Какой газ преобладает в земной атмосфере


Атмосфера (от. др.-греч. «пар» и «сфера») — газовая оболочка, окружающая земной шар. Она не имеет конкретной формы и сложно определить ее объем. Атмосфера притягивается к земле. Смесь газов, находящихся в атмосфере — атмосферный воздух.

Особенностью атмосферы является постоянная изменчивость во времени и пространстве ее физических параметров. Явления и процессы, возникающие в атмосфере, происходят под влиянием солнечного излучения и характера земной поверхности. Они имеют решающее влияние на ландшафтное разнообразие нашей планеты, регулируя интенсивность геоморфологических и гидрологических процессов в отдельных регионах мира.

Атмосфера Земли

Атмосфера, как уже упоминалось, представляет собой смесь газов и аэрозолей. Некоторые из них являются постоянными компонентами атмосферы, так как не меняют своих пропорций в объеме воздуха. К ним относятся: азот, кислород, аргон, неон, гелий, криптон.


В атмосфере присутствуют также непостоянные компоненты, содержание которых варьируется во времени и пространстве. Появление этих компонентов может быть связано, например, с извержением вулкана. К таким компонентам можно отнести: водяной пар, диоксид углерода, озон, сероводород, диоксид серы, аммиак, фреоны.

Таким образом, атмосфера земли состоит из следующих компонентов:

  • Азот (N2)- 78,1%.
  • Кислород (O2)- 20,9%.
  • Аргон (Ar)- 0,93%.

Прочие: углекислый газ, неон, водяной пар, водород, гелий, криптон, озон.

Первые три компонента занимают 99,96% в единице объема воздуха. Содержание углекислого газа составляет в среднем 0,03%. Оставшийся объем, составляющий всего 0,01%, состоит из ряда других газов, присутствующих в следовых количествах.

Содержание водяного пара колеблется от 0% в полярных регионах до 4% в экваториальной зоне. Водяной пар в количестве 86% поступает от испарения океанов и 14% с поверхности земли. Водяной пар в атмосфере встречается в различных количествах в зависимости от преобладающих условий. Он играет очень важную роль в обмене теплом между поверхностью Земли и атмосферой, поскольку для испарения воды необходима тепловая энергия, которая затем возвращается в атмосферу в процессе конденсации.


Строение атмосферы

Это тепло выделяется в атмосферу во время конденсации водяных паров путем возврата так называемого скрытого тепла. Продукты конденсации, такие как облака, рассеивают и отражают солнечную радиацию и длинноволновую радиацию Земли, а атмосферные осадки в некоторой степени очищают атмосферу.

Кислород в атмосфере необходим в процессах дыхания, горения и разложения. Одна из форм кислорода — озон (O3). Озон встречается в незначительных количествах на поверхности Земли. На значительных высотах его концентрация возрастает. Наибольшая его концентрация достигает на высоте 25-30 км. Содержание озона в атмосфере настолько мало, что, если бы можно было сконцентрировать весь атмосферный озон в одном слое на поверхности Земли, он имел бы толщину всего 3 мм при нормальном давлении.

В верхних слоях атмосферы он образуется при превращении кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения, а в нижних слоях он создается в результате электрических разрядов. Этот газ в значительной степени поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, которое вредно для биологической жизни.


Азот поддерживает процессы горения и обмена веществ.

Содержание углекислого газа в атмосфере подвержено большим колебаниям. Днем его меньше, чем ночью. Количество углекислого газа выше в больших городах.

К компонентам атмосферы относятся также плавающие в воздухе жидкие и твердые частицы, называемые атмосферные аэрозоли. Это частицы органического происхождения (бактерии, пыльца) и неорганического происхождения (частицы дыма, сажи, золы, частицы соли). Наименьшее количество аэрозольных частиц наблюдается в высокогорных районах, а наибольшее — на побережье и в крупных промышленных центрах.

Состав атмосферы до высоты в несколько десятков километров практически не меняется. Уменьшается только ее плотность. Атмосферу можно разделить на два слоя. Первый из них, простирающийся от поверхности Земли до высоты около 100 км, является гомосферой. Содержащиеся в нем газы имеют постоянный состав.


Второй слой, простирающийся выше 100 км, характеризуется изменяющимся химическим составом на разных высотах, поэтому он называется гетеросфера. Этот слой имеет разнообразный состав, потому что в нем нет механического перемешивания газов. Он содержит ионизированные частицы, которые имеют некоторый электрический заряд. Ионы образуются в результате коротковолновой солнечной радиации на больших высотах.

На высоте до 200 км в составе преобладает азот. Выше 200 км — увеличивается доля кислорода. В высших слоях основными компонентами являются водород и гелий. Верхний предел атмосферы не определен. В настоящее время предполагается, что атмосфера Земли достигает до 2000 км, хотя ее следы были заметны на высоте более 20 000 км. Однако трудно однозначно определить, на каких высотах она переходит в космос.

Уникальность статьи проверена и зафиксирована на text.ru

Подписывайтесь на наш молодой и энергичный канал!

Ставьте пальце вверх если статья Вам понравилась!

Если не понравилась — напишите что именно и мы постараемся ответить на Ваши вопросы !


Вам так же понравятся:

| ЗЕМЛЯ ПОДВЕРГЛАСЬ БОМБАРДИРОВКЕ ИЗ ГЛУБОКОГО КОСМОСА? |

| КАК БУДЕТ ВЫГЛЯДЕТЬ ЗАЩИТА ОТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В БУДУЩЕМ? |

| ПОЧЕМУ ОСНОВАТЕЛЬ SPACEX И ОСНОВАТЕЛЬ BLUE ORIGIN ВРАЖДУЮТ ДРУГ С ДРУГОМ? |

СПАСИБО ЧТО ВЫ С НАМИ!

Источник: zen.yandex.ru

Какой газ преобладает в земной атмосфере

Тропосфера

Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Тропопауза

Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Стратосфера


Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза

Мезосфера

Мезопауза

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около —90 °C).

Линия Кармана

Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. Линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы Земли

Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров. Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Термосфера

Термопауза

Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.

 


Экзосфера (сфера рассеяния)

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых 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 кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.


В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

Источник: meteoinfo.ru

Состав Земли. Воздух

Воздух — это механическая смесь из различных газов, составляющих атмосферу Земли. Воздух необходим для дыхания живых организмов, находит широкое применение в промышленности.

То, что воздух представляет собой именно смесь, а не однородную субстанцию, было доказано в ходе экспериментов шотландского учёного Джозефа Блэка. В ходе одного из них учёный обнаружил, что при нагревании белой магнезии (углекислый магний) выделяется «связанный воздух», то есть углекислый газ, и образуется жжёная магнезия (окись магния). При обжиге известняка, напротив, происходит удаление «связанного воздуха». На основе этих экспериментов учёный сделал вывод, что различие между углекислыми и едкими щелочами заключается в том, что в состав первых входит углекислый газ, являющийся одной из составных частей воздуха. Сегодня же мы знаем, что кроме углекислого, в состав земного воздуха входят:


Указанное в таблице соотношение газов в земной атмосфере характерно для её нижних слоёв, до высоты 120 км. В этих областях лежит хорошо перемешанная, однородная по составу область, называемая гомосферой. Выше гомосферы лежит гетеросфера, для которой характерно разложение молекул газов на атомы и ионы. Области отделены друг от друга турбопаузой.

Химическая реакция, при которой под воздействием солнечного и космического излучения происходит разложение молекул на атомы, называется фотодиссоциацией. При распаде молекулярного кислорода образуется атомарный кислород, являющийся основным газом атмосферы на высотах свыше 200 км. На высотах от 1200 км начинают преобладать водород и гелий, являющиеся наиболее лёгкими из газов.

Поскольку основная масса воздуха сосредоточена в 3 нижних атмосферных слоях, изменения состава воздуха на высотах более 100 км не оказывают заметного влияния на общий состав атмосферы.

Азот — самый распространенный газ, на долю которого приходится более трёх четвертей объёма земного воздуха. Современный азот образовался при окислении ранней аммиачно-водородной атмосферы молекулярным кислородом, который образуется в процессе фотосинтеза. В настоящее время небольшое количество азота в атмосферу поступает в результате денитрификации — процесса восстановления нитратов до нитритов, с последующим образованием газообразных оксидов и молекулярного азота, который производится анаэробными прокариотами. Часть азота в атмосферу поступает при вулканических извержениях.


В верхних слоях атмосферы при воздействии электрических разрядов при участии озона молекулярный азот окисляется до монооксида азота:

N2 + O2 → 2NO

В обычных условиях монооксид тотчас же вступает в реакцию с кислородом с образованием закиси азота:

2NO + O2 → 2N2O

Азот является важнейшим химическим элементом земной атмосферы. Азот входит в состав белков, обеспечивает минеральное питание растений. Он определяет скорость биохимических реакций, играет роль разбавителя кислорода.

Вторым по распространённости газом атмосферы Земли является кислород. Образование этого газа связывают с фотосинтезирующей деятельностью растений и бактерий. И чем более разнообразными и многочисленными становились фотосинтезирующие организмы, тем более значительным становился процесс содержания кислорода в атмосфере. Небольшое количество тяжёлого кислорода выделяется при дегазации мантии.

В верхних слоях тропосферы и стратосферы под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения (обозначим его как hν) образуется озон:

O2 + hν → 2O

2O + O → O3

В результате действия того же ультрафиолетового излучения происходит и распад озона:

О3 + hν → О2 + О

О3 + O → 2О2

В результате первой реакции образуется атомарный кислород, в результате второй — молекулярный кислород. Все 4 реакции носят название «механизм Чепмена», по имени британского учёного Сидни Чепмена открывшего их в 1930 году.

Кислород служит для дыхания живых организмов. С его помощью происходят процессы окисления и горения.

Озон служит для защиты живых организмов от ультрафиолетового излучения, которое вызывает необратимые мутации. Наибольшая концентрация озона наблюдается в нижней стратосфере в пределах т.н. озонового слоя или озонового экрана, лежащего на высотах 22-25 км. Содержание озона невелико: при нормальном давлении весь озон земной атмосферы занимал бы слой толщиной всего 2,91 мм.

Образование третьего по распространенности в атмосфере газа аргона, а также неона, гелия, криптона и ксенона связывают с вулканическими извержениями и распадом радиоактивных элементов.

В частности гелий является продуктом радиоактивного распада урана, тория и радия: 238U → 234Th + α, 230Th → 226Ra + 4He, 226Ra → 222Rn + α (в этих реакция α-частица является ядром гелия, которая в процессе потери энергии захватывает электроны и становится 4He).

Аргон образуется в процессе распада радиоактивного изотопа калия: 40K → 40Ar + γ.

Неон улетучивается из изверженных пород.

Криптон образуется как конечный продукт распада урана (235U и 238U) и тория Th.

Основная масса атмосферного криптона образовалась ещё на ранних стадиях эволюции Земли как результат распада трансурановых элементов с феноменально малым периодом полураспада или поступила из космоса, содержание криптона в котором в десять миллионов раз выше чем на Земле.

Ксенон является результатом деления урана, но основная масса этого газа осталась с ранних стадий образования Земли, от первичной атмосферы.

Содержание всех инертных газов, кроме аргона, в современной атмосфере Земли в тысячи и миллионы раз меньше чем в космическом пространстве, что указывает на их непрерывную утечку в межпланетное пространство.

Углекислый газ поступает в атмосферу в результате вулканических извержений и в процессе разложения органического вещества. Его содержание в атмосфере средних широт Земли сильно различается в зависимости от сезонов года: зимой количество CO2 возрастает, а летом — снижается. Связано данное колебание с деятельностью растений, которые используют углекислый газ в процессе фотосинтеза.

Водород образуется в результате разложения воды солнечным излучением. Но, будучи самым лёгким из газов, входящих в состав атмосферы, постоянно улетучивается в космическое пространство, и потому содержание его в атмосфере очень невелико.

Водяной пар является результатом испарения воды с поверхности озёр, рек, морей и суши.

Концентрация основных газов в нижних слоях атмосферы, за исключением водяных паров и углекислого газа, постоянна. В небольших количествах в атмосфере содержатся оксид серы SO2, аммиак NH3, монооксид углерода СО, озон O3, хлороводород HCl, фтороводород HF, монооксид азота NO, углеводороды, пары ртути Hg, йода I2 и многие другие. В нижнем атмосферном слое тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц.

Источниками твёрдых частиц в атмосфере Земли являются вулканические извержения, пыльца растений, микроорганизмы, а в последнее время и деятельность человека, например, сжигание ископаемого топлива в процессе производства. Мельчайшие частицы пыли, которые являющиеся ядрами конденсации, служат причинами образования туманов и облаков. Без твёрдых частиц, постоянно присутствующих в атмосфере, на Землю не выпадали бы осадки.

Источник: gect.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.