Մթնոլորտում գազերի կառուցվածքը և հավասարակշռությունը: Մթնոլորտի կազմությունը Երկրի մթնոլորտի կազմը

Իսկապե՞ս չկա ոչինչ, որը կարող է կարգավորել մթնոլորտում ջերմոցային գազերի քանակը։ Իհարկե կարող է։ Թթվածինն այս աշխատանքը հիանալի է կատարում: Բայց խնդիրն այն է, որ մոլորակի բնակչությունն անխափանորեն աճում է, ինչը նշանակում է, որ ավելի ու ավելի շատ թթվածին է սպառվում: Մեր միակ փրկությունը բուսականությունն է, հատկապես անտառները։ Նրանք կլանում են ավելորդ ածխաթթու գազը և շատ ավելի շատ թթվածին են թողարկում, քան մարդիկ սպառում են:

Ջերմոցային էֆեկտը և Երկրի կլիման

Երբ խոսում ենք ջերմոցային էֆեկտի հետեւանքների մասին, հասկանում ենք դրա ազդեցությունը Երկրի կլիմայի վրա։ Առաջին հերթին սա գլոբալ տաքացում է։ Շատերը նույնացնում են «ջերմոցային էֆեկտ» և «գլոբալ տաքացում» հասկացությունները, սակայն դրանք ոչ թե հավասար, այլ փոխկապակցված են. առաջինը երկրորդի պատճառն է։

Գլոբալ տաքացումը ուղղակիորեն կապված է օվկիանոսների հետ:Ահա երկու պատճառահետևանքային հարաբերությունների օրինակ.

1. Մոլորակի միջին ջերմաստիճանը բարձրանում է, հեղուկը սկսում է գոլորշիանալ։ Սա վերաբերում է նաև Համաշխարհային օվկիանոսին. որոշ գիտնականներ վախենում են, որ մի քանի հարյուր տարի հետո այն կսկսի «չորանալ»։
2. Միաժամանակ, բարձր ջերմաստիճանի պատճառով մոտ ապագայում կսկսեն ակտիվորեն հալվել սառցադաշտերն ու ծովի սառույցները։ Դա կբերի ծովի մակարդակի անխուսափելի բարձրացման։

Մենք արդեն կանոնավոր ջրհեղեղներ ենք դիտում առափնյա շրջաններում, բայց եթե Համաշխարհային օվկիանոսի մակարդակը զգալիորեն բարձրանա, մոտակա բոլոր ցամաքային տարածքները կհեղեղվեն, իսկ բերքը կկործանվի։

Ազդեցություն մարդկանց կյանքի վրա

Մի մոռացեք, որ Երկրի միջին ջերմաստիճանի բարձրացումը կազդի մեր կյանքի վրա։ Հետևանքները կարող են շատ լուրջ լինել։ Մեր մոլորակի շատ տարածքներ, որոնք արդեն հակված են երաշտի, կդառնան բացարձակապես ոչ կենսունակ, մարդիկ կսկսեն զանգվածաբար գաղթել այլ շրջաններ։ Սա անխուսափելիորեն կհանգեցնի սոցիալ-տնտեսական խնդիրների և երրորդ և չորրորդ համաշխարհային պատերազմների բռնկման։ Սննդի պակաս, բերքի ոչնչացում. ահա թե ինչ է մեզ սպասում հաջորդ դարում։

Բայց արդյո՞ք պետք է սպասել: Թե՞ դեռ հնարավոր է ինչ-որ բան փոխել։ Կարո՞ղ է մարդկությունը նվազեցնել ջերմոցային էֆեկտի վնասը:

Գործողություններ, որոնք կարող են փրկել Երկիրը

Այսօր հայտնի են բոլոր այն վնասակար գործոնները, որոնք հանգեցնում են ջերմոցային գազերի կուտակմանը, և մենք գիտենք, թե ինչ է պետք անել դա դադարեցնելու համար։ Մի կարծեք, որ մեկ մարդ ոչինչ չի փոխի։ Իհարկե, միայն ողջ մարդկությունը կարող է հասնել էֆեկտի, բայց ո՞վ գիտի, գուցե ևս հարյուր մարդ այս պահին կարդում է նմանատիպ հոդված:

Անտառի պահպանում

Անտառահատումների դադարեցում. Բույսերը մեր փրկությունն են: Բացի այդ, անհրաժեշտ է ոչ միայն պահպանել առկա անտառները, այլեւ ակտիվորեն տնկել նորերը։

Յուրաքանչյուր մարդ պետք է հասկանա այս խնդիրը։

Ֆոտոսինթեզն այնքան հզոր է, որ կարող է մեզ ապահովել հսկայական քանակությամբ թթվածին: Դա բավարար կլինի մարդկանց բնականոն կյանքի և մթնոլորտից վնասակար գազերի վերացման համար։

Էլեկտրական մեքենաների օգտագործումը

Վառելիքով աշխատող մեքենաներից հրաժարվելը. Յուրաքանչյուր մեքենա ամեն տարի ահռելի քանակությամբ ջերմոցային գազեր է արտանետում, ուստի ինչու՞ շրջակա միջավայրի համար ավելի առողջ ընտրություն չկատարել: Գիտնականներն արդեն մեզ առաջարկում են էլեկտրական մեքենաներ՝ էկոլոգիապես մաքուր մեքենաներ, որոնք վառելիք չեն օգտագործում։ «Վառելիք» մեքենայի մինուսը ևս մեկ քայլ է ջերմոցային գազերի վերացման ուղղությամբ։ Ամբողջ աշխարհում նրանք փորձում են արագացնել այս անցումը, սակայն մինչ այժմ նման մեքենաների ժամանակակից զարգացումները հեռու են կատարյալ լինելուց։ Նույնիսկ Ճապոնիայում, որտեղ ամենաշատը օգտագործվում են նման մեքենաներ, նրանք պատրաստ չեն ամբողջությամբ անցնել դրանց օգտագործմանը։

Ածխաջրածնային վառելիքի այլընտրանք

Այլընտրանքային էներգիայի գյուտ. Մարդկությունը կանգ չի առնում, ուրեմն ինչո՞ւ ենք մենք խրված՝ օգտագործելով ածուխ, նավթ և գազ: Այս բնական բաղադրիչների այրումը հանգեցնում է մթնոլորտում ջերմոցային գազերի կուտակմանը, ուստի ժամանակն է անցնել էներգիայի էկոլոգիապես մաքուր ձևի:

Մենք չենք կարող ամբողջությամբ հրաժարվել այն ամենից, ինչը վնասակար գազեր է արտանետում։ Բայց մենք կարող ենք նպաստել մթնոլորտի թթվածնի ավելացմանը: Ոչ միայն իսկական տղամարդը պետք է ծառ տնկի, դա պետք է անի յուրաքանչյուր մարդ:

Մթնոլորտը (հունական մթնոլորտից՝ գոլորշու և գնդիկից՝ գնդիկ) Երկրի գազային (օդային) թաղանթն է՝ նրա հետ պտտվող։ Երկրի վրա կյանքը հնարավոր է այնքան ժամանակ, քանի դեռ կա մթնոլորտ: Բոլոր կենդանի օրգանիզմները շնչելու համար օգտագործում են մթնոլորտային օդը, մթնոլորտը պաշտպանում է տիեզերական ճառագայթների վնասակար ազդեցությունից և կենդանի օրգանիզմների համար կործանարար ջերմաստիճանից, տարածության սառը «շնչառությունից»:

Մթնոլորտային օդը գազերի խառնուրդ է, որոնք կազմում են Երկրի մթնոլորտը։ Օդն անհոտ է, թափանցիկ, խտությունը՝ 1,2928 գ/լ, ջրում լուծելիությունը՝ 29,18 սմ~/լ, իսկ հեղուկ վիճակում ձեռք է բերում կապտավուն երանգ։ Մարդու կյանքը անհնար է առանց օդի, առանց ջրի և սննդի, բայց եթե մարդը կարող է ապրել առանց սննդի մի քանի շաբաթ, առանց ջրի՝ մի քանի օր, ապա շնչահեղձությունից մահը տեղի է ունենում 4-5 րոպե հետո։

Մթնոլորտի հիմնական բաղադրիչներն են՝ ազոտը, թթվածինը, արգոնը և ածխաթթու գազը։ Բացի արգոնից, փոքր կոնցենտրացիաներում պարունակվում են այլ իներտ գազեր։ Մթնոլորտային օդը միշտ պարունակում է ջրի գոլորշի (մոտ 3 - 4%) և պինդ մասնիկներ՝ փոշի։

Երկրի մթնոլորտը բաժանված է ստորին (մինչև 100 կմ) հոմոսֆերայի՝ մակերևութային օդի միատարր կազմով և վերին հեթոսֆերայի՝ տարասեռ քիմիական բաղադրությամբ։ Մթնոլորտի կարևոր հատկություններից մեկը թթվածնի առկայությունն է։ Երկրի առաջնային մթնոլորտում թթվածին չկար։ Դրա տեսքը և կուտակումը կապված է կանաչ բույսերի տարածման և ֆոտոսինթեզի գործընթացի հետ։ Թթվածնի հետ նյութերի քիմիական փոխազդեցության արդյունքում կենդանի օրգանիզմները ստանում են իրենց կյանքի համար անհրաժեշտ էներգիան։

Մթնոլորտի միջոցով Երկրի և Տիեզերքի միջև տեղի է ունենում նյութերի փոխանակում, մինչդեռ Երկիրը ստանում է տիեզերական փոշի և երկնաքարեր և կորցնում է ամենաթեթև գազերը՝ ջրածինը և հելիումը։ Մթնոլորտը ներծծված է հզոր արեգակնային ճառագայթմամբ, որը որոշում է մոլորակի մակերեսի ջերմային ռեժիմը, առաջացնում է մթնոլորտային գազերի մոլեկուլների տարանջատում և ատոմների իոնացում։ Հսկայական, բարակ վերին մթնոլորտը բաղկացած է հիմնականում իոններից:

Մթնոլորտի ֆիզիկական հատկությունները և վիճակը փոխվում են ժամանակի ընթացքում՝ օրվա ընթացքում, եղանակներին, տարիներին և տիեզերքում՝ կախված ծովի մակարդակից բարձրությունից, լայնությունից և օվկիանոսից հեռավորությունից:

Մթնոլորտի կառուցվածքը

Մթնոլորտը, որի ընդհանուր զանգվածը 5,15 10 դյույմ տոննա է, տարածվում է Երկրի մակերևույթից մինչև մոտ 3 հազար կմ։ Մթնոլորտի քիմիական բաղադրությունը և ֆիզիկական հատկությունները փոխվում են բարձրության հետ, ուստի այն բաժանվում է տրոպոսֆերայի, ստրատոսֆերայի, մեզոսֆերայի, իոնոլորտի (թերմոսֆերա) և էկզոսֆերայի։

Մթնոլորտում օդի հիմնական մասը (մինչև 80%) գտնվում է ստորին, վերգետնյա շերտում՝ տրոպոսֆերայում։ Տրոպոսֆերայի հաստությունը միջինում 11 - 12 կմ է. բևեռներից 8 - 10 կմ, հասարակածից 16 - 18 կմ բարձրության վրա: Տրոպոսֆերայում Երկրի մակերևույթից հեռանալիս ջերմաստիճանը 1 կմ-ի վրա նվազում է 6 «C-ով (նկ. 8): 18 - 20 կմ բարձրության վրա ջերմաստիճանի սահուն նվազումը դադարում է, այն մնում է գրեթե հաստատուն՝ - 60. ... - 70 «C. Մթնոլորտի այս հատվածը կոչվում է տրոպոպաուզա։ Հաջորդ շերտը՝ ստրատոսֆերան, զբաղեցնում է երկրի մակերևույթից 20 - 50 կմ բարձրություն։ Օդի մնացած մասը (20%) կենտրոնացած է դրանում։ Այստեղ ջերմաստիճանը Երկրի մակերևույթից հեռավորության հետ ավելանում է 1-2 «C-ով 1 կմ-ի վրա, իսկ ստրատոպաուզայում 50-55 կմ բարձրության վրա հասնում է 0»C-ի: Հետագայում 55-80 կմ բարձրության վրա գտնվում է մեզոսֆերան։ Երկրից հեռանալիս ջերմաստիճանը 1 կմ-ի վրա իջնում ​​է 2 - 3 «C, իսկ 80 կմ բարձրության վրա, մեզոպաուզայում, հասնում է - 75... - 90 «C-ի։ Ջերմոսֆերան և էկզոլորտը, որոնք զբաղեցնում են համապատասխանաբար 80 - 1000 և 1000 - 2000 կմ բարձրություններ, մթնոլորտի առավել հազվադեպ մասերն են: Այստեղ հանդիպում են միայն առանձին մոլեկուլներ, ատոմներ և գազերի իոններ, որոնց խտությունը միլիոնավոր անգամ ավելի փոքր է, քան Երկրի մակերեսին։ Գազերի հետքեր են հայտնաբերվել մինչև 10 - 20 հազար կմ բարձրության վրա։

Օդային թաղանթի հաստությունը համեմատաբար փոքր է տիեզերական հեռավորությունների հետ համեմատած. այն Երկրի շառավիղի մեկ չորրորդն է և Երկրից Արև հեռավորության տասնհազարերորդ մասը: Մթնոլորտի խտությունը ծովի մակարդակում կազմում է 0,001 գ/սմ~, այսինքն. հազար անգամ պակաս ջրի խտությունից։

Մթնոլորտի, Երկրի մակերեսի և Երկրի այլ ոլորտների միջև տեղի է ունենում ջերմության, խոնավության և գազերի մշտական ​​փոխանակում, ինչը մթնոլորտում օդային զանգվածների շրջանառության հետ մեկտեղ ազդում է կլիմայի ձևավորման հիմնական գործընթացների վրա։ Մթնոլորտը պաշտպանում է կենդանի օրգանիզմներին տիեզերական ճառագայթման հզոր հոսքից։ Ամեն վայրկյան տիեզերական ճառագայթների հոսքը հարվածում է մթնոլորտի վերին շերտերին՝ գամմա, ռենտգեն, ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի, ինֆրակարմիր: Եթե ​​նրանք բոլորը հասնեին երկրագնդի մակերեսին, ապա մի քանի վայրկյանում կկործանեին ողջ կյանքը:

Օզոնային էկրանն ունի ամենակարեւոր պաշտպանիչ արժեքը։ Այն գտնվում է ստրատոսֆերայում՝ Երկրի մակերեւույթից 20-ից 50 կմ բարձրության վրա։ Օզոնի ընդհանուր քանակը մթնոլորտում գնահատվում է 3,3 միլիարդ տոննա Այս շերտի հաստությունը համեմատաբար փոքր է. ընդհանուր առմամբ այն կազմում է 2 մմ հասարակածում, իսկ բևեռներում՝ 4 մմ: Օզոնի առավելագույն կոնցենտրացիան՝ 8 մաս օդի մեկ միլիոն մասի վրա, գտնվում է 20 - 25 կմ բարձրության վրա։

Օզոնային էկրանի հիմնական նշանակությունն այն է, որ այն պաշտպանում է կենդանի օրգանիզմներին կոշտ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումից։ Նրա էներգիայի մի մասը ծախսվում է ռեակցիայի վրա. SO2 ↔ SO3. Օզոնի էկրանը կլանում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները մոտ 290 նմ կամ ավելի քիչ ալիքի երկարությամբ, ուստի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները, որոնք օգտակար են բարձրակարգ կենդանիների և մարդկանց համար և վնասակար են միկրոօրգանիզմների համար, հասնում են երկրի մակերեսին: Օզոնային շերտի ոչնչացումը, որը նկատվել է 1980-ականների սկզբին, բացատրվում է սառնարանային ստորաբաժանումներում ֆրեոնների օգտագործմամբ և առօրյա կյանքում օգտագործվող աերոզոլների մթնոլորտ արտանետմամբ: Այնուհետև աշխարհում ֆրեոնի արտանետումները հասել են տարեկան 1,4 միլիոն տոննայի, իսկ ֆրեոններով օդի աղտոտվածության մեջ առանձին երկրների ներդրումը կազմել է. այլ երկրներ։ Համակարգված միջոցառումները հնարավորություն են տվել նվազեցնել ֆրեոնների արտանետումը մթնոլորտ։ Գերձայնային ինքնաթիռների և տիեզերանավերի թռիչքները կործանարար ազդեցություն են ունենում օզոնային շերտի վրա:

Մթնոլորտը պաշտպանում է Երկիրը բազմաթիվ երկնաքարերից։ Ամեն վայրկյան մինչև 200 միլիոն երկնաքար մտնում է մթնոլորտ՝ անզեն աչքով տեսանելի, բայց դրանք այրվում են մթնոլորտում։ Տիեզերական փոշու փոքր մասնիկները դանդաղեցնում են իրենց շարժումը մթնոլորտում։ Ամեն օր Երկիր են ընկնում մոտ 10 դյույմանոց փոքր երկնաքարեր: Դա հանգեցնում է Երկրի զանգվածի ավելացմանը տարեկան 1 հազար տոննայով: Մթնոլորտը ջերմամեկուսիչ ֆիլտր է: Առանց մթնոլորտի, Երկրի վրա ջերմաստիճանի օրական տարբերությունը կհասնի: 200"C (ցերեկը 100"C-ից մինչև գիշերը - 100"C):

Տրոպոսֆերայում մթնոլորտային օդի համեմատաբար հաստատուն բաղադրությունը մեծ նշանակություն ունի բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար։ Մթնոլորտում գազերի հավասարակշռությունը պահպանվում է կենդանի օրգանիզմների կողմից դրանց օգտագործման անընդհատ շարունակվող գործընթացների և մթնոլորտ գազերի արտանետման շնորհիվ։ Ազոտն ազատվում է հզոր երկրաբանական պրոցեսների (հրաբխային ժայթքումներ, երկրաշարժեր) և օրգանական միացությունների քայքայման ժամանակ։ Ազոտը հեռացվում է օդից՝ հանգուցային բակտերիաների գործունեության շնորհիվ։

Սակայն վերջին տարիներին նկատվում է մթնոլորտում ազոտի հավասարակշռության փոփոխություն՝ կապված մարդու տնտեսական գործունեության հետ։ Զգալիորեն աճել է ազոտային պարարտանյութերի արտադրության ժամանակ ազոտի ֆիքսումը։ Ենթադրվում է, որ արդյունաբերական ազոտի ֆիքսման ծավալը մոտ ապագայում զգալիորեն կաճի և կգերազանցի դրա արտանետումը մթնոլորտ։ Կանխատեսվում է, որ ազոտական ​​պարարտանյութերի արտադրությունը կկրկնապատկվի յուրաքանչյուր 6 տարին մեկ: Սա բավարարում է ազոտական ​​պարարտանյութերի աճող գյուղատնտեսական կարիքները: Սակայն մթնոլորտային օդից ազոտի հեռացման փոխհատուցման հարցը մնում է չլուծված։ Այնուամենայնիվ, մթնոլորտում ազոտի հսկայական քանակության պատճառով այս խնդիրն այնքան լուրջ չէ, որքան թթվածնի և ածխաթթու գազի հավասարակշռությունը:

Մոտ 3,5 - 4 միլիարդ տարի առաջ մթնոլորտում թթվածնի պարունակությունը 1000 անգամ ավելի քիչ էր, քան այժմ, քանի որ թթվածնի հիմնական արտադրողներ չկան՝ կանաչ բույսեր: Թթվածնի և ածխածնի երկօքսիդի ներկայիս հարաբերակցությունը պահպանվում է կենդանի օրգանիզմների կենսագործունեությամբ։ Ֆոտոսինթեզի արդյունքում կանաչ բույսերը սպառում են ածխաթթու գազ և ազատում թթվածին։ Այն օգտագործվում է բոլոր կենդանի օրգանիզմների շնչառության համար։ CO3-ի և O2-ի սպառման և մթնոլորտ արտանետման բնական գործընթացները լավ հավասարակշռված են:

Արդյունաբերության և տրանսպորտի զարգացման հետ մեկտեղ թթվածինը օգտագործվում է այրման գործընթացներում անընդհատ աճող քանակությամբ: Օրինակ՝ մեկ անդրատլանտյան թռիչքի ժամանակ ռեակտիվ ինքնաթիռն այրում է 35 տոննա թթվածին։ 1,5 հազար կիլոմետր հեռավորության վրա մարդատար ավտոմեքենան սպառում է մեկ մարդու օրական թթվածնի պահանջարկը (մարդը օրական սպառում է 500 լիտր թթվածին՝ թոքերով անցնելով 12 տոննա օդ)։ Փորձագետների կարծիքով՝ վառելիքի տարբեր տեսակների այրման համար այժմ պահանջվում է կանաչ բույսերի արտադրած թթվածնի 10-ից 25%-ը։ Մթնոլորտ թթվածնի մատակարարումը նվազում է անտառների, սավաննաների, տափաստանների տարածքների կրճատման և անապատային տարածքների ավելացման, քաղաքների աճի և տրանսպորտային մայրուղիների պատճառով: Ջրային բույսերի շրջանում թթվածին արտադրողների թիվը նվազում է գետերի, լճերի, ծովերի և օվկիանոսների աղտոտվածության պատճառով։ Ենթադրվում է, որ առաջիկա 150-180 տարում մթնոլորտում թթվածնի քանակը կկրճատվի մեկ երրորդով՝ համեմատած դրա ներկայիս պարունակության հետ:

Թթվածնի պաշարների օգտագործումը մեծանում է մթնոլորտում ածխածնի երկօքսիդի արտազատման համարժեք աճի հետ միաժամանակ: Ըստ ՄԱԿ-ի տվյալների՝ վերջին 100 տարվա ընթացքում CO-ի քանակությունը Երկրի մթնոլորտում աճել է 10-15%-ով։ Եթե ​​նախատեսված միտումը շարունակվի, ապա երրորդ հազարամյակում մթնոլորտում CO-ի քանակը կարող է աճել 25%-ով, այսինքն. չոր մթնոլորտային օդի ծավալի 0,0324-ից մինչև 0,04%: Մթնոլորտում ածխաթթու գազի աննշան աճը դրական է ազդում գյուղատնտեսական բույսերի արտադրողականության վրա։ Այսպիսով, երբ ջերմոցներում օդը հագեցած է ածխաթթու գազով, բանջարեղենի բերքատվությունը մեծանում է ֆոտոսինթեզի գործընթացի ինտենսիվացման պատճառով։ Այնուամենայնիվ, մթնոլորտում COz-ի ավելացման հետ մեկտեղ առաջանում են բարդ գլոբալ խնդիրներ, որոնք կքննարկվեն ստորև:

Մթնոլորտը հիմնական օդերևութաբանական և կլիմա ձևավորող գործոններից է։ Կլիմա ձևավորող համակարգը ներառում է մթնոլորտը, օվկիանոսը, ցամաքի մակերեսը, կրիոսֆերան և կենսոլորտը: Այս բաղադրիչների շարժունակությունը և իներցիոն բնութագրերը տարբեր են. Այսպիսով, մթնոլորտի և ցամաքի մակերեսի համար արձագանքման ժամանակը մի քանի շաբաթ կամ ամիս է: Մթնոլորտը կապված է խոնավության և ջերմության փոխանցման և ցիկլոնային ակտիվության շրջանառության գործընթացների հետ:

Մեր մոլորակի մթնոլորտում ջերմոցային էֆեկտը պայմանավորված է նրանով, որ էներգիայի հոսքը սպեկտրի ինֆրակարմիր տիրույթում, որը բարձրանում է Երկրի մակերևույթից, կլանում է մթնոլորտային գազերի մոլեկուլները և հետ ճառագայթվում տարբեր ուղղություններով, արդյունքում ջերմոցային գազերի մոլեկուլների կողմից կլանված էներգիայի կեսը վերադառնում է Երկրի մակերևույթ՝ առաջացնելով այն տաքանալով։ Հարկ է նշել, որ ջերմոցային էֆեկտը բնական մթնոլորտային երեւույթ է (նկ. 5): Եթե ​​Երկրի վրա ընդհանրապես ջերմոցային էֆեկտ չլիներ, ապա մեր մոլորակի միջին ջերմաստիճանը կլիներ մոտ -21°C, սակայն ջերմոցային գազերի շնորհիվ այն +14°C է։ Հետևաբար, զուտ տեսականորեն, մարդու գործունեությունը, որը կապված է Երկրի մթնոլորտ ջերմոցային գազերի արտանետման հետ, պետք է հանգեցնի մոլորակի հետագա տաքացմանը: Հիմնական ջերմոցային գազերը, ըստ Երկրի ջերմային հաշվեկշռի վրա գնահատված ազդեցության, ջրային գոլորշիներն են (36-70%), ածխաթթու գազը (9-26%), մեթանը (4-9%), հալոածխածինները, ազոտի օքսիդը։

Բրինձ.

Ածուխով աշխատող էլեկտրակայանները, գործարանների ծխնելույզները, մեքենաների արտանետումները և մարդու կողմից ստեղծված այլ աղտոտման աղբյուրները միասին տարեկան մթնոլորտ են արտանետում մոտ 22 միլիարդ տոննա ածխաթթու գազ և այլ ջերմոցային գազեր: Անասնաբուծությունը, պարարտանյութերի օգտագործումը, ածուխի այրումը և այլ աղբյուրներ տարեկան արտադրում են մոտ 250 միլիոն տոննա մեթան: Մարդկության կողմից արտանետվող ջերմոցային գազերի մոտ կեսը մնում է մթնոլորտում: Անցած 20 տարիների ընթացքում ջերմոցային գազերի մարդածին արտանետումների մոտ երեք քառորդը պայմանավորված է նավթի, բնական գազի և ածուխի օգտագործմամբ (Նկար 6): Մնացածի մեծ մասը պայմանավորված է լանդշաֆտի փոփոխություններով, առաջին հերթին անտառահատումներով:

Բրինձ.

ջրի գոլորշի- այսօր ամենակարեւոր ջերմոցային գազը։ Սակայն ջրային գոլորշին ներգրավված է նաև բազմաթիվ այլ գործընթացներում, ինչը տարբեր պայմաններում նրա դերը դարձնում է ոչ միանշանակ։

Նախ, Երկրի մակերևույթից գոլորշիացման և մթնոլորտում հետագա խտացման ժամանակ մթնոլորտ մտնող ողջ ջերմության մինչև 40%-ը կոնվեկցիայի շնորհիվ փոխանցվում է մթնոլորտի ստորին շերտեր (տրոպոսֆերա): Այսպիսով, երբ ջրի գոլորշիները գոլորշիանում են, այն փոքր-ինչ իջեցնում է մակերեսի ջերմաստիճանը։ Բայց մթնոլորտում խտացման արդյունքում արձակված ջերմությունը գնում է այն տաքացնելու, իսկ հետո՝ տաքացնելու հենց Երկրի մակերեսը:

Բայց ջրի գոլորշիների խտացումից հետո առաջանում են ջրի կաթիլներ կամ սառույցի բյուրեղներ, որոնք ինտենսիվորեն մասնակցում են արևի լույսի ցրման գործընթացներին՝ արտացոլելով արեգակնային էներգիայի մի մասը հետ տիեզերք։ Ամպերը, որոնք պարզապես այս կաթիլների և բյուրեղների կուտակումներ են, ավելացնում են արևային էներգիայի մասնաբաժինը (ալբեդոն), որն արտացոլվում է հենց մթնոլորտի կողմից դեպի տիեզերք (և այնուհետև ամպերից տեղումները կարող են ընկնել ձյան տեսքով՝ մեծացնելով մակերեսի ալբեդոն): ).

Այնուամենայնիվ, ջրային գոլորշին, նույնիսկ խտացրած կաթիլների և բյուրեղների մեջ, դեռևս ունի սպեկտրի ինֆրակարմիր հատվածում հզոր կլանման գոտիներ, ինչը նշանակում է, որ նույն ամպերի դերը հեռու չէ պարզ լինելուց: Այս երկակիությունը հատկապես նկատելի է հետևյալ ծայրահեղ դեպքերում՝ երբ ամառային արևոտ եղանակին երկինքը ծածկվում է ամպերով, մակերևույթի ջերմաստիճանը նվազում է, իսկ եթե նույնը տեղի է ունենում ձմռան գիշերը, ապա, ընդհակառակը, այն բարձրանում է։ Վերջնական արդյունքի վրա ազդում է նաև ամպերի դիրքը՝ ցածր բարձրության վրա հաստ ամպերն արտացոլում են արևի մեծ էներգիա, և հավասարակշռությունն այս դեպքում կարող է ձեռնտու լինել հակաջերմոցային էֆեկտին, իսկ բարձր բարձրության վրա՝ բարակ ցիրուսը։ ամպերը բավականին մեծ քանակությամբ արևային էներգիա են փոխանցում դեպի ներքև, բայց նույնիսկ բարակ ամպերը գրեթե անհաղթահարելի խոչընդոտներ են ինֆրակարմիր ճառագայթման համար, և այստեղ կարելի է խոսել ջերմոցային էֆեկտի գերակշռության մասին:

Ջրային գոլորշու մեկ այլ հատկանիշ՝ խոնավ մթնոլորտը որոշ չափով նպաստում է մեկ այլ ջերմոցային գազի՝ ածխածնի երկօքսիդի միացմանը և անձրևների միջոցով դրա տեղափոխմանը Երկրի մակերևույթ, որտեղ հետագա գործընթացների արդյունքում այն ​​կարող է սպառվել։ կարբոնատների և այրվող հանքանյութերի առաջացում։

Մարդկային գործունեությունը շատ թույլ ուղղակիորեն ազդում է մթնոլորտում ջրի գոլորշու պարունակության վրա՝ միայն ոռոգվող հողերի տարածքի ավելացման, ճահիճների տարածքի փոփոխության և էներգիայի աշխատանքի պատճառով, ինչը աննշան է: Երկրի ողջ ջրային մակերեւույթից գոլորշիացման ֆոնը և հրաբխային ակտիվությունը: Այդ իսկ պատճառով ջերմոցային էֆեկտի խնդիրը դիտարկելիս բավականին հաճախ դրան քիչ ուշադրություն է դարձվում։

Այնուամենայնիվ, ջրի գոլորշու պարունակության վրա անուղղակի ազդեցությունը կարող է շատ մեծ լինել՝ մթնոլորտային ջրի գոլորշիների պարունակության և ջերմոցային այլ գազերի հետևանքով առաջացած տաքացման հետադարձ կապի պատճառով, որը մենք այժմ կքննարկենք:

Հայտնի է, որ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ավելանում է նաև ջրային գոլորշիների գոլորշիացումը, և յուրաքանչյուր 10 °C-ի դեպքում օդում ջրային գոլորշու հնարավոր պարունակությունը գրեթե կրկնապատկվում է։ Օրինակ՝ 0 °C-ում հագեցած գոլորշիների ճնշումը կազմում է մոտ 6 ՄԲ, +10 °C-ում՝ 12 ՄԲ, իսկ +20 °C-ում՝ 23 ՄԲ։

Կարելի է տեսնել, որ ջրի գոլորշու պարունակությունը խիստ կախված է ջերմաստիճանից, և երբ այն ինչ-ինչ պատճառներով նվազում է, նախ՝ ջրի գոլորշիների ջերմոցային էֆեկտն ինքնին նվազում է (նվազած պարունակության պատճառով), և երկրորդ՝ տեղի է ունենում ջրի գոլորշիների խտացում։ ինչը, իհարկե, խիստ արգելակում է ջերմաստիճանի նվազումը խտացման ջերմության արտանետման պատճառով, բայց խտացումից հետո արևային էներգիայի արտացոլումը մեծանում է ինչպես մթնոլորտում (կաթիլների և սառույցի բյուրեղների վրա ցրվելով), այնպես էլ մակերեսի վրա (ձյուն) , որն էլ ավելի է իջեցնում ջերմաստիճանը։

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մթնոլորտում ավելանում է ջրային գոլորշու պարունակությունը, մեծանում է նրա ջերմոցային էֆեկտը, որն էլ ավելի է ուժեղացնում ջերմաստիճանի սկզբնական բարձրացումը։ Սկզբունքորեն, ամպամածությունը նույնպես մեծանում է (ավելի շատ ջրային գոլորշիներ են մտնում համեմատաբար ցուրտ տարածքներ), բայց չափազանց թույլ, ըստ Ի.Մոխովի, մոտ 0,4% տաքացման մեկ աստիճանի համար, ինչը չի կարող մեծապես ազդել արևային էներգիայի արտացոլման ավելացման վրա:

Ածխաթթու գազ- ջերմոցային էֆեկտի երկրորդ ամենամեծ ներդրումն այսօր, չի սառչում, երբ ջերմաստիճանը իջնում ​​է, և շարունակում է ջերմոցային էֆեկտ ստեղծել նույնիսկ ցամաքային պայմաններում հնարավոր ամենացածր ջերմաստիճանի դեպքում: Հավանաբար, հենց հրաբխային գործունեության արդյունքում մթնոլորտում ածխաթթու գազի աստիճանական կուտակման շնորհիվ էր, որ Երկիրը կարողացավ դուրս գալ հզոր սառցադաշտերի վիճակից (երբ նույնիսկ հասարակածը ծածկված էր սառույցի հաստ շերտով), որի մեջ այն ընկել է Պրոտերոզոյանի սկզբում և վերջում։

Ածխածնի երկօքսիդը ներգրավված է լիթոսֆերա-հիդրոսֆերա-մթնոլորտ համակարգում ածխածնի հզոր ցիկլի մեջ, և երկրագնդի կլիմայի փոփոխությունները հիմնականում կապված են նրա մուտքի և մթնոլորտից հեռացման հավասարակշռության փոփոխության հետ:

Ջրում ածխածնի երկօքսիդի համեմատաբար բարձր լուծելիության պատճառով ածխաթթու գազի պարունակությունը հիդրոսֆերայում (հիմնականում՝ օվկիանոսներում) այժմ կազմում է 4x104 Gt (գիգատոն) ածխածին (այսուհետև տրված են CO2-ի վերաբերյալ տվյալները ածխածնի առումով)։ ներառյալ խորը շերտերը (Պուտվինսկի, 1998): Մթնոլորտը ներկայումս պարունակում է մոտ 7,5x102 Gt ածխածին (Alekseev et al., 1999): Մթնոլորտում CO2-ի պարունակությունը միշտ չէ, որ ցածր է եղել, օրինակ՝ Արխեում (մոտ 3,5 միլիարդ տարի առաջ) մթնոլորտը բաղկացած է գրեթե 85-90% ածխածնի երկօքսիդից՝ զգալիորեն ավելի բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում (Սորոխտին, Ուշակով, 1997): Այնուամենայնիվ, ջրի զգալի զանգվածների մատակարարումը Երկրի մակերևույթ ներքին տարածքի գազազերծման, ինչպես նաև կյանքի առաջացման արդյունքում ապահովել է գրեթե ամբողջ մթնոլորտի և ածխաթթու գազի զգալի մասի կապը, որը ձևով լուծարվել է ջրում: կարբոնատների (շուրջ 5,5x107 գտ ածխածին պահվում է լիթոսֆերայում (IPCC զեկույց, 2000 թ.)): Նաև ածխաթթու գազը կենդանի օրգանիզմների կողմից սկսեց վերածվել այրվող հանքանյութերի տարբեր ձևերի։ Բացի այդ, ածխածնի երկօքսիդի մի մասի սեկվեստավորումը տեղի է ունեցել նաև կենսազանգվածի կուտակման պատճառով, որոնցում ածխածնի ընդհանուր պաշարները համեմատելի են մթնոլորտի պաշարների հետ, և հաշվի առնելով հողը, դրանք մի քանի անգամ ավելի են։

Այնուամենայնիվ, մեզ առաջին հերթին հետաքրքրում են այն հոսքերը, որոնք ածխաթթու գազ են մատակարարում մթնոլորտ և հեռացնում այն ​​դրանից: Լիտոսֆերան այժմ ապահովում է ածխածնի երկօքսիդի շատ փոքր հոսք, որը մտնում է մթնոլորտ հիմնականում հրաբխային ակտիվության պատճառով՝ տարեկան մոտ 0,1 գտ ածխածին (Պուտվինսկի, 1998): Զգալիորեն մեծ հոսքեր են դիտվում օվկիանոսում (այնտեղ ապրող օրգանիզմների հետ միասին)՝ մթնոլորտ, իսկ ցամաքային բիոտա՝ մթնոլորտային համակարգեր։ Մթնոլորտից տարեկան մոտ 92 գտ ածխածին մտնում է օվկիանոս, իսկ 90 գտ-ը վերադառնում է մթնոլորտ (Պուտվինսկի, 1998): Այսպիսով, օվկիանոսը տարեկան հեռացնում է մոտ 2 գտ ածխածին մթնոլորտից։ Միևնույն ժամանակ, երկրային մահացած կենդանի էակների շնչառության և տարրալուծման գործընթացներում մթնոլորտ է մտնում տարեկան մոտ 100 գտ ածխածին։ Ֆոտոսինթեզի գործընթացներում ցամաքային բուսականությունը նաև մթնոլորտից հեռացնում է մոտ 100 գտ ածխածին (Պուտվինսկի, 1998): Ինչպես տեսնում ենք, մթնոլորտից ածխածնի ընդունման և հեռացման մեխանիզմը բավականին հավասարակշռված է՝ ապահովելով մոտավորապես հավասար հոսքեր։ Ժամանակակից մարդու գործունեությունը այս մեխանիզմում ներառում է ածխածնի անընդհատ աճող լրացուցիչ հոսք դեպի մթնոլորտ՝ հանածո վառելիքի (նավթ, գազ, ածուխ և այլն) այրման պատճառով. միջինը մոտ 6.3 Gt տարեկան: Բացի այդ, ածխածնի հոսքը մթնոլորտ ավելանում է անտառահատումների և անտառների մասնակի այրման պատճառով՝ տարեկան մինչև 1,7 Գտ (IPCC զեկույց, 2000 թ.), մինչդեռ CO2-ի կլանմանը նպաստող կենսազանգվածի աճը կազմում է տարեկան ընդամենը մոտ 0,2 Գտ. տարվա գրեթե 2 Gt-ի փոխարեն: Նույնիսկ հաշվի առնելով օվկիանոսի կողմից մոտ 2 Գտ հավելյալ ածխածնի կլանման հնարավորությունը, դեռևս մնում է բավականին զգալի լրացուցիչ հոսք (ներկայումս մոտ 6 Գտ տարեկան)՝ ավելացնելով ածխաթթու գազի պարունակությունը մթնոլորտում։ Բացի այդ, մոտ ապագայում կարող է նվազել օվկիանոսի կողմից ածխաթթու գազի կլանումը, և հնարավոր է նույնիսկ հակառակ գործընթացը՝ ածխաթթու գազի արտազատում Համաշխարհային օվկիանոսից։ Սա պայմանավորված է ածխածնի երկօքսիդի լուծելիության նվազմամբ ջրի ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, օրինակ, երբ ջրի ջերմաստիճանը բարձրանում է ընդամենը 5-ից մինչև 10 ° C, դրանում ածխածնի երկօքսիդի լուծելիության գործակիցը նվազում է մոտավորապես 1,4-ից մինչև 1,2:

Այսպիսով, տնտեսական գործունեության հետևանքով առաջացած ածխաթթու գազի հոսքը մթնոլորտ մեծ չէ՝ համեմատած որոշ բնական հոսքերի հետ, սակայն դրա չփոխհատուցումը հանգեցնում է մթնոլորտում CO2-ի աստիճանական կուտակմանը, որը քայքայում է CO2-ի մուտքի և ելքի հավասարակշռությունը, որը ձևավորվել է ավելի քան զարգացած: Երկրի և նրա վրա կյանքի էվոլյուցիայի միլիարդավոր տարիներ:

Երկրաբանական և պատմական անցյալի բազմաթիվ փաստեր վկայում են կլիմայի փոփոխության և ջերմոցային գազերի տատանումների միջև կապի մասին: 4-ից 3,5 միլիարդ տարի առաջ ընկած ժամանակահատվածում Արեգակի պայծառությունը մոտ 30%-ով ավելի քիչ էր, քան այժմ: Այնուամենայնիվ, նույնիսկ երիտասարդ, «գունատ» Արևի ճառագայթների տակ Երկրի վրա կյանքը զարգացավ և նստվածքային ապարներ ձևավորվեցին. համենայն դեպս երկրագնդի մակերեսի մի մասում ջերմաստիճանը բարձր էր ջրի սառեցման կետից: Որոշ գիտնականներ ենթադրում են, որ այն ժամանակ երկրագնդի մթնոլորտը պարունակում էր 1000 անգամ ավելի առանցք ածխաթթու գազքան հիմա, և դա փոխհատուցեց արևային էներգիայի պակասը, քանի որ Երկրի արտանետվող ջերմության ավելի մեծ մասը մնում էր մթնոլորտում: Աճող ջերմոցային էֆեկտը կարող է լինել ավելի ուշ մեզոզոյան դարաշրջանի (դինոզավրերի դարաշրջան) բացառիկ տաք կլիմայի պատճառներից մեկը: Բրածո մնացորդների վերլուծության համաձայն՝ Երկիրն այն ժամանակ 10-15 աստիճանով ավելի տաք էր, քան այժմ։ Հարկ է նշել, որ այն ժամանակ, 100 միլիոն տարի առաջ և ավելի վաղ, մայրցամաքներն այլ դիրք էին զբաղեցնում, քան մեր ժամանակներում, և օվկիանոսային շրջանառությունը նույնպես տարբեր էր, ուստի ջերմության փոխանցումը արևադարձային տարածքներից դեպի բևեռային շրջաններ կարող էր ավելի մեծ լինել: Այնուամենայնիվ, Էրիկ Ջ. Բարոնի, այժմ Փենսիլվանիայի համալսարանի և այլ հետազոտողների հաշվարկները ցույց են տալիս, որ պալեոկոնտինենտալ աշխարհագրությունը կարող է լինել մեզոզոյան տաքացման ոչ ավելի, քան կեսը: Տաքացման մնացած մասը հեշտությամբ կարելի է բացատրել ածխաթթու գազի մակարդակի բարձրացմամբ: Այս ենթադրությունն առաջին անգամ առաջ քաշեցին խորհրդային գիտնականներ Ա. Բ. Ռոնովը Պետական ​​հիդրոլոգիական ինստիտուտից և Մ. Այս առաջարկին աջակցող հաշվարկներն իրականացրել են Էրիկ Բարրոնը, Մթնոլորտային հետազոտությունների ազգային կենտրոնի (NCAR) Սթարլի Լ. Թոմփսոնը: Ռոբերտ Ա. Բերների և Անտոնիո Կ. Լասագայի կողմից մշակված երկրաքիմիական մոդելից Յեյլի համալսարանից և հանգուցյալ Ռոբերտից: Տեխասի դաշտերը 1983-ին որոշ ժամանակ տևած երաշտի հետևանքով վերածվել են անապատի: Այս պատկերը, ինչպես ցույց են տալիս համակարգչային մոդելների հաշվարկները, կարելի է տեսնել շատ վայրերում, եթե գլոբալ տաքացման հետևանքով մայրցամաքների կենտրոնական շրջաններում հողի խոնավությունը լինի: նվազում է, որտեղ կենտրոնացած է հացահատիկի արտադրությունը։

Հարավային Ֆլորիդայի համալսարանի Մ. Գարելսը հետևում է, որ ածխածնի երկօքսիդը կարող է արտազատվել ծայրահեղ ուժեղ հրաբխային գործունեության ընթացքում միջին օվկիանոսի լեռնաշղթաներում, որտեղ բարձրացող մագման ձևավորում է օվկիանոսի նոր հատակը: Մթնոլորտային ջերմոցային գազերի և կլիմայի միջև սառցադաշտերի միջև կապի մասին ուղղակի ապացույցները կարող են «արդյունահանվել» Անտարկտիդայի սառույցի մեջ ընդգրկված օդային փուչիկներից, որոնք ձևավորվել են հնագույն ժամանակներում թափվող ձյան խտացման հետևանքով: Գրենոբլի սառցադաշտաբանության և երկրաֆիզիկայի լաբորատորիայից Կլոդ Լորիեի գլխավորած խումբն ուսումնասիրել է 2000 մ երկարությամբ սառցե սյունը (համապատասխանում է 160 հազար տարվա ժամանակաշրջանին), որը ստացել են խորհրդային հետազոտողները Անտարկտիդայի Վոստոկ կայարանում: Սառույցի այս սյունակում պարունակվող գազերի լաբորատոր վերլուծությունը ցույց է տվել, որ հնագույն մթնոլորտում ածխաթթու գազի և մեթանի կոնցենտրացիաները փոխվել են համահունչ և, որ ավելի կարևոր է, «ժամանակի» ընթացքում միջին տեղական ջերմաստիճանի փոփոխություններով (այն որոշվել է. ջրածնի իզոտոպների կոնցենտրացիաների հարաբերակցությունը ջրի մոլեկուլներում): Վերջին միջսառցադաշտային ժամանակաշրջանում, որը տեւել է 10 հազար տարի, և դրան նախորդող միջսառցադաշտային ժամանակաշրջանում (130 հազար տարի առաջ), որը նույնպես տևել է 10 հազար տարի, այս տարածքում միջին ջերմաստիճանը 10 աստիճանով բարձր է եղել, քան սառցադաշտերի ժամանակ։ (Ընդհանուր առմամբ, այս ժամանակաշրջաններում Երկիրը 5 օս-ով ավելի տաք էր:) Այս նույն ժամանակահատվածներում մթնոլորտը պարունակում էր 25% ավելի ածխաթթու գազ և 100,070 ավելի մեթան, քան սառցադաշտերի ժամանակ: Անհասկանալի է՝ պատճառը ջերմոցային գազերի փոփոխություններն էին, իսկ հետևանքը՝ կլիմայի փոփոխությունը, թե հակառակը։ Ամենայն հավանականությամբ, սառցադաշտերի առաջացման պատճառ են հանդիսացել Երկրի ուղեծրի փոփոխությունները և սառցադաշտերի առաջխաղացման և նահանջի հատուկ դինամիկան; Այնուամենայնիվ, այս կլիմայական տատանումները կարող են ուժեղացվել բիոտայի փոփոխություններով և օվկիանոսների շրջանառության տատանումներով, որոնք ազդում են մթնոլորտում ջերմոցային գազերի պարունակության վրա: Ջերմոցային գազերի տատանումների և կլիմայի փոփոխության մասին ավելի մանրամասն տվյալներ կան վերջին 100 տարվա ընթացքում, որոնց ընթացքում ածխաթթու գազի կոնցենտրացիաների հետագա աճ է գրանցվել՝ 25%-ով և մեթանի 100%-ով: Վերջին 100 տարվա միջին գլոբալ ջերմաստիճանի «ռեկորդը» ուսումնասիրվել է հետազոտողների երկու թիմերի կողմից՝ Ջեյմս Է. Հանսենի գլխավորությամբ՝ Ազգային ավիացիայի և տիեզերական վարչության Գոդարդի Տիեզերական հետազոտությունների ինստիտուտից և Տ. Անգլիա.

Մթնոլորտի կողմից ջերմության պահպանումը Երկրի էներգետիկ հաշվեկշռի հիմնական բաղադրիչն է (նկ. 8): Արեգակից եկող էներգիայի մոտավորապես 30%-ը արտացոլվում է (ձախից) կամ ամպերից, մասնիկներից կամ Երկրի մակերեսից. մնացած 70%-ը ներծծվում է։ Կլանված էներգիան ինֆրակարմիր ճառագայթում կրկին ճառագայթվում է մոլորակի մակերեսով:

Բրինձ.

Այս գիտնականներն օգտագործել են բոլոր մայրցամաքներում ցրված եղանակային կայանների չափումները (Կլիմայի բաժնի թիմը վերլուծության մեջ ներառել է նաև ծովում չափումներ): Միևնույն ժամանակ, երկու խմբերը տարբեր մեթոդներ որդեգրեցին դիտարկումների վերլուծության և «խեղաթյուրումները» հաշվի առնելու համար, որոնք կապված են, օրինակ, այն փաստի հետ, որ որոշ եղանակային կայաններ «տեղափոխվել են» մեկ այլ վայր հարյուր տարվա ընթացքում, իսկ որոշները, որոնք տեղակայված են քաղաքներում, տվել են. տվյալներ, որոնք «աղտոտված են» » արդյունաբերական ձեռնարկությունների կողմից առաջացած կամ շենքերի և մայթերի կողմից օրվա ընթացքում կուտակված ջերմության ազդեցությունը: Վերջին ազդեցությունը, որը հանգեցնում է ջերմային կղզիների առաջացմանը, շատ նկատելի է զարգացած երկրներում, օրինակ՝ ԱՄՆ-ում։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ եթե Միացյալ Նահանգների համար հաշվարկված ուղղումը (վերցված Թոմաս Ռ. Կարլի կողմից Էշվիլում, Հյուսիսային Կարոլինա նահանգի Կլիմայական տվյալների ազգային կենտրոնից և Արևելյան Անգլիայի համալսարանի Պ. Դ. Ջոնսը) տարածվի երկրագնդի բոլոր տվյալների վրա, երկու մուտքերն էլ այն կմնա»<реальное» потепление величиной 0,5 О С, относящееся к последним 100 годам. В согласии с общей тенденцией 1980-е годы остаются самым теплым десятилетием, а 1988, 1987 и 1981 гг. - наиболее теплыми годами (в порядке перечисления). Можно ли считать это «сигналом» парникового потепления? Казалось бы, можно, однако в действительности факты не столь однозначны. Возьмем для примера такое обстоятельство: вместо неуклонного потепления, какое можно ожидать от парникового эффекта, быстрое повышение температуры, происходившее до конца второй мировой войны, сменилось небольшим похолоданием, продлившимся до середины 1970-х годов, за которым последовал второй период быстрого потепления, продолжающийся по сей день. Какой характер примет изменение температуры в ближайшее время? Чтобы дать такой прогноз, необходимо ответить на три вопроса. Какое количество диоксида углерода и других парниковых газов будет выброшено в атмосферу? Насколько при этом возрастет концентрация этих газов в атмосфере? Какой климатический эффект вызовет это повышение концентрации, если будут действовать естественные и антропогенные факторы, которые могут ослаблять или усиливать климатические изменения? Прогноз выбросов - нелегкая задача для исследователей, занимающихся анализом человеческой деятельности. Какое количество диоксида углерода попадет в атмосферу, зависит главным образом от того, сколько ископаемого топлива будет сожжено и сколько лесов вырублено (последний фактор ответствен за половину прироста парниковых газов с 1800 г. и за 20070прироста в наше время). И тот и другой фактор зависят в свою очередь от множества причин. Так, на потреблении ископаемого топлива сказываются рост населения, переход к альтернативным источникам энергии и меры по экономии энергии, а также состояние мировой экономики. Прогнозы в основном сводятся к тому, что потребление ископаемого топлива на земном шаре в целом будет увеличиваться примерно с той же скоростью, что и сегодня намного медленнее, чем до энергетического кризиса 1970-х годов. В результате эмиссия (поступление в атмосферу) диоксида углерода в ближайшие несколько десятилетий, будет увеличиваться на 0,5-2070 в год. Другие парниковые газы, такие как ХФУ, оксиды азота и тропосферный озон, могут вносить в потепление климата почти столь же большой вклад, что и диоксид углерода, хотя в атмосферу их попадает значительно меньше: объясняется это тем, что они более эффективно поглощают солнечную радиацию. Предсказать, какова будет эмиссия этих газов - задача еще более трудная. Так, например, не вполне ясно происхождение некоторых газов, в частности метана; величина выбросов других газов, таких как ХФУ или озон, будет зависеть от того, какие изменения в технологии и политике произойдут в ближайшем будущем.

Ածխածնի փոխանակում մթնոլորտի և Երկրի տարբեր «ջրամբարների» միջև (նկ. 9): Յուրաքանչյուր թիվը միլիարդավոր տոննայով ցույց է տալիս տարեկան ածխածնի ներհոսքը կամ արտահոսքը (երկօքսիդի տեսքով) կամ դրա պաշարը ջրամբարում: Այս բնական ցիկլերը, մեկը՝ ցամաքում, մյուսը՝ օվկիանոսում, մթնոլորտից հեռացնում են այնքան ածխաթթու գազ, որքան ավելացնում է, բայց մարդու գործունեությունը, ինչպիսիք են անտառահատումները և հանածո վառելիքի այրումը, հանգեցնում են նրան, որ մթնոլորտում ածխածնի մակարդակը նվազում է տարեկան 3 միլիարդով։ տոննա: Տվյալները վերցված են Ստոկհոլմի համալսարանում Բերտ Բոհլինի աշխատանքից

Նկ.9

Ենթադրենք, մենք ունենք ողջամիտ կանխատեսում, թե ինչպես կփոխվեն ածխաթթու գազի արտանետումները: Ի՞նչ փոփոխություններ տեղի կունենան այս դեպքում մթնոլորտում այս գազի կոնցենտրացիայի հետ: Մթնոլորտային ածխաթթու գազը «սպառվում» է բույսերի, ինչպես նաև օվկիանոսի կողմից, որտեղ այն օգտագործվում է քիմիական և կենսաբանական գործընթացներում: Քանի որ մթնոլորտում ածխաթթու գազի կոնցենտրացիան փոխվում է, այդ գազի «սպառման» արագությունը հավանաբար կփոխվի: Այլ կերպ ասած, գործընթացները, որոնք առաջացնում են մթնոլորտային ածխաթթու գազի պարունակության փոփոխություններ, պետք է ներառեն հետադարձ կապ: Ածխածնի երկօքսիդը բույսերի ֆոտոսինթեզի «սննդանյութն» է, ուստի բույսերի կողմից դրա սպառումը, հավանաբար, կավելանա մթնոլորտում կուտակվելիս, ինչը կդանդաղեցնի այս կուտակումը: Նմանապես, քանի որ մակերևութային օվկիանոսի ջրերում ածխածնի երկօքսիդի պարունակությունը մոտավորապես հավասարակշռության մեջ է մթնոլորտում դրա պարունակության հետ, օվկիանոսի ջրի կողմից ածխաթթու գազի կլանման ավելացումը կդանդաղեցնի դրա կուտակումը մթնոլորտում: Այնուամենայնիվ, կարող է պատահել, որ ածխածնի երկօքսիդի և այլ ջերմոցային գազերի կուտակումը մթնոլորտում կառաջացնի դրական արձագանքման մեխանիզմներ, որոնք կբարձրացնեն կլիմայի ազդեցությունը: Այսպիսով, կլիմայի արագ փոփոխությունը կարող է հանգեցնել որոշ անտառների և այլ էկոհամակարգերի անհետացմանը, ինչը կթուլացնի ածխաթթու գազը կլանելու կենսոլորտի կարողությունը։ Ավելին, տաքացումը կարող է հանգեցնել հողի մեջ մեռած օրգանական նյութերում պահվող ածխածնի արագ արտազատմանը: Այս ածխածինը, որը երկու անգամ գերազանցում է մթնոլորտում հայտնաբերված քանակությունը, հողի բակտերիաների կողմից անընդհատ վերածվում է ածխաթթու գազի և մեթանի: Ջերմացումը կարող է արագացնել դրանց գործունեությունը, ինչը հանգեցնում է ածխաթթու գազի (չոր հողերից) և մեթանի (բրնձի դաշտերից, աղբավայրերից և խոնավ տարածքներից) արտազատման ավելացմանը: Բավականին շատ մեթան պահվում է նաև մայրցամաքային դարակում և Արկտիկայի մշտական ​​սառույցի շերտի տակ գտնվող նստվածքներում` մեթանից և ջրի մոլեկուլներից բաղկացած մոլեկուլային վանդակաճաղերի տեսքով Չնայած այս անորոշություններին, շատ հետազոտողներ կարծում են, որ բույսերի և օվկիանոսի կողմից ածխածնի երկօքսիդի կլանումը կդանդաղեցնի այդ գազի կուտակումը առնվազն առաջիկա 50-100 տարում որ մթնոլորտ մտնող ածխածնի երկօքսիդի մոտ կեսը կմնա այնտեղ: Հետևում է, որ ածխածնի երկօքսիդի կոնցենտրացիաները կկրկնապատկվեն 1900-ից (մինչև 600 ppm) մոտավորապես 2030-ից 2080 թվականներին: Այնուամենայնիվ, այլ ջերմոցային գազեր, հավանաբար, ավելի արագ կկուտակվեն մթնոլորտում:

Ջերմոցային գազեր

Ջերմոցային գազերը գազեր են, որոնք, ենթադրաբար, առաջացնում են գլոբալ ջերմոցային էֆեկտ:

Հիմնական ջերմոցային գազերը, ըստ Երկրի ջերմային հավասարակշռության վրա իրենց գնահատված ազդեցության, ջրային գոլորշիներն են, ածխածնի երկօքսիդը, մեթանը, օզոնը, հալոածխածինները և ազոտի օքսիդը։

ջրի գոլորշի

Ջրային գոլորշին հիմնական բնական ջերմոցային գազն է, որը պատասխանատու է ազդեցության ավելի քան 60%-ի համար: Ուղղակի մարդածին ազդեցությունն այս աղբյուրի վրա աննշան է: Միևնույն ժամանակ, այլ գործոններով պայմանավորված Երկրի ջերմաստիճանի բարձրացումը մեծացնում է գոլորշիացումը և մթնոլորտում ջրի գոլորշիների ընդհանուր կոնցենտրացիան գրեթե մշտական ​​հարաբերական խոնավության պայմաններում, ինչն իր հերթին մեծացնում է ջերմոցային էֆեկտը: Այսպիսով, որոշ դրական արձագանքներ են տեղի ունենում:

Մեթան

55 միլիոն տարի առաջ ծովի հատակի տակ կուտակված մեթանի հսկա ժայթքումը Երկիրը տաքացրել է 7 աստիճան Ցելսիուսով:

Նույնը կարող է տեղի ունենալ հիմա՝ այս ենթադրությունը հաստատել են NASA-ի հետազոտողները։ Օգտագործելով հնագույն կլիմայի համակարգչային սիմուլյացիան՝ նրանք փորձել են ավելի լավ հասկանալ մեթանի դերը կլիմայի փոփոխության մեջ: Մեր օրերում ջերմոցային էֆեկտի վերաբերյալ հետազոտությունների մեծ մասը կենտրոնանում է ածխաթթու գազի դերի վրա այս էֆեկտում, թեև մթնոլորտում ջերմությունը պահպանելու մեթանի ներուժը 20 անգամ գերազանցում է ածխաթթու գազի կարողությունը:

Գազով աշխատող կենցաղային տեխնիկայի բազմազանությունը նպաստում է մթնոլորտում մեթանի պարունակության ավելացմանը:

Վերջին 200 տարիների ընթացքում մթնոլորտում մեթանը ավելի քան կրկնապատկվել է ճահիճներում և խոնավ հարթավայրերում օրգանական նյութերի քայքայման, ինչպես նաև տեխնածին օբյեկտներից արտահոսքի պատճառով, ինչպիսիք են գազատարները, ածխահանքերը, ոռոգման ավելացումը և գազի արտահոսքը: անասուն. Բայց կա մեթանի մեկ այլ աղբյուր՝ քայքայվող օրգանական նյութեր օվկիանոսի նստվածքներում, որոնք պահպանվել են սառեցված ծովի հատակի տակ:

Սովորաբար ցածր ջերմաստիճանը և բարձր ճնշումը մեթանը կայուն վիճակում են պահում օվկիանոսի տակ, բայց դա միշտ չէ, որ այդպես է եղել: Գլոբալ տաքացման ժամանակաշրջաններում, ինչպիսին է ուշ պալեոցենի ջերմային մաքսիմումը, որը տեղի ունեցավ 55 միլիոն տարի առաջ և տևեց 100 հազար տարի, լիթոսֆերային թիթեղների շարժումը, հատկապես Հնդկական թերակղզում, հանգեցրեց ճնշման անկմանը ծովի հատակին և կարող էր. առաջացնել մեթանի մեծ արտազատում: Քանի որ մթնոլորտը և օվկիանոսը սկսեցին տաքանալ, մեթանի արտանետումները կարող էին աճել: Որոշ գիտնականներ կարծում են, որ ներկայիս գլոբալ տաքացումը կարող է հանգեցնել նույն սցենարին, եթե օվկիանոսը զգալիորեն տաքանա:

Երբ մեթանը մտնում է մթնոլորտ, այն փոխազդում է թթվածնի և ջրածնի մոլեկուլների հետ՝ առաջացնելով ածխաթթու գազ և ջրային գոլորշի, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է առաջացնել ջերմոցային էֆեկտ։ Նախկին կանխատեսումների համաձայն՝ ամբողջ արտանետվող մեթանը մոտ 10 տարի հետո կվերածվի ածխաթթու գազի և ջրի։ Եթե ​​դա ճիշտ է, ապա ածխաթթու գազի կոնցենտրացիայի ավելացումը կլինի մոլորակի տաքացման հիմնական պատճառը: Այնուամենայնիվ, անցյալի հղումներով հիմնավորումը հաստատելու փորձերը անհաջող էին. 55 միլիոն տարի առաջ ածխաթթու գազի կոնցենտրացիայի ավելացման հետքեր չեն հայտնաբերվել:

Նոր հետազոտության մեջ օգտագործված մոդելները ցույց են տվել, որ երբ մթնոլորտում մեթանի մակարդակը կտրուկ բարձրանում է, թթվածնի և ջրածնի պարունակությունը, որոնք արձագանքում են մեթանի հետ, նվազում է (մինչև ռեակցիան դադարում է), իսկ մնացած մեթանը օդում մնում է հարյուրավոր: տարիներ՝ ինքնին դառնալով գլոբալ տաքացման պատճառ։ Եվ այս հարյուրավոր տարիները բավական են մթնոլորտը տաքացնելու, օվկիանոսների սառույցները հալեցնելու և ողջ կլիմայական համակարգը փոխելու համար։

Մեթանի հիմնական մարդածին աղբյուրներն են անասունների մարսողական խմորումը, բրնձի աճեցումը և կենսազանգվածի այրումը (ներառյալ անտառահատումները): Վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ մ.թ. առաջին հազարամյակում տեղի է ունեցել մթնոլորտային մեթանի կոնցենտրացիաների արագ աճ (ենթադրաբար գյուղատնտեսական և անասնաբուծական արտադրության ընդլայնման և անտառների այրման արդյունքում): 1000-1700 թվականներին մեթանի կոնցենտրացիաները նվազել են 40%-ով, սակայն վերջին դարերում նորից սկսել են աճել (ենթադրաբար վարելահողերի և արոտավայրերի ընդլայնման և անտառների այրման, ջեռուցման համար փայտ օգտագործելու, անասունների քանակի ավելացման հետևանք։ , կոյուղու և բրնձի մշակություն)։ Մեթանի մատակարարման մեջ որոշակի ներդրում է առաջանում ածխի և բնական գազի հանքավայրերի մշակման ժամանակ արտահոսքերից, ինչպես նաև մեթանի արտանետումից՝ որպես թափոնների հեռացման վայրերում առաջացած կենսագազի մաս:

Ածխաթթու գազ

Երկրի մթնոլորտում ածխաթթու գազի աղբյուրներն են հրաբխային արտանետումները, օրգանիզմների կենսագործունեությունը և մարդու գործունեությունը։ Անթրոպոգեն աղբյուրները ներառում են հանածո վառելիքի այրումը, կենսազանգվածի այրումը (ներառյալ անտառահատումները) և որոշ արդյունաբերական գործընթացներ (օրինակ՝ ցեմենտի արտադրություն): Ածխածնի երկօքսիդի հիմնական սպառողները բույսերն են։ Սովորաբար, բիոցենոզը կլանում է մոտավորապես նույն քանակությամբ ածխաթթու գազ, ինչ արտադրում է (ներառյալ կենսազանգվածի քայքայումը):

Ածխածնի երկօքսիդի ազդեցությունը ջերմոցային էֆեկտի ինտենսիվության վրա.

Դեռ շատ բան պետք է սովորել ածխածնի ցիկլի և Համաշխարհային օվկիանոսների՝ որպես ածխածնի երկօքսիդի հսկայական ջրամբարի դերի մասին: Ինչպես վերը նշվեց, մարդկությունը ամեն տարի ավելացնում է 7 միլիարդ տոննա ածխածին CO 2-ի տեսքով առկա 750 միլիարդ տոննայի վրա: Սակայն մեր արտանետումների միայն կեսը` 3 միլիարդ տոննա, մնում է օդում: Սա կարելի է բացատրել նրանով, որ CO 2-ի մեծ մասը օգտագործվում է ցամաքային և ծովային բույսերի կողմից, թաղված ծովային նստվածքների մեջ, ներծծվում ծովի ջրով կամ այլ կերպ կլանված: CO 2-ի այս մեծ մասից (մոտ 4 միլիարդ տոննա) օվկիանոսը տարեկան կլանում է մոտ երկու միլիարդ տոննա մթնոլորտային ածխաթթու գազ:

Այս ամենն ավելացնում է անպատասխան հարցերի թիվը. ինչպե՞ս է ծովի ջուրը փոխազդում մթնոլորտային օդի հետ՝ կլանելով CO 2: Որքա՞ն ավելի շատ ածխածին կարող են կլանել ծովերը, և գլոբալ տաքացման ո՞ր մակարդակը կարող է ազդել դրանց կարողությունների վրա: Որքա՞ն է օվկիանոսների կարողությունը կլանելու և պահպանելու կլիմայի փոփոխության հետևանքով թակարդված ջերմությունը:

Աերոզոլ կոչվող օդային հոսանքներում ամպերի և կասեցված մասնիկների դերը հեշտ չէ հաշվի առնել կլիմայական մոդել կառուցելիս: Ամպերը ստվերում են երկրի մակերևույթը, ինչը հանգեցնում է սառչման, բայց կախված դրանց բարձրությունից, խտությունից և այլ պայմաններից, նրանք կարող են նաև գրավել երկրի մակերևույթից արտացոլված ջերմությունը՝ մեծացնելով ջերմոցային էֆեկտի ինտենսիվությունը: Հետաքրքիր է նաև աերոզոլների ազդեցությունը. Նրանցից ոմանք փոխում են ջրի գոլորշիները՝ խտացնելով այն փոքր կաթիլների տեսքով, որոնք ամպեր են ձևավորում։ Այս ամպերը շատ խիտ են և շաբաթներով փակում են Երկրի մակերեսը: Այսինքն՝ նրանք փակում են արևի լույսը մինչև տեղումների հետ ընկնելը։

Համակցված ազդեցությունը կարող է հսկայական լինել. 1991-ին Ֆիլիպիններում Պինատուբա լեռան ժայթքումը ստրատոսֆերա է արտանետել սուլֆատների հսկայական ծավալ՝ առաջացնելով ջերմաստիճանի համաշխարհային անկում, որը տևեց երկու տարի:

Այսպիսով, մեր սեփական աղտոտումը, որը հիմնականում առաջանում է ծծումբ պարունակող ածուխի և նավթի այրման հետևանքով, կարող է ժամանակավորապես փոխհատուցել գլոբալ տաքացման հետևանքները: Փորձագետների գնահատմամբ՝ 20-րդ դարում աերոզոլները 20%-ով նվազեցրին տաքացման քանակը։ Ընդհանուր առմամբ, ջերմաստիճանը բարձրացել է 1940-ական թվականներից, սակայն նվազել է 1970 թվականից: Աերոզոլային էֆեկտը կարող է օգնել բացատրել անցյալ դարի կեսերին անոմալ սառեցումը:

2006 թվականին ածխաթթու գազի արտանետումները մթնոլորտ կազմել են 24 միլիարդ տոննա: Հետազոտողների մի շատ ակտիվ խումբ վիճում է այն գաղափարի դեմ, որ մարդու գործունեությունը գլոբալ տաքացման պատճառներից մեկն է: Նրա կարծիքով՝ գլխավորը կլիմայի փոփոխության բնական գործընթացներն են և արևի ակտիվության բարձրացումը։ Բայց, Համբուրգի Գերմանական կլիմայաբանական կենտրոնի ղեկավար Կլաուս Հասելմանի խոսքերով, միայն 5%-ը կարող է բացատրվել բնական պատճառներով, իսկ մնացած 95%-ը տեխնածին գործոն է, որն առաջացել է մարդու գործունեության հետևանքով:

Որոշ գիտնականներ նույնպես CO 2-ի ավելացումը չեն կապում ջերմաստիճանի բարձրացման հետ։ Թերահավատներն ասում են, որ եթե ջերմաստիճանի աճը պայմանավորված է CO 2 արտանետումների աճով, ապա ջերմաստիճանը պետք է բարձրանար հետպատերազմյան տնտեսական բումի ժամանակ, երբ հանածո վառելիքը այրվում էր հսկայական քանակությամբ: Այնուամենայնիվ, Ջերի Մալմանը, Երկրաֆիզիկական հեղուկների դինամիկայի լաբորատորիայի տնօրենը, հաշվարկել է, որ ածուխի և յուղերի ավելացված օգտագործումը արագորեն մեծացնում է ծծմբի պարունակությունը մթնոլորտում՝ առաջացնելով սառեցում: 1970 թվականից հետո CO 2-ի և մեթանի երկար կյանքի ցիկլերի ջերմային ազդեցությունը ճնշեց արագ քայքայվող աերոզոլները՝ առաջացնելով ջերմաստիճանի բարձրացում։ Այսպիսով, կարելի է եզրակացնել, որ ածխաթթու գազի ազդեցությունը ջերմոցային էֆեկտի ինտենսիվության վրա հսկայական է և անհերքելի։

Այնուամենայնիվ, աճող ջերմոցային էֆեկտը չի կարող աղետալի լինել: Իրոք, բարձր ջերմաստիճանները կարող են ողջունելի լինել այնտեղ, որտեղ դրանք բավականին հազվադեպ են: 1900 թվականից ի վեր ամենամեծ տաքացումը նկատվել է հյուսիսային լայնության 40-ից մինչև 70 0, ներառյալ Ռուսաստանը, Եվրոպան և Միացյալ Նահանգների հյուսիսային հատվածը, որտեղ ամենից վաղ սկսվել են ջերմոցային գազերի արդյունաբերական արտանետումները: Տաքացման մեծ մասը տեղի է ունենում գիշերը, հիմնականում պայմանավորված ամպամածության ավելացմամբ, որը փակում է արտահոսող ջերմությունը: Արդյունքում ցանքաշրջանը երկարաձգվեց մեկ շաբաթով։

Ավելին, ջերմոցային էֆեկտը կարող է լավ նորություն լինել որոշ ֆերմերների համար։ CO 2-ի բարձր կոնցենտրացիաները կարող են դրական ազդեցություն ունենալ բույսերի վրա, քանի որ բույսերը ֆոտոսինթեզի ժամանակ օգտագործում են ածխաթթու գազ՝ այն վերածելով կենդանի հյուսվածքի: Հետևաբար, ավելի շատ բույսեր նշանակում է CO 2-ի ավելի շատ կլանում մթնոլորտից՝ դանդաղեցնելով գլոբալ տաքացումը:

Այս երեւույթն ուսումնասիրել են ամերիկացի մասնագետները։ Նրանք որոշել են ստեղծել աշխարհի մոդել՝ օդում կրկնակի քանակությամբ CO 2-ով: Դրա համար նրանք օգտագործել են Հյուսիսային Կալիֆորնիայի տասնչորս տարեկան սոճու անտառը: Ծառերի միջով տեղադրված խողովակներով գազ են մղել։ Ֆոտոսինթեզն աճել է 50-60%-ով։ Բայց էֆեկտը շուտով դարձավ հակառակը։ Խեղդվող ծառերը չէին կարողանում հաղթահարել ածխաթթու գազի նման ծավալները։ Ֆոտոսինթեզի գործընթացում առավելությունը կորավ։ Սա ևս մեկ օրինակ է, թե ինչպես է մարդկային մանիպուլյացիան հանգեցնում անսպասելի արդյունքների:

Բայց ջերմոցային էֆեկտի այս փոքրիկ դրական կողմերը չեն կարող համեմատվել բացասականների հետ։ Վերցնենք, օրինակ, սոճու անտառի հետ կապված փորձը, որտեղ CO 2-ի ծավալը կրկնապատկվել է, և այս դարի վերջում կանխատեսվում է, որ CO 2-ի կոնցենտրացիան քառապատկվի: Կարելի է պատկերացնել, թե ինչ աղետալի հետեւանքներ կարող են լինել բույսերի համար։ Եվ դա, իր հերթին, կբարձրացնի CO 2-ի ծավալը, քանի որ որքան քիչ բույսեր, այնքան մեծ կլինի CO 2-ի կոնցենտրացիան:

Ջերմոցային էֆեկտի հետևանքները

ջերմոցային էֆեկտի գազերի կլիմա

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ կմեծանա օվկիանոսներից, լճերից, գետերից և այլն ջրի գոլորշիացումը։ Քանի որ տաք օդը կարող է ավելի շատ ջրային գոլորշի պահել, դա ստեղծում է հետադարձ կապի հզոր էֆեկտ. որքան տաքանում է, այնքան բարձր է ջրի գոլորշիների պարունակությունը օդում, որն իր հերթին մեծացնում է ջերմոցային էֆեկտը:

Մարդկային գործունեությունը քիչ ազդեցություն ունի մթնոլորտում ջրի գոլորշու քանակի վրա: Բայց մենք այլ ջերմոցային գազեր ենք արտանետում, ինչը ջերմոցային էֆեկտն ավելի ու ավելի ինտենսիվ է դարձնում։ Գիտնականները կարծում են, որ CO 2 արտանետումների աճը, հիմնականում հանածո վառելիքի այրման արդյունքում, բացատրում է 1850 թվականից ի վեր Երկրի տաքացման առնվազն 60%-ը: Մթնոլորտում ածխաթթու գազի կոնցենտրացիան տարեկան ավելանում է մոտ 0,3%-ով և այժմ մոտ 30%-ով ավելի է, քան արդյունաբերական հեղափոխությունից առաջ։ Եթե ​​սա արտահայտենք բացարձակ թվերով, ապա ամեն տարի մարդկությունը ավելացնում է մոտավորապես 7 միլիարդ տոննա։ Չնայած այն հանգամանքին, որ սա փոքր մասն է մթնոլորտում ածխաթթու գազի ընդհանուր քանակի նկատմամբ՝ 750 միլիարդ տոննա, և նույնիսկ ավելի փոքր՝ Համաշխարհային օվկիանոսում պարունակվող CO 2 քանակի համեմատ՝ մոտավորապես 35 տրիլիոն տոննա, այն շարունակում է մնալ շատ։ էական։ Պատճառը՝ բնական պրոցեսները գտնվում են հավասարակշռության մեջ, CO 2-ի նման ծավալը մտնում է մթնոլորտ, որն այնտեղից հանվում է։ Իսկ մարդու գործունեությունը միայն ավելացնում է CO 2:

Մթնոլորտը Երկրի օդային ծրարն է։ Երկրի մակերևույթից մինչև 3000 կմ տարածություն։ Նրա հետքերը կարելի է գտնել մինչև 10000 կմ բարձրության վրա: Ա–ն ունի անհավասար խտություն 50 5 նրա զանգվածները կենտրոնացված են մինչև 5 կմ, 75%՝ մինչև 10 կմ, 90%՝ մինչև 16 կմ։

Մթնոլորտը բաղկացած է օդից՝ մի քանի գազերի մեխանիկական խառնուրդից։

Ազոտ(78%) մթնոլորտում խաղում է թթվածնի լուծիչի դերը, որը կարգավորում է օքսիդացման արագությունը և, հետևաբար, կենսաբանական գործընթացների արագությունն ու ինտենսիվությունը։ Ազոտը երկրագնդի մթնոլորտի հիմնական տարրն է, որը շարունակաբար փոխանակվում է կենսոլորտի կենդանի նյութի հետ, իսկ վերջինիս բաղկացուցիչ մասերը ազոտային միացություններն են (ամինաթթուներ, պուրիններ և այլն): Ազոտն արդյունահանվում է մթնոլորտից անօրգանական և կենսաքիմիական ուղիներով, թեև դրանք սերտորեն փոխկապակցված են: Անօրգանական արդյունահանումը կապված է նրա N 2 O, N 2 O 5, NO 2, NH 3 միացությունների առաջացման հետ։ Հանդիպում են տեղումների ժամանակ և ձևավորվում մթնոլորտում՝ ամպրոպի կամ լուսաքիմիական ռեակցիաների ժամանակ էլեկտրական լիցքաթափումների ազդեցության տակ արեգակնային ճառագայթման ազդեցության տակ։

Ազոտի կենսաբանական ֆիքսումն իրականացվում է որոշ բակտերիաների կողմից հողերի բարձրակարգ բույսերի հետ սիմբիոզում: Ազոտը ֆիքսվում է նաև ծովային միջավայրում որոշ պլանկտոնային միկրոօրգանիզմների և ջրիմուռների կողմից: Քանակական առումով ազոտի կենսաբանական ամրագրումը գերազանցում է նրա անօրգանական ամրագրմանը։ Մթնոլորտում ամբողջ ազոտի փոխանակումը տեղի է ունենում մոտավորապես 10 միլիոն տարվա ընթացքում: Ազոտը հանդիպում է հրաբխային ծագման գազերում և հրաբխային ապարներում։ Բյուրեղային ապարների և երկնաքարերի տարբեր նմուշներ տաքացնելիս ազոտն արտազատվում է N 2 և NH 3 մոլեկուլների տեսքով։ Այնուամենայնիվ, ազոտի առկայության հիմնական ձևը, ինչպես Երկրի վրա, այնպես էլ երկրային մոլորակների վրա, մոլեկուլային է: Ամոնիակը, մտնելով վերին մթնոլորտ, արագ օքսիդանում է՝ ազատելով ազոտ։ Նստվածքային ապարներում այն ​​թաղված է օրգանական նյութերի հետ և մեծ քանակությամբ հանդիպում է բիտումային հանքավայրերում: Այս ապարների տարածաշրջանային մետամորֆիզմի ժամանակ ազոտը տարբեր ձևերով արտազատվում է Երկրի մթնոլորտ։

Երկրաքիմիական ազոտի ցիկլը (

Թթվածին(21%) օգտագործվում է կենդանի օրգանիզմների կողմից շնչառության համար և օրգանական նյութերի մաս է կազմում (սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր): Օզոն O 3. հետաձգում է Արեգակի կյանքի կործանարար ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը:

Թթվածինը մթնոլորտում երկրորդ ամենատարածված գազն է, որը չափազանց կարևոր դեր է խաղում կենսոլորտի բազմաթիվ գործընթացներում։ Նրա գոյության գերիշխող ձևը O 2-ն է։ Մթնոլորտի վերին շերտերում, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցությամբ, տեղի է ունենում թթվածնի մոլեկուլների տարանջատում, և մոտավորապես 200 կմ բարձրության վրա ատոմային թթվածնի և մոլեկուլային հարաբերակցությունը (O: O 2) հավասարվում է 10-ի: թթվածնի ձևերը փոխազդում են մթնոլորտում (20-30 կմ բարձրության վրա), օզոնային գոտի (օզոնային էկրան): Օզոնը (O 3) անհրաժեշտ է կենդանի օրգանիզմների համար՝ արգելափակելով Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման մեծ մասը, որը վնասակար է նրանց համար։

Երկրի զարգացման սկզբնական փուլերում ազատ թթվածինը հայտնվել է շատ փոքր քանակությամբ՝ մթնոլորտի վերին շերտերում ածխաթթու գազի և ջրի մոլեկուլների ֆոտոդիսոցիացիայի արդյունքում։ Այնուամենայնիվ, այս փոքր քանակությունները արագ սպառվեցին այլ գազերի օքսիդացումով: Օվկիանոսում ավտոտրոֆ ֆոտոսինթետիկ օրգանիզմների հայտնվելով իրավիճակը զգալիորեն փոխվեց։ Մթնոլորտում ազատ թթվածնի քանակը սկսեց աստիճանաբար աճել՝ ակտիվորեն օքսիդացնելով կենսոլորտի շատ բաղադրիչներ։ Այսպիսով, ազատ թթվածնի առաջին մասերը հիմնականում նպաստեցին երկաթի գունավոր ձևերի անցմանը օքսիդի, իսկ սուլֆիդների՝ սուլֆատների:

Ի վերջո, Երկրի մթնոլորտում ազատ թթվածնի քանակը հասավ որոշակի զանգվածի և հավասարակշռվեց այնպես, որ արտադրված քանակությունը հավասարվեց կլանված քանակին։ Մթնոլորտում հաստատվել է ազատ թթվածնի հարաբերական հաստատուն պարունակություն։

Երկրաքիմիական թթվածնի ցիկլը (Վ.Ա. Վրոնսկի, Գ.Վ. Վոյտկևիչ)

Ածխաթթու գազ, մտնում է կենդանի նյութի ձևավորման մեջ և ջրային գոլորշիների հետ միասին առաջացնում է այսպես կոչված «ջերմոցային (ջերմոցային) էֆեկտ»։

Ածխածին (ածխածնի երկօքսիդ) - մթնոլորտում դրա մեծ մասը CO 2-ի և շատ ավելի քիչ է CH 4-ի տեսքով: Ածխածնի երկրաքիմիական պատմության նշանակությունը կենսոլորտում չափազանց մեծ է, քանի որ այն բոլոր կենդանի օրգանիզմների մաս է կազմում։ Կենդանի օրգանիզմներում գերակշռում են ածխածնի կրճատված ձևերը, իսկ կենսոլորտի միջավայրում՝ օքսիդացված ձևերը։ Այսպիսով, հաստատվում է կյանքի ցիկլի քիմիական փոխանակությունը՝ CO 2 ↔ կենդանի նյութ։

Կենսոլորտում առաջնային ածխաթթու գազի աղբյուրը հրաբխային ակտիվությունն է, որը կապված է թիկնոցի աշխարհիկ գազազերծման և երկրակեղևի ստորին հորիզոնների հետ: Այս ածխաթթու գազի մի մասն առաջանում է տարբեր մետամորֆային գոտիներում հնագույն կրաքարերի ջերմային տարրալուծման ժամանակ։ CO 2-ի միգրացիան կենսոլորտում տեղի է ունենում երկու եղանակով.

Առաջին մեթոդն արտահայտվում է ֆոտոսինթեզի ընթացքում CO 2-ի կլանմամբ՝ օրգանական նյութերի ձևավորմամբ և հետագայում լիտոսֆերայում բարենպաստ նվազեցնող պայմաններում թաղմամբ՝ տորֆի, ածուխի, նավթի և նավթային թերթաքարի տեսքով։ Երկրորդ մեթոդի համաձայն, ածխածնի միգրացիան հանգեցնում է հիդրոսֆերայում կարբոնատային համակարգի ստեղծմանը, որտեղ CO 2-ը վերածվում է H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2: Այնուհետև կալցիումի (ավելի հազվադեպ՝ մագնեզիումի և երկաթի) մասնակցությամբ կարբոնատները կուտակվում են կենսագեն և աբիոգեն ուղիներով։ Առաջանում են կրաքարի և դոլոմիտի հաստ շերտեր։ Ըստ Ա.Բ. Ռոնովը, օրգանական ածխածնի (Corg) և կարբոնատային ածխածնի (Ccarb) հարաբերակցությունը կենսոլորտի պատմության մեջ եղել է 1:4:

Ածխածնի համաշխարհային ցիկլի հետ մեկտեղ կան նաև մի շարք փոքր ածխածնային ցիկլեր։ Այսպիսով, ցամաքում կանաչ բույսերը ցերեկային ժամերին կլանում են CO 2-ը ֆոտոսինթեզի գործընթացի համար, իսկ գիշերը այն բաց են թողնում մթնոլորտ: Երկրի մակերևույթի վրա կենդանի օրգանիզմների մահով տեղի է ունենում օրգանական նյութերի օքսիդացում (միկրոօրգանիզմների մասնակցությամբ)՝ մթնոլորտ CO 2 արտազատմամբ։ Վերջին տասնամյակների ընթացքում ածխածնի ցիկլում առանձնահատուկ տեղ է գրավել հանածո վառելիքի զանգվածային այրումը և ժամանակակից մթնոլորտում դրա պարունակության ավելացումը:

Ածխածնի ցիկլը աշխարհագրական ծրարում (ըստ Ֆ. Ռամադի, 1981 թ.)

Արգոն- երրորդ ամենատարածված մթնոլորտային գազը, որը կտրուկ տարբերում է այն ծայրահեղ նոսր բաշխված այլ իներտ գազերից։ Այնուամենայնիվ, արգոնն իր երկրաբանական պատմության մեջ կիսում է այդ գազերի ճակատագիրը, որոնք բնութագրվում են երկու հատկանիշներով.

1. մթնոլորտում դրանց կուտակման անշրջելիությունը.
2. սերտ կապ որոշակի անկայուն իզոտոպների ռադիոակտիվ քայքայման հետ:

Իներտ գազերը դուրս են Երկրի կենսոլորտի ցիկլային տարրերի մեծ մասի ցիկլից:

Բոլոր իներտ գազերը կարելի է բաժանել առաջնային և ռադիոգենային: Առաջնայինները ներառում են նրանք, որոնք գրավվել են Երկրի կողմից իր ձևավորման ժամանակաշրջանում: Նրանք չափազանց հազվադեպ են: Արգոնի առաջնային մասը ներկայացված է հիմնականում 36 Ar և 38 Ar իզոտոպներով, մինչդեռ մթնոլորտային արգոնն ամբողջությամբ բաղկացած է 40 Ar իզոտոպից (99,6%), որն անկասկած ռադիոգեն է: Կալիում պարունակող ապարներում ռադիոգենային արգոնի կուտակումը տեղի է ունեցել և շարունակում է տեղի ունենալ կալիում-40-ի քայքայման պատճառով էլեկտրոնների գրավման միջոցով՝ 40 K + e → 40 Ar:

Հետևաբար, ժայռերի մեջ արգոնի պարունակությունը որոշվում է դրանց տարիքով և կալիումի քանակով: Այս չափով, ապարներում հելիումի կոնցենտրացիան կախված է դրանց տարիքից և թորիումի և ուրանի պարունակությունից: Արգոնը և հելիումը մթնոլորտ են արտանետվում երկրի աղիքներից՝ հրաբխային ժայթքման ժամանակ, երկրակեղևի ճեղքերի միջոցով՝ գազային շիթերի տեսքով, ինչպես նաև ապարների եղանակային պայմանների պատճառով: Ըստ P. Dimon-ի և J. Culp-ի կատարած հաշվարկների, ժամանակակից դարաշրջանում հելիումը և արգոնը կուտակվում են երկրակեղևում և համեմատաբար փոքր քանակությամբ մտնում մթնոլորտ: Այս ռադիոգենային գազերի մուտքի արագությունն այնքան ցածր է, որ Երկրի երկրաբանական պատմության ընթացքում այն ​​չի կարողացել ապահովել դրանց դիտարկված պարունակությունը ժամանակակից մթնոլորտում։ Հետևաբար, մնում է ենթադրել, որ մթնոլորտում արգոնի մեծ մասը եկել է Երկրի աղիքներից իր զարգացման ամենավաղ փուլերում և շատ ավելի քիչ ավելացվել է հետագայում հրաբխային գործընթացի և կալիում պարունակող ապարների քայքայման ժամանակ:

Այսպիսով, երկրաբանական ժամանակի ընթացքում հելիումը և արգոնը տարբեր միգրացիոն գործընթացներ են ունեցել: Մթնոլորտում շատ քիչ հելիում կա (մոտ 5 * 10 -4%), և Երկրի «հելիումային շնչառությունը» ավելի թեթև էր, քանի որ այն, որպես ամենաթեթև գազ, գոլորշիացավ դեպի արտաքին տարածություն: Իսկ «արգոն շնչելը» ծանր էր, և արգոնը մնաց մեր մոլորակի սահմաններում։ Նախնական ազնիվ գազերի մեծ մասը, ինչպիսիք են նեոնը և քսենոնը, կապված էին Երկրի կողմից գրավված սկզբնական նեոնի հետ նրա ձևավորման ժամանակ, ինչպես նաև թիկնոցի արտազատման ժամանակ մթնոլորտ արտազատման հետ: Ազնիվ գազերի երկրաքիմիայի վերաբերյալ տվյալների ամբողջ հավաքածուն ցույց է տալիս, որ Երկրի առաջնային մթնոլորտը առաջացել է նրա զարգացման ամենավաղ փուլերում։

Մթնոլորտը պարունակում է ջրի գոլորշիԵվ ջուրհեղուկ և պինդ վիճակում։ Մթնոլորտի ջուրը ջերմության կարևոր կուտակիչ է:

Մթնոլորտի ստորին շերտերը պարունակում են մեծ քանակությամբ հանքային և տեխնածին փոշի և աերոզոլներ, այրման արտադրանք, աղեր, սպորներ և ծաղկափոշի և այլն։

Մինչև 100-120 կմ բարձրության վրա օդի ամբողջական խառնման պատճառով մթնոլորտի բաղադրությունը միատարր է։ Ազոտի և թթվածնի հարաբերակցությունը հաստատուն է: Վերևում գերակշռում են իներտ գազերը, ջրածինը և այլն։ Երկրից հեռավորության հետ նրա պարունակությունը նվազում է։ Գազերի հարաբերակցությունը ավելի բարձր է փոխվում, օրինակ՝ 200-800 կմ բարձրության վրա թթվածինը գերակշռում է ազոտին 10-100 անգամ։