. Если бы их не было, на Земле царил бы такой холод, что океаны бы замерзли, а все живые организмы погибли бы. Однако, когда содержание "парниковых газов" увеличивается из-за загрязнения воздуха, слишком большое количество тепла удерживается в атмосфере, что приводит к потеплению климата во всем мире. В результате, только за последнее столетие средняя температура на планете увеличилась на пол-градуса Цельсия. Сегодня ученые прогнозируют дальнейшее потепление примерно на 1,5-4,5°С к середине нынешнего века. По оценкам, более миллиарда людей около одной пятой населения Земли) дышат сегодня воздухом, сильно зараженным вредными газами. В основном речь идет об угарном газе и сернистом ангидриде. Это стало причиной резкого увеличения количества заболеваний трудной клетки и легких, особенно среди детей и пожилых людей. Тревогу вызывает и возросшее количество людей, страдающих от рака кожи. Это результат воздействия ультрафиолетовых лучей, проникающих через разрушенный озоновый слой.

(Парниковые газы, выбрасываемые в результате промышленной и сельскохозяйственной деятельности, нарушают баланс атмосферы. Они задерживают инфракрасное излучение и отражают его обратно к поверхности Земли. Это приводит к общему повышению температуры на планете.)

Озоновые дыры

Озоновый слой в стратосфере защищает нас путем поглощения ультрафиолетовых солнечных лучей. Однако широкое применение во всем мире хлор ифторсодержащих углеводородов (ХФУ), используемых в аэрозольных баллончиках и холодильниках, а также многих видов бытовой химии и полистирола привело к тому, что по мере подъема вверх эти газы распадаются и образуют хлор, который, в свою очередь, разрушает озон. Исследователи Антарктиды впервые сообщили об этом явлении в 1985 году, когда над частью южного полушария образовалась дыра в озоновом слое. Если это произойдет и в других местах планеты, мы будем подвергаться более интенсивному воздействию вредного излучения. В 1995 году ученые сообщили тревожную весть о появлении озоновой дыры над Арктикой и частью Северной Европы.

(Зловещее облако ядовитых загрязняющих веществ висит над Мексикой, где около 20 миллионов жителей борются за выживание.)

Кислотные дожди

Кислотный дождь (включающий серную и азоткую кислоту) образуется в результате реакции сернистого ангидрида и окислов (промышленных загрязняющих веществ) с водяными парами в атмосфере. В местах выпадения кислотных дождей поибают растения и животные. Известны случаи, когда кислотные дожди уничтожали целые леса. Более того, кислотные дожди попадают в озера и реки, распространяя пагубное воздействие на большие площади и убивая даже мельчайшиежизни. Нарушения естественного баланса атмосферы чреваты крайне негативными последствиями. Предполагается, что уровень мирового океана повысится в результате глобального потепления, это приведет к затоплению низин суши. Такие города, как Лондон и Нью-Йорк, могут пострадать от наводнений. Это повлечет многочисленные жертвы, возникновение эпидемий в связи с заражением водных ресурсов. Изменится карта выпадения дождей, и огромные территории будут испытывать засуху, что вызовет повсеместный голод. За все это придется расплачиваться огромным количеством человеческих жизней.

(Этот лес на границе между Польшей и Чехией выглядит как жертва атомной бомбардировки. На самом деле, причиной такого опустошения является кислотный дождь, возникший из-за выброса отработанных промышленных газов в странах бывшего коммунистического блока.)

Что еще можно сделать?

Сегодня все больше людей задумываются над проблемами окружающей среды, и правительства многих стран мира уделяют пристальное внимание вопросам экологии. Такие проблемы, как рациональное использование энергии, решаются в глобальном масштабе. Если мы будем потреблять меньше электроэнергии и ездить на несколько километров меньше, нам удастся сократить количество ископаемых видов топлива, используемого для производства электричества, бензина и дизельного топлива. Во многих странах работают над использованием альтернативных источников энергии, включая энергию ветра и солнечную энергию. Однако они еще не скоро смогут заменить ископаемое топливо в широком масштабе. Деревья, как и другие растения, преобразуют углекислый газ в кислород и играют жизненно важную роль в регулировании содержания парниковых газов в атмосфере. В Южной Америке вырубаются колоссальные количества тропического леса. Уничтожение миллионов квадратных километров леса означает поступление меньшего количества кислорода в атмосферу и скопление большего количества углекислого газа, создающего тепловой ловушки.

Всемирные кампании

Во всем мире проходят кампании с целью убедить правительства соответствующих стран прекратить уничтожение тропических лесов. В некоторых странах предпринимаются попытки восстановить природный баланс пугем поощрения и субсидирования посадки деревьев. Однако мы больше не можем быть уверены в чистоте воздуха, которым дышим.Благодаря давлению со стороны общественности, постепенно сокращается применение ХфУ, а вместо них используются альтернативные химические вещества. И тем не менее, атмосфера по-прежнему в опасности. Необходимо обеспечить жесткий контроль над действиями человека, чтобы гарантировать "безоблачное" будущее нашей атмосферы.

(Ежедневно в атмосферу выбрасывается колоссальное количество отработанных газов. Когда-то такая ситуация была характерна лишь для отдельных районов крупных городов, где находились предприятия тяжелой промышленности. Однако с глобальным внедрением более интенсивных методов работы в сельском хозяйстве этот сектор экономики теперь добавляет свою долю выбросов в атмо сферу газов и других загрязняющих веществ, таких как пестициды. В выхлопных газах автомобилей содержатся частицы, которые при вдыхании обостряют легочные заболевания, например, астму и бронхит. Кроме того, газы ХФУ разрушают озоновый слой и тем самым позволяют вредной солнечной радиации проходить сквозь атмосферу и достигать земной поверхности.)

См. также:

• Планеты-гиганты
• Вселенная
• Галактики
• Массивные звезды
• Рождение планет
• Большой взрыв
• Солнце
• Черные дыры