Composição da atmosfera terrestre em percentagem. Atmosfera da terra

A atmosfera é uma mistura de vários gases. Estende-se desde a superfície da Terra até uma altura de 900 km, protegendo o planeta do espectro nocivo da radiação solar, e contém gases necessários para toda a vida no planeta. A atmosfera retém o calor do sol, aquecendo a superfície da Terra e criando um clima favorável.

Composição atmosférica

A atmosfera da Terra consiste principalmente em dois gases - nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Além disso, contém impurezas de dióxido de carbono e outros gases. na atmosfera existe na forma de vapor, gotículas de umidade nas nuvens e cristais de gelo.

Camadas da atmosfera

A atmosfera consiste em muitas camadas, entre as quais não existem limites claros. As temperaturas das diferentes camadas diferem marcadamente umas das outras.

• Magnetosfera sem ar. É aqui que a maioria dos satélites da Terra voa fora da atmosfera terrestre.
• Exosfera (450-500 km da superfície). Quase sem gases. Alguns satélites meteorológicos voam na exosfera. A termosfera (80-450 km) é caracterizada por altas temperaturas, chegando a 1700°C na camada superior.
• Mesosfera (50-80 km). Nesta área, a temperatura cai à medida que a altitude aumenta. É aqui que queima a maioria dos meteoritos (fragmentos de rochas espaciais) que entram na atmosfera.
• Estratosfera (15-50 km). Contém camada de ozônio, ou seja, uma camada de ozônio que absorve a radiação ultravioleta do Sol. Isso faz com que as temperaturas perto da superfície da Terra aumentem. Aviões a jato geralmente voam aqui porque A visibilidade nesta camada é muito boa e quase não há interferências causadas pelas condições climáticas.
• Troposfera. A altura varia de 8 a 15 km da superfície terrestre. É aqui que se forma o clima do planeta, já que em Esta camada contém mais vapor de água, poeira e ventos. A temperatura diminui com a distância da superfície terrestre.

Pressão atmosférica

Embora não sintamos isso, camadas da atmosfera exercem pressão sobre a superfície da Terra. É mais alto perto da superfície e, à medida que você se afasta dela, diminui gradualmente. Depende da diferença de temperatura entre a terra e o oceano e, portanto, em áreas localizadas na mesma altitude acima do nível do mar, existem frequentemente pressões diferentes. A baixa pressão traz tempo úmido, enquanto a alta pressão geralmente traz tempo claro.

Movimento de massas de ar na atmosfera

E as pressões forçam a mistura das camadas inferiores da atmosfera. É assim que surgem os ventos, soprando de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão. Em muitas regiões, os ventos locais também surgem devido às diferenças de temperatura entre a terra e o mar. As montanhas também têm uma influência significativa na direção dos ventos.

Efeito estufa

O dióxido de carbono e outros gases que constituem a atmosfera terrestre retêm o calor do sol. Este processo é comumente chamado de efeito estufa, uma vez que lembra em muitos aspectos a circulação de calor nas estufas. O efeito estufa provoca o aquecimento global no planeta. Em áreas de alta pressão - anticiclones - começa um tempo claro e ensolarado. Áreas de baixa pressão - ciclones - geralmente apresentam clima instável. Calor e luz entrando na atmosfera. Os gases retêm o calor refletido da superfície da Terra, causando assim um aumento na temperatura da Terra.

Existe uma camada especial de ozônio na estratosfera. O ozônio bloqueia a maior parte da radiação ultravioleta do Sol, protegendo a Terra e toda a vida nela. Os cientistas descobriram que a causa da destruição da camada de ozônio são os gases especiais de dióxido de clorofluorocarbono contidos em alguns aerossóis e equipamentos de refrigeração. No Ártico e na Antártica, foram descobertos enormes buracos na camada de ozônio, contribuindo para um aumento na quantidade de radiação ultravioleta que afeta a superfície da Terra.

O ozônio é formado na baixa atmosfera como resultado entre a radiação solar e vários gases e gases de exaustão. Geralmente ele está disperso por toda a atmosfera, mas se uma camada fechada de ar frio se formar sob uma camada de ar quente, o ozônio se concentra e ocorre a poluição atmosférica. Infelizmente, isto não pode substituir o ozono perdido nos buracos de ozono.

Um buraco na camada de ozônio sobre a Antártica é claramente visível nesta fotografia de satélite. O tamanho do buraco varia, mas os cientistas acreditam que ele está em constante crescimento. Esforços estão sendo feitos para reduzir o nível de gases de exaustão na atmosfera. A poluição do ar deve ser reduzida e os combustíveis sem fumaça devem ser usados ​​nas cidades. A poluição atmosférica causa irritação nos olhos e asfixia em muitas pessoas.

O surgimento e evolução da atmosfera terrestre

A atmosfera moderna da Terra é o resultado de um longo desenvolvimento evolutivo. Surgiu como resultado da ação combinada de fatores geológicos e da atividade vital dos organismos. Ao longo da história geológica, a atmosfera terrestre passou por diversas mudanças profundas. Com base em dados geológicos e premissas teóricas, a atmosfera primordial da jovem Terra, que existiu há cerca de 4 bilhões de anos, poderia consistir em uma mistura de gases inertes e nobres com uma pequena adição de nitrogênio passivo (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). Atualmente, a visão sobre a composição e estrutura da atmosfera inicial mudou um pouco. A atmosfera primária (protoatmosfera) no estágio protoplanetário mais antigo., ou seja, com mais de 4,2 bilhões anos, pode consistir em uma mistura de metano, amônia e dióxido de carbono.Como resultado da desgaseificação do manto e dos processos de intemperismo ativo que ocorrem na superfície da Terra, vapor de água, compostos de carbono na forma de CO 2 e CO, enxofre e seus compostos começaram a entrar na atmosfera, bem como ácidos halogéneos fortes - HCI, HF, HI e ácido bórico, que foram complementados por metano, amônia, hidrogênio, argônio e alguns outros gases nobres na atmosfera. Esta atmosfera primária era extremamente fina. Portanto, a temperatura na superfície terrestre estava próxima da temperatura de equilíbrio radiativo (A. S. Monin, 1977).

Com o tempo, a composição gasosa da atmosfera primária começou a se transformar sob a influência dos processos de intemperismo das rochas que se projetam na superfície terrestre, da atividade de cianobactérias e algas verde-azuladas, dos processos vulcânicos e da ação da luz solar. Isso levou à decomposição do metano em dióxido de carbono, da amônia em nitrogênio e hidrogênio; O dióxido de carbono, que afundou lentamente na superfície da Terra, e o nitrogênio começaram a se acumular na atmosfera secundária. Graças à atividade vital das algas verde-azuladas, o oxigênio começou a ser produzido no processo de fotossíntese, que, no entanto, no início era gasto principalmente na “oxidação dos gases atmosféricos e depois das rochas. Ao mesmo tempo, a amônia, oxidada em nitrogênio molecular, começou a se acumular intensamente na atmosfera. Supõe-se que uma quantidade significativa de nitrogênio na atmosfera moderna seja relíquia. Metano e monóxido de carbono foram oxidados em dióxido de carbono. O enxofre e o sulfeto de hidrogênio foram oxidados a SO 2 e SO 3, que, devido à sua alta mobilidade e leveza, foram rapidamente removidos da atmosfera. Assim, a atmosfera de uma atmosfera redutora, como era no Arqueano e no Proterozóico Inferior, gradualmente se transformou em uma atmosfera oxidante.

O dióxido de carbono entrou na atmosfera tanto como resultado da oxidação do metano quanto como resultado da desgaseificação do manto e do intemperismo das rochas. No caso de todo o dióxido de carbono liberado ao longo da história da Terra ter sido preservado na atmosfera, sua pressão parcial atualmente poderia se tornar a mesma de Vênus (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Mas na Terra o processo inverso estava em ação. Uma parte significativa do dióxido de carbono da atmosfera foi dissolvida na hidrosfera, onde foi utilizada pelos hidrobiontes para construir suas conchas e convertida biogenicamente em carbonatos. Posteriormente, formaram-se a partir deles espessos estratos de carbonatos quimiogênicos e organogênicos.

O oxigênio entrou na atmosfera vindo de três fontes. Durante muito tempo, a partir do surgimento da Terra, ele foi liberado durante a desgaseificação do manto e foi gasto principalmente em processos oxidativos.Outra fonte de oxigênio foi a fotodissociação do vapor d'água pela forte radiação solar ultravioleta. Aparências; o oxigênio livre na atmosfera levou à morte da maioria dos procariontes que viviam em condições redutoras. Os organismos procarióticos mudaram seus habitats. Eles deixaram a superfície da Terra em suas profundezas e áreas onde ainda permaneciam condições de recuperação. Eles foram substituídos por eucariotos, que começaram a converter energeticamente dióxido de carbono em oxigênio.

Durante o Arqueano e uma parte significativa do Proterozóico, quase todo o oxigênio proveniente de formas abiogênicas e biogênicas foi gasto principalmente na oxidação do ferro e do enxofre. No final do Proterozóico, todo o ferro metálico bivalente localizado na superfície da Terra foi oxidado ou movido para o núcleo da Terra. Isso fez com que a pressão parcial do oxigênio na atmosfera do início do Proterozóico mudasse.

Em meados do Proterozóico, a concentração de oxigênio na atmosfera atingiu o ponto do Júri e atingiu 0,01% do nível moderno. A partir dessa época, o oxigênio começou a se acumular na atmosfera e, provavelmente, já no final do Rifeano seu conteúdo atingiu o ponto Pasteur (0,1% do nível moderno). É possível que a camada de ozônio tenha surgido no período Vendiano e nunca tenha desaparecido.

O surgimento do oxigênio livre na atmosfera terrestre estimulou a evolução da vida e levou ao surgimento de novas formas com metabolismo mais avançado. Se as algas unicelulares eucarióticas e cianetos anteriores, que apareceram no início do Proterozóico, exigiam um conteúdo de oxigênio na água de apenas 10 -3 de sua concentração moderna, então com o surgimento de Metazoa não esqueléticos no final do início do Vendiano, ou seja, há cerca de 650 milhões de anos, a concentração de oxigênio na atmosfera deveria ser significativamente maior. Afinal, Metazoa utilizava a respiração de oxigênio e isso exigia que a pressão parcial do oxigênio atingisse um nível crítico - o ponto Pasteur. Neste caso, o processo de fermentação anaeróbica foi substituído por um metabolismo de oxigênio energeticamente mais promissor e progressivo.

Depois disso, o acúmulo adicional de oxigênio na atmosfera terrestre ocorreu rapidamente. O aumento progressivo do volume de algas verde-azuladas contribuiu para atingir na atmosfera o nível de oxigênio necessário ao suporte vital do mundo animal. Uma certa estabilização do teor de oxigênio na atmosfera ocorreu a partir do momento em que as plantas chegaram à terra - há aproximadamente 450 milhões de anos. O surgimento das plantas em terra, ocorrido no período Siluriano, levou à estabilização final dos níveis de oxigênio na atmosfera. A partir daí, sua concentração passou a oscilar dentro de limites bastante estreitos, nunca ultrapassando os limites da existência de vida. A concentração de oxigênio na atmosfera estabilizou completamente desde o aparecimento das plantas com flores. Este evento ocorreu em meados do período Cretáceo, ou seja, cerca de 100 milhões de anos atrás.

A maior parte do nitrogênio foi formada nos estágios iniciais do desenvolvimento da Terra, principalmente devido à decomposição da amônia. Com o surgimento dos organismos, iniciou-se o processo de ligação do nitrogênio atmosférico à matéria orgânica e seu enterramento nos sedimentos marinhos. Depois que os organismos chegaram à terra, o nitrogênio começou a ser enterrado nos sedimentos continentais. Os processos de processamento de nitrogênio livre intensificaram-se especialmente com o advento das plantas terrestres.

Na virada do Criptozóico e do Fanerozóico, ou seja, cerca de 650 milhões de anos atrás, o conteúdo de dióxido de carbono na atmosfera diminuiu para décimos de um por cento e atingiu um conteúdo próximo ao nível moderno apenas recentemente, aproximadamente 10-20 milhões de anos. atrás.

Assim, a composição gasosa da atmosfera não só proporcionou espaço vital para os organismos, mas também determinou as características de sua atividade vital e contribuiu para o povoamento e a evolução. As perturbações emergentes na distribuição da composição gasosa da atmosfera favorável aos organismos, tanto por razões cósmicas como planetárias, levaram a extinções em massa do mundo orgânico, que ocorreram repetidamente durante o Criptozóico e em certos limites da história Fanerozóica.

Funções etnosféricas da atmosfera

A atmosfera da Terra fornece as substâncias e a energia necessárias e determina a direção e a velocidade dos processos metabólicos. A composição gasosa da atmosfera moderna é ideal para a existência e o desenvolvimento da vida. Sendo a área onde se formam o tempo e o clima, a atmosfera deve criar condições confortáveis ​​​​para a vida das pessoas, animais e vegetação. Desvios em uma direção ou outra na qualidade do ar atmosférico e nas condições climáticas criam condições extremas para a vida da flora e da fauna, incluindo os humanos.

A atmosfera terrestre não só fornece as condições para a existência da humanidade, mas é o principal fator na evolução da etnosfera. Ao mesmo tempo, acaba por ser um recurso energético e de matéria-prima para a produção. Em geral, a atmosfera é um fator de preservação da saúde humana, e algumas áreas, pelas condições físico-geográficas e pela qualidade do ar atmosférico, servem como áreas de lazer e são áreas destinadas ao tratamento sanatório-resort e à recreação de pessoas. Assim, a atmosfera é um fator de impacto estético e emocional.

As funções etnosfera e tecnosfera da atmosfera, definidas recentemente (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), requerem um estudo independente e aprofundado. Assim, o estudo das funções energéticas atmosféricas é muito relevante, tanto do ponto de vista da ocorrência e funcionamento de processos que prejudicam o meio ambiente, como do ponto de vista do impacto na saúde e no bem-estar das pessoas. Neste caso, estamos a falar da energia dos ciclones e anticiclones, dos vórtices atmosféricos, da pressão atmosférica e de outros fenómenos atmosféricos extremos, cuja utilização eficaz contribuirá para a solução bem-sucedida do problema de obtenção de fontes alternativas de energia que não poluam o ambiente. Afinal, o ambiente aéreo, especialmente aquela parte que está localizada acima do Oceano Mundial, é uma área onde uma quantidade colossal de energia livre é liberada.

Por exemplo, foi estabelecido que ciclones tropicais de força média liberam energia equivalente à energia de 500 mil bombas atômicas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki em apenas um dia. Em 10 dias de existência de tal ciclone, é liberada energia suficiente para satisfazer todas as necessidades energéticas de um país como os Estados Unidos durante 600 anos.

Nos últimos anos, um grande número de trabalhos de cientistas naturais foram publicados, de uma forma ou de outra tratando de vários aspectos da atividade e da influência da atmosfera nos processos terrestres, o que indica a intensificação das interações interdisciplinares nas ciências naturais modernas. Ao mesmo tempo, manifesta-se o papel integrador de algumas de suas direções, entre as quais se destaca a direção funcional-ecológica na geoecologia.

Esta direção estimula a análise e generalização teórica sobre as funções ecológicas e o papel planetário das diversas geosferas, o que, por sua vez, é um importante pré-requisito para o desenvolvimento de metodologia e fundamentos científicos para o estudo holístico do nosso planeta, o uso racional e a proteção de seus recursos naturais.

A atmosfera da Terra consiste em várias camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, ionosfera e exosfera. No topo da troposfera e na parte inferior da estratosfera existe uma camada enriquecida com ozônio, chamada escudo de ozônio. Foram estabelecidos determinados padrões (diários, sazonais, anuais, etc.) na distribuição do ozono. Desde a sua origem, a atmosfera influenciou o curso dos processos planetários. A composição primária da atmosfera era completamente diferente da atual, mas com o tempo a participação e o papel do nitrogênio molecular aumentaram constantemente, cerca de 650 milhões de anos atrás apareceu o oxigênio livre, cuja quantidade aumentou continuamente, mas a concentração de dióxido de carbono diminuiu em conformidade. A alta mobilidade da atmosfera, sua composição gasosa e a presença de aerossóis determinam seu papel de destaque e participação ativa em diversos processos geológicos e da biosfera. A atmosfera desempenha um grande papel na redistribuição da energia solar e no desenvolvimento de fenômenos naturais catastróficos e desastres. Vórtices atmosféricos - tornados (tornados), furacões, tufões, ciclones e outros fenômenos têm um impacto negativo no mundo orgânico e nos sistemas naturais. As principais fontes de poluição, juntamente com os fatores naturais, são diversas formas de atividade econômica humana. Os impactos antropogênicos na atmosfera se expressam não apenas no aparecimento de diversos aerossóis e gases de efeito estufa, mas também no aumento da quantidade de vapor d'água, e se manifestam na forma de poluição atmosférica e chuva ácida. Os gases de efeito estufa alteram o regime de temperatura da superfície terrestre, as emissões de alguns gases reduzem o volume da camada de ozônio e contribuem para a formação de buracos na camada de ozônio. O papel etnosférico da atmosfera da Terra é grande.

O papel da atmosfera nos processos naturais

A atmosfera superficial, em seu estado intermediário entre a litosfera e o espaço sideral e sua composição gasosa, cria condições para a vida dos organismos. Ao mesmo tempo, o intemperismo e a intensidade da destruição das rochas, a transferência e acumulação de material clástico dependem da quantidade, natureza e frequência das precipitações, da frequência e força dos ventos e principalmente da temperatura do ar. A atmosfera é um componente central do sistema climático. Temperatura e umidade do ar, nebulosidade e precipitação, vento - tudo isso caracteriza o clima, ou seja, o estado da atmosfera em constante mudança. Ao mesmo tempo, estes mesmos componentes caracterizam o clima, ou seja, o regime climático médio de longo prazo.

A composição dos gases, a presença de nuvens e impurezas diversas, que são chamadas de partículas de aerossol (cinzas, poeira, partículas de vapor d'água), determinam as características da passagem da radiação solar pela atmosfera e evitam o escape da radiação térmica terrestre. para o espaço sideral.

A atmosfera da Terra é muito móvel. Os processos que nele surgem e as mudanças na composição do gás, na espessura, na nebulosidade, na transparência e na presença de certas partículas de aerossol afetam tanto o tempo quanto o clima.

A ação e a direção dos processos naturais, bem como a vida e a atividade na Terra, são determinadas pela radiação solar. Fornece 99,98% do calor fornecido à superfície terrestre. Todos os anos, isso equivale a 134 * 10 19 kcal. Essa quantidade de calor pode ser obtida pela queima de 200 bilhões de toneladas de carvão. As reservas de hidrogénio que criam este fluxo de energia termonuclear na massa do Sol durarão pelo menos mais 10 mil milhões de anos, ou seja, por um período duas vezes mais longo que a existência do nosso planeta e dela própria.

Cerca de 1/3 da quantidade total de energia solar que chega ao limite superior da atmosfera é refletida de volta ao espaço, 13% é absorvida pela camada de ozônio (incluindo quase toda a radiação ultravioleta). 7% - o resto da atmosfera e apenas 44% atinge a superfície terrestre. A radiação solar total que atinge a Terra por dia é igual à energia que a humanidade recebeu como resultado da queima de todos os tipos de combustível no último milênio.

A quantidade e a natureza da distribuição da radiação solar na superfície da Terra dependem intimamente da nebulosidade e da transparência da atmosfera. A quantidade de radiação espalhada é afetada pela altura do Sol acima do horizonte, pela transparência da atmosfera, pelo conteúdo de vapor d'água, poeira, pela quantidade total de dióxido de carbono, etc.

A quantidade máxima de radiação espalhada atinge as regiões polares. Quanto mais baixo o Sol está acima do horizonte, menos calor entra em uma determinada área do terreno.

A transparência atmosférica e a nebulosidade são de grande importância. Num dia nublado de verão costuma ser mais frio do que num dia claro, pois a nebulosidade diurna impede o aquecimento da superfície terrestre.

A poeira da atmosfera desempenha um papel importante na distribuição do calor. As partículas sólidas finamente dispersas de poeira e cinzas nele encontradas, que afetam sua transparência, afetam negativamente a distribuição da radiação solar, a maior parte da qual é refletida. Partículas finas entram na atmosfera de duas maneiras: cinzas emitidas durante erupções vulcânicas ou poeira do deserto transportada por ventos de regiões áridas tropicais e subtropicais. Especialmente uma grande quantidade dessa poeira é formada durante as secas, quando as correntes de ar quente a transportam para as camadas superiores da atmosfera e podem permanecer lá por muito tempo. Após a erupção do vulcão Krakatoa em 1883, a poeira lançada a dezenas de quilômetros na atmosfera permaneceu na estratosfera por cerca de 3 anos. Como resultado da erupção do vulcão El Chichon (México) em 1985, a poeira atingiu a Europa e, portanto, houve uma ligeira diminuição nas temperaturas da superfície.

A atmosfera da Terra contém quantidades variáveis ​​de vapor d’água. Em termos absolutos de peso ou volume, sua quantidade varia de 2 a 5%.

O vapor de água, assim como o dióxido de carbono, aumenta o efeito estufa. Nas nuvens e nevoeiros que surgem na atmosfera ocorrem processos físicos e químicos peculiares.

A principal fonte de vapor d'água na atmosfera é a superfície do Oceano Mundial. Anualmente evapora-se uma camada de água com espessura de 95 a 110 cm, parte da umidade retorna ao oceano após a condensação e a outra é direcionada pelas correntes de ar em direção aos continentes. Em áreas de clima úmido variável, a precipitação umedece o solo e, em climas úmidos, cria reservas de água subterrânea. Assim, a atmosfera é um acumulador de umidade e um reservatório de precipitação. e os nevoeiros que se formam na atmosfera fornecem umidade à cobertura do solo e, assim, desempenham um papel decisivo no desenvolvimento da flora e da fauna.

A umidade atmosférica é distribuída pela superfície terrestre devido à mobilidade da atmosfera. É caracterizado por um sistema muito complexo de ventos e distribuição de pressão. Devido ao fato de a atmosfera estar em movimento contínuo, a natureza e a escala da distribuição dos fluxos e da pressão do vento estão em constante mudança. A escala de circulação varia desde micrometeorológica, com um tamanho de apenas algumas centenas de metros, até uma escala global de várias dezenas de milhares de quilómetros. Enormes vórtices atmosféricos participam da criação de sistemas de correntes de ar em grande escala e determinam a circulação geral da atmosfera. Além disso, são fontes de fenômenos atmosféricos catastróficos.

A distribuição das condições meteorológicas e climáticas e o funcionamento da matéria viva dependem da pressão atmosférica. Se a pressão atmosférica flutua dentro de pequenos limites, não desempenha um papel decisivo no bem-estar das pessoas e no comportamento dos animais e não afeta as funções fisiológicas das plantas. As mudanças na pressão geralmente estão associadas a fenômenos frontais e mudanças climáticas.

A pressão atmosférica é de fundamental importância para a formação do vento, que, sendo um fator formador de relevo, tem forte impacto no mundo animal e vegetal.

O vento pode suprimir o crescimento das plantas e ao mesmo tempo promover a transferência de sementes. O papel do vento na formação das condições meteorológicas e climáticas é grande. Também atua como regulador das correntes marítimas. O vento, como um dos fatores exógenos, contribui para a erosão e deflação do material intemperizado em longas distâncias.

Papel ecológico e geológico dos processos atmosféricos

A diminuição da transparência da atmosfera devido ao aparecimento de partículas de aerossol e poeira sólida nela afeta a distribuição da radiação solar, aumentando o albedo ou refletividade. Várias reações químicas que provocam a decomposição do ozônio e a geração de nuvens “pérolas” constituídas por vapor d'água levam ao mesmo resultado. As alterações globais na reflectividade, bem como as alterações nos gases atmosféricos, principalmente os gases com efeito de estufa, são responsáveis ​​pelas alterações climáticas.

O aquecimento desigual, que causa diferenças na pressão atmosférica em diferentes partes da superfície terrestre, leva à circulação atmosférica, que é a marca registrada da troposfera. Quando ocorre uma diferença de pressão, o ar corre das áreas de alta pressão para as áreas de baixa pressão. Esses movimentos das massas de ar, juntamente com a umidade e a temperatura, determinam as principais características ecológicas e geológicas dos processos atmosféricos.

Dependendo da velocidade, o vento realiza diversos trabalhos geológicos na superfície terrestre. A uma velocidade de 10 m/s, sacode galhos grossos de árvores, levantando e transportando poeira e areia fina; quebra galhos de árvores a uma velocidade de 20 m/s, carrega areia e cascalho; a uma velocidade de 30 m/s (tempestade) arranca telhados de casas, arranca árvores, quebra postes, move seixos e carrega pequenos entulhos, e um furacão com velocidade de 40 m/s destrói casas, quebra e destrói energia postes de linha, arranca árvores grandes.

Rajadas e tornados (tornados) - vórtices atmosféricos que surgem na estação quente em poderosas frentes atmosféricas, com velocidades de até 100 m/s, têm grande impacto ambiental negativo com consequências catastróficas. As rajadas são redemoinhos horizontais com velocidades de vento de furacão (até 60-80 m/s). Muitas vezes são acompanhados por fortes chuvas e trovoadas que duram de vários minutos a meia hora. As rajadas cobrem áreas de até 50 km de largura e percorrem uma distância de 200-250 km. Uma forte tempestade em Moscou e na região de Moscou em 1998 danificou os telhados de muitas casas e derrubou árvores.

Os tornados, chamados de tornados na América do Norte, são poderosos vórtices atmosféricos em forma de funil, frequentemente associados a nuvens de trovoada. Estas são colunas de ar afuniladas no meio com um diâmetro de várias dezenas a centenas de metros. Um tornado tem a aparência de um funil, muito semelhante à tromba de um elefante, descendo das nuvens ou subindo da superfície da terra. Possuindo forte rarefação e alta velocidade de rotação, um tornado percorre várias centenas de quilômetros, puxando poeira, água de reservatórios e diversos objetos. Tornados poderosos são acompanhados de trovoadas, chuva e possuem grande poder destrutivo.

Os tornados raramente ocorrem em regiões subpolares ou equatoriais, onde faz frio ou calor constante. Existem poucos tornados em mar aberto. Os tornados ocorrem na Europa, Japão, Austrália, EUA e na Rússia são especialmente frequentes na região Central da Terra Negra, nas regiões de Moscou, Yaroslavl, Nizhny Novgorod e Ivanovo.

Tornados levantam e movem carros, casas, carruagens e pontes. Tornados particularmente destrutivos são observados nos Estados Unidos. Todos os anos ocorrem de 450 a 1.500 tornados, com um número médio de mortes de cerca de 100 pessoas. Tornados são processos atmosféricos catastróficos de ação rápida. Eles são formados em apenas 20 a 30 minutos e sua vida útil é de 30 minutos. Portanto, é quase impossível prever a hora e o local dos tornados.

Outros vórtices atmosféricos destrutivos, mas duradouros, são os ciclones. Eles são formados devido a uma diferença de pressão, que sob certas condições contribui para o surgimento de um movimento circular dos fluxos de ar. Os vórtices atmosféricos originam-se em torno de poderosos fluxos ascendentes de ar úmido e quente e giram em alta velocidade no sentido horário no hemisfério sul e no sentido anti-horário no norte. Os ciclones, ao contrário dos tornados, originam-se nos oceanos e produzem os seus efeitos destrutivos nos continentes. Os principais fatores destrutivos são ventos fortes, precipitações intensas na forma de neve, aguaceiros, granizo e inundações. Ventos com velocidades de 19 a 30 m/s formam uma tempestade, 30 a 35 m/s - uma tempestade e mais de 35 m/s - um furacão.

Os ciclones tropicais - furacões e tufões - têm uma largura média de várias centenas de quilômetros. A velocidade do vento dentro do ciclone atinge a força de um furacão. Os ciclones tropicais duram de vários dias a várias semanas, movendo-se a velocidades de 50 a 200 km/h. Os ciclones de latitudes médias têm um diâmetro maior. Suas dimensões transversais variam de mil a vários milhares de quilômetros, e a velocidade do vento é tempestuosa. Eles se movem no hemisfério norte vindos do oeste e são acompanhados por granizo e neve, que são de natureza catastrófica. Em termos do número de vítimas e dos danos causados, os ciclones e os furacões e tufões associados são os maiores fenómenos atmosféricos naturais depois das cheias. Em áreas densamente povoadas da Ásia, o número de mortes causadas por furacões chega a milhares. Em 1991, durante um furacão em Bangladesh, que provocou a formação de ondas marítimas de 6 m de altura, 125 mil pessoas morreram. Os tufões causam grandes danos aos Estados Unidos. Ao mesmo tempo, dezenas e centenas de pessoas morrem. Na Europa Ocidental, os furacões causam menos danos.

As tempestades são consideradas um fenômeno atmosférico catastrófico. Eles ocorrem quando o ar quente e úmido sobe muito rapidamente. Na fronteira das zonas tropicais e subtropicais, as trovoadas ocorrem 90-100 dias por ano, na zona temperada 10-30 dias. Em nosso país, o maior número de tempestades ocorre no norte do Cáucaso.

As tempestades geralmente duram menos de uma hora. Particularmente perigosos são chuvas intensas, granizo, queda de raios, rajadas de vento e correntes verticais de ar. O perigo de granizo é determinado pelo tamanho das pedras de granizo. No norte do Cáucaso, a massa de granizo chegou a 0,5 kg, e na Índia foram registrados granizo pesando 7 kg. As áreas urbanas mais perigosas do nosso país estão localizadas no norte do Cáucaso. Em julho de 1992, o granizo danificou 18 aeronaves no aeroporto Mineralnye Vody.

Fenômenos atmosféricos perigosos incluem relâmpagos. Eles matam pessoas, gado, causam incêndios e danificam a rede elétrica. Cerca de 10.000 pessoas morrem devido a tempestades e suas consequências todos os anos em todo o mundo. Além disso, em algumas áreas de África, França e EUA, o número de vítimas causadas por raios é maior do que por outros fenómenos naturais. O dano económico anual causado pelas tempestades nos Estados Unidos é de pelo menos 700 milhões de dólares.

As secas são típicas de regiões desérticas, estepes e estepes florestais. A falta de precipitação provoca o ressecamento do solo, diminuição do nível dos lençóis freáticos e dos reservatórios até que sequem completamente. A deficiência de umidade leva à morte da vegetação e das colheitas. As secas são especialmente graves em África, no Próximo e Médio Oriente, na Ásia Central e no sul da América do Norte.

As secas alteram as condições de vida humana e têm um efeito adverso no ambiente natural através de processos como a salinização do solo, ventos secos, tempestades de poeira, erosão do solo e incêndios florestais. Os incêndios são especialmente graves durante a seca nas regiões de taiga, florestas tropicais e subtropicais e savanas.

As secas são processos de curto prazo que duram uma temporada. Quando as secas duram mais de duas temporadas, existe a ameaça de fome e mortalidade em massa. Normalmente, a seca afeta o território de um ou mais países. Secas prolongadas com consequências trágicas ocorrem com especial frequência na região do Sahel, em África.

Fenômenos atmosféricos como nevascas, chuvas intensas de curta duração e chuvas prolongadas causam grandes danos. As nevascas causam avalanches massivas nas montanhas, e o rápido derretimento da neve caída e as chuvas prolongadas levam a inundações. A enorme massa de água que cai na superfície terrestre, especialmente em áreas sem árvores, causa severa erosão do solo. Há um crescimento intensivo de sistemas de vigas de ravina. As inundações ocorrem como resultado de grandes inundações durante períodos de fortes precipitações ou cheias após aquecimento repentino ou derretimento da neve na primavera e, portanto, são fenômenos atmosféricos na origem (são discutidos no capítulo sobre o papel ecológico da hidrosfera).

Mudanças atmosféricas antropogênicas

Atualmente, existem muitas fontes antrópicas diferentes que causam poluição do ar e levam a graves perturbações no equilíbrio ecológico. Em termos de escala, duas fontes têm o maior impacto na atmosfera: os transportes e a indústria. Em média, os transportes representam cerca de 60% do total da poluição atmosférica, a indústria - 15, a energia térmica - 15, as tecnologias de destruição de resíduos domésticos e industriais - 10%.

O transporte, dependendo do combustível utilizado e dos tipos de oxidantes, emite na atmosfera óxidos de nitrogênio, enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, chumbo e seus compostos, fuligem, benzopireno (substância do grupo dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, que é um forte cancerígeno que causa câncer de pele).

A indústria emite dióxido de enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, hidrocarbonetos, amônia, sulfeto de hidrogênio, ácido sulfúrico, fenol, cloro, flúor e outros compostos químicos na atmosfera. Mas a posição dominante entre as emissões (até 85%) é ocupada pela poeira.

Como resultado da poluição, a transparência da atmosfera muda, causando aerossóis, poluição atmosférica e chuva ácida.

Aerossóis são sistemas dispersos constituídos por partículas sólidas ou gotículas líquidas suspensas em ambiente gasoso. O tamanho das partículas da fase dispersa é geralmente de 10 -3 -10 -7 cm Dependendo da composição da fase dispersa, os aerossóis são divididos em dois grupos. Um inclui aerossóis que consistem em partículas sólidas dispersas num meio gasoso, o segundo inclui aerossóis que são uma mistura de fases gasosas e líquidas. Os primeiros são chamados de fumaça e os últimos - nevoeiros. No processo de sua formação, os centros de condensação desempenham um papel importante. Cinzas vulcânicas, poeira cósmica, produtos de emissões industriais, diversas bactérias, etc. atuam como núcleos de condensação.O número de possíveis fontes de núcleos de concentração está em constante crescimento. Assim, por exemplo, quando a grama seca é destruída pelo fogo em uma área de 4.000 m 2, formam-se em média 11 * 10 22 núcleos de aerossol.

Os aerossóis começaram a se formar a partir do momento em que nosso planeta apareceu e influenciou as condições naturais. Contudo, a sua quantidade e ações, equilibradas com o ciclo geral das substâncias na natureza, não provocaram alterações ambientais profundas. Os fatores antropogênicos de sua formação deslocaram esse equilíbrio para sobrecargas significativas da biosfera. Esta característica tornou-se especialmente evidente desde que a humanidade começou a usar aerossóis especialmente criados, tanto na forma de substâncias tóxicas quanto para proteção de plantas.

Os mais perigosos para a vegetação são os aerossóis de dióxido de enxofre, fluoreto de hidrogênio e nitrogênio. Quando entram em contato com a superfície úmida das folhas, formam ácidos que prejudicam os seres vivos. As névoas ácidas entram nos órgãos respiratórios de animais e humanos junto com o ar inalado e têm um efeito agressivo nas membranas mucosas. Alguns deles decompõem tecidos vivos e aerossóis radioativos causam câncer. Entre os isótopos radioativos, o Sg 90 é particularmente perigoso não só pela sua carcinogenicidade, mas também como análogo do cálcio, substituindo-o nos ossos dos organismos, causando a sua decomposição.

Durante as explosões nucleares, nuvens de aerossóis radioativos são formadas na atmosfera. Pequenas partículas com raio de 1 a 10 mícrons caem não apenas nas camadas superiores da troposfera, mas também na estratosfera, onde podem permanecer por muito tempo. Nuvens de aerossóis também são formadas durante a operação de reatores em instalações industriais que produzem combustível nuclear, bem como em decorrência de acidentes em usinas nucleares.

O smog é uma mistura de aerossóis com fases dispersas líquidas e sólidas, que formam uma cortina de neblina sobre áreas industriais e grandes cidades.

Existem três tipos de poluição atmosférica: gelada, úmida e seca. A poluição do gelo é chamada de poluição do Alasca. Esta é uma combinação de poluentes gasosos com a adição de partículas de poeira e cristais de gelo que ocorrem quando as gotículas de neblina e vapor dos sistemas de aquecimento congelam.

A poluição úmida, ou poluição do tipo Londres, às vezes é chamada de poluição de inverno. É uma mistura de poluentes gasosos (principalmente dióxido de enxofre), partículas de poeira e gotículas de neblina. O pré-requisito meteorológico para o aparecimento da poluição atmosférica no inverno é o clima calmo, no qual uma camada de ar quente está localizada acima da camada subterrânea de ar frio (abaixo de 700 m). Neste caso, não há apenas troca horizontal, mas também vertical. Os poluentes, geralmente dispersos em camadas altas, neste caso acumulam-se na camada superficial.

A poluição seca ocorre durante o verão e é frequentemente chamada de poluição do tipo Los Angeles. É uma mistura de ozônio, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e vapores ácidos. Esse smog é formado como resultado da decomposição de poluentes pela radiação solar, principalmente sua parte ultravioleta. O pré-requisito meteorológico é a inversão atmosférica, expressa no aparecimento de uma camada de ar frio acima do ar quente. Normalmente, gases e partículas sólidas levantadas pelas correntes de ar quente são então dispersas nas camadas superiores frias, mas neste caso acumulam-se na camada de inversão. No processo de fotólise, os dióxidos de nitrogênio formados durante a combustão do combustível nos motores dos automóveis se decompõem:

NÃO 2 → NÃO + O

Então ocorre a síntese do ozônio:

O + O 2 + M → O 3 + M

NÃO + O → NÃO 2

Os processos de fotodissociação são acompanhados por um brilho verde-amarelo.

Além disso, ocorrem reações do tipo: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, ou seja, forma-se ácido sulfúrico forte.

Com a mudança das condições meteorológicas (aparecimento de vento ou mudança de umidade), o ar frio se dissipa e a poluição atmosférica desaparece.

A presença de substâncias cancerígenas no smog provoca problemas respiratórios, irritação das membranas mucosas, distúrbios circulatórios, asfixia asmática e muitas vezes a morte. A poluição atmosférica é especialmente perigosa para crianças pequenas.

A chuva ácida é a precipitação atmosférica acidificada por emissões industriais de óxidos de enxofre, nitrogênio e vapores de ácido perclórico e cloro neles dissolvidos. No processo de queima de carvão e gás, a maior parte do enxofre nele contido, tanto na forma de óxido quanto em compostos com ferro, principalmente em pirita, pirrotita, calcopirita, etc., é convertido em óxido de enxofre, que, juntos com dióxido de carbono, é emitido para a atmosfera. Quando o nitrogênio atmosférico e as emissões técnicas se combinam com o oxigênio, vários óxidos de nitrogênio são formados, e o volume de óxidos de nitrogênio formados depende da temperatura de combustão. A maior parte dos óxidos de nitrogênio ocorre durante a operação de veículos e locomotivas a diesel, e uma parcela menor ocorre no setor de energia e nas empresas industriais. Os óxidos de enxofre e nitrogênio são os principais formadores de ácido. Ao reagir com o oxigênio atmosférico e o vapor de água nele contido, formam-se os ácidos sulfúrico e nítrico.

Sabe-se que o equilíbrio alcalino-ácido do meio ambiente é determinado pelo valor do pH. Um ambiente neutro tem um valor de pH de 7, um ambiente ácido tem um valor de pH de 0 e um ambiente alcalino tem um valor de pH de 14. Na era moderna, o valor de pH da água da chuva é 5,6, embora no passado recente tenha era neutro. Uma diminuição de um no valor do pH corresponde a um aumento de dez vezes na acidez e, portanto, atualmente, chuvas com maior acidez caem em quase todos os lugares. A acidez máxima da chuva registada na Europa Ocidental foi de 4-3,5 pH. Deve-se levar em conta que um valor de pH de 4-4,5 é letal para a maioria dos peixes.

A chuva ácida tem um efeito agressivo na vegetação terrestre, nos edifícios industriais e residenciais e contribui para uma aceleração significativa do intemperismo das rochas expostas. O aumento da acidez impede a autorregulação da neutralização dos solos onde os nutrientes se dissolvem. Por sua vez, isto leva a uma diminuição acentuada na produção e causa degradação da cobertura vegetal. A acidez do solo promove a liberação de solos pesados, que são gradualmente absorvidos pelas plantas, causando sérios danos aos tecidos e penetrando na cadeia alimentar humana.

Uma alteração no potencial alcalino-ácido das águas do mar, especialmente em águas rasas, leva à cessação da reprodução de muitos invertebrados, causa a morte de peixes e perturba o equilíbrio ecológico dos oceanos.

Como resultado da chuva ácida, as florestas da Europa Ocidental, dos Estados Bálticos, da Carélia, dos Urais, da Sibéria e do Canadá correm o risco de destruição.

A estrutura e composição da atmosfera terrestre, é preciso dizer, nem sempre foram valores constantes em um ou outro período do desenvolvimento do nosso planeta. Hoje, a estrutura vertical deste elemento, que tem uma “espessura” total de 1,5-2,0 mil km, é representada por diversas camadas principais, entre elas:

1. Troposfera.
2. Tropopausa.
3. Estratosfera.
4. Estratopausa.
5. Mesosfera e mesopausa.
6. Termosfera.
7. Exosfera.

Elementos básicos da atmosfera

A troposfera é uma camada na qual se observam fortes movimentos verticais e horizontais, é aqui que se formam o clima, os fenômenos sedimentares e as condições climáticas. Estende-se de 7 a 8 quilômetros da superfície do planeta em quase todos os lugares, com exceção das regiões polares (até 15 km lá). Na troposfera, ocorre uma diminuição gradual da temperatura, aproximadamente 6,4°C a cada quilômetro de altitude. Este indicador pode diferir para diferentes latitudes e estações.

A composição da atmosfera terrestre nesta parte é representada pelos seguintes elementos e suas porcentagens:

Nitrogênio - cerca de 78 por cento;

Oxigênio - quase 21 por cento;

Argônio - cerca de um por cento;

Dióxido de carbono - menos de 0,05%.

Composição única até uma altitude de 90 quilômetros

Além disso, aqui você pode encontrar poeira, gotículas de água, vapor d'água, produtos de combustão, cristais de gelo, sais marinhos, muitas partículas de aerossol, etc. Esta composição da atmosfera terrestre é observada até aproximadamente noventa quilômetros de altitude, então o ar é aproximadamente o mesmo em composição química, não apenas na troposfera, mas também nas camadas sobrejacentes. Mas aí a atmosfera tem propriedades físicas fundamentalmente diferentes. A camada que possui uma composição química geral é chamada de homosfera.

Que outros elementos constituem a atmosfera da Terra? Em porcentagem (em volume, em ar seco) gases como criptônio (cerca de 1,14 x 10 -4), xenônio (8,7 x 10 -7), hidrogênio (5,0 x 10 -5), metano (cerca de 1,7 x 10 -5) são representados aqui.4), óxido nitroso (5,0 x 10 -5), etc. Como porcentagem em massa, a maioria dos componentes listados são óxido nitroso e hidrogênio, seguidos por hélio, criptônio, etc.

Propriedades físicas de diferentes camadas atmosféricas

As propriedades físicas da troposfera estão intimamente relacionadas à sua proximidade com a superfície do planeta. A partir daqui, o calor solar refletido na forma de raios infravermelhos é direcionado de volta para cima, envolvendo os processos de condução e convecção. É por isso que a temperatura cai com a distância da superfície terrestre. Este fenômeno é observado até a altura da estratosfera (11-17 quilômetros), então a temperatura torna-se quase inalterada até 34-35 km, e então a temperatura sobe novamente para altitudes de 50 quilômetros (o limite superior da estratosfera) . Entre a estratosfera e a troposfera existe uma fina camada intermediária da tropopausa (até 1-2 km), onde são observadas temperaturas constantes acima do equador - cerca de -70°C e abaixo. Acima dos pólos, a tropopausa “aquece” no verão até 45°C negativos; no inverno, as temperaturas aqui oscilam em torno de -65°C.

A composição gasosa da atmosfera terrestre inclui um elemento tão importante como o ozônio. Há relativamente pouco na superfície (dez elevado a menos sexta potência de um por cento), uma vez que o gás é formado sob a influência da luz solar a partir do oxigênio atômico nas partes superiores da atmosfera. Em particular, a maior parte do ozônio está a uma altitude de cerca de 25 km, e toda a “tela de ozônio” está localizada em áreas de 7 a 8 km nos pólos, de 18 km no equador e até cinquenta quilômetros no total acima do superfície do planeta.

A atmosfera protege da radiação solar

A composição do ar na atmosfera terrestre desempenha um papel muito importante na preservação da vida, uma vez que elementos e composições químicas individuais limitam com sucesso o acesso da radiação solar à superfície terrestre e às pessoas, animais e plantas que nela vivem. Por exemplo, as moléculas de vapor de água absorvem efetivamente quase todas as faixas de radiação infravermelha, com exceção de comprimentos na faixa de 8 a 13 mícrons. O ozônio absorve radiação ultravioleta até um comprimento de onda de 3100 A. Sem sua fina camada (apenas 3 mm em média se colocada na superfície do planeta), apenas água a mais de 10 metros de profundidade e cavernas subterrâneas onde a radiação solar não chega alcance pode ser habitado.

Zero Celsius na estratopausa

Entre os próximos dois níveis da atmosfera, a estratosfera e a mesosfera, existe uma camada notável - a estratopausa. Corresponde aproximadamente à altura máxima do ozônio e a temperatura aqui é relativamente confortável para os humanos - cerca de 0°C. Acima da estratopausa, na mesosfera (começa em algum lugar a uma altitude de 50 km e termina a uma altitude de 80-90 km), uma queda na temperatura é novamente observada com o aumento da distância da superfície da Terra (para menos 70-80 ° C ). Os meteoros geralmente queimam completamente na mesosfera.

Na termosfera - mais 2.000 K!

A composição química da atmosfera terrestre na termosfera (começa após a mesopausa em altitudes de cerca de 85-90 a 800 km) determina a possibilidade de um fenômeno como o aquecimento gradual de camadas de “ar” muito rarefeito sob a influência da radiação solar . Nesta parte do “manto de ar” do planeta, as temperaturas variam de 200 a 2.000 K, que são obtidas devido à ionização do oxigênio (o oxigênio atômico está localizado acima de 300 km), bem como à recombinação de átomos de oxigênio em moléculas , acompanhado pela liberação de grande quantidade de calor. A termosfera é onde ocorrem as auroras.

Acima da termosfera está a exosfera - a camada externa da atmosfera, da qual átomos de hidrogênio leves e em rápido movimento podem escapar para o espaço sideral. A composição química da atmosfera da Terra aqui é representada principalmente por átomos individuais de oxigênio nas camadas inferiores, átomos de hélio nas camadas intermediárias e quase exclusivamente átomos de hidrogênio nas camadas superiores. Aqui prevalecem altas temperaturas - cerca de 3.000 K e não há pressão atmosférica.

Como foi formada a atmosfera da Terra?

Mas, como mencionado acima, o planeta nem sempre teve essa composição atmosférica. No total, existem três conceitos da origem deste elemento. A primeira hipótese sugere que a atmosfera foi levada através do processo de acreção de uma nuvem protoplanetária. No entanto, hoje esta teoria está sujeita a críticas significativas, uma vez que tal atmosfera primária deveria ter sido destruída pelo “vento” solar de uma estrela do nosso sistema planetário. Além disso, presume-se que os elementos voláteis não poderiam ter sido retidos na zona de formação dos planetas terrestres devido a temperaturas muito altas.

A composição da atmosfera primária da Terra, conforme sugerido pela segunda hipótese, poderia ter sido formada devido ao bombardeio ativo da superfície por asteróides e cometas que chegaram das proximidades do sistema Solar nos estágios iniciais de desenvolvimento. É muito difícil confirmar ou refutar este conceito.

Experiência no IDG RAS

A mais plausível parece ser a terceira hipótese, que acredita que a atmosfera surgiu como resultado da liberação de gases do manto da crosta terrestre há aproximadamente 4 bilhões de anos. Este conceito foi testado no Instituto de Geografia da Academia Russa de Ciências durante um experimento chamado “Tsarev 2”, quando uma amostra de uma substância de origem meteórica foi aquecida no vácuo. Em seguida, foi registrada a liberação de gases como H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2, etc.. Portanto, os cientistas presumiram corretamente que a composição química da atmosfera primária da Terra incluía água e dióxido de carbono, fluoreto de hidrogênio ( HF), gás monóxido de carbono (CO), sulfeto de hidrogênio (H 2 S), compostos de nitrogênio, hidrogênio, metano (CH 4), vapor de amônia (NH 3), argônio, etc. O vapor de água da atmosfera primária participou da formação da hidrosfera, o dióxido de carbono estava em maior medida em estado ligado em substâncias orgânicas e rochas, o nitrogênio passou para a composição do ar moderno e também novamente para rochas sedimentares e substâncias orgânicas.

A composição da atmosfera primária da Terra não permitiria que as pessoas modernas permanecessem nela sem aparelhos respiratórios, uma vez que então não havia oxigênio nas quantidades necessárias. Este elemento apareceu em quantidades significativas há um bilhão e meio de anos, acredita-se que esteja relacionado ao desenvolvimento do processo de fotossíntese nas algas verde-azuladas e outras algas, que são os habitantes mais antigos do nosso planeta.

Oxigênio mínimo

O fato de a composição da atmosfera terrestre ser inicialmente quase isenta de oxigênio é indicado pelo fato de que grafite (carbono) facilmente oxidada, mas não oxidada, é encontrada nas rochas mais antigas (catarqueias). Posteriormente, surgiram os chamados minérios de ferro bandados, que incluíam camadas de óxidos de ferro enriquecidos, o que significa o aparecimento no planeta de uma poderosa fonte de oxigênio em forma molecular. Mas estes elementos foram encontrados apenas periodicamente (talvez as mesmas algas ou outros produtores de oxigénio tenham aparecido em pequenas ilhas num deserto anóxico), enquanto o resto do mundo era anaeróbico. Este último é apoiado pelo fato de que a pirita facilmente oxidável foi encontrada na forma de seixos processados ​​​​por fluxo sem vestígios de reações químicas. Como as águas correntes não podem ser mal arejadas, desenvolveu-se a opinião de que a atmosfera antes do Cambriano continha menos de um por cento da composição de oxigênio de hoje.

Mudança revolucionária na composição do ar

Aproximadamente em meados do Proterozóico (1,8 bilhão de anos atrás), ocorreu uma “revolução do oxigênio” quando o mundo mudou para a respiração aeróbica, durante a qual 38 podem ser obtidos de uma molécula de um nutriente (glicose), e não duas (como acontece com respiração anaeróbica) unidades de energia. A composição da atmosfera terrestre, em termos de oxigênio, começou a ultrapassar um por cento do que é hoje, e uma camada de ozônio começou a aparecer, protegendo os organismos da radiação. Foi dela que, por exemplo, animais antigos como os trilobitas “se esconderam” sob grossas conchas. Desde então até os nossos dias, o conteúdo do principal elemento “respiratório” aumentou gradual e lentamente, garantindo a diversidade do desenvolvimento das formas de vida no planeta.

Uma mudança na composição da atmosfera leva a um impacto no regime de radiação da atmosfera - este é o principal mecanismo de influência antrópica no sistema climático global no nível atual e esperado de desenvolvimento industrial nas próximas décadas.

Contribuição dos gases atmosféricos com efeito de estufa (ver. Efeito estufa) constitui a maior parte deste impacto. O efeito das concentrações de gases de efeito estufa na temperatura é determinado pela absorção da radiação de ondas longas proveniente da Terra e, consequentemente, pela diminuição da radiação efetiva na superfície terrestre. Neste caso, as temperaturas máximas aumentam e a temperatura das camadas superiores da atmosfera diminui devido às grandes perdas de radiação. Este efeito é potencializado por duas circunstâncias:

1) aumento da quantidade de vapor d'água na atmosfera durante o aquecimento, o que também bloqueia a radiação de ondas longas;

2) recuo do gelo polar durante o aquecimento, o que reduz o albedo da Terra em latitudes relativamente altas.

Todos os gases de efeito estufa de longa duração e o ozônio fornecem forçamento radiativo positivo (2,9 ± 0,3 W/m2). O impacto total da radiação de factores antropogénicos associados a alterações na concentração de todos os gases com efeito de estufa e aerossóis é de 1,6 (de 0,6 a 2,4) W/m2. Todos os tipos de aerossóis criam um efeito de radiação direta e indiretamente, alterando o albedo das nuvens. O impacto total do aerossol é negativo (–1,3 ± 0,8 W/m2). Contudo, a fiabilidade destas estimativas é muito inferior às obtidas para os gases com efeito de estufa (Relatório de Avaliação, 2008).

Gases com efeito de estufa na atmosfera que são significativamente afetados pelas atividades económicas:

– dióxido de carbono(CO2)é o gás com efeito de estufa mais importante em termos de controlo climático. Nos últimos 250 anos, houve um aumento sem precedentes na sua concentração na atmosfera em 35%. Em 2005 ascendeu a 379 milhões –1;

– metano(CH 4)é o segundo gás com efeito de estufa mais importante depois do CO 2 ; a sua concentração aumentou 2,5 vezes em relação ao período pré-industrial e ascendeu a 1774 ppb em 2005;

– óxido nitroso(N2O), a sua concentração aumentou 18% até 2005 em comparação com o período pré-industrial e ascendeu a 319 mil milhões –1; Atualmente, aproximadamente 40% da quantidade de N 2 O que entra na atmosfera é proveniente de atividades econômicas (fertilizantes, pecuária, indústria química).

Sobre arroz. 4.7 o curso temporal da concentração de dióxido de carbono é apresentado ( A), metano ( b) e óxido nitroso ( V) na atmosfera e suas mudanças ao longo dos últimos 10.000 anos e desde 1750. A evolução temporal foi obtida a partir de medições em depósitos de gelo de vários pesquisadores e medições na atmosfera. A figura mostra claramente o aumento progressivo do CO 2 e de outros gases durante a era industrial.

De acordo com o Quarto Relatório de Avaliação do IPCC (2007), durante a era industrial há um aumento significativo nas concentrações atmosféricas de gases climaticamente activos. Assim, nos últimos 250 anos, as concentrações atmosféricas de dióxido de carbono (CO 2) aumentaram de 280 para 379 ppm (partes por milhão por unidade de volume). A atual concentração de gases de efeito estufa na atmosfera, determinada pela análise de bolhas de ar provenientes de núcleos de gelo que preservaram a composição da antiga atmosfera da Antártica, é muito maior do que em qualquer momento dos últimos 10 mil anos. As concentrações globais de metano atmosférico aumentaram de 715 para 1.774 ppb (partes por bilhão por unidade de volume) durante a era industrial. O aumento mais dramático nas concentrações de gases com efeito de estufa foi observado nas últimas décadas, resultando no aquecimento da atmosfera.

Então o processo aquecimento climático moderno ocorre num contexto de sustentabilidade aumento nas concentrações de gases de efeito estufa, e em primeiro lugar, dióxido de carbono (CO 2). Assim, segundo dados de 1999, as emissões de CO 2 resultantes da actividade humana, provenientes da combustão de combustíveis fósseis, atingiram 6,2 mil milhões de toneladas em 1996, o que é quase 4 vezes mais do que em 1950. De 1750 a 2000, houve um aumento de 31% na concentração de dióxido de carbono na atmosfera (Perevedentsev Yu.P., 2009).

A evolução temporal da concentração de CO 2 na estação russa de Teriberka (Figura 4.8) mostra que a taxa média de crescimento de CO 2 ao longo de 20 anos foi de 1,7 milhões –1 por ano, com flutuações sazonais significativas iguais a 15÷20 milhões –1.

Arroz. 2.8. Evolução temporal da concentração de CO 2 na atmosfera na estação Teriberka (Península de Kola) para o período de observação desde 1988. Pontos e linhas mostram medições únicas ( 1 ), variação sazonal suavizada ( 2 ) e tendência de longo prazo ( 3 ) Concentração de CO 2 CO 2, ppm (OD, 2008)

O mecanismo do efeito estufa é explicado pela diferença na capacidade de absorção da atmosfera entre a radiação solar que chega à Terra e a radiação que sai da Terra. A Terra recebe radiação do Sol em uma ampla faixa do espectro com comprimento de onda médio de cerca de 0,5 mícron, e essa radiação de ondas curtas quase passa pela atmosfera. A Terra emite a energia recebida quase como um corpo completamente negro na faixa infravermelha de ondas longas, com comprimento de onda médio de cerca de 10 mícrons. Nesta faixa, muitos gases (CO 2, CH 4, H 2 O, etc.) possuem inúmeras bandas de absorção; esses gases absorvem radiação, como resultado liberam calor e, em sua maior parte, aquecem a atmosfera. O dióxido de carbono absorve intensamente a radiação vinda da Terra na faixa de 12 a 18 mícrons e é um dos principais fatores que provocam o efeito estufa (Perevedentsev Yu.P., 2009).

Aquecimento climático moderno. O facto de o clima moderno estar a mudar é reconhecido por todos, uma vez que tanto as medições instrumentais como os indicadores naturais indicam uma coisa: nas últimas décadas houve um aquecimento significativo do clima do planeta. Ao longo do último século (1906–2005), uma rede meteorológica terrestre registou um aumento significativo na temperatura média global na superfície da Terra em 0,74 °C. Surgem divergências ao discutir as causas do aquecimento. No Quarto Relatório de Avaliação, os especialistas do IPCC (2007) tiram conclusões sobre as causas do aquecimento observado: a probabilidade de as mudanças climáticas nos últimos 50 anos terem ocorrido sem influência externa (antropogênica) é avaliada como extremamente baixa (<5%). С высокой степенью вероятности (>90%) afirma que as mudanças observadas nos últimos 50 anos são causadas não só por influências naturais, mas também por influências externas. Com uma confiança superior a 90%, o relatório afirma que as concentrações crescentes de gases antropogénicos com efeito de estufa são responsáveis ​​pela maior parte do aquecimento global desde meados do século XX.

Existem outras opiniões sobre as causas do aquecimento - um fator interno, uma variabilidade natural que causa flutuações de temperatura, tanto na direção do aquecimento quanto no resfriamento. Assim, no trabalho (Datsenko N.M., Monin A.S., Sonechkin D.M., 2004), os defensores deste conceito indicam que o período de aumento mais intenso da temperatura global do século XX (anos 90) recai no ramo ascendente dos anos 60. flutuações de verão, identificadas por eles nos índices que caracterizam o estado térmico e de circulação da atmosfera. Ao mesmo tempo, sugere-se que as flutuações climáticas modernas são uma consequência de reações não lineares do sistema climático a influências externas quase periódicas (ciclos de marés lunares-solares e atividade solar, ciclos de revolução dos maiores planetas do sistema solar em torno de um centro comum, etc.) (Perevedentsev Yu.P. ., 2009).

Pela primeira vez, o crescimento das emissões industriais de CO 2 na atmosfera foi estabelecido por S.E. Suess no início dos anos 50 do século XX. Com base nas alterações no rácio de carbono nos anéis das árvores, Suess concluiu que o dióxido de carbono atmosférico tem sido reabastecido com emissões de CO 2 provenientes da combustão de combustíveis fósseis desde a segunda metade do século XIX. Ele descobriu que a proporção de C 14 radioativo, constantemente formado na atmosfera devido à ação de partículas cósmicas, e C 12 estável vem diminuindo nos últimos cem anos como resultado da “diluição” do CO 2 atmosférico pelo fluxo de CO 2 proveniente de combustíveis fósseis, que praticamente não contêm C (a meia-vida do C 14 é igual a 5.730 anos). Assim, foi detectado um aumento nas emissões industriais de CO 2 na atmosfera com base em medições em anéis de árvores. Foi somente em 1958 que começou o registro das concentrações atmosféricas de CO 2 na estação Mauna Loa, no Oceano Pacífico.

Arroz. 4.7. Evolução temporal da concentração de dióxido de carbono ( A), metano ( b) e óxido nitroso ( V) na atmosfera e suas mudanças ao longo dos últimos 10.000 anos (painel grande) e desde 1750 (painel menor inserido nele). Resultados de medições em depósitos de gelo (símbolos de diferentes cores e configurações) de diversos pesquisadores e medições na atmosfera (curva vermelha). A escala de avaliações correspondentes às concentrações medidas de impactos de radiação é mostrada nos grandes painéis do lado direito (Relatório de avaliação sobre as alterações climáticas e suas consequências no território da Federação Russa (AR), 2008)

atmosfera da Terra

Atmosfera(de. Grego antigoἀτμός - vapor e σφαῖρα - bola) - gás concha ( geosfera), circundando o planeta Terra. Sua superfície interna cobre hidrosfera e parcialmente latido, o exterior faz fronteira com a parte próxima da Terra do espaço sideral.

O conjunto de ramos da física e da química que estudam a atmosfera costuma ser denominado física atmosférica. A atmosfera determina clima na superfície da Terra, estudando o clima meteorologia e variações de longo prazo clima - climatologia.

A estrutura da atmosfera

A estrutura da atmosfera

Troposfera

Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km nas latitudes polares, 10-12 km nas latitudes temperadas e 16-18 km nas latitudes tropicais; menor no inverno do que no verão. A camada inferior e principal da atmosfera. Contém mais de 80% da massa total do ar atmosférico e cerca de 90% de todo o vapor d'água presente na atmosfera. Na troposfera são altamente desenvolvidos turbulência E convecção, surgir nuvens, estão desenvolvendo ciclones E anticiclones. A temperatura diminui com o aumento da altitude com vertical média gradiente 0,65°/100m

São aceitas como “condições normais” na superfície da Terra: densidade 1,2 kg/m3, pressão barométrica 101,35 kPa, temperatura mais 20 °C e umidade relativa 50%. Esses indicadores condicionais têm significado puramente de engenharia.

Estratosfera

Uma camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Caracterizado por uma ligeira mudança de temperatura na camada de 11-25 km (camada inferior da estratosfera) e um aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8° COM(camada superior da estratosfera ou região inversões). Tendo atingido um valor de cerca de 273 K (quase 0°C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura permanece constante até uma altitude de cerca de 55 km. Esta região de temperatura constante é chamada estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e mesosfera.

Estratopausa

A camada limite da atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. Na distribuição vertical da temperatura existe um máximo (cerca de 0 °C).

Mesosfera

atmosfera da Terra

Mesosfera começa a uma altitude de 50 km e se estende até 80-90 km. A temperatura diminui com a altura com um gradiente vertical médio de (0,25-0,3)°/100 m. O principal processo de energia é a transferência de calor radiante. Processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres, moléculas vibracionalmente excitadas, etc., causam o brilho da atmosfera.

Mesopausa

Camada de transição entre a mesosfera e a termosfera. Existe um mínimo na distribuição vertical de temperatura (cerca de -90 °C).

Linha Karman

A altura acima do nível do mar, que é convencionalmente aceita como a fronteira entre a atmosfera da Terra e o espaço.

Termosfera

artigo principal: Termosfera

O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe para altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem de 1500 K, após o que permanece quase constante até altitudes elevadas. Sob a influência da radiação solar ultravioleta e de raios X e da radiação cósmica, ocorre a ionização do ar (“ auroras") - áreas principais ionosfera ficam dentro da termosfera. Em altitudes acima de 300 km, predomina o oxigênio atômico.

Camadas atmosféricas até uma altitude de 120 km

Exosfera (esfera de dispersão)

Exosfera- zona de dispersão, parte externa da termosfera, localizada acima de 700 km. O gás na exosfera é muito rarefeito e daqui suas partículas vazam para o espaço interplanetário ( dissipação).

Até uma altitude de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Nas camadas superiores, a distribuição dos gases por altura depende dos seus pesos moleculares; a concentração de gases mais pesados ​​diminui mais rapidamente com a distância da superfície da Terra. Devido à diminuição da densidade do gás, a temperatura cai de 0 °C na estratosfera para -110 °C na mesosfera. No entanto, a energia cinética de partículas individuais em altitudes de 200-250 km corresponde a uma temperatura de ~1500 °C. Acima de 200 km, são observadas flutuações significativas na temperatura e na densidade do gás no tempo e no espaço.

A uma altitude de cerca de 2.000-3.000 km, a exosfera gradualmente se transforma na chamada perto do vácuo do espaço, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás representa apenas uma parte da matéria interplanetária. A outra parte consiste em partículas de poeira de origem cometária e meteórica. Além de partículas de poeira extremamente rarefeitas, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra neste espaço.

A troposfera representa cerca de 80% da massa da atmosfera, a estratosfera - cerca de 20%; a massa da mesosfera não é superior a 0,3%, a termosfera é inferior a 0,05% da massa total da atmosfera. Com base nas propriedades elétricas da atmosfera, a neutronosfera e a ionosfera são diferenciadas. Atualmente, acredita-se que a atmosfera se estende a uma altitude de 2.000 a 3.000 km.

Dependendo da composição do gás na atmosfera, eles emitem homosfera E heterosfera. Heterosfera - Esta é a área onde a gravidade afeta a separação dos gases, uma vez que a sua mistura a tal altitude é insignificante. Isto implica uma composição variável da heterosfera. Abaixo dela encontra-se uma parte bem misturada e homogênea da atmosfera, chamada homosfera. A fronteira entre essas camadas é chamada pausa turbo, fica a uma altitude de cerca de 120 km.

Propriedades físicas

A espessura da atmosfera é de aproximadamente 2.000 a 3.000 km da superfície da Terra. Massa total ar- (5,1-5,3)×10 18 kg. Massa molar ar limpo e seco é 28,966. Pressão a 0 °C ao nível do mar 101.325 kPa; temperatura critica-140,7°C; pressão crítica 3,7 MPa; C p 1,0048×10 3 J/(kg K) (a 0 °C), C v 0,7159×10 3 J/(kg K) (a 0 °C). A solubilidade do ar em água a 0 °C é de 0,036%, a 25 °C - 0,22%.

Propriedades fisiológicas e outras da atmosfera

Já a uma altitude de 5 km acima do nível do mar, uma pessoa não treinada desenvolve fome de oxigênio e sem adaptação, o desempenho de uma pessoa é significativamente reduzido. A zona fisiológica da atmosfera termina aqui. A respiração humana torna-se impossível a uma altitude de 15 km, embora até aproximadamente 115 km a atmosfera contenha oxigênio.

A atmosfera nos fornece o oxigênio necessário para respirar. No entanto, devido à queda na pressão total da atmosfera, à medida que se sobe de altitude, a pressão parcial do oxigênio diminui proporcionalmente.

Os pulmões humanos contêm constantemente cerca de 3 litros de ar alveolar. Pressão parcial o oxigênio no ar alveolar à pressão atmosférica normal é de 110 mm Hg. Art., pressão de dióxido de carbono - 40 mm Hg. Art., e vapor de água - 47 mm Hg. Arte. Com o aumento da altitude, a pressão do oxigênio cai e a pressão total do vapor de água e dióxido de carbono nos pulmões permanece quase constante - cerca de 87 mm Hg. Arte. O fornecimento de oxigênio aos pulmões será completamente interrompido quando a pressão do ar ambiente se tornar igual a este valor.

A uma altitude de cerca de 19-20 km, a pressão atmosférica cai para 47 mm Hg. Arte. Portanto, nesta altitude, a água e o fluido intersticial começam a ferver no corpo humano. Fora da cabine pressurizada nessas altitudes, a morte ocorre quase que instantaneamente. Assim, do ponto de vista da fisiologia humana, o “espaço” começa já a uma altitude de 15-19 km.

Densas camadas de ar - a troposfera e a estratosfera - protegem-nos dos efeitos nocivos da radiação. Com rarefação suficiente do ar, em altitudes superiores a 36 km, os agentes ionizantes têm efeito intenso no corpo. radiação- raios cósmicos primários; Em altitudes superiores a 40 km, a parte ultravioleta do espectro solar é perigosa para os humanos.

À medida que subimos a uma altura cada vez maior acima da superfície da Terra, fenómenos familiares observados nas camadas mais baixas da atmosfera, como a propagação do som, o surgimento de sistemas aerodinâmicos elevador e resistência, transferência de calor convecção e etc.

Em camadas rarefeitas de ar, distribuição som acaba sendo impossível. Até altitudes de 60-90 km, ainda é possível usar a resistência do ar e a sustentação para vôo aerodinâmico controlado. Mas a partir de altitudes de 100-130 km, conceitos familiares a todos os pilotos números M E barreira do som perdem o significado, há uma condicional Linha Karman além da qual começa a esfera do vôo puramente balístico, que só pode ser controlado por meio de forças reativas.

Em altitudes acima de 100 km, a atmosfera é privada de outra propriedade notável - a capacidade de absorver, conduzir e transmitir energia térmica por convecção (ou seja, pela mistura de ar). Isso significa que vários elementos do equipamento da estação espacial orbital não poderão ser resfriados externamente da mesma forma que normalmente é feito em um avião - com a ajuda de jatos de ar e radiadores de ar. A tal altura, como no espaço em geral, a única maneira de transferir calor é radiação térmica.

Composição atmosférica

Composição do ar seco

A atmosfera da Terra consiste principalmente em gases e diversas impurezas (poeira, gotículas de água, cristais de gelo, sais marinhos, produtos de combustão).

A concentração de gases que compõem a atmosfera é quase constante, com exceção da água (H 2 O) e do dióxido de carbono (CO 2).

Composição do ar seco
Azoto
Oxigênio
Argônio
Água
Dióxido de carbono
Néon
Hélio
Metano
Criptônio
Hidrogênio
Xenônio
Óxido nitroso

Além dos gases indicados na tabela, a atmosfera contém SO 2, NH 3, CO, ozônio, hidrocarbonetos, HCl, AF, casais Hg, eu 2 , e também NÃO e muitos outros gases em pequenas quantidades. A troposfera contém constantemente um grande número de partículas sólidas e líquidas em suspensão ( aerossol).

História da formação atmosférica

De acordo com a teoria mais comum, a atmosfera da Terra teve quatro composições diferentes ao longo do tempo. Inicialmente consistia em gases leves ( hidrogênio E hélio), capturado do espaço interplanetário. Este é o chamado atmosfera primária(cerca de quatro bilhões de anos atrás). Na fase seguinte, a atividade vulcânica ativa levou à saturação da atmosfera com outros gases além do hidrogênio (dióxido de carbono, amônia, vapor de água). Foi assim que foi formado atmosfera secundária(cerca de três bilhões de anos antes dos dias atuais). Essa atmosfera era restauradora. Além disso, o processo de formação da atmosfera foi determinado pelos seguintes fatores:

vazamento de gases leves (hidrogênio e hélio) em espaço interplanetário;

reações químicas que ocorrem na atmosfera sob a influência da radiação ultravioleta, descargas atmosféricas e alguns outros fatores.

Gradualmente, esses fatores levaram à formação atmosfera terciária, caracterizado por um teor muito menor de hidrogênio e um teor muito maior de nitrogênio e dióxido de carbono (formados como resultado de reações químicas de amônia e hidrocarbonetos).

Azoto

A formação de grande quantidade de N 2 se deve à oxidação da atmosfera amônia-hidrogênio pelo O 2 molecular, que começou a sair da superfície do planeta a partir da fotossíntese, a partir de 3 bilhões de anos atrás. O N2 também é liberado na atmosfera como resultado da desnitrificação de nitratos e outros compostos contendo nitrogênio. O nitrogênio é oxidado pelo ozônio em NO na alta atmosfera.

O nitrogênio N 2 reage apenas sob condições específicas (por exemplo, durante uma descarga atmosférica). A oxidação do nitrogênio molecular pelo ozônio durante descargas elétricas é utilizada na produção industrial de fertilizantes nitrogenados. Eles podem oxidá-lo com baixo consumo de energia e convertê-lo em uma forma biologicamente ativa. cianobactérias (algas verde-azuladas) e bactérias nodulares que formam rizóbios simbiose Com leguminosas plantas, os chamados estrume verde.

Oxigênio

A composição da atmosfera começou a mudar radicalmente com o aparecimento na Terra organismos vivos, como resultado fotossíntese acompanhado pela liberação de oxigênio e absorção de dióxido de carbono. Inicialmente, o oxigênio foi gasto na oxidação de compostos reduzidos - amônia, hidrocarbonetos, forma nitrosa glândula contido nos oceanos, etc. Ao final desta etapa, o teor de oxigênio na atmosfera começou a aumentar. Gradualmente, formou-se uma atmosfera moderna com propriedades oxidantes. Como isso causou mudanças graves e abruptas em muitos processos que ocorrem em atmosfera, litosfera E biosfera, esse evento foi chamado Desastre de oxigênio.

Durante Fanerozóico a composição da atmosfera e o teor de oxigênio sofreram alterações. Eles se correlacionaram principalmente com a taxa de deposição de sedimentos orgânicos. Assim, durante os períodos de acumulação de carvão, o teor de oxigênio na atmosfera aparentemente excedeu significativamente o nível moderno.

Dióxido de carbono

O conteúdo de CO 2 na atmosfera depende da atividade vulcânica e dos processos químicos nas conchas terrestres, mas acima de tudo - da intensidade da biossíntese e decomposição da matéria orgânica em biosfera Terra. Quase toda a biomassa atual do planeta (cerca de 2,4 × 10 12 toneladas ) é formado devido ao dióxido de carbono, nitrogênio e vapor de água contidos no ar atmosférico. Enterrado em oceano, V. pântanos e em florestas matéria orgânica se transforma em carvão, óleo E gás natural. (cm. Ciclo geoquímico do carbono)

gases nobres

Fonte de gases inertes - argônio, hélio E criptônio- erupções vulcânicas e decadência de elementos radioativos. A Terra em geral e a atmosfera em particular estão esgotadas de gases inertes em comparação com o espaço. Acredita-se que a razão para isso esteja no vazamento contínuo de gases para o espaço interplanetário.

Poluição do ar

Recentemente, a evolução da atmosfera começou a ser influenciada por Humano. O resultado de suas atividades foi um aumento constante e significativo no teor de dióxido de carbono na atmosfera devido à combustão de combustíveis hidrocarbonetos acumulados em eras geológicas anteriores. Enormes quantidades de CO 2 são consumidas durante a fotossíntese e absorvidas pelos oceanos do mundo. Este gás entra na atmosfera devido à decomposição de rochas carbonáticas e substâncias orgânicas de origem vegetal e animal, bem como devido ao vulcanismo e à atividade industrial humana. Nos últimos 100 anos, o conteúdo de CO 2 na atmosfera aumentou 10%, sendo a maior parte (360 mil milhões de toneladas) proveniente da combustão de combustíveis. Se a taxa de crescimento da combustão de combustíveis continuar, nos próximos 50 a 60 anos a quantidade de CO 2 na atmosfera duplicará e poderá levar a alterações climáticas globais.

A combustão de combustível é a principal fonte de gases poluentes ( CO, NÃO, ENTÃO 2 ). O dióxido de enxofre é oxidado pelo oxigênio atmosférico em ENTÃO 3 nas camadas superiores da atmosfera, que por sua vez interage com água e vapor de amônia, e o resultante ácido sulfúrico (H 2 ENTÃO 4 ) E sulfato de amônio ((NH 4 ) 2 ENTÃO 4 ) retornar à superfície da Terra na forma do chamado. chuva ácida. Uso motores de combustão interna leva a uma poluição atmosférica significativa com óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e compostos de chumbo ( chumbo tetraetila Pb (CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

A poluição atmosférica por aerossóis é causada tanto por causas naturais (erupções vulcânicas, tempestades de poeira, arrastamento de gotas de água do mar e pólen de plantas, etc.) como por actividades económicas humanas (mineração de minérios e materiais de construção, queima de combustível, produção de cimento, etc.). ). A intensa liberação em larga escala de material particulado na atmosfera é uma das possíveis causas das mudanças climáticas no planeta.

O envelope gasoso que envolve o nosso planeta Terra, conhecido como atmosfera, consiste em cinco camadas principais. Essas camadas se originam na superfície do planeta, desde o nível do mar (às vezes abaixo) e sobem para o espaço sideral na seguinte sequência:

• Troposfera;
• Estratosfera;
• Mesosfera;
• Termosfera;
• Exosfera.

Diagrama das principais camadas da atmosfera terrestre

Entre cada uma dessas cinco camadas principais existem zonas de transição chamadas "pausas", onde ocorrem mudanças na temperatura, composição e densidade do ar. Juntamente com as pausas, a atmosfera da Terra inclui um total de 9 camadas.

Troposfera: onde ocorre o clima

De todas as camadas da atmosfera, a troposfera é aquela com a qual estamos mais familiarizados (quer você perceba ou não), já que vivemos no seu fundo - a superfície do planeta. Ele envolve a superfície da Terra e se estende para cima por vários quilômetros. A palavra troposfera significa "mudança do globo". Um nome muito apropriado, já que é nesta camada que ocorre o clima do dia a dia.

Começando na superfície do planeta, a troposfera atinge uma altura de 6 a 20 km. O terço inferior da camada, mais próximo de nós, contém 50% de todos os gases atmosféricos. Esta é a única parte de toda a atmosfera que respira. Devido ao fato de o ar ser aquecido por baixo pela superfície terrestre, que absorve a energia térmica do Sol, a temperatura e a pressão da troposfera diminuem com o aumento da altitude.

No topo há uma fina camada chamada tropopausa, que é apenas um amortecedor entre a troposfera e a estratosfera.

Estratosfera: lar do ozônio

A estratosfera é a próxima camada da atmosfera. Estende-se de 6 a 20 km a 50 km acima da superfície da Terra. Esta é a camada em que a maioria dos aviões comerciais voam e os balões de ar quente viajam.

Aqui o ar não flui para cima e para baixo, mas se move paralelamente à superfície em correntes de ar muito rápidas. À medida que você sobe, a temperatura aumenta, graças à abundância de ozônio (O3) que ocorre naturalmente, um subproduto da radiação solar e do oxigênio, que tem a capacidade de absorver os raios ultravioleta nocivos do sol (qualquer aumento de temperatura com altitude em meteorologia é conhecido como uma "inversão").

Como a estratosfera tem temperaturas mais quentes na parte inferior e temperaturas mais frias no topo, a convecção (movimento vertical das massas de ar) é rara nesta parte da atmosfera. Na verdade, você pode ver uma tempestade que assola a troposfera a partir da estratosfera porque a camada atua como uma camada de convecção que impede a penetração das nuvens de tempestade.

Após a estratosfera existe novamente uma camada tampão, desta vez chamada estratopausa.

Mesosfera: atmosfera intermediária

A mesosfera está localizada a aproximadamente 50-80 km da superfície da Terra. A alta mesosfera é o lugar natural mais frio da Terra, onde as temperaturas podem cair abaixo de -143°C.

Termosfera: atmosfera superior

Depois da mesosfera e da mesopausa vem a termosfera, localizada entre 80 e 700 km acima da superfície do planeta, e contém menos de 0,01% do ar total do envelope atmosférico. As temperaturas aqui chegam a +2.000° C, mas devido à extrema rarefação do ar e à falta de moléculas de gás para transferir calor, essas altas temperaturas são percebidas como muito frias.

Exosfera: a fronteira entre a atmosfera e o espaço

A uma altitude de cerca de 700-10.000 km acima da superfície da Terra está a exosfera - a borda externa da atmosfera, na fronteira com o espaço. Aqui, os satélites meteorológicos orbitam a Terra.

E a ionosfera?

A ionosfera não é uma camada separada, mas na verdade o termo é usado para se referir à atmosfera entre 60 e 1000 km de altitude. Inclui as partes superiores da mesosfera, toda a termosfera e parte da exosfera. A ionosfera recebe esse nome porque nesta parte da atmosfera a radiação do Sol é ionizada quando passa pelos campos magnéticos da Terra em e. Este fenômeno é observado do solo como a aurora boreal.