지구 대기의 구성을 백분율로 나타낸 것입니다. 지구의 대기

대기는 다양한 기체의 혼합물이다. 그것은 지구 표면에서 900km 높이까지 뻗어 있어 유해한 태양 복사 스펙트럼으로부터 지구를 보호하고 지구상의 모든 생명체에 필요한 가스를 포함하고 있습니다. 대기는 태양열을 가두어 지구 표면을 따뜻하게 하고 유리한 기후를 조성합니다.

대기 조성

지구 대기는 주로 질소(78%)와 산소(21%)라는 두 가지 가스로 구성되어 있습니다. 또한 이산화탄소 및 기타 가스의 불순물이 포함되어 있습니다. 대기 중에는 증기, 구름 속의 수분 방울, 얼음 결정의 형태로 존재합니다.

대기의 층

대기는 여러 층으로 구성되어 있으며 그 사이에는 명확한 경계가 없습니다. 서로 다른 층의 온도는 서로 현저하게 다릅니다.

  • 공기가 없는 자기권. 이곳은 대부분의 지구 위성이 지구 대기권 밖으로 날아가는 곳입니다.
  • 외기권(표면에서 450-500km). 가스가 거의 없습니다. 일부 기상 위성은 외기권에서 비행합니다. 열권(80~450km)은 상층의 온도가 1700°C에 달하는 높은 온도를 특징으로 합니다.
  • 중간권(50-80km). 이 지역에서는 고도가 높아질수록 온도가 떨어집니다. 이곳은 대기권으로 유입되는 대부분의 운석(우주 암석 조각)이 연소되는 곳입니다.
  • 성층권(15-50km). 오존층, 즉 태양으로부터 자외선을 흡수하는 오존층을 포함합니다. 이로 인해 지구 표면 근처의 온도가 상승합니다. 제트기가 보통 이곳으로 비행하는 이유는 다음과 같습니다. 이 층의 가시성은 매우 좋으며 기상 조건으로 인한 간섭이 거의 없습니다.
  • 대류권. 높이는 지구 표면에서 8km에서 15km까지 다양합니다. 행성의 날씨가 형성되는 곳은 바로 여기입니다. 이 층에는 수증기, 먼지, 바람이 가장 많이 포함되어 있습니다. 온도는 지구 표면에서 멀어질수록 감소합니다.

대기압

우리가 느끼지 못하더라도 대기층은 지구 표면에 압력을 가합니다. 표면 근처에서 가장 높고 표면에서 멀어질수록 점차 감소합니다. 육지와 바다의 온도차에 따라 달라지므로 해발 고도가 같은 지역에서는 압력이 다른 경우가 많습니다. 저기압은 습한 날씨를 가져오고, 고기압은 보통 맑은 날씨를 가져옵니다.

대기 중 기단의 이동

그리고 압력으로 인해 대기의 하층부가 혼합됩니다. 이것이 바람이 발생하여 고기압 지역에서 저기압 지역으로 부는 방식입니다. 많은 지역에서는 육지와 바다의 온도차로 인해 국지풍도 발생합니다. 산은 바람의 방향에도 큰 영향을 미칩니다.

온실 효과

지구 대기를 구성하는 이산화탄소와 기타 가스는 태양의 열을 가두어 둡니다. 이 과정은 여러 면에서 온실의 열 순환을 연상시키기 때문에 일반적으로 온실 효과라고 불립니다. 온실 효과는 지구 온난화를 야기합니다. 고기압 지역(고기압)에서는 맑고 화창한 날씨가 시작됩니다. 저기압 지역(사이클론)은 일반적으로 불안정한 날씨를 경험합니다. 열과 빛이 대기로 유입됩니다. 가스는 지구 표면에서 반사된 열을 가두어 지구의 온도를 상승시킵니다.

성층권에는 특별한 오존층이 있습니다. 오존은 태양의 자외선 복사를 대부분 차단하여 지구와 그 위의 모든 생명체를 보호합니다. 과학자들은 오존층 파괴의 원인이 일부 에어로졸과 냉동 장비에 포함된 특수 염화불화탄소 가스라는 사실을 발견했습니다. 북극과 남극에서는 오존층에 거대한 구멍이 발견되어 지구 표면에 영향을 미치는 자외선의 양이 증가했습니다.

오존은 태양 복사와 다양한 배기 가스 및 가스 사이의 결과로 낮은 대기에서 형성됩니다. 일반적으로 대기 전체에 분산되지만, 따뜻한 공기층 아래에 ​​닫힌 찬 공기층이 형성되면 오존이 농축되어 스모그가 발생합니다. 불행하게도 이것은 오존 구멍에서 손실된 오존을 대체할 수 없습니다.

이 위성 사진에는 남극 대륙 상공의 오존층에 있는 구멍이 선명하게 보입니다. 구멍의 크기는 다양하지만 과학자들은 구멍이 지속적으로 커지고 있다고 믿습니다. 대기 중 배기가스 수준을 줄이기 위한 노력이 이루어지고 있습니다. 대기 오염을 줄이고 도시에서는 무연 연료를 사용해야 합니다. 스모그는 많은 사람들에게 눈 자극과 질식을 유발합니다.

지구 대기의 출현과 진화

지구의 현대 대기는 오랜 진화 발전의 결과입니다. 그것은 지질 학적 요인과 유기체의 중요한 활동이 결합 된 결과로 발생했습니다. 지질학적 역사를 통틀어 지구의 대기는 몇 가지 심각한 변화를 겪었습니다. 지질학적 데이터와 이론적인 전제에 기초하여, 약 40억년 전에 존재했던 젊은 지구의 원시 대기는 불활성 가스와 비활성 가스의 혼합물로 구성되었을 수 있으며, 여기에 약간의 수동 질소가 추가되었습니다(N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993) 현재 초기 대기의 구성과 구조에 대한 견해는 다소 변경되었습니다. 초기 원시행성 단계의 1차 대기(원기 대기), 즉 42억보다 오래되었습니다. 수년 동안 메탄, 암모니아 및 이산화탄소의 혼합물로 구성되었을 수 있습니다.맨틀의 가스 제거 및 지구 표면에서 발생하는 활성 풍화 과정의 결과로 수증기, CO 2 및 CO 형태의 탄소 화합물, 황 및 그 메탄, 암모니아, 수소, 아르곤 및 기타 비활성 가스가 대기에 보충된 HCI, HF, HI 및 붕산과 같은 강한 할로겐산뿐만 아니라 화합물도 대기로 유입되기 시작했습니다. 이 1차 대기는 매우 얇았습니다. 따라서 지구 표면의 온도는 복사평형온도에 가깝다(A.S. Monin, 1977).

시간이 지남에 따라 1차 대기의 가스 구성은 지구 표면에 튀어나온 암석의 풍화 과정, 시아노박테리아와 청록색 조류의 활동, 화산 과정 및 햇빛의 작용에 따라 변화하기 시작했습니다. 이로 인해 메탄이 이산화탄소로, 암모니아가 질소와 수소로 분해되었습니다. 서서히 지표면으로 가라앉은 이산화탄소와 2차 대기권에는 질소가 쌓이기 시작했다. 청록색 조류의 중요한 활동 덕분에 광합성 과정에서 산소가 생성되기 시작했지만 처음에는 주로 "대기 가스의 산화와 암석의 산화"에 소비되었습니다. 동시에, 분자 질소로 산화된 암모니아가 대기 중에 집중적으로 축적되기 시작했습니다. 현대 대기에는 상당한 양의 질소가 남아 있는 것으로 추정됩니다. 메탄과 일산화탄소는 이산화탄소로 산화되었습니다. 황과 황화수소는 SO 2 및 SO 3로 산화되었으며, 이는 높은 이동성과 가벼움으로 인해 대기에서 빠르게 제거되었습니다. 따라서 시생대와 초기 원생대와 마찬가지로 환원성 대기의 대기는 점차 산화성 대기로 변했습니다.

이산화탄소는 메탄 산화의 결과와 맨틀의 가스 제거 및 암석의 풍화로 인해 대기로 유입되었습니다. 지구 전체 역사에 걸쳐 방출된 모든 이산화탄소가 대기에 보존된다면 현재 부분압은 금성과 동일해질 수 있습니다 (O. Sorokhtin, S.A. Ushakov, 1991). 그러나 지구에서는 그 반대 과정이 진행되고 있었습니다. 대기 중 이산화탄소의 상당 부분이 수권에 용해되었으며, 그곳에서 수생 생물체가 껍질을 만들고 생물학적으로 탄산염으로 전환하는 데 사용되었습니다. 그 후, 화학 생성 및 유기 탄산염의 두꺼운 층이 형성되었습니다.

산소는 세 가지 소스에서 대기로 유입되었습니다. 오랫동안 지구가 등장한 순간부터 맨틀의 가스 제거 과정에서 방출되어 주로 산화 과정에 소비되었으며, 또 다른 산소 공급원은 단단한 자외선 태양 복사에 의한 수증기의 광해리였습니다. 형세; 대기 중의 자유 산소로 인해 환원 조건에서 살았던 대부분의 원핵 생물이 사망했습니다. 원핵 생물은 서식지를 바꿨습니다. 그들은 지구 표면을 복구 조건이 여전히 남아 있는 깊은 곳과 지역으로 떠났습니다. 그들은 에너지적으로 이산화탄소를 산소로 전환하기 시작한 진핵생물로 대체되었습니다.

시생대와 원생대의 상당 기간 동안, 비생물적 방식과 생물적 방식으로 발생하는 거의 모든 산소는 주로 철과 황의 산화에 소비되었습니다. 원생대가 끝날 무렵 지구 표면에 위치한 모든 금속 2가 철은 산화되거나 지구 핵으로 이동했습니다. 이로 인해 초기 원생대 대기의 산소 부분압이 변했습니다.

원생대 중반에는 대기 중 산소 농도가 판정기준에 도달해 현대 수준의 0.01%에 이르렀다. 이때부터 산소가 대기에 축적되기 시작했으며 아마도 이미 리페안 말기에 그 함량이 파스퇴르 지점(현대 수준의 0.1%)에 도달했을 것입니다. 오존층은 Vendian 시대에 나타났으며 결코 사라지지 않았을 가능성이 있습니다.

지구 대기에 유리산소가 출현하면서 생명의 진화가 촉진되었고, 신진대사가 더욱 발전된 새로운 형태의 출현으로 이어졌습니다. 원생대 초기에 출현한 초기 진핵 단세포 조류와 남조류가 수중 산소 함량을 현대 농도의 10 -3 정도만 필요로 했다면, 초기 Vendian 말기에 비골격 후생동물이 출현하면서, 즉, 약 6억 5천만년 전에는 대기 중 산소 농도가 상당히 높았을 것입니다. 결국 Metazoa는 산소 호흡을 사용했으며 이를 위해서는 산소 분압이 임계 수준인 파스퇴르점에 도달해야 했습니다. 이 경우 혐기성 발효 과정은 에너지적으로 더 유망하고 진보적인 산소 대사로 대체되었습니다.

그 후 지구 대기에 산소가 더 빨리 축적되었습니다. 남조류 양의 점진적인 증가는 동물계의 생명 유지에 필요한 대기 산소 수준 달성에 기여했습니다. 식물이 육지에 도달한 순간부터 약 4억 5천만년 전 대기 중 산소 함량이 어느 정도 안정화되었습니다. 실루리아기(Silurian Period)에 식물이 육지로 출현하면서 대기 중 산소 수준이 최종적으로 안정화되었습니다. 그 이후로 그 농도는 다소 좁은 범위 내에서 변동하기 시작했으며 결코 생명 존재의 한계를 초과하지 않았습니다. 꽃 피는 식물이 출현한 이래로 대기 중 산소 농도는 완전히 안정되었습니다. 이 사건은 백악기 중반에 일어났습니다. 약 1억년 전.

대부분의 질소는 지구 발달 초기 단계에서 주로 암모니아의 분해로 인해 형성되었습니다. 유기체의 출현과 함께 대기의 질소를 유기물에 결합시켜 해양 퇴적물에 매장시키는 과정이 시작되었습니다. 유기체가 육지에 도달한 후, 질소는 대륙 퇴적물에 묻히기 시작했습니다. 특히 육상 식물의 출현으로 유리질소를 처리하는 과정이 더욱 강화되었습니다.

암호생대와 현생대의 전환기, 즉 약 6억 5천만년 전, 대기 중 이산화탄소 함량은 10분의 1%로 감소했으며, 약 1천만~2천만년 사이에 최근에야 현대 수준에 가까운 함량에 도달했습니다. 전에.

따라서 대기의 가스 조성은 유기체의 생활 공간을 제공할 뿐만 아니라 생명 활동의 특성을 결정하고 정착과 진화에 기여했습니다. 우주적 이유와 행성적 이유 모두로 인해 유기체에 유리한 대기의 가스 구성 분포에 새로운 혼란이 발생하여 유기 세계의 대량 멸종이 발생했으며, 이는 암호생대와 현생대 역사의 특정 경계에서 반복적으로 발생했습니다.

대기의 민족지적 기능

지구의 대기는 필요한 물질과 에너지를 제공하고 대사 과정의 방향과 속도를 결정합니다. 현대 대기의 가스 구성은 생명체의 존재와 발달에 최적입니다. 대기는 날씨와 기후가 형성되는 지역이기 때문에 사람과 동물, 식물이 살기에 편안한 조건을 조성해야 합니다. 대기 질과 기상 조건이 한 방향 또는 다른 방향으로 벗어나면 인간을 포함한 동식물의 삶에 극단적인 조건이 조성됩니다.

지구의 대기는 인류의 존재 조건을 제공할 뿐만 아니라 민족권 진화의 주요 요인이기도 합니다. 동시에 이는 생산을 위한 에너지 및 원자재 자원임이 밝혀졌습니다. 일반적으로 대기는 인간의 건강을 유지하는 요소이며, 일부 지역은 물리적·지리적 조건과 대기질의 영향으로 휴양지 역할을 하며 요양소-리조트 치료 및 사람들의 휴양을 목적으로 하는 지역이다. 따라서 분위기는 미학적, 정서적 영향의 요소입니다.

최근에 정의된(E.D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001) 대기의 민족권 및 기술권 기능은 독립적이고 심층적인 연구가 필요합니다. 따라서 대기 에너지 기능에 대한 연구는 환경을 손상시키는 과정의 발생 및 작동 관점과 인간의 건강과 복지에 미치는 영향의 관점에서 매우 관련이 있습니다. 이 경우 우리는 사이클론과 고기압, 대기 소용돌이, 대기압 및 기타 극한 대기 현상의 에너지에 대해 이야기하고 있으며, 이를 효과적으로 사용하면 환경을 오염시키지 않는 대체 에너지 원을 얻는 문제의 성공적인 해결에 기여할 것입니다. 환경. 결국 대기 환경, 특히 세계 해양 위에 위치한 부분은 엄청난 양의 자유 에너지가 방출되는 영역입니다.

예를 들어, 평균 강도의 열대 저기압은 단 하루 만에 히로시마와 나가사키에 투하된 원자폭탄 50만개에 해당하는 에너지를 방출한다는 것이 입증되었습니다. 그러한 사이클론이 존재한 지 10일 만에 미국과 같은 나라가 600년 동안 필요로 하는 모든 에너지를 충족시킬 만큼 충분한 에너지가 방출됩니다.

최근 몇 년 동안 활동의 다양한 측면과 대기가 지상 과정에 미치는 영향을 어떤 식으로든 다루는 자연과학자들의 수많은 작품이 출판되었는데, 이는 현대 자연과학에서 학제간 상호작용이 강화되고 있음을 나타냅니다. 동시에, 특정 방향의 통합 역할이 나타나며, 그 중 우리는 지구 생태학의 기능-생태적 방향에 주목해야 합니다.

이러한 방향은 다양한 지구권의 생태적 기능과 행성 역할에 대한 분석과 이론적 일반화를 자극하며, 이는 결국 우리 행성에 대한 전체적인 연구, 지구의 합리적인 사용 및 보호를 위한 방법론 및 과학적 기반 개발을 위한 중요한 전제 조건입니다. 천연 자원.

지구의 대기는 대류권, 성층권, 중간권, 열권, 전리층 및 외기권의 여러 층으로 구성됩니다. 대류권 상부와 성층권 하부에는 오존층이라 불리는 오존이 풍부한 층이 있습니다. 오존 분포의 특정 패턴(일일, 계절, 연간 등)이 확립되었습니다. 대기는 기원 이후 행성 과정의 과정에 영향을 미쳤습니다. 대기의 주요 구성은 현재와 전혀 다르지만 시간이 지남에 따라 분자 질소의 비율과 역할이 꾸준히 증가하여 약 6억 5천만년 전에 유리 산소가 나타나 그 양이 지속적으로 증가했지만 이산화탄소의 농도는 그에 따라 감소했습니다. 대기의 높은 이동성, 가스 구성 및 에어로졸의 존재는 다양한 지질학적 및 생물권 과정에서 대기의 뛰어난 역할과 적극적인 참여를 결정합니다. 대기는 태양 에너지의 재분배와 재앙적인 자연 현상 및 재난의 발생에 큰 역할을 합니다. 대기 소용돌이 - 토네이도 (토네이도), 허리케인, 태풍, 사이클론 및 기타 현상은 유기 세계와 자연 시스템에 부정적인 영향을 미칩니다. 자연적 요인과 함께 오염의 주요 원인은 다양한 형태의 인간 경제 활동입니다. 대기에 대한 인위적 영향은 다양한 에어로졸과 온실가스의 출현뿐만 아니라 수증기량의 증가로도 표현되며 스모그와 산성비의 형태로 나타납니다. 온실 가스는 지구 표면의 온도 체제를 변화시키고, 일부 가스의 배출은 오존층의 부피를 감소시키고 오존 구멍의 형성에 기여합니다. 지구 대기의 민족권 역할은 훌륭합니다.

자연 과정에서 대기의 역할

암석권과 우주 공간 사이의 중간 상태인 표면 대기와 가스 구성은 유기체의 생명을 위한 조건을 만듭니다. 동시에 풍화 작용과 암석 파괴 강도, 쇄설 물질의 이동 및 축적은 강수량, 성격 및 빈도, 바람의 빈도 및 강도, 특히 기온에 따라 달라집니다. 대기는 기후 시스템의 핵심 구성 요소입니다. 기온과 습도, 흐림과 강수량, 바람 - 이 모든 것이 날씨, 즉 지속적으로 변화하는 대기 상태의 특징입니다. 동시에, 이러한 동일한 구성요소는 기후, 즉 평균 장기 기상 체제를 특징짓습니다.

에어로졸 입자(재, 먼지, 수증기 입자)라고 불리는 가스 구성, 구름 및 다양한 불순물의 존재는 태양 복사가 대기를 통과하는 특성을 결정하고 지구 열 복사의 탈출을 방지합니다. 우주로.

지구의 대기는 매우 유동적입니다. 그 안에서 발생하는 과정과 가스 구성, 두께, 흐림, 투명도 및 특정 에어로졸 입자의 존재 변화는 날씨와 기후 모두에 영향을 미칩니다.

자연 과정의 작용과 방향은 물론 지구상의 생명과 활동도 태양 복사에 의해 결정됩니다. 지구 표면에 공급되는 열의 99.98%를 제공합니다. 매년 이는 134 * 10 19 kcal에 달합니다. 이 정도의 열량은 석탄 2000억 톤을 태워 얻을 수 있다. 태양 질량 내에서 이러한 열핵 에너지 흐름을 생성하는 수소 매장량은 적어도 100억 년 동안 지속될 것입니다. 즉, 우리 행성과 자체 존재 기간의 두 배에 달하는 기간입니다.

대기 상층부에 도달하는 태양 에너지 총량의 약 1/3은 우주로 다시 반사되고, 13%는 오존층에 흡수됩니다(거의 모든 자외선 복사 포함). 7% - 나머지 대기 중 44%만이 지구 표면에 도달합니다. 하루에 지구에 도달하는 총 태양 복사량은 지난 천년 동안 인류가 모든 종류의 연료를 태워서 얻은 에너지와 같습니다.

지구 표면의 태양 복사 분포의 양과 특성은 대기의 흐림도와 투명도에 밀접하게 의존합니다. 산란된 방사선의 양은 수평선 위 태양의 높이, 대기의 투명도, 수증기, 먼지의 함량, 이산화탄소의 총량 등에 의해 영향을 받습니다.

산란된 방사선의 최대량은 극지방에 도달합니다. 태양이 수평선보다 낮을수록 지형의 특정 영역에 더 적은 열이 들어갑니다.

대기의 투명성과 흐림은 매우 중요합니다. 흐린 여름날에는 낮의 흐림이 지구 표면의 가열을 방해하기 때문에 일반적으로 맑은 날보다 더 춥습니다.

대기의 먼지는 열 분포에 중요한 역할을 합니다. 투명성에 영향을 미치는 미세하게 분산된 먼지와 재의 고체 입자는 대부분 반사되는 태양 복사 분포에 부정적인 영향을 미칩니다. 미세 입자는 화산 폭발 중에 방출되는 재 또는 건조한 열대 및 아열대 지역의 바람에 의해 운반되는 사막 먼지라는 두 가지 방식으로 대기에 유입됩니다. 특히 이러한 먼지는 가뭄 중에 형성되는데, 따뜻한 공기의 흐름으로 대기의 상층부로 운반되어 오랫동안 그곳에 머물 수 있습니다. 1883년 크라카토아 화산이 폭발한 뒤 대기권으로 수십 킬로미터 떨어진 먼지는 약 3년 동안 성층권에 머물렀다. 1985년 멕시코 엘 치촌(El Chichon) 화산의 폭발로 인해 먼지가 유럽에 도달하여 표면 온도가 약간 감소했습니다.

지구 대기에는 다양한 양의 수증기가 포함되어 있습니다. 중량이나 부피 기준으로 절대적인 수치로 보면 그 양은 2~5%입니다.

이산화탄소와 마찬가지로 수증기도 온실 효과를 강화합니다. 대기 중에 발생하는 구름과 안개에서는 독특한 물리적, 화학적 과정이 발생합니다.

대기로 수증기가 유입되는 주요 공급원은 세계 해양 표면입니다. 매년 95~110cm 두께의 물층이 증발하고, 수분의 일부는 응축 후 바다로 돌아가고, 다른 일부는 기류에 의해 대륙으로 이동합니다. 습한 기후가 변하는 지역에서는 강수로 인해 토양이 촉촉해지고, 습한 기후에서는 지하수 매장량이 생성됩니다. 따라서 대기는 습기의 축적지이자 강수량의 저장소입니다. 대기 중에 형성되는 안개는 토양 덮개에 수분을 공급하여 동식물의 발달에 결정적인 역할을 합니다.

대기 수분은 대기의 이동성으로 인해 지구 표면에 분포됩니다. 이는 바람과 압력 분포의 매우 복잡한 시스템이 특징입니다. 대기가 연속적으로 움직이기 때문에 바람의 흐름과 압력 분포의 성격과 규모가 끊임없이 변합니다. 순환의 규모는 수백 미터에 불과한 미시 기상학적 규모부터 수만 킬로미터에 달하는 지구적 규모까지 다양합니다. 거대한 대기 소용돌이는 대규모 기류 시스템 생성에 참여하고 대기의 일반적인 순환을 결정합니다. 또한, 이는 재앙적인 대기 현상의 원인이기도 합니다.

날씨와 기후 조건의 분포와 생물의 기능은 대기압에 따라 달라집니다. 대기압이 작은 한계 내에서 변동하는 경우 사람의 안녕과 동물의 행동에 결정적인 역할을 하지 않으며 식물의 생리적 기능에 영향을 미치지 않습니다. 압력의 변화는 일반적으로 정면 현상 및 날씨 변화와 관련이 있습니다.

대기압은 구호를 형성하는 요소인 바람의 형성에 근본적으로 중요하며 동식물 세계에 큰 영향을 미칩니다.

바람은 식물의 성장을 억제하는 동시에 종자의 이동을 촉진할 수 있습니다. 날씨와 기후 조건을 형성하는 데 있어 바람의 역할은 매우 큽니다. 또한 해류를 조절하는 역할도 합니다. 외인성 요인 중 하나인 바람은 장거리에 걸쳐 풍화 물질의 침식과 수축에 기여합니다.

대기 과정의 생태학적, 지질학적 역할

에어로졸 입자와 고체 먼지의 출현으로 인해 대기의 투명도가 감소하면 태양 복사 분포에 영향을 주어 알베도 또는 반사율이 증가합니다. 오존이 분해되고 수증기로 구성된 진주구름이 생성되는 다양한 화학반응도 같은 결과를 낳는다. 반사율의 세계적인 변화와 대기 가스(주로 온실가스)의 변화가 기후 변화의 원인입니다.

지구 표면의 여러 부분에서 대기압의 차이를 유발하는 고르지 않은 가열은 대류권의 특징인 대기 순환으로 이어집니다. 기압의 차이가 발생하면 공기는 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 돌진합니다. 습도 및 온도와 함께 기단의 이러한 움직임은 대기 과정의 주요 생태학적, 지질학적 특징을 결정합니다.

바람은 속도에 따라 지구 표면에서 다양한 지질 작용을 수행합니다. 10m/s의 속도로 두꺼운 나뭇가지를 흔들어 먼지와 고운 모래를 들어 올려 운반합니다. 20m/s의 속도로 나뭇가지를 부러뜨리고 모래와 자갈을 운반합니다. 30m/s의 속도(폭풍)는 집의 지붕을 찢고, 나무를 뽑고, 기둥을 부수고, 자갈을 옮기고, 작은 잔해를 운반하며, 40m/s의 속도로 허리케인 바람은 집을 파괴하고, 전력을 파괴하고 파괴합니다. 줄 기둥은 큰 나무를 뿌리 뽑습니다.

돌풍 및 토네이도(토네이도) - 따뜻한 계절에 강력한 대기 전선에서 최대 100m/s의 속도로 발생하는 대기 소용돌이는 재앙적인 결과를 가져오는 매우 부정적인 환경 영향을 미칩니다. 스콜은 허리케인 풍속(최대 60-80m/s)을 갖는 수평 회오리바람입니다. 종종 몇 분에서 30분 동안 지속되는 폭우와 뇌우를 동반합니다. 돌풍은 최대 폭 50km의 지역을 덮고 200~250km의 거리를 이동합니다. 1998년에 모스크바와 모스크바 지역에 돌풍이 닥쳤을 때 많은 집의 지붕이 손상되고 나무가 쓰러졌습니다.

북미에서 토네이도라고 불리는 토네이도는 종종 뇌운과 관련된 강력한 깔때기 모양의 대기 소용돌이입니다. 이것은 직경이 수십에서 수백 미터에 달하는 중앙이 점점 가늘어지는 공기 기둥입니다. 토네이도는 코끼리의 몸통과 매우 유사한 깔때기 모양을 가지고 있으며, 구름에서 내려오거나 지구 표면에서 올라갑니다. 강력한 희박성과 높은 회전 속도를 지닌 토네이도는 먼지, 저수지의 물 및 다양한 물체를 끌어당겨 최대 수백 킬로미터까지 이동합니다. 강력한 토네이도는 뇌우, 비를 동반하며 엄청난 파괴력을 가지고 있습니다.

토네이도는 지속적으로 춥거나 더운 아한대나 적도 지역에서는 거의 발생하지 않습니다. 넓은 바다에는 토네이도가 거의 없습니다. 토네이도는 유럽, 일본, 호주, 미국에서 발생하며 러시아에서는 특히 중앙 검은 지구 지역, 모스크바, 야로슬라블, 니즈니노브고로드 및 이바노보 지역에서 자주 발생합니다.

토네이도는 자동차, 주택, 마차 및 다리를 들어올리고 이동시킵니다. 특히 파괴적인 토네이도는 미국에서 관찰됩니다. 매년 450~1500건의 토네이도가 발생하며 평균 사망자 수는 약 100명입니다. 토네이도는 빠르게 작용하는 치명적인 대기 과정입니다. 단 20~30분 안에 형성되며, 수명은 30분입니다. 따라서 토네이도가 발생하는 시기와 장소를 예측하는 것은 거의 불가능합니다.

파괴적이지만 오래 지속되는 다른 대기 소용돌이는 사이클론입니다. 이는 특정 조건에서 공기 흐름의 원형 운동의 출현에 기여하는 압력 차이로 인해 형성됩니다. 대기 소용돌이는 습하고 따뜻한 공기의 강력한 상승 흐름에서 발생하여 남반구에서는 시계 방향으로, 북쪽에서는 시계 반대 방향으로 고속으로 회전합니다. 사이클론은 토네이도와 달리 바다에서 발생하여 대륙에 파괴적인 영향을 미칩니다. 주요 파괴 요인은 강풍, 폭설, 호우, 우박 및 홍수 등의 강렬한 강수량입니다. 19~30m/s의 속도의 바람은 폭풍을 형성하고, 30~35m/s의 바람은 폭풍, 35m/s 이상의 바람은 허리케인을 형성합니다.

허리케인과 태풍과 같은 열대 저기압은 평균 폭이 수백 킬로미터에 이릅니다. 사이클론 내부의 풍속은 허리케인의 힘에 도달합니다. 열대 저기압은 며칠에서 몇 주까지 지속되며 시속 50~200km의 속도로 이동합니다. 중위도 저기압은 직경이 더 큽니다. 가로 크기는 수천에서 수천 킬로미터에 이르며 풍속은 폭풍우입니다. 그들은 서쪽에서 북반구로 이동하며 자연적으로 재앙적인 우박과 눈을 동반합니다. 희생자 수와 피해 규모 측면에서 사이클론과 관련 허리케인, 태풍은 홍수 다음으로 가장 큰 자연 대기 현상입니다. 인구 밀도가 높은 아시아 지역에서는 허리케인으로 인한 사망자 수가 수천 명에 이릅니다. 1991년 방글라데시에서는 허리케인으로 인해 6m 높이의 파도가 형성되어 125,000명이 사망했습니다. 태풍은 미국에 큰 피해를 입힙니다. 동시에 수십, 수백 명의 사람들이 죽습니다. 서유럽에서는 허리케인으로 인한 피해가 적습니다.

뇌우는 치명적인 대기 현상으로 간주됩니다. 따뜻하고 습한 공기가 매우 빠르게 상승할 때 발생합니다. 열대 및 아열대 지역의 경계에서는 뇌우가 연간 90~100일, 온대 지역에서는 10~30일 발생합니다. 우리나라에서는 북 코카서스에서 가장 많은 뇌우가 발생합니다.

뇌우는 일반적으로 1시간 미만 동안 지속됩니다. 특히 위험한 것은 폭우, 우박, 번개, 돌풍, 수직 기류입니다. 우박 위험은 우박의 크기에 따라 결정됩니다. 북코카서스에서는 우박의 질량이 한때 0.5kg에 달했고 인도에서는 7kg의 우박이 기록되었습니다. 우리나라에서 가장 도시 위험한 지역은 북 코카서스에 있습니다. 1992년 7월 우박으로 인해 Mineralnye Vody 공항의 항공기 18대가 손상되었습니다.

위험한 대기 현상에는 번개가 포함됩니다. 그들은 사람과 가축을 죽이고, 화재를 일으키고, 전력망을 손상시킵니다. 매년 전 세계적으로 약 10,000명이 뇌우와 그 결과로 사망합니다. 더욱이 아프리카, 프랑스, ​​미국의 일부 지역에서는 번개로 인한 희생자 수가 다른 자연 현상으로 인한 희생자 수보다 많습니다. 미국에서 뇌우로 인한 연간 경제적 피해는 최소 7억 달러에 이릅니다.

가뭄은 사막, 대초원 및 산림 대초원 지역에서 일반적입니다. 강수량이 부족하면 토양이 건조해지고 지하수 수준과 저수지가 완전히 건조될 때까지 감소합니다. 수분 결핍은 식물과 작물의 죽음으로 이어집니다. 가뭄은 특히 아프리카, 근동 및 중동, 중앙아시아, 북미 남부 지역에서 심각합니다.

가뭄은 토양 염분화, 건조한 바람, 먼지 폭풍, 토양 침식 및 산불과 같은 과정을 통해 인간의 생활 조건을 변화시키고 자연 환경에 부정적인 영향을 미칩니다. 화재는 특히 타이가 지역, 열대 및 아열대 산림, 사바나 지역의 가뭄 기간 동안 심각합니다.

가뭄은 한 계절 동안 지속되는 단기적인 과정입니다. 가뭄이 두 계절 이상 지속되면 기근과 대량 사망의 위협이 있습니다. 일반적으로 가뭄은 하나 이상의 국가의 영토에 영향을 미칩니다. 비극적인 결과를 초래하는 장기간의 가뭄은 특히 아프리카 사헬 지역에서 자주 발생합니다.

폭설, 단기 집중호우, 장기간 장마 등 대기현상은 큰 피해를 입힌다. 눈이 내리면 산에 대규모 눈사태가 발생하고, 떨어진 눈이 급속히 녹고 장기간의 강우로 인해 홍수가 발생합니다. 특히 나무가 없는 지역에서 지구 표면에 떨어지는 엄청난 양의 물은 심각한 토양 침식을 유발합니다. 걸리빔(gully-beam) 시스템이 집중적으로 성장하고 있습니다. 홍수는 폭우 기간 동안의 대규모 홍수 또는 갑작스런 온난화 또는 봄철 눈이 녹은 후 높은 물의 결과로 발생하므로 원래 대기 현상입니다(수권의 생태학적 역할에 관한 장에서 논의됨).

인위적인 대기 변화

현재 대기 오염을 유발하고 생태 균형에 심각한 교란을 초래하는 다양한 인위적 원인이 있습니다. 규모 면에서 대기에 가장 큰 영향을 미치는 두 가지 요인은 운송과 산업입니다. 평균적으로 운송은 전체 대기 오염량의 약 60%를 차지하며, 산업은 15개, 열에너지는 15개, 가정 및 산업 폐기물 처리 기술은 10%입니다.

사용된 연료와 사용된 산화제의 유형에 따라 운송 시 질소, 황, 탄소 산화물 및 이산화물, 납 및 그 화합물, 그을음, 벤조피렌(다환 방향족 탄화수소 그룹의 물질)이 대기 중으로 방출됩니다. 피부암을 일으키는 강력한 발암물질).

산업계는 이산화황, 탄소 산화물 및 이산화물, 탄화수소, 암모니아, 황화수소, 황산, 페놀, 염소, 불소 및 기타 화학 화합물을 대기 중으로 배출합니다. 그러나 배출물 중에서 지배적인 위치(최대 85%)는 먼지가 차지하고 있습니다.

오염으로 인해 대기의 투명도가 변하여 에어로졸, 스모그 및 산성비가 발생합니다.

에어로졸은 기체 환경에 부유하는 고체 입자 또는 액체 방울로 구성된 분산 시스템입니다. 분산상의 입자 크기는 일반적으로 10 -3 -10 -7 cm이며, 분산상의 구성에 따라 에어로졸은 두 그룹으로 나뉩니다. 하나는 기체 매질에 분산된 고체 입자로 구성된 에어로졸을 포함하고, 두 번째는 기체와 액체상이 혼합된 에어로졸을 포함합니다. 전자를 연기라고 하고 후자를 안개라고 합니다. 형성 과정에서 응축 센터가 중요한 역할을 합니다. 화산재, 우주먼지, 산업배출물, 각종 박테리아 등이 응축핵의 역할을 하며, 응축핵의 발생원은 지속적으로 늘어나고 있다. 예를 들어, 마른 잔디가 4000m 2의 면적에서 화재로 파괴되면 평균 11 * 10 22 에어로졸 핵이 형성됩니다.

에어로졸은 지구가 나타난 순간부터 형성되기 시작했고 자연 조건에 영향을 미쳤습니다. 그러나 자연계 물질의 일반적인 순환과 균형을 이루는 그 양과 작용은 심각한 환경 변화를 일으키지 않았습니다. 그 형성의 인위적 요인은 이러한 균형을 심각한 생물권 과부하 쪽으로 이동시켰습니다. 이 특징은 인류가 독성 물질 형태와 식물 보호를 위해 특별히 생성된 에어로졸을 사용하기 시작한 이래로 특히 분명해졌습니다.

식물에 가장 위험한 것은 이산화황, 불화수소 및 질소의 에어로졸입니다. 축축한 잎 표면과 접촉하면 생물에 해로운 영향을 미치는 산을 형성합니다. 산성 미스트는 흡입된 공기와 함께 동물과 인간의 호흡 기관으로 들어가며 점막에 공격적인 영향을 미칩니다. 그들 중 일부는 살아있는 조직을 분해하고 방사성 에어로졸은 암을 유발합니다. 방사성 동위원소 중에서 Sg 90은 발암성뿐만 아니라 칼슘 유사체로서 유기체의 뼈에서 이를 대체하여 분해를 일으키는 경우에도 특히 위험합니다.

핵폭발 중에 방사성 에어로졸 구름이 대기 중에 형성됩니다. 반경 1~10미크론의 작은 입자는 대류권 상층부뿐만 아니라 성층권에도 떨어지며 오랫동안 머물 수 있습니다. 에어로졸 구름은 원자력 발전소 사고의 결과뿐만 아니라 핵 연료를 생산하는 산업 시설의 원자로 작동 중에도 형성됩니다.

스모그는 액체와 고체의 분산상을 지닌 에어로졸의 혼합물로, 산업 지역과 대도시에 안개 장막을 형성합니다.

스모그에는 얼음, 습한, 건조한 세 가지 유형이 있습니다. 얼음 스모그를 알래스카 스모그라고 합니다. 이는 난방 시스템에서 나오는 안개 방울과 증기가 얼 때 발생하는 먼지 입자와 얼음 결정이 추가된 가스 오염물질의 조합입니다.

습한 스모그 또는 런던형 스모그를 겨울 스모그라고도 합니다. 이는 기체 오염 물질(주로 이산화황), 먼지 입자 및 안개 방울의 혼합물입니다. 겨울 스모그가 발생하기 위한 기상학적 전제조건은 바람이 없는 날씨로, 따뜻한 공기층이 차가운 공기층(700m 이하) 위에 위치합니다. 이 경우 수평적 교환뿐만 아니라 수직적 교환도 발생합니다. 일반적으로 높은 층에 분산되는 오염물질은 이 경우 표면층에 축적됩니다.

건조한 스모그는 여름철에 발생하며 흔히 로스앤젤레스형 스모그라고 불립니다. 이는 오존, 일산화탄소, 질소산화물 및 산성 증기의 혼합물입니다. 이러한 스모그는 태양 복사, 특히 자외선 부분에 의한 오염 물질 분해의 결과로 형성됩니다. 기상학적 전제조건은 따뜻한 공기 위에 차가운 공기층이 나타나는 것으로 표현되는 대기 반전입니다. 일반적으로 따뜻한 기류에 의해 들어올려진 가스와 고체 입자는 위쪽의 차가운 층으로 분산되지만 이 경우 반전층에 축적됩니다. 광분해 과정에서 자동차 엔진의 연료 연소 중에 형성된 이산화질소는 다음과 같이 분해됩니다.

NO 2 → NO + O

그런 다음 오존 합성이 발생합니다.

O + O 2 + M → O 3 + M

아니오 + O → 아니오 2

광해리 과정에는 황록색 빛이 동반됩니다.

또한 SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4 유형의 반응이 발생합니다. 즉, 강한 황산이 형성됩니다.

기상 조건의 변화(바람의 출현 또는 습도의 변화)에 따라 차가운 공기가 소멸되고 스모그가 사라집니다.

스모그에 발암성 물질이 존재하면 호흡 문제, 점막 자극, 순환 장애, 천식성 질식 및 종종 사망을 초래합니다. 스모그는 특히 어린 아이들에게 위험합니다.

산성비는 황산화물, 질소, 과염소산 및 염소 증기의 산업 배출로 인해 산성화되는 대기 강수량입니다. 석탄과 가스를 연소하는 과정에서 산화물 형태와 철과의 화합물, 특히 황철석, 황철석, 황동석 등에 포함된 대부분의 황은 산화황으로 전환되어 함께 전환됩니다. 이산화탄소와 함께 대기로 배출됩니다. 대기의 질소와 기술적 배출물이 산소와 결합하면 다양한 질소산화물이 형성되며, 형성되는 질소산화물의 양은 연소 온도에 따라 달라집니다. 질소 산화물의 대부분은 차량 및 디젤 기관차 작동 중에 발생하며 에너지 부문 및 산업 기업에서는 더 적은 부분이 발생합니다. 황과 질소산화물이 주요 산 형성물질입니다. 대기 중 산소 및 그 안에 포함된 수증기와 반응하면 황산과 질산이 형성됩니다.

환경의 알칼리-산 균형은 pH 값에 의해 결정되는 것으로 알려져 있습니다. 중성 환경의 pH 값은 7, 산성 환경의 pH 값은 0, 알칼리성 환경의 pH 값은 14입니다. 현대에는 빗물의 pH 값이 5.6이지만, 최근에는 빗물의 pH 값이 5.6입니다. 중립적이었습니다. pH 값이 1 감소하면 산성도가 10배 증가하므로 현재 산성도가 증가한 비가 거의 모든 곳에서 내립니다. 서유럽에서 기록된 비의 최대 산성도는 pH 4~3.5였습니다. 4-4.5의 pH 값은 대부분의 물고기에게 치명적이라는 점을 고려해야 합니다.

산성비는 지구의 식생, 산업 및 주거용 건물에 공격적인 영향을 미치며 노출된 암석의 풍화 작용을 크게 가속화하는 데 기여합니다. 산도가 증가하면 영양분이 용해되는 토양의 중화 자체 조절이 방지됩니다. 결과적으로 이로 인해 수확량이 급격히 감소하고 식생 피복이 저하됩니다. 토양의 산성도는 결합된 무거운 토양의 방출을 촉진하며, 이는 점차 식물에 흡수되어 심각한 조직 손상을 일으키고 인간의 먹이 사슬에 침투합니다.

바닷물, 특히 얕은 물의 알칼리산 전위 변화는 많은 무척추동물의 번식을 중단시키고, 물고기를 죽게 하며, 바다의 생태학적 균형을 방해합니다.

산성비로 인해 서유럽, 발트해 연안 국가, 카렐리아, 우랄 산맥, 시베리아, 캐나다의 숲이 파괴될 위험에 처해 있습니다.

지구 대기의 구조와 구성은 우리 행성 개발의 특정 기간 동안 항상 일정한 값은 아니었습니다. 오늘날 총 "두께"가 1.5-2.0,000km인 이 요소의 수직 구조는 다음을 포함한 여러 주요 레이어로 표현됩니다.

  1. 대류권.
  2. Tropopause.
  3. 천장.
  4. 성층권.
  5. 중간권과 중간권.
  6. 열권.
  7. 외기권.

분위기의 기본요소

대류권은 강한 수직 및 수평 이동이 관찰되는 층으로, 이곳에서 기상, 퇴적 현상, 기후 조건이 형성됩니다. 극지방 (최대 15km)을 제외하고 거의 모든 곳에서 행성 표면에서 7-8km 확장됩니다. 대류권에서는 고도 1km당 약 6.4°C씩 온도가 점진적으로 감소합니다. 이 표시는 위도와 계절에 따라 다를 수 있습니다.

이 부분에서 지구 대기의 구성은 다음 요소와 해당 비율로 표시됩니다.

질소 - 약 78%;

산소 - 거의 21%;

아르곤 - 약 1%;

이산화탄소 - 0.05% 미만.

최대 고도 90km까지 단일 구성

또한 여기에서는 먼지, 물방울, 수증기, 연소 생성물, 얼음 결정, 바다 소금, 많은 에어로졸 입자 등을 찾을 수 있습니다. 지구 대기의 이러한 구성은 고도 약 90km까지 관찰되므로 공기는 대류권뿐만 아니라 그 위층에서도 화학적 조성이 거의 동일합니다. 그러나 대기는 근본적으로 다른 물리적 특성을 가지고 있습니다. 일반적인 화학적 조성을 갖는 층을 호모스피어(homosphere)라고 합니다.

지구의 대기를 구성하는 다른 요소는 무엇입니까? 크립톤(약 1.14 x 10 -4), 크세논(8.7 x 10 -7), 수소(5.0 x 10 -5), 메탄(약 1.7 x 10 -5)과 같은 가스의 백분율(건조 공기 중 부피 기준) 여기에는 4), 아산화질소(5.0 x 10 -5) 등이 포함되어 있습니다. 질량 백분율로 나열된 성분의 대부분은 아산화질소와 수소이며, 그 다음이 헬륨, 크립톤 등입니다.

다양한 대기층의 물리적 특성

대류권의 물리적 특성은 행성 표면과의 근접성과 밀접한 관련이 있습니다. 여기에서 적외선 형태로 반사된 태양열은 전도 및 대류 과정을 통해 다시 위쪽으로 향하게 됩니다. 이것이 지구 표면에서 멀어질수록 온도가 떨어지는 이유입니다. 이러한 현상은 성층권 높이(11~17㎞)까지 관찰되다가 34~35㎞까지는 온도가 거의 변하지 않고, 이후 다시 고도 50㎞(성층권 상한)까지 온도가 상승한다. . 성층권과 대류권 사이에는 대류권계면의 얇은 중간층(최대 1-2km)이 있으며 적도 위에서 약 영하 70°C 이하의 일정한 온도가 관찰됩니다. 극 위의 대류권계면은 여름에 영하 45°C까지 "따뜻해지며" 겨울에는 기온이 -65°C 정도 변동합니다.

지구 대기의 가스 구성에는 오존과 같은 중요한 요소가 포함되어 있습니다. 가스는 대기 상부의 원자 산소로부터 햇빛의 영향을 받아 형성되기 때문에 표면에는 상대적으로 적은 양(1%의 10의 마이너스 6승)이 있습니다. 특히 오존이 가장 많이 존재하는 곳은 고도 약 25km이며, 전체 '오존 스크린'은 극지방 7~8km, 적도 18km, 상공 최대 50km 지역에 위치해 있다. 행성의 표면.

대기는 태양 복사로부터 보호합니다

지구 대기의 공기 구성은 생명 보존에 매우 중요한 역할을 합니다. 왜냐하면 개별 화학 원소와 구성은 태양 복사가 지구 표면과 그 위에 사는 사람, 동물 및 식물에 대한 접근을 성공적으로 제한하기 때문입니다. 예를 들어, 수증기 분자는 8~13 마이크론 범위의 길이를 제외하고 거의 모든 범위의 적외선을 효과적으로 흡수합니다. 오존은 최대 3100A의 파장까지 자외선을 흡수합니다. 얇은 층(행성 표면에 배치할 경우 평균 3mm에 불과)이 없으면 깊이 10미터 이상의 물과 태양 복사가 흡수되지 않는 지하 동굴만 가능합니다. 거주할 수 있습니다.

성층권에서 섭씨 0도

대기의 다음 두 단계인 성층권과 중간권 사이에는 성층권이라는 놀라운 층이 있습니다. 이는 대략 오존 최대치 높이에 해당하며 이곳의 온도는 인간에게 비교적 편안한 온도(약 0°C)입니다. 성층권 위, 중간권(고도 50km에서 시작하여 고도 80-90km에서 끝남)에서는 지구 표면에서 거리가 멀어짐에 따라(영하 70-80°C까지) 온도 강하가 다시 관찰됩니다. ). 유성은 일반적으로 중간권에서 완전히 연소됩니다.

열권에서 - 플러스 2000K!

열권에서 지구 대기의 화학적 조성(약 85-90km에서 800km의 고도에서 중기 이후 시작됨)은 태양 복사의 영향으로 매우 희박한 "공기"층이 점진적으로 가열되는 현상의 가능성을 결정합니다. . 행성의 "공기 담요"의 이 부분에서 온도 범위는 200~2000K이며, 이는 산소 이온화(원자 산소는 300km 이상 위치)와 산소 원자의 분자 재결합으로 인해 얻어집니다. , 다량의 열 방출이 동반됩니다. 열권은 오로라가 발생하는 곳이다.

열권 위에는 빛과 빠르게 움직이는 수소 원자가 우주 공간으로 탈출할 수 있는 대기의 바깥층인 외기권이 있습니다. 여기에서 지구 대기의 화학적 구성은 대부분 하층의 개별 산소 원자, 중간층의 헬륨 원자, 상층의 거의 전적으로 수소 원자로 표시됩니다. 여기에는 약 3000K의 높은 온도가 우세하며 대기압이 없습니다.

지구의 대기는 어떻게 형성되었나요?

그러나 위에서 언급했듯이 행성이 항상 그러한 대기 구성을 가지고 있었던 것은 아닙니다. 전체적으로 이 요소의 기원에는 세 가지 개념이 있습니다. 첫 번째 가설은 대기가 원시행성 구름의 강착 과정을 통해 흡수되었음을 시사합니다. 그러나 오늘날 이 이론은 상당한 비판을 받고 있습니다. 왜냐하면 그러한 일차 대기는 우리 행성계의 별에서 나오는 태양 “바람”에 의해 파괴되었어야 했기 때문입니다. 또한, 너무 높은 온도로 인해 지구형 행성이 형성되는 영역에 휘발성 원소가 유지될 수 없는 것으로 추정됩니다.

두 번째 가설에서 제시된 바와 같이 지구의 1차 대기 구성은 개발 초기 단계에 태양계 근처에서 도착한 소행성과 혜성에 의한 표면의 활발한 폭격으로 인해 형성되었을 수 있습니다. 이 개념을 확인하거나 반박하는 것은 매우 어렵습니다.

IDG RAS에서의 실험

가장 그럴듯한 것은 세 번째 가설인 것 같습니다. 이 가설은 대기가 약 40억년 전에 지각 맨틀에서 방출된 가스의 결과로 나타났다고 믿습니다. 이 개념은 러시아 과학 아카데미 지리 연구소에서 "Tsarev 2"라는 실험 중에 유성 물질 샘플을 진공 상태에서 가열했을 때 테스트되었습니다. 그런 다음 H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 등과 같은 가스 방출이 기록되었으므로 과학자들은 지구의 1차 대기의 화학적 조성에 물과 이산화탄소, 불화수소가 포함되어 있다고 올바르게 가정했습니다. HF), 일산화탄소 가스(CO), 황화수소(H 2 S), 질소 화합물, 수소, 메탄(CH 4), 암모니아 증기(NH 3), 아르곤 등 1차 대기의 수증기가 형성에 참여했습니다. 수권의 경우, 이산화탄소는 유기 물질과 암석에 더 많이 결합되어 있었고, 질소는 현대 공기의 구성 요소로 전달되었으며, 다시 퇴적암과 유기 물질로 전달되었습니다.

지구의 1차 대기 구성으로 인해 현대인이 호흡 장치 없이는 지구에 존재할 수 없었습니다. 당시에는 필요한 양의 산소가 없었기 때문입니다. 이 원소는 15억년 전에 상당한 양으로 나타났으며, 이는 지구상에서 가장 오래된 주민인 청록색 및 기타 조류의 광합성 과정의 발달과 관련이 있는 것으로 여겨집니다.

최소산소

지구 대기의 구성이 초기에 거의 무산소였다는 사실은 쉽게 산화되지만 산화되지 않은 흑연(탄소)이 가장 오래된(카타르카이아) 암석에서 발견된다는 사실로 알 수 있습니다. 그 후, 농축된 산화철 층을 포함하는 소위 줄무늬 철광석이 나타났습니다. 이는 분자 형태의 강력한 산소 공급원이 행성에 출현했음을 의미합니다. 그러나 이러한 요소는 주기적으로만 발견되는 반면(아마도 동일한 조류 또는 다른 산소 생산자가 무산소 사막의 작은 섬에 나타남) 나머지 세계는 혐기성이었습니다. 후자는 쉽게 산화된 황철석이 화학 반응의 흔적 없이 흐름에 의해 처리된 자갈 형태로 발견되었다는 사실에 의해 뒷받침됩니다. 흐르는 물에는 공기가 잘 통하지 않기 때문에 캄브리아기 이전 대기에는 오늘날의 산소 성분이 1% 미만으로 포함되어 있다는 견해가 발전했습니다.

공기 조성의 혁명적인 변화

대략 원생대 중반(18억년 전)에 세계가 호기성 호흡으로 전환했을 때 "산소 혁명"이 일어났습니다. 이 기간 동안 한 영양소(포도당) 분자에서 38개를 얻을 수 있지만 두 개는 얻을 수 없습니다. 무산소 호흡) 에너지 단위. 산소 측면에서 지구 대기의 구성은 오늘날의 1%를 초과하기 시작했으며 오존층이 나타나기 시작하여 유기체를 방사선으로부터 보호했습니다. 예를 들어, 삼엽충과 같은 고대 동물이 두꺼운 껍질 아래에 "숨겨진" 것은 그녀에게서 나왔습니다. 그때부터 우리 시대까지 주요 "호흡기" 요소의 함량이 점차적으로 증가하여 지구상의 생명체 발달의 다양성을 보장했습니다.

대기 구성의 변화는 대기의 복사 체제에 영향을 미칩니다. 이는 향후 수십 년 동안 현재 및 예상되는 산업 발전 수준에서 지구 기후 시스템에 대한 인위적 영향의 주요 메커니즘입니다.

대기 온실가스의 기여(참조. 온실 효과)이 이러한 영향의 대부분을 차지합니다. 온실가스 농도가 온도에 미치는 영향은 지구에서 나오는 장파 복사의 흡수와 결과적으로 지구 표면의 유효 복사 감소에 의해 결정됩니다. 이 경우 최대 온도가 증가하고 큰 복사 손실로 인해 대기의 더 높은 층의 온도가 감소합니다. 이 효과는 다음 두 가지 상황에 의해 강화됩니다.

1) 온난화 동안 대기 중 수증기량이 증가하여 장파 복사도 차단됩니다.

2) 온난화 동안 극지방의 얼음이 후퇴하여 상대적으로 높은 위도에서 지구의 알베도가 감소합니다.

수명이 긴 모든 온실가스와 오존은 양의 복사강제력(2.9 ± 0.3 W/m2)을 제공합니다. 모든 온실가스 및 에어로졸 농도 변화와 관련된 인위적 요인의 총 방사선 영향은 1.6(0.6에서 2.4)W/m2입니다. 모든 유형의 에어로졸은 구름 알베도를 변경하여 직간접적으로 복사 효과를 생성합니다. 총 에어로졸 영향은 음수입니다(–1.3 ± 0.8 W/m2). 그러나 이러한 추정치의 신뢰성은 온실가스에 대해 얻은 것보다 훨씬 낮습니다(평가 보고서, 2008).

경제 활동에 의해 크게 영향을 받는 대기 중 온실가스:

– 이산화탄소(이산화탄소 2)기후조절 측면에서 가장 중요한 온실가스이다. 지난 250년 동안 대기 중 농도는 전례 없이 35% 증가했습니다. 2005년에는 3억 7900만 –1에 이르렀습니다.

– 메탄(4장) CO 2 다음으로 두 번째로 중요한 온실가스입니다. 그 농도는 산업화 이전에 비해 2.5배 증가해 2005년에는 1774ppb에 달했다.

– 아산화질소(N2O), 그 농도는 산업화 이전 기간에 비해 2005년까지 18% 증가하여 3,190억 –1에 달했습니다. 현재 대기로 유입되는 N 2 O 양의 약 40%는 경제 활동(비료, 축산, 화학 산업)으로 인해 발생합니다.

~에 쌀. 4.7이산화탄소 농도의 시간 경과가 제시됩니다 ( ㅏ), 메탄( 비) 및 아산화질소( V) 지난 10,000년과 1750년 이후의 대기 변화. 시간 경과는 다양한 연구자들의 얼음 퇴적물 측정과 대기 측정을 통해 얻어졌습니다. 그림은 산업 시대 동안 CO 2 및 기타 가스의 점진적인 증가를 명확하게 보여줍니다.

IPCC 4차 평가 보고서(2007)에 따르면, 산업 시대에는 기후 활성 가스의 대기 농도가 상당히 증가합니다. 따라서 지난 250년 동안 대기 중 이산화탄소(CO 2 ) 농도는 280ppm에서 379ppm(단위 부피당 백만분율)으로 증가했습니다. 남극의 고대 대기 구성을 보존한 빙핵의 기포를 분석하여 측정한 현재 대기 중 온실가스 농도는 지난 10,000년 중 어느 때보다 훨씬 높습니다. 산업 시대 동안 전 세계 대기 메탄 농도는 715ppb에서 1,774ppb(단위 부피당 10억분의 1)로 증가했습니다. 최근 수십 년 동안 온실가스 농도의 가장 극적인 증가가 관찰되었으며, 그 결과 대기가 따뜻해졌습니다.

그래서 그 과정은 현대 기후 온난화지속 가능한 배경에서 발생합니다. 온실가스 농도 증가, 그리고 무엇보다 먼저 이산화탄소(CO 2)입니다. 따라서 1999년 데이터에 따르면 화석 연료 연소로 인한 인간 활동의 결과로 발생한 CO 2 배출량은 1996년에 62억 톤에 이르렀으며 이는 1950년보다 거의 4배 더 많은 것입니다. 1750년부터 2000년까지 대기 중 이산화탄소 농도는 31% 증가했습니다(Perevedentsev Yu.P., 2009).

러시아 Teriberka 관측소에서 CO 2 농도의 시간 경과(그림 4.8)는 20년 동안의 평균 CO 2 증가율이 연간 170만 –1이었으며 상당한 계절적 변동이 15~2천만 –1이라는 것을 보여줍니다.

쌀. 2.8. 1988년 이후 관측 기간 동안 테리베르카 관측소(콜라 반도) 대기 중 CO 2 농도의 시간 경과. 점과 선은 단일 측정값을 나타냅니다( 1 ), 평활화된 계절 변동( 2 ) 및 장기 추세( 3 ) CO 2 CO 2 농도,ppm(OD, 2008)

온실 효과의 메커니즘은 지구로 들어오는 태양 복사와 지구에서 나가는 복사를 대기가 흡수하는 능력의 차이로 설명됩니다. 지구는 태양으로부터 평균 파장 약 0.5미크론의 넓은 스펙트럼 대역의 방사선을 받으며, 이 단파 방사선은 거의 대기를 통과합니다. 지구는 평균 파장이 약 10미크론인 장파 적외선 범위에서 거의 완전한 흑체와 같은 수신 에너지를 방출합니다. 이 범위에서 많은 가스(CO 2, CH 4, H 2 O 등)는 수많은 흡수 대역을 가지며, 이러한 가스는 방사선을 흡수하여 결과적으로 열을 방출하고 대부분 대기를 가열합니다. 이산화탄소는 지구에서 나오는 12~18 미크론 범위의 방사선을 집중적으로 흡수하며 온실 효과를 제공하는 주요 요인 중 하나입니다(Perevedentsev Yu.P., 2009).

현대 기후 온난화. 현대 기후가 변화하고 있다는 사실은 모든 사람이 인식하고 있습니다. 도구 측정과 자연 지표가 모두 한 가지를 나타내기 때문입니다. 최근 수십 년 동안 지구 기후가 상당히 온난화되었습니다. 지난 세기(1906~2005) 동안 지상 기반 기상 네트워크는 지구 표면 평균 기온이 0.74°C만큼 크게 증가한 것으로 기록했습니다. 온난화의 원인을 논의할 때 의견 차이가 발생합니다. 4차 평가 보고서에서 IPCC 전문가(2007)는 관측된 온난화의 원인에 관해 결론을 내립니다. 즉, 지난 50년 동안 기후 변화가 외부(인위적) 영향 없이 발생할 가능성은 극히 낮다고 평가됩니다(<5%). С высокой степенью вероятности (>90%)는 지난 50년 동안 관찰된 변화가 자연적 요인뿐만 아니라 외부 영향에 의해서도 발생했다고 말합니다. 90% 이상의 신뢰도로 보고서는 인위적 온실가스 농도 증가가 20세기 중반 이후 지구 온난화의 대부분을 담당한다고 밝혔습니다.

온난화의 원인에 대한 다른 견해가 있습니다. 내부 요인, 온난화와 냉각 방향 모두에서 온도 변동을 일으키는 자연적 변동성입니다. 따라서 연구(Datsenko N.M., Monin A.S., Sonechkin D.M., 2004)에서 이 개념을 지지하는 사람들은 20세기(90년대) 지구 기온이 가장 크게 증가한 기간이 60년대의 상승 지점에 속한다는 것을 나타냅니다. 여름의 변동은 대기의 열 및 순환 상태를 나타내는 지표로 식별됩니다. 동시에, 현대의 기후 변동은 준주기적인 외부 영향(달-태양 조석 및 태양 활동의 주기, 태양계에서 가장 큰 행성의 공전 주기)에 대한 기후 시스템의 비선형 반응의 결과라고 제안됩니다. 공통 센터 주변 등) (Perevedentsev Yu.P. ., 2009).

처음으로 산업 CO 2 대기 배출 증가가 H.E. XX세기 50년대 초반에 Suess. 나무 나이테의 탄소 비율 변화에 기초하여 Suess는 19세기 후반부터 대기 중 이산화탄소가 화석 연료 연소로 인한 CO 2 배출로 보충되었다고 결론지었습니다. 그는 우주 입자의 작용으로 인해 대기 중에 지속적으로 형성되는 방사성 C 14와 안정한 C 12의 비율이 흐름에 의한 대기 CO 2의 "희석"으로 인해 지난 수백 년 동안 감소하고 있음을 발견했습니다. 실제로 C가 전혀 포함되어 있지 않은 화석 연료에서 나오는 CO 2의 비율입니다(C 14의 반감기는 5730년과 같습니다). 따라서 대기 중으로의 산업 CO 2 배출 증가는 나무 나이테 측정을 기반으로 감지되었습니다. 태평양의 마우나 로아 관측소에서 대기 중 CO 2 농도에 대한 기록이 시작된 것은 1958년이었습니다.

쌀. 4.7. 이산화탄소 농도의 시간 경과 ( ㅏ), 메탄( 비) 및 아산화질소( V) 대기와 지난 10,000년 동안(큰 패널) 및 1750년 이후(그 안에 삽입된 작은 패널)의 변화. 다양한 연구자들의 얼음 퇴적물(다양한 색상과 구성의 기호) 측정 결과와 대기 측정 결과(빨간색 곡선). 측정된 방사선 영향 농도에 해당하는 평가 규모는 오른쪽의 큰 패널에 표시됩니다(기후 변화에 대한 평가 보고서 및 러시아 연방 영토에 미치는 영향(AR), 2008)

지구의 대기

대기(에서. 고대 그리스어ἀτμός - 증기 및 σταῖρα - 공) - 가스껍데기 ( 지구권), 행성을 둘러싸고 지구. 내부 표면이 덮여 있습니다. 수계그리고 부분적으로 짖다, 바깥 쪽은 우주 공간의 지구 근처 부분과 접해 있습니다.

대기를 연구하는 일련의 물리학 및 화학 분야는 일반적으로 다음과 같이 불립니다. 대기 물리학. 분위기가 결정한다 날씨지구 표면에서 날씨를 연구하다 기상학및 장기 변형 기후 - 기후학.

대기의 구조

대기의 구조

대류권

상한선은 극지방의 고도 8-10km, 온대 지방의 10-12km, 열대 위도의 16-18km입니다. 여름보다 겨울에 더 낮다. 대기의 가장 낮은 주요 층. 대기 전체 질량의 80% 이상, 대기에 존재하는 전체 수증기의 약 90%를 함유하고 있습니다. 대류권에서는 고도로 발달되어 있다. 난기류그리고 전달, 일어나다 구름, 개발 중 사이클론그리고 고기압. 평균 수직으로 고도가 증가함에 따라 온도가 감소합니다. 구배 0.65°/100m

다음은 지구 표면에서 "정상 조건"으로 허용됩니다: 밀도 1.2kg/m3, 기압 101.35kPa, 온도 + 20°C 및 상대 습도 50%. 이러한 조건부 지표는 순전히 공학적 의미를 갖습니다.

천장

고도 11~50km에 위치한 대기층. 11-25km 층(성층권 하층)의 약간의 온도 변화와 25-40km 층의 온도가 -56.5에서 0.8°로 증가하는 것이 특징입니다. 와 함께(성층권 또는 지역의 상층 반전). 약 40km의 고도에서 약 273K(거의 0°C)의 값에 도달한 후 온도는 약 55km의 고도까지 일정하게 유지됩니다. 이 일정한 온도 영역을 성층권성층권과 성층권의 경계이다. 중간권.

성층권

성층권과 중간권 사이의 대기 경계층. 수직 온도 분포에는 최대(약 0°C)가 있습니다.

중간권

지구의 대기

중간권고도 50km에서 시작하여 80-90km까지 확장됩니다. 온도는 (0.25-0.3)°/100m의 평균 수직 경사로 높이에 따라 감소합니다. 주요 에너지 과정은 복사열 전달입니다. 복잡한 광화학 과정 자유 라디칼, 진동으로 여기된 분자 등은 대기의 빛을 유발합니다.

폐경

중간권과 열권 사이의 전이층. 수직 온도 분포에는 최소값(약 -90°C)이 있습니다.

카르만 라인

일반적으로 지구 대기와 우주 사이의 경계로 간주되는 해발 높이입니다.

열권

주요 기사: 열권

상한은 약 800km입니다. 온도는 200-300km의 고도까지 상승하여 1500K 정도의 값에 도달한 후 높은 고도까지 거의 일정하게 유지됩니다. 자외선 및 X 선 태양 복사 및 우주 복사의 영향으로 공기 이온화가 발생합니다 (“ 오로라") - 주요 영역 전리층열권 안에 누워 있습니다. 300km 이상의 고도에서는 원자 산소가 우세합니다.

최대 고도 120km의 대기층

외기권(산란구)

외기권- 열권의 외부 부분인 분산 구역은 700km 이상에 위치합니다. 외기권의 가스는 매우 희박하며 여기에서 입자가 행성 간 공간으로 누출됩니다( 소산).

고도 100km까지의 대기는 균질하고 잘 혼합된 가스 혼합물입니다. 더 높은 층에서는 높이에 따른 가스 분포가 분자량에 따라 달라지며, 무거운 가스의 농도는 지구 표면에서 멀어질수록 더 빨리 감소합니다. 가스 밀도의 감소로 인해 온도는 성층권의 0 °C에서 중간권의 -110 °C로 떨어집니다. 그러나 고도 200~250km에서 개별 입자의 운동 에너지는 ~1500°C의 온도에 해당합니다. 200km 이상에서는 시간과 공간에 따른 온도와 가스 밀도의 상당한 변동이 관찰됩니다.

약 2000-3000km의 고도에서 외기권은 점차 소위 소위로 변합니다. 우주 진공 근처, 주로 수소 원자와 같이 매우 희박한 행성 간 가스 입자로 채워져 있습니다. 그러나 이 가스는 행성 간 물질의 일부일뿐입니다. 다른 부분은 혜성과 유성 기원의 먼지 입자로 구성됩니다. 극도로 희박한 먼지 입자 외에도 태양 및 은하계에서 유래한 전자기 및 미립자 방사선이 이 공간으로 침투합니다.

대류권은 대기 질량의 약 80%, 성층권은 약 20%를 차지합니다. 중간권의 질량은 0.3% 이하이고, 열권은 대기 전체 질량의 0.05% 미만입니다. 대기의 전기적 특성에 따라 중성자층과 전리층이 구별됩니다. 현재 대기는 고도 2000~3000km까지 확장된 것으로 추정된다.

대기 중 가스의 구성에 따라 방출됩니다. 동종권그리고 이권. 이권 -이러한 고도에서의 혼합은 무시할 수 있기 때문에 중력이 가스 분리에 영향을 미치는 영역입니다. 이는 이종권의 다양한 구성을 의미합니다. 그 아래에는 대기의 잘 혼합되고 균질한 부분이 있습니다. 동종권. 이러한 층 사이의 경계를 이라고 합니다. 터보 일시 정지, 고도 약 120km에 있습니다.

물리적 특성

대기의 두께는 지구 표면에서 약 2000~3000km이다. 총질량 공기- (5.1-5.3)×10 18kg. 몰 질량깨끗하고 건조한 공기는 28.966입니다. 압력 0°C에서 해수면 101.325 kPa; 임계온도?140.7°C; 임계 압력 3.7MPa; 씨 피 1.0048×10 3 J/(kg K) (0 °C에서), 씨 V 0.7159×10 3 J/(kg·K)(0°C에서). 0 °C에서 물에 대한 공기의 용해도는 0.036%이고, 25 °C - 0.22%입니다.

대기의 생리적 및 기타 특성

이미 해발 5km 고도에서 훈련받지 않은 사람이 발달하고 있습니다. 산소 결핍적응하지 않으면 개인의 성과가 크게 저하됩니다. 대기의 생리학적 영역은 여기서 끝납니다. 고도 15km에서는 인간의 호흡이 불가능하지만 최대 약 115km의 대기에는 산소가 포함되어 있습니다.

대기는 우리에게 호흡에 필요한 산소를 공급합니다. 그러나 대기의 전체 압력이 떨어지기 때문에 고도가 높아질수록 산소의 부분압도 그에 따라 감소합니다.

인간의 폐에는 약 3리터의 폐포 공기가 지속적으로 포함되어 있습니다. 부분 압력정상 대기압에서 폐포 공기의 산소는 110mmHg입니다. Art., 이산화탄소 압력 - 40 mm Hg. Art. 및 수증기 - 47 mm Hg. 미술. 고도가 증가함에 따라 산소압은 떨어지고 폐에 있는 물과 이산화탄소의 총 증기압은 약 87mmHg로 거의 일정하게 유지됩니다. 미술. 주변 공기압이 이 값과 같아지면 폐로의 산소 공급이 완전히 중단됩니다.

약 19-20km의 고도에서 대기압은 47mmHg로 떨어집니다. 미술. 따라서 이 고도에서는 물과 간질액이 인체에서 끓기 시작합니다. 이 고도에서는 여압 객실 외부에서 사망이 거의 즉시 발생합니다. 따라서 인간 생리학의 관점에서 볼 때 "우주"는 이미 15-19km의 고도에서 시작됩니다.

대류권과 성층권 등 밀도가 높은 공기층은 방사선의 유해한 영향으로부터 우리를 보호합니다. 36km 이상의 고도에서 공기가 충분히 희박해지면 이온화제는 신체에 강렬한 영향을 미칩니다. 방사능- 1차 우주선; 40km 이상의 고도에서는 태양 스펙트럼의 자외선 부분이 인간에게 위험합니다.

우리가 지구 표면 위로 점점 더 높이 올라갈 때, 대기의 하층부에서 소리의 전파, 공기 역학의 출현과 같은 친숙한 현상이 관찰됩니다. 승강기저항, 열전달 전달등등

희박한 공기층에서 분포 소리불가능한 것으로 밝혀졌습니다. 60~90km의 고도까지 제어된 공기 역학적 비행을 위해 공기 저항과 양력을 사용하는 것이 여전히 가능합니다. 그러나 100-130km의 고도에서 시작하면 모든 조종사에게 친숙한 개념입니다. 숫자 M그리고 음속 장벽의미를 잃으면 조건이 있습니다 카르만 라인그 너머에는 반력을 통해서만 제어할 수 있는 순수한 탄도 비행 영역이 시작됩니다.

100km 이상의 고도에서 대기에는 대류(예: 공기 혼합)를 통해 열 에너지를 흡수, 전도 및 전달하는 능력이라는 또 다른 놀라운 특성이 없습니다. 이는 궤도 우주 정거장에 있는 장비의 다양한 요소가 비행기에서 일반적으로 수행되는 것과 같은 방식으로 공기 제트기 및 공기 라디에이터의 도움으로 외부에서 냉각될 수 없음을 의미합니다. 일반적으로 우주에서와 같이 이러한 높이에서는 열을 전달하는 유일한 방법은 다음과 같습니다. 열복사.

대기 조성

건조한 공기의 구성

지구의 대기는 주로 가스와 다양한 불순물(먼지, 물방울, 얼음 결정, 바다 소금, 연소 생성물)로 구성됩니다.

대기를 구성하는 가스의 농도는 물(H 2 O)과 이산화탄소(CO 2)를 제외하고 거의 일정합니다.

건조한 공기의 구성

질소

산소

아르곤

물

이산화탄소

네온

헬륨

메탄

크립톤

수소

기호 엑스 에

아산화질소

표에 표시된 가스 외에도 대기에는 SO 2, NH 3, CO, 오존, 탄화수소, HCl, HF, 커플 HG, I 2 그리고 또한 아니요그리고 소량의 다른 많은 가스. 대류권에는 끊임없이 많은 수의 부유 고체 및 액체 입자가 포함되어 있습니다 ( 에어로졸).

대기 형성의 역사

가장 일반적인 이론에 따르면, 지구 대기는 시간이 지남에 따라 네 가지 다른 구성을 가지고 있습니다. 처음에는 가벼운 가스로 구성되었습니다 ( 수소그리고 헬륨), 행성 간 공간에서 캡처되었습니다. 이것이 소위 1차 대기(약 40억년 전). 다음 단계에서는 활발한 화산 활동으로 인해 대기가 수소 이외의 가스(이산화탄소, 암모니아, 수증기). 이렇게 형성됐어요 2차 대기(현재로부터 약 30억년 전). 이 분위기는 회복적이었습니다. 또한 대기 형성 과정은 다음 요소에 의해 결정됩니다.

    가벼운 가스(수소 및 헬륨)가 누출되는 경우 행성간 공간;

    자외선, 번개 방전 및 기타 요인의 영향으로 대기에서 발생하는 화학 반응.

점차적으로 이러한 요인들이 형성을 가져 왔습니다. 3차 대기, 훨씬 낮은 수소 함량과 훨씬 높은 질소 및 이산화탄소 함량(암모니아와 탄화수소의 화학 반응의 결과로 형성됨)이 특징입니다.

질소

다량의 N2가 형성되는 것은 30억년 전부터 광합성의 결과로 지구 표면에서 나오기 시작한 분자 O2에 의한 암모니아-수소 대기의 산화 때문입니다. N2는 또한 질산염 및 기타 질소 함유 화합물의 탈질화 결과로 대기 중으로 방출됩니다. 질소는 상부 대기에서 오존에 의해 NO로 산화됩니다.

질소 N 2는 특정 조건(예: 번개 방전 중)에서만 반응합니다. 전기 방전 중 오존에 의한 분자 질소의 산화는 질소 비료의 산업 생산에 사용됩니다. 낮은 에너지 소비로 산화하여 생물학적 활성 형태로 전환할 수 있습니다. 시아노박테리아(청녹색 조류)그리고 rhizobial을 형성하는 결절 박테리아 공생와 함께 콩과 식물식물, 소위 녹비.

산소

대기의 구성은 지구에 출현하면서 급격하게 변하기 시작했습니다. 살아있는 유기체, 결과적으로 광합성산소 방출과 이산화탄소 흡수가 동반됩니다. 처음에는 암모니아, 탄화수소, 아질산 형태와 같은 환원된 화합물의 산화에 산소가 소비되었습니다. 선바다 등에 포함되어 있습니다. 이 단계가 끝나면 대기 중 산소 함량이 증가하기 시작했습니다. 점차적으로 산화성을 지닌 현대적인 분위기가 형성되었습니다. 이로 인해 발생하는 많은 프로세스에 심각하고 급격한 변화가 발생했기 때문에 대기, 암석권그리고 생물권, 이 이벤트의 이름은 산소 재해.

동안 현생대대기의 구성과 산소 함량이 변화했습니다. 그들은 주로 유기 퇴적물의 퇴적 속도와 상관관계가 있었습니다. 따라서 석탄이 축적되는 기간 동안 대기 중 산소 함량은 분명히 현대 수준을 크게 초과했습니다.

이산화탄소

대기 중 CO 2의 함량은 화산 활동과 지구 껍질의 화학적 과정에 따라 다르지만 무엇보다도 유기물의 생합성 및 분해 강도에 따라 달라집니다. 생물권 지구. 현재 지구의 거의 전체 바이오매스(약 2.4×1012톤) )은 대기 중에 포함된 이산화탄소, 질소 및 수증기로 인해 형성됩니다. 묻혀있다 대양, V 늪그리고 숲유기물이 변한다 석탄, 기름그리고 천연 가스. (센티미터. 지구화학적 탄소 순환)

희가스

불활성 가스 공급원 - 아르곤, 헬륨그리고 크립톤- 화산 폭발과 방사성 원소의 붕괴. 일반적으로 지구와 특히 대기는 우주에 비해 불활성 가스가 고갈되어 있습니다. 그 이유는 행성 간 공간으로 가스가 지속적으로 누출되기 때문인 것으로 믿어집니다.

대기 오염

최근에는 대기의 진화가 다음과 같은 영향을 받기 시작했습니다. 인간. 그의 활동의 결과는 이전 지질 시대에 축적된 탄화수소 연료의 연소로 인해 대기 중 이산화탄소 함량이 지속적으로 크게 증가한 것입니다. 광합성 과정에서 엄청난 양의 CO 2 가 소비되고 세계 해양에 흡수됩니다. 이 가스는 탄산염 암석과 식물 및 동물 기원 유기 물질의 분해, 화산 활동 및 인간 산업 활동으로 인해 대기로 유입됩니다. 지난 100년 동안 대기 중 CO 2 함량은 10% 증가했으며 그 중 대부분(3,600억 톤)은 연료 연소에서 발생합니다. 연료 연소 증가율이 계속된다면 향후 50~60년 안에 대기 중 CO 2 양이 두 배로 증가하여 다음과 같은 현상이 발생할 수 있습니다. 글로벌 기후 변화.

연료 연소는 오염 가스의 주요 원인입니다( 콜로라도, 아니요, 그래서 2 ). 이산화황은 대기 산소에 의해 산화되어 그래서 3 대기의 상층부에서 물과 암모니아 증기와 상호 작용하여 결과적으로 황산(H 2 그래서 4 ) 그리고 황산암모늄((NH 4 ) 2 그래서 4 ) 소위 형태로 지구 표면으로 돌아갑니다. 산성비. 용법 내연 기관질소 산화물, 탄화수소 및 납 화합물로 인해 심각한 대기 오염이 발생합니다( 테트라에틸납 Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

대기의 에어로졸 오염은 자연적 원인(화산 폭발, 먼지 폭풍, 해수 방울 및 식물 꽃가루 동반 등)과 인간의 경제 활동(광석 및 건축 자재 채굴, 연료 연소, 시멘트 제조 등)에 의해 발생합니다. ). 대기 중으로 미립자 물질이 집중적으로 대규모로 방출되는 것은 지구상의 기후 변화를 일으킬 수 있는 원인 중 하나입니다.

대기라고 알려진 지구를 둘러싸고 있는 가스 외피는 5개의 주요 층으로 구성됩니다. 이 층은 행성 표면, 해수면(때로는 아래)에서 시작하여 다음 순서로 우주 공간으로 올라갑니다.

  • 대류권;
  • 천장;
  • 중간권;
  • 열권;
  • 외기권.

지구 대기의 주요 층 다이어그램

이들 주요 5개 층 각각 사이에는 공기 온도, 구성 및 밀도의 변화가 발생하는 "일시 정지"라고 불리는 전이 구역이 있습니다. 지구 대기는 정지와 함께 총 9개의 층으로 구성됩니다.

대류권: 날씨가 일어나는 곳

대기의 모든 층 중에서 대류권은 우리가 그 바닥, 즉 행성 표면에 살고 있기 때문에 (당신이 깨닫든 모르든) 우리에게 가장 친숙한 층입니다. 그것은 지구 표면을 둘러싸고 수 킬로미터에 걸쳐 위로 뻗어 있습니다. 대류권이라는 단어는 "지구의 변화"를 의미합니다. 이 층은 일상적인 날씨가 발생하는 곳이기 때문에 매우 적절한 이름입니다.

대류권은 행성 표면에서 시작하여 6~20km 높이까지 올라갑니다. 우리와 가장 가까운 층의 아래쪽 1/3에는 전체 대기 가스의 50%가 포함되어 있습니다. 이것은 전체 대기 중 숨을 쉬는 유일한 부분입니다. 태양의 열 에너지를 흡수하는 지구 표면에 의해 공기가 아래에서 가열되기 때문에 고도가 증가함에 따라 대류권의 온도와 압력이 감소합니다.

맨 위에는 대류권과 성층권 사이의 완충 역할을 하는 대류권계면(tropopause)이라는 얇은 층이 있습니다.

성층권: 오존의 고향

성층권은 대기의 다음 층입니다. 그것은 지구 표면 위 6-20km에서 50km까지 확장됩니다. 이 층은 대부분의 상업용 여객기가 비행하고 열기구가 이동하는 층입니다.

여기서 공기는 위아래로 흐르지 않고 매우 빠른 기류로 표면과 평행하게 이동합니다. 상승함에 따라 태양 복사의 부산물인 자연 발생 오존(O3)과 태양의 유해한 자외선을 흡수할 수 있는 산소가 풍부하여 온도가 상승합니다(기상학에서는 고도에 따른 온도 상승이 알려져 있음). "반전"으로).

성층권은 바닥 부분의 온도가 더 따뜻하고 상단 부분의 온도가 더 낮기 때문에 대기의 이 부분에서는 대류(기단의 수직 이동)가 거의 발생하지 않습니다. 실제로 이 층은 폭풍 구름이 침투하는 것을 방지하는 대류 캡 역할을 하기 때문에 성층권에서 대류권에서 맹렬한 폭풍을 볼 수 있습니다.

성층권 다음에는 다시 완충층이 있는데, 이번에는 성층권이라고 불립니다.

중간권: 중간 대기

중간권은 지구 표면에서 약 50~80km 떨어져 있습니다. 상부 중간권은 지구상에서 가장 추운 자연 장소로 온도가 -143°C 이하로 떨어질 수 있습니다.

열권: 상층 대기

중간권과 중간권 이후에는 열권이 옵니다. 열권은 행성 표면에서 80~700km 사이에 위치하며 대기권 전체 공기의 0.01% 미만을 포함합니다. 여기의 온도는 최대 +2000°C에 도달하지만 공기가 극도로 얇아지고 열을 전달하는 가스 분자가 부족하기 때문에 이러한 높은 온도는 매우 차갑게 인식됩니다.

외기권(Exosphere): 대기와 우주의 경계

지구 표면 위 약 700-10,000km의 고도에는 외기권, 즉 대기의 바깥 가장자리, 공간과 접경이 있습니다. 이곳에서는 기상 위성이 지구 궤도를 돌고 있습니다.

전리층은 어떻습니까?

전리층은 별도의 층이 아니지만 실제로는 고도 60~1000km 사이의 대기를 가리키는 용어로 사용된다. 여기에는 중간권의 최상부 부분, 전체 열권 및 외기권의 일부가 포함됩니다. 전리층이라는 이름은 대기의 이 부분에서 태양으로부터의 방사선이 지구 자기장을 통과할 때 이온화되기 때문에 붙여진 이름입니다. 이 현상은 북극광으로 지상에서 관찰됩니다.