Оцените массу атмосферы земли


2019-11-17   comment
Известно, что радиус Земли равен 6400 км. Не могли бы вы найти массу земной атмосферы?


Решение:

На малую площадку $\Delta S$ поверхности Земли опирается верти .


#1080; Земли, равное, как известно, 1 атм.

Учитывая, что подавляющая часть массы атмосферы сосредоточена в тонком (сравнительно с радиусом Земли) приземном слое, можно без сущ&.
;ы. Отсюда следует, что $\Delta G = g \Delta m$, где $\Delta m$ — масса столба атмосферы, опирающегося на площадку $\Delta S$.

Суммируя по всей поверхности Земли, получаем для искомой массы земной атмосферы

$M = \sum \Delta m = \frac{ \sum p \Delta S}{g} = \frac{p}{g} \sum \Delta S = \frac{p}{g} 4 \pi R_{з}^{2} = 5 \cdot 10^{18} кг$,

где $R_{з}$ — радиус Земли.

Источник: earthz.ru


Есть ли у воздуха вес?

На этот вопрос можно ответить определенно: воздух является смесью газов, поэтому он не может быть невесомым. 98% занимают азот и кислород, остальные 2% – другие газы. В свою очередь, каждый компонент воздуха состоит из атомов и молекул – мельчайших частиц.

Можно ли доказать, что у воздуха есть вес? Для этого достаточно провести простой эксперимент. Необходимо надуть до одинакового размера два воздушных шара и привязать их нитью к концам обычного карандаша, расположенного горизонтально. В таком положении конструкция будет держать равновесие, поскольку вес двух шаров одинаковый.

На следующем этапе необходимо проткнуть один из шаров – карандаш тут же изменит положение из-за перевеса, поскольку из одного шарика выпущен воздух. Этот опыт доказывает, что вес у воздуха есть.

Оцените массу атмосферы земли

https://kipmu.ru/wp-content/uploads/opyt-1068x601.jpg 1068w, https://kipmu.ru/wp-content/uploads/opyt-747x420.jpg 747w" sizes="(max-width: 1920px) 100vw, 1920px" />
Эксперимент с воздушными шарами

Окружающий нас воздух образует земную атмосферу и подвергается гравитационному притяжению. Поэтому он оказывает определенное давление на поверхность земли. Плотность воздуха составляет 1,2 кг/м³.

Изучение воздуха в прошлом

Впервые наличие атмосферного давления доказал ученый Эванджелиста Торричелли, последователь Галилео Галилея. В 1643 году он провел эксперимент с ртутью. Использовал трубку длиной 1 м, которую полностью наполнил ртутью. Один конец трубки имел открытое отверстие, а другой – запаянное.

Также Торричелли задействовал другой сосуд с жидким металлом. Он опустил метровую трубку открытым отверстием в сосуд. Ртуть начала вытекать, но этот процесс остановился на отметке 760 мм.

Стало очевидно, что на поверхность ртути в верхней части сосуда давит какая-то сила. Так было доказано, что у воздуха есть вес, трубка с ртутью стала прототипом барометра. А 760 мм ртутного столбика теперь считается нормальным атмосферным давлением при температуре 0℃.

Как узнать вес атмосферы Земли?


Итак, выявлено, что на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли воздух давит с силой около 1 кг. Визуально можно представить каждый такой сантиметр в виде воздушного столба. Атмосферную оболочку планеты также называют воздушным океаном. Таким образом, атмосфера состоит из огромного количества таких столбов.

Остается узнать, какое количество см² содержится на поверхности планеты. Эта информация известна – поверхность Земли составляет 510 миллионов км² или же 51 х 10⁷ кв. км. В 1 км содержится 1010 квадратных сантиметров.

Площадь поверхности Земли
tent="814">
Площадь поверхности Земли

Получается, что 51 х 107 х 1010 = 51 х 1017 см2 – это количество воздушных столбов на всей поверхности планеты. Такому же количеству соответствует вес всего воздуха на Земле в килограммах или 51 х 1014 в тоннах.

Доказать, что воздух имеет вес, несложно при помощи простейших экспериментов. Он состоит из различных газов, а те – из атомов и молекул, как и любое вещество. Гравитация притягивает атмосферу Земли, поэтому существует понятие атмосферного давления. На участок размером 1 см2 воздух давит с силой в 1 кг. Если провести несложные расчеты, учитывая всю поверхность земного шара, то вес всего воздуха на планете – 51 х 1014 тонн.

Источник: kipmu.ru

Атмосфера (греч. «атмос» — пар) — газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли (табл. 6.3, по Н. Реймерсу, 1990). Общая масса атмосферы — 5,15-1015т. На высоте от 10 до50км, смаксимумом концентрации на высоте 20—25 км, расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения, гибельного для организмов.[ …]


Масса атмосферы составляет 5-10 15 т. Однако основное количество вещества сосредоточено в тропосфере и нижней части стратосферы.[ …]

Атмосфера — газовая оболочка, окружающая Землю и состоящая в основном из азота и кислорода. Она простирается на большую высоту с постепенным падением давления — на высоте 100 км давление равно одной миллионной доли от давления атмосферы у поверхности Земли. Масса атмосферы составляет около 5-1018т, 50% всей атмосферы сосредоточено в слое до высоты 5,5 км и 99% в слое до высоты 40 км.[ …]

Атмосфера — это газовая оболочка Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами. Она движется вместе с твердой Землей как единое целое и одновременно принимает участие во вращении Земли. Газы сжимаемы, и потому плотность воздуха наибольшая у земной поверхности, убывая кверху. Половина всей массы атмосферы сосредоточена в нижних 5 км, а три четверти -в нижних 10 км.[ …]

Атмосферой называют газовую, воздушную оболочку, окружающую земной шар и связанную с ним силой тяжести. Она подразделяется на нижний слой — тропосферу (до высоты 8-18 км) и вышележащие слои — стратосферу (до 40-55 км), мезосферу (до 80-85 км), ионосферу (до 500-800 км) и экзосферу (800-2000 км).
иболее освоенными человеком являются тропосфера и стратосфера (последняя в значительно меньшей степени). Общая масса атмосферы составляет 1,15 1015т. Ее основные компоненты — азот (78,08%), кислород (20,95%), аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%), остальные элементы (водород, озон и др.) находятся в чрезвычайно малых количествах. Кроме газов в атмосфере присутствуют также различные аэрозоли и водяной пар.[ …]

Атмосфера — газовая оболочка Земли. Состав сухого атмосферного воздуха: азот — 78,08 %, кислород — 20,94 %, диоксид углерода — 0,033 %, аргон — 0,93 %. Остальное — примеси: неон, гелий, водород и др. Пары воды составляют 3-4 % от объема воздуха. Плотность атмосферы на уровне моря 0,001 г/см ’. Атмосфера защищает живые организмы от вредного воздействия космических лучей и ультрафиолетового спектра солнца, а также предотвращает резкое колебание температуры планеты. На высоте 20-50 км основная часть энергии ультрафиолетовых лучей поглощается за счет превращения кислорода в озон, образуя озоновый слой. Суммарное содержание озона не более 0,5 % массы атмосферы, составляющей 5,15-1013 т. Максимум концентрации озона на высоте 20-25 км . Озоновый экран — важнейший фактор сохранения жизни на Земле. Давление в тропосфере (приземный слой атмосферы) уменьшается на 1 мм рт. столба при подъеме на каждые 100 метров.[ …]


Атмосфера — газовая оболочка планеты. В атмосфере по высоте выделяют 5 слоев: тропосфера, стратосфера, мезоофера, термосфера (ионосфера) и экэоофера. Полагают, что ва высоте 60-100 тыс. км земная атмосфера переходит в солнечную. Общая масса атмосферы составляет 5,15 Ю 5 т, из которой 80-90 % размещается в тропоофере.[ …]

Атмосфера Земли — это газовая оболочка, окружающая Землю. Атмосферой называют ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с ней как единое целое. Масса атмосферы составляет 5,15 — 5,9 х 1015 тонн. Атмосфера как компонент биогеоценоза представляет собой слой воздуха в почве и над ее поверхностью, в пределах которого наблюдается взаимодействие компонентов биосферы.[ …]

Атмосфера — газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов и простирающаяся (условно) на высоту 100 км. Она имеет слоистое строение, представляющее собой ряд сфер и расположенные между ними паузы. Масса атмосферы — 5,9-1015 т, объем -13,210м м3.[ …]

Общая масса атмосферы — воздушной оболочки Земли — 5,157 • 1015 т. Атмосфера простирается от поверхности Земли до высоты около 400 км. Однако наибольшее значение для существования озона имеет ее нижняя часть, до высоты примерно 80 км.[ …]

Общая масса атмосферы Земли примерно 5,3 квадрильона (53X10 ) т. Такую массу имел бы медный шар диаметром 10 км.[ …]

Общая масса атмосферы Земли равна 5,3 • 1015 т (по разным оценкам 5,15—5,9 • 1015), причем 90% сосредоточено в околоземном слое толщиной около 16 км. Поскольку атмосфера является наружной оболочкой Земли, она «разграничивает» планету и космическое пространство, ослабляя ряд поступающих из космоса излучений и сглаживая резкие колебания температуры в биосфере. Кроме того, она является средой распространения микроорганизмов, семян, плодов, а также местообитанием многих насекомых, птиц и млекопитающих.[ …]


Общая масса атмосферы над планетой выражается величиной порядка 5-1015 т, или 0,025% массы исследованной части земной коры.[ …]

Общая масса атмосферы равна 5,2 1021 г, что соответствует 103г/см2 земной поверхности. Масса атмосферы примерно в миллион раз меньше массы самого Земного шара.[ …]

ЕДИНИЧНАЯ МАССА АТМОСФЕРЫ. Масса атмосферы, которую солнечная радиация проходит при высоте солнца 90° и нормальном атмосферном давлении; условно принимается за единицу.[ …]

Суммарная масса атмосферы составляет примерно 5,2 • 1015 т (10 6 от массы Земли). Основная масса воды сосредоточена в Мировом океане, общий объем воды в котором превышает 1300 млн. км3. До 30 млн. км3 воды содержится в твердой форме (льды) и примерно столько же — в недрах суши. Запас пресной воды, в основном используемый человеком, ничтожен: в реках и озерах он составляет лишь около 4 млн. км3. Содержание паров воды в атмосфере равно 0,013 млн. км3.[ …]

ОПТИЧЕСКАЯ МАССА АТМОСФЕРЫ. Синоним оптической толщины атмосферы. См. еще масса атмосферы во втором значении.[ …]

В нижней части атмосферы, т.е. в тропосферном слое температура с ростом высоты уменьшается примерно на 6 К на один километр. На высотах от 12 км до 20 км температура остается постоянной. Этот слой атмосферы называется первым изотермическим слоем. Выше этого слоя температурь снова растет (область инверсии) вплоть до 270 К, достигая уровня стратопаузы (»47 км) и до 55 км остается постоянной. Эта область называется вторым изотермическим слоем. Необходимо отметить, что основная масса воздуха атмосферы (99%) приходится на тропосферу и стратосферу и только 1% приходится на массу атмосферы, лежащей выше 51 км.[ …]

Осредненный коэффициент прозрачности атмосферы р, приведенный к стандартной массе атмосферы (напр., пг = 1) для исключения его виртуального дневного хода. Приведение производится с помощью эмпирических формул и применяется только к величинам, осредненным за некоторый интервал времени.[ …]

Наиболее просто число масс атмосферы можно определить из геометрических соотношений (рис. 2.3). В этом случае атмосфера рассматривается как плоский слой однородной атмосферы, бесконечный по горизонтали и касающийся земной поверхности в точке М. Высота однородной атмосферы МС принимается за единицу (т = 1). Солнечный луч проходит атмосферу в направлении А М. Высота Солнца Ла, зенитный угол Z0. Масса атмосферы для солнечного луча А М= т = cosec йэ= = sec Z0. Следующим приближением является расчет т для сферической однородной атмосферы, где путь луча А2М. Этот путь короче, чем А М. Абсолютная длина А2М может быть выражена через длину земного радиуса г = ОМ и высоту однородной атмосферы Н = МС. ОМ = г в треугольнике ОМА2 и ОАг = г + Hv Достроив его до прямоугольника, проведя АгВ NNV имеем MB = M42sin/2e.[ …]

Оценки величин К, /, Р и I для атмосферы были сделаны в [602] для каждого месяца года, а также подсчитаны потоки энергии через широтные круги. Наибольший вклад в полную среднюю энергию дают / (73 %), согласно определениям (4.7.6) и (3.2.7), и Р (25%), согласно определению (4.7.7). Однако, согласно упомянутым определениям, / + Р представляет энергию, которая получается, если понизить температуру атмосферы до абсолютного нуля и отнести массу атмосферы к уровню моря. Так как небольшая часть этой энергии может быть получена от процессов, действительно происходящих, то Лоренц (1955) [483] ввел понятие доступной потенциальной энергии как той части энергии, которая может быть получена от некоторых определенных процессов. Согласно этому определению, доступная потенциальная энергия атмосферы оценивается [645] в 23 X Ю20 Дж, чт® в среднем при делении на площадь поверхности Земли дает 4,5 X Ю6 Дж/м2.[ …]

Ослабление солнечного потока в атмосфере зависит от высоты Солнца над горизонтом Земли и прозрачности атмосферы. Чем меньше высота его над горизонтом, тем большее число оптических масс атмосферы проходит солнечный луч. За одну оптическую массу атмосферы принимают массу, которую проходят лучи при положении Солнца в зените (рис. 3.1).[ …]

Длина пути солнечного луча через атмосферу выражается через оптическую массу атмосферы т = 1/зт9, где 9 — угловая высота солнца. Для большинства практических целей эта формула достаточно точна при 0 > 10°. На уровне моря зависимость между оптической массой атмосферы и высотой солнца определена следующим образом: для т= 1 0 = 90°, т — 2 0 = 30° и т=4 0=14°. Для сравнительных вычислений радиации на различных высотах используется абсолютная оптическая масса атмосферы М = т(р/ро), где р — давление на станции, р0=Ю00 гПа, используется для учета влияния плотности атмосферы на пропускание. Таким образом, на уровне 500 гПа значению М, равному 2, соответствует т —4 и 0 = 14°. Для идеальной (сухой и чистой) атмосферы прямая солнечная радиация на изобарической поверхности 500 гПа (приблизительно 5,5 км) на 5—12 % (в зависимости от высоты солнца) больше, чем на уровне моря (табл. 2.2). Это соответствует увеличению в среднем на 1—2 % на 1 км.[ …]

ПРИВЕДЕННАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ РАДИАЦИИ. 1. К определенной массе атмосферы. Среднее (в данном месте) значение интенсивности прямой радиации при произвольно взятой массе атмосферы (высоте солнца). Может быть определена из величины солнечной постоянной /о по эмпирической формуле, построенной на основе многолетних наблюдений. П. И. Р. имеет большое значение при климатических характеристиках радиационных условий данного места.[ …]

В ряде работ предлагается при использовании оптических масс на разных высотах над уровнем моря умножать их на отношение р/роу где р и ро — давление на уровне прибора и уровне моря соответственно. Из формулы (2.26) следует, что в действительности отношение р/ро входит в виде сомножителя в величину оптической плотности (3 , а не в величину т. Поскольку в атмосфере при подъеме вверх одновременно уменьшаются оптические плотности в наклонном и вертикальном направлениях, оптическая масса атмосферы га, являющаяся отношением этих величин, будет уменьшаться весьма мало, значительно меньше, чем отношение р/ро. В работе [55] были рассчитаны оптические массы атмосферы т как на уровне моря, так и на высоте 3 км. В результате было получено, что значения га на разных уровнях при одних и тех же 0 близки друг к другу, и при 9° < 0 < 90° различаются между собой менее, чем на 1 %.[ ...]

В зависимости от требуемой точности определения числа оптических масс атмосферы (в дальнейшем будем говорить просто «масс атмосферы») число оптических масс атмосферы можно вычислить по высоте источника излучения, например Солнца (/¡0), над горизонтом либо по его зенитному расстоянию Z0 путем последовательных приближений.[ …]

Расчеты на основании приведенной схемы показывают, что время, за которое воздушная масса атмосферы перемещается на расстояние земного радиуса, составляет около недели. Неделя — характерное время изменения погоды. Она является границей между краткосрочной переменой погоды и долгосрочной, связанной с изменениями условий нагревания Земли. По тем же расчетам средняя скорость воздуха у поверхности Земли составляет около 10 м/с или 36 км/ч.[ …]

Такое большое количество выбросов уже не может быть нейтрализовано процессом самоочищения атмосферы. Несмотря на то что масса атмосферы составляет — 6 10 -®т, вносимые загрязнения начинают составлять ощутимые количества, особенно в районах промышленных центров и крупных городах.[ …]

Размеры воздушного океана нашей планеты огромны, и может показаться, что сотни миллионов тонн загрязнений, поступающих ежегодно в атмосферу и составляющих менее одной десятитысячной доли процента от массы атмосферы, являются лишь каплей в море. Однако это далеко не так, потому что с течением времени количество загрязняющих атмосферу веществ накапливается. Загрязняющие атмосферу вещества распределены неравномерно, и в некоторых местах их концентрация уже теперь является недопустимо высокой. И, наконец, даже весьма малые концентрации некоторых веществ являются опасными.[ …]

Фактор мутности, предложенный Линке (2.55), имеет существенно меньший виртуальный ход, поскольку исключает влияние на него сухой и чистой атмосферы. Виртуальный ход фактора мутности Линке обусловлен лишь селективностью поглощения водяным паром и аэрозольного рассеяния. Для полного исключения виртуального хода Линке предложил еще один фактор мутности, в котором за единицу фактической плотности атмосферы принимается не идеальная атмосфера (сухая и чистая), а содержащая кроме перманентных составляющих водяной пар в количестве 1 г в столбе единичного сечения. Его зависимость от массы атмосферы существенно меньше, чем (2.55), и лучше характеризует фактические изменения прозрачности атмосферы.[ …]

Нижний слой называют тропосферой. Ее верхняя граница проходит на высоте 8—10 км на полюсах и 16—18 км — на экваторе. В тропосфере содержится до 80 % всей массы атмосферы и почти весь водяной пар.[ …]

Состав чистого атмосферного воздуха, %: азот — 78,08, кислород — 20,95, углекислый газ — 0,03, аргон — 0,9, водород, неон, гелий, криптон, ксенон — остальное. Общая масса атмосферы равна 5,15 10 п.[ …]

Долгое время люди считали воздух простым веществом, и только в XVIII в. французский ученый Антуан Лоран Лавуазье установил, что воздух является механической смесью различных газов. Атмосфера имеет сложное строение. Непосредственно к земной поверхности примыкает тропосфера. Она простирается до высоты 8—10 км над полюсами и 18 км — над экватором. В этом слое идет непрерывное перемешивание воздуха как по горизонтали, так и по вертикали, что приводит к понижению температуры по мере приближения к Земле примерно на 6,5°С на каждый километр. В тропосфере сконцентрировано 75% всей массы атмосферы, основное количество водяного пара и мельчайших частиц примесей, способствующих образованию облаков.[ …]

Результаты исследований, проведенных в Альпах, в частности О. Экелем, указывают, что прямая УФ-В радиация на высотах от 200 и до 3500 м возрастает на 100 % летом и на 280 % зимой, тогда как соответствующий рост суммарной УФ-В радиации составляет только 34 и 72% соответственно (см. [90, с. 99—100]). Значения оптических масс атмосферы для этих данных не приведены, хотя в общем они находятся в соответствии с данными Колдуэлла. Вессели [102] использовал интерференционный фильтр и фотоэлементы в диапазоне 0,32—0,34 мкм и пришел к выводу, что в конце апреля 1964 г. на высоте 2700 м прямая ультрафиолетовая радиация составляла 90 % от соответствующего значения на Зоннблике (3106 м), а на высоте 1600 м — всего 73% (рис. 2.9).[ …]

В целом функциональная взаимосвязь составных частей биосферы превращает ее в генеральную саморегулирующуюся экосистему, обеспечивающую устойчивый глобальный круговорот веществ. Особое положение в этой планетарной функции имеют многочисленные и разнообразные живые организмы, сумму которых акад. В.И. Вернадский называл живым веществом. Масса живого вещества в биосфере, по некоторым подсчетам, составляет около 2400 млрд. т., что соответствует всего лишь примерно 1/2100 массы атмосферы Земли. Общая толщина биосферы—порядка 1/320 радиуса Земли (1/325 с учетом атмосферы) —характеризует ее как тонкую пленку на поверхности планеты. Тем не менее именно биосфера превращает ее в уникальное по своим свойствам небесное тело.[ …]

Источник: ru-ecology.info


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.