องค์ประกอบก๊าซของอากาศในบรรยากาศ

องค์ประกอบของก๊าซในอากาศที่เราหายใจเข้าไปคือ ไนโตรเจน 78% ออกซิเจน 21% และก๊าซอื่นๆ 1% แต่ในบรรยากาศของเมืองอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ อัตราส่วนนี้มักถูกละเมิด

สัดส่วนที่สำคัญประกอบด้วยสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายที่เกิดจากการปล่อยมลพิษจากองค์กรและยานพาหนะ การขนส่งทางรถยนต์นำสิ่งสกปรกจำนวนมากสู่ชั้นบรรยากาศ: ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ทราบองค์ประกอบ, เบนโซ (a) ไพรีน, คาร์บอนไดออกไซด์, สารประกอบกำมะถันและไนโตรเจน, ตะกั่ว, คาร์บอนมอนอกไซด์

บรรยากาศประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซจำนวนหนึ่ง - อากาศซึ่งสิ่งสกปรกคอลลอยด์ถูกระงับ - ฝุ่น หยด คริสตัล ฯลฯ องค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตามความสูง อย่างไรก็ตาม เริ่มต้นจากความสูงประมาณ 100 กม. พร้อมกับออกซิเจนระดับโมเลกุลและไนโตรเจน ออกซิเจนอะตอมมิกก็ปรากฏขึ้นอันเป็นผลมาจากการแยกตัวของโมเลกุล และการแยกก๊าซด้วยแรงโน้มถ่วงเริ่มต้นขึ้น เหนือ 300 กม. บรรยากาศถูกครอบงำโดยอะตอมออกซิเจน สูงกว่า 1,000 กม. โดยฮีเลียมและอะตอมไฮโดรเจน ความดันและความหนาแน่นของบรรยากาศลดลงตามความสูง ประมาณครึ่งหนึ่งของมวลรวมของบรรยากาศกระจุกตัวอยู่ที่ 5 กม. ล่าง 9/10 - ที่ 20 กม. ล่างและ 99.5% - ที่ 80 กม. ล่าง ที่ระดับความสูงประมาณ 750 กม. ความหนาแน่นของอากาศจะลดลงเหลือ 10-10 g/m3 (ในขณะที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลกประมาณ 103 g/m3) แต่ถึงกระนั้นความหนาแน่นต่ำดังกล่าวก็ยังเพียงพอสำหรับการเกิดแสงออโรร่า ชั้นบรรยากาศไม่มีขอบบนที่แหลมคม ความหนาแน่นของก๊าซที่เป็นส่วนประกอบ

องค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศที่เราแต่ละคนหายใจเข้าไปนั้นประกอบด้วยก๊าซหลายชนิด ซึ่งส่วนใหญ่ ได้แก่ ไนโตรเจน (78.09%) ออกซิเจน (20.95%) ไฮโดรเจน (0.01%) คาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์) (0.03%) และเฉื่อย ก๊าซ (0.93%) นอกจากนี้ ในอากาศจะมีไอน้ำอยู่จำนวนหนึ่งเสมอ ซึ่งปริมาณนั้นจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิเสมอ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น ปริมาณไอน้ำก็จะยิ่งมากขึ้น และในทางกลับกัน เนื่องจากความผันผวนของปริมาณไอน้ำในอากาศ เปอร์เซ็นต์ของก๊าซในอากาศจึงแปรผันได้ ก๊าซทั้งหมดในอากาศไม่มีสีและไม่มีกลิ่น น้ำหนักของอากาศแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับเนื้อหาของไอน้ำในนั้นด้วย ที่อุณหภูมิเดียวกัน น้ำหนักของอากาศแห้งจะมากกว่าน้ำหนักของอากาศชื้นเพราะ ไอน้ำเบากว่าไออากาศมาก

ตารางแสดงองค์ประกอบก๊าซในบรรยากาศในอัตราส่วนมวลเชิงปริมาตรตลอดจนอายุการใช้งานของส่วนประกอบหลัก:

คุณสมบัติของก๊าซที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอากาศในบรรยากาศภายใต้ความกดดัน

ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนภายใต้ความกดดันมากกว่า 2 บรรยากาศมีผลเป็นพิษต่อร่างกาย

ไนโตรเจนภายใต้ความกดดันมากกว่า 5 บรรยากาศมีผลทำให้เสพติดได้ (พิษไนโตรเจน) การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจากระดับความลึกทำให้เกิดการเจ็บป่วยจากการบีบอัดเนื่องจากการปล่อยฟองไนโตรเจนออกจากเลือดอย่างรวดเร็ว ราวกับว่าทำให้เกิดฟองขึ้น

การเพิ่มขึ้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่า 3% ในส่วนผสมของระบบทางเดินหายใจทำให้เสียชีวิต

แต่ละองค์ประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของอากาศ เมื่อความดันเพิ่มขึ้นถึงขีดจำกัด จะกลายเป็นพิษที่สามารถเป็นพิษต่อร่างกายได้

การศึกษาองค์ประกอบของก๊าซในบรรยากาศ เคมีในบรรยากาศ

สำหรับประวัติศาสตร์ของการพัฒนาอย่างรวดเร็วของสาขาวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างใหม่ซึ่งเรียกว่าเคมีในบรรยากาศ คำว่า "พุ่ง" (การขว้าง) ที่ใช้ในกีฬาความเร็วสูงเหมาะสมที่สุด การยิงจากปืนพกเริ่มต้นอาจเป็นบทความสองบทความที่ตีพิมพ์ในช่วงต้นปี 1970 พวกเขาจัดการกับการทำลายโอโซนในสตราโตสเฟียร์ที่เป็นไปได้โดยไนโตรเจนออกไซด์ - NO และ NO 2 คนแรกเป็นของผู้ชนะรางวัลโนเบลในอนาคต และจากนั้นพนักงานของมหาวิทยาลัยสตอกโฮล์ม P. Krutzen ซึ่งถือว่าแหล่งที่มาของไนโตรเจนออกไซด์ที่น่าจะเป็นในสตราโตสเฟียร์เป็นไนตรัสออกไซด์ N 2 O ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งสลายตัวภายใต้การกระทำของแสงแดด ผู้เขียนบทความที่สอง G. Johnston นักเคมีจาก University of California at Berkeley เสนอว่าไนโตรเจนออกไซด์ปรากฏในสตราโตสเฟียร์อันเป็นผลมาจากกิจกรรมของมนุษย์ กล่าวคือ จากการปล่อยผลิตภัณฑ์การเผาไหม้จากเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีอุณหภูมิสูง เครื่องบินระดับความสูง

แน่นอน สมมติฐานข้างต้นไม่ได้เกิดขึ้นตั้งแต่เริ่มต้น อัตราส่วนของส่วนประกอบหลักอย่างน้อยในอากาศในบรรยากาศ - โมเลกุลของไนโตรเจน, ออกซิเจน, ไอน้ำ ฯลฯ - เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วก่อนหน้านี้ แล้วในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ XIX

ในยุโรปทำการวัดความเข้มข้นของโอโซนในอากาศผิวดิน ในช่วงทศวรรษที่ 1930 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ S. Chapman ได้ค้นพบกลไกของการก่อตัวของโอโซนในบรรยากาศที่มีออกซิเจนล้วนๆ ซึ่งบ่งชี้ถึงชุดของปฏิกิริยาระหว่างอะตอมและโมเลกุลของออกซิเจน รวมถึงโอโซนในกรณีที่ไม่มีส่วนประกอบในอากาศอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 การวัดจรวดอุตุนิยมวิทยาแสดงให้เห็นว่ามีโอโซนในสตราโตสเฟียร์น้อยกว่าที่ควรจะเป็นตามวัฏจักรปฏิกิริยาแชปแมน แม้ว่ากลไกนี้ยังคงเป็นพื้นฐานมาจนถึงทุกวันนี้ แต่ก็เป็นที่แน่ชัดว่ามีกระบวนการอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องอย่างแข็งขันในการก่อตัวของโอโซนในชั้นบรรยากาศด้วย

เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าในตอนต้นของทศวรรษ 1970 ความรู้ในด้านเคมีในบรรยากาศได้รับมาจากความพยายามของนักวิทยาศาสตร์แต่ละคนเป็นหลักซึ่งการวิจัยไม่ได้ถูกรวมเป็นหนึ่งด้วยแนวคิดที่มีนัยสำคัญทางสังคมใด ๆ และส่วนใหญ่มักเป็นวิชาการอย่างหมดจด อีกอย่างคืองานของ Johnston: ตามการคำนวณของเขา เครื่องบิน 500 ลำ บิน 7 ชั่วโมงต่อวัน สามารถลดปริมาณโอโซนในสตราโตสเฟียร์ได้อย่างน้อย 10%! และหากการประเมินเหล่านี้ยุติธรรม ปัญหาก็จะกลายเป็นปัญหาทางเศรษฐกิจและสังคมทันที เนื่องจากในกรณีนี้ โครงการทั้งหมดสำหรับการพัฒนาการบินขนส่งด้วยความเร็วเหนือเสียงและโครงสร้างพื้นฐานที่เกี่ยวข้องจะต้องได้รับการปรับปรุงที่สำคัญ และอาจถึงขั้นปิด นอกจากนี้ เป็นครั้งแรกที่คำถามเกิดขึ้นจริง ๆ ว่ากิจกรรมของมนุษย์อาจไม่ก่อให้เกิดความหายนะในระดับท้องถิ่น แต่เป็นหายนะระดับโลก ในสถานการณ์ปัจจุบัน ทฤษฎีจำเป็นต้องมีการตรวจสอบที่เข้มงวดมากและในเวลาเดียวกัน

จำได้ว่าสาระสำคัญของสมมติฐานข้างต้นคือไนตริกออกไซด์ทำปฏิกิริยากับโอโซน NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2 จากนั้นไนโตรเจนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยานี้ทำปฏิกิริยากับอะตอมออกซิเจน NO 2 + O ® NO + O 2 , ดังนั้นการคืนสถานะ NO ในบรรยากาศในขณะที่โมเลกุลของโอโซนจะสูญหายไปอย่างแก้ไขไม่ได้ ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาคู่ดังกล่าวซึ่งประกอบขึ้นเป็นวัฏจักรเร่งปฏิกิริยาไนโตรเจนของการทำลายโอโซน จะถูกทำซ้ำจนกว่ากระบวนการทางเคมีหรือทางกายภาพใดๆ จะนำไปสู่การกำจัดไนโตรเจนออกไซด์ออกจากบรรยากาศ ตัวอย่างเช่น NO 2 ถูกออกซิไดซ์เป็นกรดไนตริก HNO 3 ซึ่งละลายได้สูงในน้ำ ดังนั้นจึงถูกกำจัดออกจากบรรยากาศโดยเมฆและการตกตะกอน วัฏจักรตัวเร่งปฏิกิริยาไนโตรเจนนั้นมีประสิทธิภาพมาก: ไม่มีโมเลกุลใดตัวหนึ่งสามารถทำลายโมเลกุลโอโซนหลายหมื่นตัวในระหว่างที่อยู่ในบรรยากาศ

แต่อย่างที่ทราบ ปัญหาไม่ได้มาเพียงลำพัง ในไม่ช้า ผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัยในสหรัฐอเมริกา - มิชิแกน (R. Stolyarsky และ R. Cicerone) และ Harvard (S. Wofsi และ M. McElroy) ค้นพบว่าโอโซนอาจมีศัตรูที่โหดเหี้ยมยิ่งกว่าเดิม นั่นคือสารประกอบคลอรีน ตามการประมาณการ วัฏจักรตัวเร่งปฏิกิริยาคลอรีนของการทำลายโอโซน (ปฏิกิริยา Cl + O 3 ® ClO + O 2 และ ClO + O ® Cl + O 2) มีประสิทธิภาพมากกว่าไนโตรเจนหลายเท่า เหตุผลเดียวสำหรับการมองโลกในแง่ดีอย่างระมัดระวังคือปริมาณคลอรีนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในบรรยากาศค่อนข้างน้อย ซึ่งหมายความว่าผลกระทบโดยรวมของคลอรีนที่มีต่อโอโซนอาจไม่รุนแรงเกินไป อย่างไรก็ตาม สถานการณ์เปลี่ยนไปอย่างมาก เมื่อในปี 1974 พนักงานของ University of California at Irvine, S. Rowland และ M. Molina พบว่าที่มาของคลอรีนในสตราโตสเฟียร์คือสารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) ซึ่งนิยมใช้ในการทำความเย็น พืช, แพ็คเกจละอองลอยฯลฯ เนื่องจากไม่ติดไฟ ไม่เป็นพิษ และเฉื่อยทางเคมี สารเหล่านี้จึงถูกขนส่งอย่างช้าๆ โดยกระแสอากาศที่พุ่งสูงขึ้นจากพื้นผิวโลกไปยังสตราโตสเฟียร์ ซึ่งโมเลกุลของพวกมันจะถูกทำลาย แสงแดดส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยอะตอมของคลอรีนอิสระ การผลิต CFC เชิงอุตสาหกรรมซึ่งเริ่มขึ้นในทศวรรษที่ 1930 และการปล่อยสาร CFC สู่ชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในปีต่อๆ มา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุค 70 และ 80 ดังนั้น ภายในระยะเวลาอันสั้น นักทฤษฎีได้ระบุปัญหาสองประการในเคมีในชั้นบรรยากาศที่เกิดจากมลภาวะต่อมนุษย์อย่างเข้มข้น

อย่างไรก็ตาม เพื่อทดสอบความเป็นไปได้ของสมมติฐานที่เสนอ จำเป็นต้องดำเนินการหลายอย่าง

ก่อนอื่นเลย,ขยายการวิจัยในห้องปฏิบัติการ ซึ่งในระหว่างนั้นจะสามารถกำหนดหรือชี้แจงอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีแสงระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ของอากาศในบรรยากาศได้ ต้องบอกว่าข้อมูลที่น้อยมากเกี่ยวกับความเร็วเหล่านี้ที่มีอยู่ในเวลานั้นก็มีข้อผิดพลาดที่ยุติธรรม (มากถึงหลายร้อยเปอร์เซ็นต์) นอกจากนี้เงื่อนไขที่ทำการวัดตามกฎไม่สอดคล้องกับความเป็นจริงของบรรยากาศซึ่งทำให้ข้อผิดพลาดรุนแรงขึ้นอย่างจริงจังเนื่องจากความรุนแรงของปฏิกิริยาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและบางครั้งขึ้นอยู่กับความดันหรืออากาศในบรรยากาศ ความหนาแน่น.

ประการที่สองศึกษาคุณสมบัติเชิงแสงของรังสีของก๊าซในบรรยากาศขนาดเล็กจำนวนหนึ่งอย่างละเอียดในสภาพห้องปฏิบัติการ

โมเลกุลของส่วนประกอบจำนวนมากในอากาศในบรรยากาศถูกทำลายโดยรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ (ในปฏิกิริยาโฟโตไลซิส) ซึ่งไม่เพียงแต่ CFCs ที่กล่าวถึงข้างต้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอ็อกซิเจนระดับโมเลกุล โอโซน ไนโตรเจนออกไซด์ และอื่นๆ อีกมากมาย ดังนั้น การประมาณค่าพารามิเตอร์ของปฏิกิริยาโฟโตไลซิสแต่ละครั้งจึงมีความจำเป็นและสำคัญพอๆ กันสำหรับการทำซ้ำของกระบวนการทางเคมีในชั้นบรรยากาศที่ถูกต้อง เช่นเดียวกับอัตราของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลต่างๆ

องค์ประกอบทางเคมีของอากาศมีบทบาทสำคัญในการทำงานของระบบทางเดินหายใจ อากาศในบรรยากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซ: ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ อาร์กอน ไนโตรเจน นีออน คริปทอน ซีนอน ไฮโดรเจน โอโซน ฯลฯ ออกซิเจนเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ในเวลาที่เหลือคนดูดซับ 0.3 ลิตร / นาที ในระหว่างการออกกำลังกาย การใช้ออกซิเจนจะเพิ่มขึ้นและสามารถสูงถึง 4.5–8 ลิตร/นาที ความผันผวนของปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศมีน้อยและไม่เกิน 0.5% หากปริมาณออกซิเจนลดลงเหลือ 11-13% แสดงว่ามีภาวะขาดออกซิเจน ปริมาณออกซิเจน 7-8% อาจทำให้เสียชีวิตได้ คาร์บอนไดออกไซด์ - ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น เกิดขึ้นระหว่างการหายใจและการสลายตัว การเผาไหม้ของเชื้อเพลิง ในบรรยากาศคือ 0.04% และในพื้นที่อุตสาหกรรม - 0.05-0.06% ด้วยฝูงชนจำนวนมากสามารถเพิ่มเป็น 0.6 - 0.8% ด้วยการสูดดมอากาศเป็นเวลานานด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ 1-1.5% ความเป็นอยู่ที่ดีขึ้นจะสังเกตได้และด้วย 2-2.5% - การเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยา เมื่อหมดสติและเสียชีวิต 8-10% อากาศจะมีความดันที่เรียกว่าบรรยากาศหรือความกดอากาศ วัดเป็นมิลลิเมตรปรอท (mm Hg) เฮกโตปาสคาล (hPa) มิลลิบาร์ (mb)

ความดันปกติถือเป็นความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลที่ละติจูด45˚ที่อุณหภูมิอากาศ0˚С มีค่าเท่ากับ 760 มม.ปรอท (อากาศภายในอาคารจะถือว่ามีคุณภาพต่ำหากมีคาร์บอนไดออกไซด์ 1% ค่านี้นำมาเป็นค่าที่คำนวณได้เมื่อออกแบบและติดตั้งระบบระบายอากาศในห้อง

มลพิษทางอากาศ.คาร์บอนมอนอกไซด์เป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์และเข้าสู่ชั้นบรรยากาศด้วยการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมและก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์ สันดาปภายใน. ในเมืองใหญ่ ความเข้มข้นของมันสามารถสูงถึง 50-200 มก./ลบ.ม. เมื่อสูบบุหรี่ คาร์บอนมอนอกไซด์จะเข้าสู่ร่างกาย คาร์บอนมอนอกไซด์เป็นเลือดและพิษที่เป็นพิษทั่วไป มันบล็อกเฮโมโกลบินสูญเสียความสามารถในการนำออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อ พิษเฉียบพลันเกิดขึ้นเมื่อความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์ในอากาศอยู่ที่ 200-500 มก./ลบ.ม. ในกรณีนี้จะมีอาการปวดหัว อ่อนเพลียทั่วไป คลื่นไส้ อาเจียน ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือค่าเฉลี่ยรายวัน 0 1 มก./ลบ.ม. เดี่ยว - 6 มก./ลบ.ม. อากาศสามารถปนเปื้อนด้วยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เขม่า สารเรซิน ไนโตรเจนออกไซด์ คาร์บอนไดซัลไฟด์

จุลินทรีย์ในปริมาณเล็กน้อย พวกมันจะลอยอยู่ในอากาศเสมอ โดยมีฝุ่นดินพัดพาไป จุลินทรีย์ของโรคติดเชื้อที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศตายอย่างรวดเร็ว อันตรายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในความสัมพันธ์ทางระบาดวิทยาคืออากาศของอาคารพักอาศัยและสิ่งอำนวยความสะดวกด้านกีฬา ตัวอย่างเช่น ในห้องมวยปล้ำ มีการสังเกตจุลชีพสูงถึง 26,000 ในอากาศ 1 ลูกบาศก์เมตร การติดเชื้อ aerogenic ในอากาศดังกล่าวแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว

ฝุ่นเป็นอนุภาคที่มีความหนาแน่นเบาบางของแร่ธาตุหรือแหล่งกำเนิดอินทรีย์ เข้าสู่ปอดของฝุ่น ยังคงอยู่ที่นั่นและทำให้เกิดโรคต่างๆ ฝุ่นอุตสาหกรรม (ตะกั่ว โครเมียม) สามารถทำให้เกิดพิษได้ ในเมือง ฝุ่นละอองไม่ควรเกิน 0.15 มก./ลบ.ม. สนามกีฬาต้องได้รับการรดน้ำอย่างสม่ำเสมอ มีพื้นที่สีเขียว และดำเนินการทำความสะอาดแบบเปียก มีการจัดตั้งเขตป้องกันสุขาภิบาลสำหรับองค์กรทั้งหมดที่ก่อให้เกิดมลพิษในบรรยากาศ ตามระดับความเป็นอันตราย พวกเขามี ขนาดต่างๆ: สำหรับสถานประกอบการชั้น 1 - 1,000 ม., 2 - 500 ม., 3 - 300 ม., 4 -100 ม., 5 - 50 ม. เมื่อวางสิ่งอำนวยความสะดวกด้านกีฬาใกล้สถานประกอบการจำเป็นต้องคำนึงถึงลมที่เพิ่มขึ้น, สุขาภิบาล เขตป้องกันระดับมลพิษทางอากาศ ฯลฯ

มาตรการที่สำคัญประการหนึ่งในการปกป้องสิ่งแวดล้อมในอากาศคือการควบคุมดูแลสุขอนามัยในเชิงป้องกันและในปัจจุบันและการตรวจสอบสถานะของอากาศในบรรยากาศอย่างเป็นระบบ ผลิตโดยใช้ระบบตรวจสอบอัตโนมัติ

อากาศบริสุทธิ์ในบรรยากาศใกล้พื้นผิวโลกมีองค์ประกอบทางเคมีดังต่อไปนี้: ออกซิเจน - 20.93%, คาร์บอนไดออกไซด์ - 0.03-0.04%, ไนโตรเจน - 78.1%, อาร์กอน, ฮีเลียม, คริปทอน 1%

อากาศที่หายใจออกมีออกซิเจนน้อยกว่า 25% และคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่า 100 เท่า
ออกซิเจน.องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของอากาศ ช่วยให้มั่นใจถึงกระบวนการรีดอกซ์ในร่างกาย ผู้ใหญ่ที่อยู่นิ่งจะใช้ออกซิเจน 12 ลิตร ระหว่างการออกกำลังกายมากกว่า 10 เท่า ในเลือดออกซิเจนจับกับเฮโมโกลบิน

โอโซน.ก๊าซที่ไม่เสถียรทางเคมีสามารถดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้นจากแสงอาทิตย์ซึ่งมีผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมด โอโซนดูดซับรังสีอินฟราเรดคลื่นยาวที่มาจากโลกและป้องกันไม่ให้เย็นลงมากเกินไป (ชั้นโอโซนของโลก) ภายใต้อิทธิพลของรังสียูวี โอโซนจะสลายตัวเป็นโมเลกุลและอะตอมของออกซิเจน โอโซนเป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียสำหรับฆ่าเชื้อในน้ำ ในธรรมชาติจะเกิดขึ้นระหว่างการปล่อยกระแสไฟฟ้า ระหว่างการระเหยของน้ำ ระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลต ระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง ในภูเขา และในป่าสน

คาร์บอนไดออกไซด์.มันเกิดขึ้นจากกระบวนการรีดอกซ์ที่เกิดขึ้นในร่างกายของคนและสัตว์ การเผาไหม้เชื้อเพลิง การเสื่อมสภาพของสารอินทรีย์ ในอากาศในเมืองความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นเนื่องจากการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรม - มากถึง 0.045% ในอาคารพักอาศัย - สูงถึง 0.6-0.85 ผู้ใหญ่ที่อยู่นิ่งจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 22 ลิตรต่อชั่วโมง และระหว่างการออกกำลังกาย - เพิ่มขึ้น 2-3 เท่า สัญญาณของการเสื่อมสภาพในความเป็นอยู่ที่ดีของบุคคลปรากฏขึ้นเฉพาะเมื่อสูดดมอากาศเป็นเวลานานที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ 1-1.5% การเปลี่ยนแปลงการทำงานที่เด่นชัด - ที่ความเข้มข้น 2-2.5% และอาการเด่นชัด (ปวดหัว, อ่อนแอทั่วไป, หายใจถี่, ใจสั่น , ประสิทธิภาพลดลง) - ที่ 3-4% ความสำคัญด้านสุขอนามัยของคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่ามันทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ทางอ้อมของมลพิษทางอากาศทั่วไป บรรทัดฐานของคาร์บอนไดออกไซด์ในโรงยิมคือ 0.1%

ไนโตรเจนก๊าซที่ไม่แยแสทำหน้าที่เป็นตัวเจือจางสำหรับก๊าซอื่น การสูดดมไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้นอาจมีผลทำให้เสพติดได้

คาร์บอนมอนอกไซด์.มันเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้สารอินทรีย์ที่ไม่สมบูรณ์ ไม่มีสีหรือกลิ่น ความเข้มข้นในบรรยากาศขึ้นอยู่กับความเข้มของการจราจรของยานพาหนะ การเจาะผ่านถุงลมปอดเข้าสู่กระแสเลือด ทำให้เกิดคาร์บอกซีเฮโมโกลบิน ส่งผลให้ฮีโมโกลบินสูญเสียความสามารถในการขนส่งออกซิเจน ความเข้มข้นสูงสุดของคาร์บอนมอนอกไซด์เฉลี่ยต่อวันสูงสุดที่อนุญาตคือ 1 มก./ลบ.ม.

ปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นพิษในอากาศคือ 0.25-0.5 มก./ลิตร ด้วยการเปิดรับแสงเป็นเวลานาน, ปวดหัว, เป็นลม, ใจสั่น

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มันเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่อุดมไปด้วยกำมะถัน (ถ่านหิน) เกิดขึ้นจากการคั่วและการหลอมแร่กำมะถัน ในระหว่างการย้อมผ้า มันระคายเคืองต่อเยื่อเมือกของดวงตาและทางเดินหายใจส่วนบน เกณฑ์ของความรู้สึกคือ 0.002-0.003 มก. / ล. ก๊าซเป็นอันตรายต่อพืชโดยเฉพาะ พระเยซูเจ้าต้นไม้
สิ่งเจือปนทางกลของอากาศมาในรูปของควัน เขม่า เขม่า อนุภาคดินบด และของแข็งอื่นๆ ปริมาณฝุ่นในอากาศขึ้นอยู่กับลักษณะของดิน (ทราย ดินเหนียว ยางมะตอย) สภาพสุขาภิบาล (การให้น้ำ การทำความสะอาด) มลพิษทางอากาศจากการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรม และสภาพสุขาภิบาลของสถานที่

ฝุ่นจะระคายเคืองต่อเยื่อเมือกของระบบทางเดินหายใจส่วนบนและดวงตาโดยอัตโนมัติ การสูดดมฝุ่นอย่างเป็นระบบทำให้เกิดโรคทางเดินหายใจ เมื่อหายใจทางจมูกจะเก็บฝุ่นได้ถึง 40-50% ฝุ่นขนาดเล็กมากซึ่งอยู่ในสถานะแขวนลอยเป็นเวลานานเป็นสิ่งที่ไม่เอื้ออำนวยต่อสุขอนามัยมากที่สุด ประจุไฟฟ้าของฝุ่นช่วยเพิ่มความสามารถในการเจาะปอดและคงอยู่ในนั้น ฝุ่น. ซึ่งประกอบด้วยตะกั่ว สารหนู โครเมียม และสารพิษอื่นๆ ทำให้เกิดปรากฏการณ์พิษทั่วไป และเมื่อถูกแทรกซึมไม่เพียงแต่โดยการสูดดม แต่ยังผ่านผิวหนังและทางเดินอาหารด้วย ในอากาศที่มีฝุ่นมาก ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์และไอออไนซ์ในอากาศจะลดลงอย่างมาก เพื่อป้องกันผลกระทบจากฝุ่นบนร่างกาย อาคารที่พักอาศัยจะกำจัดมลพิษทางอากาศจากด้านลม โซนป้องกันสุขาภิบาลกว้าง 50-1,000 ม. และมากกว่านั้นจัดวางอยู่ระหว่างพวกเขา ในสถานที่อยู่อาศัยอย่างเป็นระบบ ทำความสะอาดเปียก, ตากสถานที่, เปลี่ยนรองเท้าและแจ๊กเก็ต, ใช้ดินที่ไม่มีฝุ่นและรดน้ำในที่โล่ง

จุลินทรีย์ในอากาศ มลพิษทางอากาศจากแบคทีเรียเช่นเดียวกับวัตถุอื่นๆ สภาพแวดล้อมภายนอก(น้ำ ดิน) อันตรายในแง่ระบาดวิทยา มีจุลินทรีย์หลายชนิดในอากาศ: แบคทีเรีย ไวรัส เชื้อรา เซลล์ยีสต์ ที่พบมากที่สุดคือวิธีการแพร่เชื้อทางอากาศ: จำนวนมากของจุลินทรีย์ที่เข้าสู่ทางเดินหายใจระหว่างการหายใจ คนรักสุขภาพ. เช่น เวลาพูดเสียงดัง และยิ่งเวลาไอและจาม ให้ฉีดพ่นละอองที่เล็กที่สุดที่ระยะห่าง 1-1.5 ม. และกระจายด้วยอากาศถึง 8-9 ม. ละอองเหล่านี้สามารถระงับได้ 4-5 ชั่วโมง แต่โดยส่วนใหญ่แล้วชำระภายใน 40-60 นาที ในฝุ่น ไวรัสไข้หวัดใหญ่และแบคทีเรียคอตีบยังคงมีชีวิตอยู่ได้ 120-150 วัน มีความสัมพันธ์ที่รู้จักกันดี: ยิ่งมีฝุ่นในอากาศภายในอาคารมากเท่าใด ปริมาณจุลินทรีย์ในอากาศก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซธรรมชาติที่พัฒนาขึ้นในช่วงวิวัฒนาการของโลก อากาศเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของสภาพแวดล้อมของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกของเรา อากาศล้อมรอบร่างกายมนุษย์อย่างต่อเนื่องและมีความสำคัญต่อการทำงานปกติของร่างกายมนุษย์ ชีวิตเป็นไปไม่ได้หากไม่มีกระบวนการหายใจ

องค์ประกอบของอากาศ

ชั้นบรรยากาศของโลกมีหลายชั้น ชั้นบรรยากาศที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดที่เราหายใจเข้าไปประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้ของตารางธาตุ: ไนโตรเจน, ออกซิเจน, อาร์กอน, เช่นเดียวกับ คาร์บอนไดออกไซด์. ถัดไปคือก๊าซซึ่งมีสัดส่วนในปริมาตรอากาศทั้งหมดน้อยกว่า 0.002% - ฮีเลียม, ก๊าซนีออน, คริปทอน, ไฮโดรเจน, ซีนอน, มีเทนและ โอโซน.

องค์ประกอบดังกล่าวอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับสถานที่ ตัวอย่างเช่น ในเมืองและในป่า บนชายฝั่งและในภูเขา

ไอน้ำ โอโซน และคาร์บอนไดออกไซด์มีบทบาทสำคัญในการป้องกันรังสีดวงอาทิตย์ไม่ให้ร้อนขึ้นและทำลายสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนพื้นผิวโลก

ควรพูดแยกกันเกี่ยวกับคาร์บอนไดออกไซด์: สิ่งมีชีวิตทั้งหมดในโลกหายใจออกมันถูกปล่อยออกมาจากพืชและสิ่งมีชีวิตที่เน่าเปื่อยมีควันจากไฟ พืชเท่านั้นที่สามารถ "หายใจเข้า" คาร์บอนไดออกไซด์และ "หายใจออก" ออกซิเจนได้ ในทางกลับกัน มนุษย์และสัตว์หายใจเอาออกซิเจนเข้าไปและหายใจเอาคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา

องค์ประกอบของอากาศ

คุณสมบัติทางอากาศ

อากาศสามารถบีบอัดและยืดหยุ่นได้ ผู้คนได้เรียนรู้การใช้พลังของอากาศอัด ซึ่งต้องขอบคุณกลไกการทำงานหลายอย่าง ตัวอย่างเช่น คอมเพรสเซอร์สำหรับตู้ปลา ปั๊มสำหรับสูบลมยางสำหรับรถจักรยานและรถยนต์

อากาศเก็บความร้อนได้ดี คุณสมบัตินี้ช่วยผู้คน สัตว์ และแม้แต่พืช คนใส่โครงสองชั้นระหว่างปีกซึ่งมีอากาศและป้องกันบ้านของเขา นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมช่วยให้ร่างกายอบอุ่นด้วยอากาศที่อยู่ระหว่างขนหรือขนของพวกมัน ในน้ำค้างแข็ง ต้นไม้จะได้รับความอบอุ่นจากอากาศภายใต้หิมะ ซึ่งตั้งอยู่ระหว่างเกล็ดหิมะ นั่นคือเหตุผลที่พืชต้องการหิมะปกคลุมในฤดูหนาว

ชั้นโอโซน

กลิ่นสดชื่นหลังพายุฝนฟ้าคะนองเป็นกลิ่น โอโซน. ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตแสงอาทิตย์ ออกซิเจนจะถูกแปลงเป็นโอโซน ผ้าห่มก๊าซดังกล่าวปกคลุมโลกที่ระดับความสูง 18-25 กม. มันทำให้แสงของดวงอาทิตย์ล่าช้าซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมด นอกจากนี้ โอโซนยังก่อตัวขึ้นจากการปล่อยกระแสไฟฟ้า เช่น ระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองและระหว่างการเกิดออกซิเดชันของ น้ำทะเลวัชพืชหรือยางไม้สน

โอโซนถูกทำลายโดยสารเคมีที่มีคลอรีนหรือฟลูออรีน ตัวอย่างเช่น ใช้ฟรีออนเป็นสารทำความเย็น จากการสัมผัสกับสารเหล่านี้ ชั้นโอโซนในบรรยากาศจะบางลง ทำให้เกิดรูโอโซน อย่างไรก็ตาม การเติบโตและการหดตัวของรูโอโซนก็เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติเช่นกัน และไม่ได้ขึ้นอยู่กับกิจกรรมของมนุษย์ทั้งหมด

จนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์พบว่าความหนาของชั้นโอโซนเหนือทวีปแอนตาร์กติกาลดลงอย่างมาก ด้วยเหตุนี้เป็นจำนวนมาก รังสีอัลตราไวโอเลตถึงพื้นผิวโลก

การรบกวนของบรรยากาศ

มนุษย์สร้างมลพิษในบรรยากาศด้วยการปล่อยก๊าซอันตรายซึ่งมีชื่อเรียกต่างกันไป ได้แก่ มีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ก๊าซที่เป็นอันตรายเกิดจากการเผาไหม้ สารต่างๆ: น้ำมันเบนซินที่ใช้กับรถยนต์, ถ่านหินที่ทำให้เตาร้อน, วัสดุที่ประดิษฐ์ขึ้นและ สารเคมีที่เผาสถานประกอบการต่างๆ สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าปริมาณออกซิเจนในอากาศที่เราหายใจลดลงอย่างมากและเนื้อหาของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น

อันตรายอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่เรียกว่า ละอองลอย. หากคุณสูดดมสารเหล่านี้เข้าไป คุณอาจป่วยหนักได้ ข้างต้น เมืองใหญ่ปริมาณละอองลอยสูงมาก ดังนั้นจึงมักจะเป็นเรื่องยากที่จะหายใจในเมือง

องค์ประกอบและโครงสร้างของชั้นบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศเป็นเปลือกก๊าซของโลก ขอบเขตแนวตั้งของบรรยากาศมีรัศมีโลกมากกว่าสามแห่ง (รัศมีเฉลี่ย 6371 กม.) และมวลคือ 5.157 x 10 15 ตัน ซึ่งเป็นประมาณหนึ่งในล้านของมวลโลก

การแบ่งชั้นบรรยากาศออกเป็นชั้นต่างๆ ในแนวตั้ง มีพื้นฐานมาจากต่อไปนี้:

- องค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศ

— กระบวนการทางกายภาพและเคมี

— การกระจายของอุณหภูมิในความสูง

— ปฏิสัมพันธ์ของบรรยากาศกับพื้นผิวด้านล่าง

ชั้นบรรยากาศของโลกของเราเป็นส่วนผสมทางกลของก๊าซหลายชนิด รวมทั้งไอน้ำและละอองลอยจำนวนหนึ่ง องค์ประกอบของอากาศแห้งในระยะต่ำกว่า 100 กม. ยังคงเกือบคงที่ อากาศที่สะอาดและแห้ง ซึ่งไม่มีไอน้ำ ฝุ่น และสิ่งเจือปนอื่นๆ เป็นส่วนผสมของก๊าซ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจน (78% ของปริมาตรอากาศ) และออกซิเจน (21%) อาร์กอนน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์เล็กน้อย และในปริมาณที่น้อยมาก มีก๊าซอื่นๆ อีกมาก - ซีนอน คริปทอน คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจน ฮีเลียม ฯลฯ (ตารางที่ 1.1)

ไนโตรเจน ออกซิเจน และส่วนประกอบอื่น ๆ ของอากาศในบรรยากาศมักจะอยู่ในบรรยากาศในสถานะก๊าซ เนื่องจากอุณหภูมิวิกฤต กล่าวคือ อุณหภูมิที่สามารถอยู่ในสถานะของเหลวนั้นต่ำกว่าอุณหภูมิที่สังเกตได้จากพื้นผิวโลกมาก . ข้อยกเว้นคือคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม สำหรับการเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว นอกเหนือจากอุณหภูมิแล้ว ยังจำเป็นต้องไปถึงสภาวะอิ่มตัวด้วย ในบรรยากาศมีคาร์บอนไดออกไซด์ไม่มากนัก (0.03%) และอยู่ในรูปของโมเลกุลเดี่ยวๆ ที่กระจายตัวเท่าๆ กันระหว่างโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศอื่นๆ ในช่วง 60-70 ปีที่ผ่านมา มีเนื้อหาเพิ่มขึ้น 10-12% ภายใต้อิทธิพลของกิจกรรมของมนุษย์

เนื้อหาของไอน้ำอาจมีการเปลี่ยนแปลงมากกว่าสิ่งอื่นซึ่งความเข้มข้นที่พื้นผิวโลกที่อุณหภูมิสูงสามารถเข้าถึงได้ถึง 4% เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิลดลง ปริมาณไอน้ำจะลดลงอย่างรวดเร็ว (ที่ความสูง 1.5-2.0 กม. - ครึ่งหนึ่งและ 10-15 เท่าจากเส้นศูนย์สูตรถึงขั้ว)

มวลของสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งในช่วง 70 ปีที่ผ่านมาในชั้นบรรยากาศของซีกโลกเหนือได้เพิ่มขึ้นประมาณ 1.5 เท่า

ความคงตัวขององค์ประกอบก๊าซในอากาศทำให้มั่นใจได้โดยการผสมอากาศชั้นล่างอย่างเข้มข้น

องค์ประกอบก๊าซของอากาศแห้งชั้นล่าง (ไม่มีไอน้ำ)

บทบาทและความสำคัญของก๊าซหลักของอากาศในบรรยากาศ

ออกซิเจน (อ)มีความสำคัญต่อชาวโลกเกือบทุกคน มันเป็นก๊าซแอคทีฟ มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีกับก๊าซในชั้นบรรยากาศอื่นๆ ออกซิเจนดูดซับพลังงานการแผ่รังสีอย่างแข็งขัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งความยาวคลื่นสั้นมากที่น้อยกว่า 2.4 ไมโครเมตร ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตแสงอาทิตย์ (X< 03 µm) โมเลกุลออกซิเจนจะแตกตัวเป็นอะตอม ออกซิเจนอะตอมรวมกับโมเลกุลออกซิเจนก่อให้เกิดสารใหม่ - ออกซิเจนไตรอะตอมหรือ โอโซน(ออนซ์). โอโซนส่วนใหญ่จะพบที่ระดับความสูง ที่นั่น ของเขาบทบาทต่อโลกเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง ที่พื้นผิวโลก โอโซนเกิดขึ้นระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า

โอโซนมีกลิ่นเฉพาะตัวต่างจากก๊าซอื่นๆ ในบรรยากาศซึ่งไม่มีรสหรือกลิ่น แปลจากภาษากรีกคำว่า "โอโซน" หมายถึง "มีกลิ่นฉุน" หลังพายุฝนฟ้าคะนอง กลิ่นนี้หอมชื่นใจ ถือได้ว่าเป็นกลิ่นแห่งความสดชื่น ในปริมาณมาก โอโซนเป็นสารพิษ ในเมืองที่มีรถยนต์จำนวนมาก และด้วยเหตุนี้จึงปล่อยก๊าซรถยนต์ในปริมาณมาก โอโซนจะเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของแสงแดดในสภาพอากาศที่ไม่มีเมฆหรือมีเมฆมากเล็กน้อย เมืองนี้ปกคลุมไปด้วยเมฆสีเหลืองน้ำเงิน ทัศนวิสัยแย่ลง นี่คือหมอกควันจากแสงเคมี

ไนโตรเจน (N2) เป็นก๊าซที่เป็นกลาง ไม่ทำปฏิกิริยากับก๊าซอื่นในชั้นบรรยากาศ ไม่มีส่วนร่วมในการดูดซับพลังงานรังสี

สูงถึงระดับความสูง 500 กม. บรรยากาศส่วนใหญ่ประกอบด้วยออกซิเจนและไนโตรเจน ในเวลาเดียวกันถ้าไนโตรเจนมีชัยในชั้นล่างของบรรยากาศแล้วที่ระดับความสูงสูงจะมีออกซิเจนมากกว่าไนโตรเจน

ARGON (Ag) - ก๊าซที่เป็นกลางไม่ทำปฏิกิริยาไม่มีส่วนร่วมในการดูดซับและการปล่อยพลังงานที่เปล่งปลั่ง ในทำนองเดียวกัน - ซีนอน คริปทอนและก๊าซอื่น ๆ อีกมากมาย อาร์กอนเป็นสารหนัก หายากมากในชั้นบรรยากาศสูง

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในบรรยากาศโดยเฉลี่ย 0.03% ก๊าซนี้จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับพืชและถูกดูดซับโดยพวกมันอย่างแข็งขัน

ปริมาณที่แท้จริงในอากาศอาจแตกต่างกันไปบ้าง ในเขตอุตสาหกรรม ปริมาณสามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 0.05% ในชนบท เหนือป่า มีนาน้อย เหนือทวีปแอนตาร์กติกา มีคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 0.02% กล่าวคือ เกือบ Ouseน้อยกว่าค่าเฉลี่ยในบรรยากาศ ปริมาณเท่ากันและน้อยกว่าทะเล - 0.01 - 0.02% เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ถูกน้ำดูดซับอย่างเข้มข้น

ในชั้นอากาศที่อยู่ติดกับพื้นผิวโลกโดยตรง ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็ผันผวนในแต่ละวันเช่นกัน

มากขึ้นในเวลากลางคืนน้อยลงในระหว่างวัน สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพืชจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในตอนกลางวัน แต่ไม่ใช่ในเวลากลางคืน พืชต่างๆ ในโลกในระหว่างปีนำเอาออกซิเจนจากชั้นบรรยากาศประมาณ 550 พันล้านตัน และกลับคืนสู่สภาพเดิมประมาณ 4 แสนล้านตัน

คาร์บอนไดออกไซด์มีความโปร่งใสอย่างสมบูรณ์ต่อรังสีดวงอาทิตย์ที่มีความยาวคลื่นสั้น แต่จะดูดซับรังสีอินฟราเรดจากความร้อนของโลกอย่างเข้มข้น ที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้คือปัญหาของภาวะเรือนกระจก ซึ่งการอภิปรายปะทุขึ้นเป็นระยะๆ บนหน้าของสื่อทางวิทยาศาสตร์ และส่วนใหญ่ในสื่อมวลชน

ฮีเลียม (He) เป็นก๊าซที่เบามาก เข้าสู่ชั้นบรรยากาศจาก เปลือกโลกจากการสลายกัมมันตภาพรังสีของทอเรียมและยูเรเนียม ฮีเลียมหนีออกสู่อวกาศ อัตราการลดลงของฮีเลียมสอดคล้องกับอัตราการเข้าจากบาดาลของโลก จากระดับความสูง 600 กม. ถึง 16,000 กม. บรรยากาศของเราประกอบด้วยฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ นี่คือ "ฮีเลียมโคโรนาของโลก" ในคำพูดของ Vernadsky ฮีเลียมไม่ทำปฏิกิริยากับก๊าซในชั้นบรรยากาศอื่นๆ และไม่มีส่วนร่วมในการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสี

ไฮโดรเจน (Hg) เป็นก๊าซที่เบากว่า มีน้อยมากที่พื้นผิวโลก ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบน ในเทอร์โมสเฟียร์และเอกโซสเฟียร์ อะตอมไฮโดรเจนกลายเป็นองค์ประกอบหลัก ไฮโดรเจนเป็นเปลือกนอกสุดที่ห่างไกลที่สุดในโลก

เหนือ 16,000 กม. ไปยังขอบบนของชั้นบรรยากาศนั่นคือที่ระดับความสูง 30-40,000 กม. ไฮโดรเจนมีอิทธิพลเหนือ ดังนั้นองค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศของเราที่มีความสูงจึงเข้าใกล้องค์ประกอบทางเคมีของจักรวาลซึ่งไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุด

ในส่วนนอกสุดที่ปล่อยออกมามาก บรรยากาศชั้นบน, ไฮโดรเจนและฮีเลียมหนีออกจากชั้นบรรยากาศ อะตอมแต่ละตัวมีความเร็วสูงเพียงพอสำหรับสิ่งนี้

ชั้นบรรยากาศเป็นเปลือกอากาศของโลก ยาวถึง 3000 กม. จากพื้นผิวโลก สามารถสืบหาร่องรอยได้สูงถึง 10,000 กม. ก. มีความหนาแน่นไม่เท่ากัน 50 5 มวลของมันมีความเข้มข้นสูงถึง 5 กม., 75% - สูงสุด 10 กม., 90% - สูงสุด 16 กม.

บรรยากาศประกอบด้วยอากาศ - ส่วนผสมทางกลของก๊าซหลายชนิด

ไนโตรเจน(78%) ในบรรยากาศมีบทบาทในการทำให้ออกซิเจนเจือจาง ควบคุมอัตราการออกซิเดชัน และด้วยเหตุนี้ อัตราและความเข้มข้นของกระบวนการทางชีววิทยา ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบหลักของชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งมีการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องกับสิ่งมีชีวิตของชีวมณฑล และส่วนประกอบของไนโตรเจนเป็นสารประกอบไนโตรเจน (กรดอะมิโน พิวรีน ฯลฯ) การสกัดไนโตรเจนจากบรรยากาศเกิดขึ้นในรูปแบบอนินทรีย์และชีวเคมี แม้ว่าจะมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด การสกัดสารอนินทรีย์เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสารประกอบ N 2 O, N 2 O 5 , NO 2 , NH 3 พบได้ในการตกตะกอนในบรรยากาศและเกิดขึ้นในบรรยากาศภายใต้การกระทำของการปล่อยไฟฟ้าระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองหรือปฏิกิริยาโฟโตเคมีภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์

การตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพดำเนินการโดยแบคทีเรียบางชนิดในภาวะอยู่ร่วมกับพืชชั้นสูงในดิน ไนโตรเจนได้รับการแก้ไขโดยจุลินทรีย์และสาหร่ายบางชนิดในแพลงก์ตอนในสภาพแวดล้อมทางทะเล ในเชิงปริมาณ การจับทางชีววิทยาของไนโตรเจนนั้นเกินกว่าการตรึงแบบอนินทรีย์ การแลกเปลี่ยนไนโตรเจนทั้งหมดในชั้นบรรยากาศใช้เวลาประมาณ 10 ล้านปี ไนโตรเจนพบได้ในก๊าซที่มาจากภูเขาไฟและในหินอัคนี เมื่อตัวอย่างหินผลึกและอุกกาบาตหลายตัวอย่างถูกทำให้ร้อน ไนโตรเจนจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของโมเลกุล N 2 และ NH 3 อย่างไรก็ตาม รูปแบบหลักของการมีอยู่ของไนโตรเจน ทั้งบนโลกและบนดาวเคราะห์ภาคพื้นดินนั้นเป็นโมเลกุล แอมโมเนียที่เข้าสู่บรรยากาศชั้นบนจะถูกออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วและปล่อยไนโตรเจนออกมา ในหินตะกอน มันถูกฝังรวมกับอินทรียวัตถุ และพบในปริมาณที่เพิ่มขึ้นในตะกอนบิทูมินัส ในกระบวนการแปรสภาพของหินเหล่านี้ในระดับภูมิภาค ไนโตรเจนในรูปแบบต่างๆ จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศของโลก

วัฏจักรไนโตรเจนทางธรณีเคมี (

ออกซิเจน(21%) ถูกใช้โดยสิ่งมีชีวิตเพื่อการหายใจ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอินทรียวัตถุ (โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต) โอโซน โอ 3 . ปิดกั้นรังสีอัลตราไวโอเลตที่คุกคามชีวิตจากดวงอาทิตย์

ออกซิเจนเป็นก๊าซที่มีปริมาณมากเป็นอันดับสองในบรรยากาศ โดยมีบทบาทสำคัญในหลายกระบวนการในชีวมณฑล รูปแบบที่โดดเด่นของการดำรงอยู่ของมันคือ O 2 . ในชั้นบนของบรรยากาศ ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต โมเลกุลของออกซิเจนจะแยกออกจากกัน และที่ระดับความสูงประมาณ 200 กม. อัตราส่วนของออกซิเจนอะตอมต่อโมเลกุล (O: O 2) จะเท่ากับ 10 เมื่อรูปแบบเหล่านี้ของ ออกซิเจนโต้ตอบในบรรยากาศ (ที่ระดับความสูง 20-30 กม.), แถบโอโซน (โล่โอโซน) โอโซน (O 3) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต ทำให้รังสีอัลตราไวโอเลตส่วนใหญ่เป็นอันตรายต่อพวกมัน

ในระยะเริ่มต้นของการพัฒนาของโลก ออกซิเจนอิสระเกิดขึ้นในปริมาณที่น้อยมากอันเป็นผลมาจากการแยกตัวของแสงของคาร์บอนไดออกไซด์และโมเลกุลของน้ำในบรรยากาศชั้นบน อย่างไรก็ตาม ปริมาณเล็กน้อยเหล่านี้ถูกใช้ไปอย่างรวดเร็วในการออกซิเดชันของก๊าซอื่น ด้วยการถือกำเนิดของสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสง autotrophic ในมหาสมุทร สถานการณ์เปลี่ยนไปอย่างมาก ปริมาณออกซิเจนอิสระในบรรยากาศเริ่มเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ โดยออกซิไดซ์องค์ประกอบหลายอย่างของชีวมณฑลอย่างแข็งขัน ดังนั้น ส่วนแรกของออกซิเจนอิสระมีส่วนสำคัญในการเปลี่ยนรูปเหล็กของเหล็กเป็นออกไซด์ และซัลไฟด์ไปเป็นซัลเฟต

ในท้ายที่สุด ปริมาณออกซิเจนอิสระในชั้นบรรยากาศของโลกถึงมวลหนึ่งและกลายเป็นสมดุลในลักษณะที่ปริมาณที่ผลิตได้เท่ากับปริมาณที่ดูดซับ ความคงตัวสัมพัทธ์ของปริมาณออกซิเจนอิสระถูกสร้างขึ้นในบรรยากาศ

วัฏจักรออกซิเจนทางธรณีเคมี (วีเอ วรอนสกี้, G.V. วอทเควิช)

คาร์บอนไดออกไซด์ไปที่การก่อตัวของสิ่งมีชีวิตและเมื่อรวมกับไอน้ำจะสร้างเอฟเฟกต์ที่เรียกว่า "เรือนกระจก (เรือนกระจก)"

คาร์บอน (คาร์บอนไดออกไซด์) - ส่วนใหญ่ในชั้นบรรยากาศอยู่ในรูปของ CO 2 และอยู่ในรูปของ CH 4 น้อยกว่ามาก ความสำคัญของประวัติศาสตร์ธรณีเคมีของคาร์บอนในชีวมณฑลนั้นยอดเยี่ยมมาก เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของทั้งหมด สิ่งมีชีวิต. ภายในสิ่งมีชีวิต รูปแบบที่ลดลงของคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ และในสภาพแวดล้อมของไบโอสเฟียร์ คาร์บอนไดออกไซด์ ดังนั้นการแลกเปลี่ยนทางเคมีของวงจรชีวิตจึงเกิดขึ้น: CO 2 ↔ สิ่งมีชีวิต

แหล่งที่มาหลักของคาร์บอนไดออกไซด์ในชีวมณฑลคือกิจกรรมของภูเขาไฟที่เกี่ยวข้องกับการลดก๊าซเรือนกระจกทางโลกของเสื้อคลุมและขอบฟ้าด้านล่างของเปลือกโลก คาร์บอนไดออกไซด์ส่วนหนึ่งเกิดจากการสลายตัวด้วยความร้อนของหินปูนโบราณในเขตแปรสภาพต่างๆ การย้ายถิ่นของ CO 2 ในชีวมณฑลดำเนินการได้สองวิธี

วิธีแรกแสดงในการดูดซับ CO 2 ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงด้วยการก่อตัวของสารอินทรีย์และการฝังศพในภายหลังในสภาพการลดที่น่าพอใจในเปลือกโลกในรูปของพีท, ถ่านหิน, น้ำมัน, หินน้ำมัน ตามวิธีที่สอง การย้ายถิ่นของคาร์บอนนำไปสู่การสร้างระบบคาร์บอเนตในไฮโดรสเฟียร์ โดยที่ CO 2 กลายเป็น H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2 จากนั้นด้วยการมีส่วนร่วมของแคลเซียม (ไม่ค่อยมีแมกนีเซียมและธาตุเหล็ก) การตกตะกอนของคาร์บอเนตจะเกิดขึ้นในลักษณะทางชีวภาพและทางชีวภาพ ชั้นหินปูนและโดโลไมต์หนาปรากฏขึ้น ตามที่ เอ.บี. Ronov อัตราส่วนของคาร์บอนอินทรีย์ (Corg) ต่อคาร์บอเนตคาร์บอน (Ccarb) ในประวัติศาสตร์ของชีวมณฑลคือ 1:4

นอกจากวัฏจักรคาร์บอนทั่วโลกแล้ว ยังมีวัฏจักรเล็กๆ อีกจำนวนหนึ่ง ดังนั้น บนบก พืชสีเขียวดูดซับ CO 2 สำหรับกระบวนการสังเคราะห์แสงในตอนกลางวัน และในตอนกลางคืนพวกมันจะปล่อยมันออกสู่ชั้นบรรยากาศ ด้วยการตายของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวโลก สารอินทรีย์จะถูกออกซิไดซ์ (ด้วยการมีส่วนร่วมของจุลินทรีย์) ด้วยการปล่อย CO 2 สู่ชั้นบรรยากาศ ในช่วงไม่กี่สิบปีที่ผ่านมา การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลจำนวนมหาศาลได้ถูกครอบครองโดยสถานที่พิเศษในวัฏจักรคาร์บอนและปริมาณที่เพิ่มขึ้นในบรรยากาศสมัยใหม่

วัฏจักรคาร์บอนในขอบเขตทางภูมิศาสตร์ (อ้างอิงจาก F. Ramad, 1981)

อาร์กอน- ก๊าซในชั้นบรรยากาศที่พบมากที่สุดอันดับสาม ซึ่งแยกความแตกต่างอย่างชัดเจนจากก๊าซเฉื่อยอื่นๆ ที่พบได้น้อยมาก อย่างไรก็ตาม อาร์กอนในประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาได้แบ่งปันชะตากรรมของก๊าซเหล่านี้ ซึ่งมีลักษณะเด่นสองประการ:

1. กลับไม่ได้ของการสะสมในบรรยากาศ;
2. สัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของไอโซโทปที่ไม่เสถียรบางชนิด

ก๊าซเฉื่อยอยู่นอกการไหลเวียนขององค์ประกอบที่เป็นวัฏจักรส่วนใหญ่ในชีวมณฑลของโลก

ก๊าซเฉื่อยทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นปฐมภูมิและกัมมันตภาพรังสี กลุ่มแรกคือสิ่งที่โลกจับได้ในระหว่างการก่อตัว พวกมันหายากมาก ส่วนหลักของอาร์กอนมีไอโซโทป 36 Ar และ 38 Ar เป็นหลัก ในขณะที่อาร์กอนในบรรยากาศประกอบด้วยไอโซโทป 40 Ar ทั้งหมด (99.6%) ซึ่งเป็นสารกัมมันตภาพรังสีอย่างไม่ต้องสงสัย ในหินที่มีโพแทสเซียม อาร์กอนกัมมันตภาพรังสีสะสมเนื่องจากการสลายตัวของโพแทสเซียม -40 โดยการจับอิเล็กตรอน: 40 K + e → 40 Ar

ดังนั้นเนื้อหาของอาร์กอนในหินจึงถูกกำหนดโดยอายุและปริมาณโพแทสเซียม ความเข้มข้นของฮีเลียมในหินขึ้นอยู่กับอายุและเนื้อหาของทอเรียมและยูเรเนียม อาร์กอนและฮีเลียมถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศจากภายในโลกในระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ ผ่านรอยแตกในเปลือกโลกในรูปแบบของไอพ่นแก๊ส และในระหว่างการผุกร่อนของหิน จากการคำนวณของ P. Dimon และ J. Culp ฮีเลียมและอาร์กอนสะสมอยู่ในเปลือกโลกในยุคปัจจุบันและเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย อัตราการเข้าของก๊าซกัมมันตภาพรังสีเหล่านี้ต่ำมากจนในช่วงประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของโลกไม่สามารถให้เนื้อหาที่สังเกตได้ของก๊าซเหล่านี้ในบรรยากาศสมัยใหม่ ดังนั้นจึงยังคงต้องสันนิษฐานว่าอาร์กอนส่วนใหญ่ในชั้นบรรยากาศมาจากส่วนลึกของโลกในช่วงแรกสุดของการพัฒนา และส่วนเล็กกว่ามากก็ถูกเพิ่มเข้ามาในภายหลังในกระบวนการของภูเขาไฟและในระหว่างการผุกร่อนของโพแทสเซียม- ที่ประกอบด้วยหิน

ดังนั้นในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา ฮีเลียมและอาร์กอนจึงมีกระบวนการย้ายถิ่นที่แตกต่างกัน มีฮีเลียมน้อยมากในชั้นบรรยากาศ (ประมาณ 5 * 10 -4%) และ "ลมหายใจฮีเลียม" ของโลกก็เบาลงเนื่องจากก๊าซที่เบาที่สุดได้หลบหนีออกสู่อวกาศ และ "ลมหายใจอาร์กอน" - หนักและอาร์กอนยังคงอยู่ในโลกของเรา ก๊าซเฉื่อยปฐมภูมิส่วนใหญ่ เช่น นีออนและซีนอน เกี่ยวข้องกับนีออนปฐมภูมิที่โลกจับได้ในระหว่างการก่อตัว เช่นเดียวกับการปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างการลดแก๊สของเสื้อคลุม จำนวนข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับธรณีเคมีของก๊าซมีตระกูลบ่งชี้ว่าชั้นบรรยากาศปฐมภูมิของโลกเกิดขึ้นมากที่สุด ระยะแรกของการพัฒนา

บรรยากาศประกอบด้วย ไอน้ำและ น้ำในสถานะของเหลวและของแข็ง น้ำในบรรยากาศเป็นตัวสะสมความร้อนที่สำคัญ

ชั้นล่างของบรรยากาศประกอบด้วยแร่ธาตุและฝุ่นและละอองเทคโนโลยีจำนวนมาก ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ เกลือ สปอร์และละอองเกสรพืช ฯลฯ

สูงถึง 100-120 กม. เนื่องจากอากาศผสมกันอย่างสมบูรณ์องค์ประกอบของบรรยากาศจึงเป็นเนื้อเดียวกัน อัตราส่วนระหว่างไนโตรเจนกับออกซิเจนจะคงที่ เหนือกว่าก๊าซเฉื่อย ไฮโดรเจน ฯลฯ เหนือกว่า ในชั้นล่างของบรรยากาศมีไอน้ำ ด้วยระยะห่างจากโลกเนื้อหาจะลดลง ข้างต้น อัตราส่วนของก๊าซเปลี่ยนแปลง เช่น ที่ระดับความสูง 200-800 กม. ออกซิเจนมีชัยเหนือไนโตรเจน 10-100 เท่า

องค์ประกอบของแผ่นดิน อากาศ

อากาศเป็นส่วนผสมทางกลของก๊าซต่างๆ ที่ประกอบเป็นชั้นบรรยากาศของโลก อากาศเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิตและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

ข้อเท็จจริงที่ว่าอากาศเป็นส่วนผสม ไม่ใช่สารที่เป็นเนื้อเดียวกัน ได้รับการพิสูจน์ในระหว่างการทดลองของโจเซฟ แบล็ก นักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อต ในช่วงหนึ่งในนั้น นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าเมื่อแมกนีเซียสีขาว (แมกนีเซียมคาร์บอเนต) ถูกทำให้ร้อน "อากาศที่ถูกผูกมัด" นั่นคือคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปลดปล่อยออกมาและเกิดแมกนีเซียที่เผาไหม้ (แมกนีเซียมออกไซด์) ในทางตรงกันข้าม เมื่อยิงหินปูน "อากาศที่ถูกผูกไว้" จะถูกลบออก จากการทดลองเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าความแตกต่างระหว่างคาร์บอนิกและด่างโซดาไฟ คือ คาร์บอนิกอัลคาไลต์แรกรวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นหนึ่งใน ส่วนประกอบอากาศ. วันนี้เรารู้ว่านอกจากคาร์บอนไดออกไซด์แล้ว องค์ประกอบของอากาศในโลกยังรวมถึง:

อัตราส่วนของก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลกที่แสดงในตารางนั้นเป็นเรื่องปกติสำหรับชั้นล่าง โดยสูงถึง 120 กม. ในพื้นที่เหล่านี้มีบริเวณที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งผสมกันเป็นอย่างดีเรียกว่าโฮโมสเฟียร์ เหนือโฮโมสเฟียร์เป็นเฮเทอโรสเฟียร์ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยการสลายตัวของโมเลกุลของแก๊สเป็นอะตอมและไอออน ภูมิภาคต่างๆ ถูกแยกออกจากกันโดยเทอร์โบพอส

ปฏิกิริยาเคมีภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์และจักรวาล โมเลกุลสลายตัวเป็นอะตอม เรียกว่า photodissociation ในช่วงการสลายตัวของโมเลกุลออกซิเจน จะเกิดออกซิเจนอะตอม ซึ่งเป็นก๊าซหลักของบรรยากาศที่ระดับความสูงมากกว่า 200 กม. ที่ระดับความสูงเหนือ 1200 กม. ไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งเป็นก๊าซที่เบาที่สุดจะเริ่มครอบงำ

เนื่องจากอากาศจำนวนมากกระจุกตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นล่าง 3 ชั้น การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบอากาศที่ระดับความสูงมากกว่า 100 กม. จึงไม่ส่งผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อองค์ประกอบโดยรวมของบรรยากาศ

ไนโตรเจนเป็นก๊าซที่พบมากที่สุด โดยคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าสามในสี่ของปริมาตรอากาศของโลก ไนโตรเจนสมัยใหม่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของบรรยากาศแอมโมเนีย-ไฮโดรเจนช่วงแรกด้วยออกซิเจนระดับโมเลกุล ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ปัจจุบันไนโตรเจนจำนวนเล็กน้อยเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการดีไนตริฟิเคชั่น ซึ่งเป็นกระบวนการของการลดไนเตรตเป็นไนไตรต์ ตามด้วยการก่อตัวของก๊าซออกไซด์และโมเลกุลไนโตรเจน ซึ่งผลิตโดยโปรคาริโอตแบบไม่ใช้ออกซิเจน ไนโตรเจนบางส่วนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟ

ในบรรยากาศชั้นบนเมื่อสัมผัสกับการปล่อยไฟฟ้าโดยมีส่วนร่วมของโอโซน โมเลกุลไนโตรเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็นไนโตรเจนมอนอกไซด์:

N 2 + O 2 → 2NO

ภายใต้สภาวะปกติ มอนอกไซด์จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในทันทีเพื่อสร้างไนตรัสออกไซด์:

2NO + O 2 → 2N 2 O

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญที่สุดในชั้นบรรยากาศของโลก ไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีน ให้ธาตุอาหารแก่พืช กำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมี ทำหน้าที่เป็นตัวเจือจางออกซิเจน

ออกซิเจนเป็นก๊าซที่มีปริมาณมากเป็นอันดับสองในชั้นบรรยากาศของโลก การก่อตัวของก๊าซนี้เกี่ยวข้องกับกิจกรรมการสังเคราะห์แสงของพืชและแบคทีเรีย และยิ่งสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงที่มีความหลากหลายและหลากหลายมากขึ้นเท่าใด กระบวนการของปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศก็ยิ่งมีความสำคัญมากขึ้นเท่านั้น ออกซิเจนหนักจำนวนเล็กน้อยจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการขจัดแก๊สออกจากเสื้อคลุม

ในชั้นบนของโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ (เราแสดงว่าเป็นhν) โอโซนจะเกิดขึ้น:

O 2 + ชั่วโมง → 2O

อันเป็นผลมาจากการกระทำของรังสีอัลตราไวโอเลตเดียวกัน โอโซนสลายตัว:

O 3 + ชั่วโมง → O 2 + O

O 3 + O → 2O 2

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาแรกออกซิเจนอะตอมจะเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากออกซิเจนโมเลกุลที่สอง ปฏิกิริยาทั้ง 4 อย่างนี้เรียกว่ากลไกของแชปแมน หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ซิดนีย์ แชปแมน ผู้ค้นพบปฏิกิริยาดังกล่าวในปี 2473

ออกซิเจนใช้สำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิต ด้วยความช่วยเหลือ กระบวนการออกซิเดชันและการเผาไหม้จึงเกิดขึ้น

โอโซนทำหน้าที่ปกป้องสิ่งมีชีวิตจากรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ โอโซนมีความเข้มข้นสูงสุดในสตราโตสเฟียร์ตอนล่างที่เรียกว่า ชั้นโอโซนหรือชั้นโอโซนที่ระดับความสูง 22-25 กม. ปริมาณโอโซนมีน้อย: ที่ความดันปกติ โอโซนทั้งหมดในชั้นบรรยากาศของโลกจะมีความหนาเพียง 2.91 มม.

การก่อตัวของก๊าซที่พบมากที่สุดอันดับสามในชั้นบรรยากาศ อาร์กอน เช่นเดียวกับนีออน ฮีเลียม คริปทอน และซีนอน สัมพันธ์กับการปะทุของภูเขาไฟและการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฮีเลียมเป็นผลคูณของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียม ทอเรียม และเรเดียม: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (ในปฏิกิริยาเหล่านี้ α- อนุภาคเป็นนิวเคลียสของฮีเลียมซึ่งในกระบวนการสูญเสียพลังงานจะจับอิเล็กตรอนและกลายเป็น 4 He)

อาร์กอนเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของโพแทสเซียม: 40 K → 40 Ar + γ

นีออนหนีจากหินอัคนี

คริปทอนก่อตัวขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการสลายตัวของยูเรเนียม (235 U และ 238 U) และทอเรียม Th.

คริปทอนในชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นในช่วงแรกของวิวัฒนาการของโลกอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของธาตุทรานยูเรเนียมที่มีครึ่งชีวิตสั้นอย่างน่าอัศจรรย์หรือมาจากอวกาศ เนื้อหาของคริปทอนซึ่งสูงกว่าบนโลกถึงสิบล้านเท่า .

ซีนอนเป็นผลมาจากการแตกตัวของยูเรเนียม แต่ก๊าซนี้ส่วนใหญ่หลงเหลืออยู่ตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการก่อตัวของโลก จากชั้นบรรยากาศปฐมภูมิ

คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการระเบิดของภูเขาไฟและในกระบวนการการสลายตัวของสารอินทรีย์ เนื้อหาในบรรยากาศของละติจูดกลางของโลกแตกต่างกันไปอย่างมากขึ้นอยู่กับฤดูกาลของปี: ในฤดูหนาวปริมาณ CO 2 จะเพิ่มขึ้นและในฤดูร้อนจะลดลง ความผันผวนนี้เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของพืชที่ใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการสังเคราะห์แสง

ไฮโดรเจนเกิดขึ้นจากการสลายตัวของน้ำโดยรังสีดวงอาทิตย์ แต่เนื่องจากเป็นก๊าซที่เบาที่สุดในชั้นบรรยากาศ จึงหลบหนีออกสู่อวกาศได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นเนื้อหาในชั้นบรรยากาศจึงมีขนาดเล็กมาก

ไอน้ำเป็นผลมาจากการระเหยของน้ำจากพื้นผิวของทะเลสาบ แม่น้ำ ทะเล และพื้นดิน

ความเข้มข้นของก๊าซหลักในชั้นล่างของบรรยากาศ ยกเว้นไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์จะคงที่ ในปริมาณเล็กน้อย บรรยากาศประกอบด้วยซัลเฟอร์ออกไซด์ SO 2, แอมโมเนีย NH 3, คาร์บอนมอนอกไซด์ CO, โอโซน O 3, ไฮโดรเจนคลอไรด์ HCl, ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ HF, ไนโตรเจนมอนอกไซด์ NO, ไฮโดรคาร์บอน, ไอปรอท Hg, ไอโอดีน I 2 และอื่น ๆ อีกมากมาย ในชั้นบรรยากาศชั้นล่างของโทรโพสเฟียร์ มีอนุภาคของแข็งและของเหลวแขวนลอยจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง

แหล่งที่มาของอนุภาคในชั้นบรรยากาศของโลก ได้แก่ การปะทุของภูเขาไฟ ละอองเกสรพืช จุลินทรีย์ และล่าสุด กิจกรรมของมนุษย์ เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในกระบวนการผลิต อนุภาคฝุ่นที่เล็กที่สุดซึ่งเป็นนิวเคลียสของการควบแน่นเป็นสาเหตุของการเกิดหมอกและเมฆ หากปราศจากอนุภาคของแข็งในชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง ฝนก็ไม่ตกบนโลก

ต้องบอกว่าโครงสร้างและองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกนั้นไม่ได้มีค่าคงที่เสมอไปในช่วงเวลาหนึ่งของการพัฒนาโลกของเรา วันนี้โครงสร้างแนวตั้งขององค์ประกอบนี้ซึ่งมี "ความหนา" รวม 1.5-2.0 พันกม. แสดงโดยชั้นหลักหลายชั้น ได้แก่ :

1. โทรโพสเฟียร์
2. โทรโปพอส
3. สตราโตสเฟียร์
4. สตราโทพอส.
5. มีโซสเฟียร์และมีโซพอส
6. เทอร์โมสเฟียร์
7. ชั้นนอก

องค์ประกอบพื้นฐานของบรรยากาศ

ชั้นโทรโพสเฟียร์เป็นชั้นที่มีการสังเกตการเคลื่อนไหวในแนวตั้งและแนวนอนที่รุนแรง เป็นที่ที่เกิดสภาพอากาศ ปริมาณน้ำฝน และสภาพภูมิอากาศ มันขยายออกไปเกือบ 7-8 กิโลเมตรจากพื้นผิวโลกเกือบทุกแห่ง ยกเว้นบริเวณขั้วโลก (ที่นั่น - มากถึง 15 กม.) ในชั้นโทรโพสเฟียร์ อุณหภูมิจะลดลงทีละน้อย ประมาณ 6.4 ° C ต่อระดับความสูงแต่ละกิโลเมตร ตัวเลขนี้อาจแตกต่างกันไปตามละติจูดและฤดูกาลที่แตกต่างกัน

องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกในส่วนนี้แสดงด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้และเปอร์เซ็นต์:

ไนโตรเจน - ประมาณ 78 เปอร์เซ็นต์;

ออกซิเจน - เกือบ 21 เปอร์เซ็นต์;

อาร์กอน - ประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์

คาร์บอนไดออกไซด์ - น้อยกว่า 0.05%

องค์ประกอบเดียวสูงถึง 90 กิโลเมตร

นอกจากนี้ยังสามารถพบฝุ่น หยดน้ำ ไอน้ำ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ ผลึกน้ำแข็ง เกลือทะเล อนุภาคละอองลอยมากมาย ฯลฯ ได้ที่นี่ องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกนี้มีความสูงประมาณเก้าสิบกิโลเมตร ดังนั้น อากาศ มีองค์ประกอบทางเคมีใกล้เคียงกัน ไม่เพียงแต่ในชั้นโทรโพสเฟียร์เท่านั้น แต่ยังอยู่ในชั้นบนด้วย แต่มีบรรยากาศที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน คุณสมบัติทางกายภาพ. ชั้นที่มีองค์ประกอบทางเคมีร่วมกันเรียกว่าโฮโมสเฟียร์

มีองค์ประกอบอื่นใดบ้างในชั้นบรรยากาศของโลก เป็นเปอร์เซ็นต์ (โดยปริมาตร ในอากาศแห้ง) ก๊าซ เช่น คริปทอน (ประมาณ 1.14 x 10 -4) ซีนอน (8.7 x 10 -7) ไฮโดรเจน (5.0 x 10 -5) มีเทน (ประมาณ 1.7 x 10 - 4), ไนตรัสออกไซด์ (5.0 x 10 -5) เป็นต้น ในแง่ของเปอร์เซ็นต์มวลของส่วนประกอบที่ระบุไว้ ไนตรัสออกไซด์และไฮโดรเจนมีมากที่สุด รองลงมาคือฮีเลียม คริปทอน ฯลฯ

คุณสมบัติทางกายภาพของชั้นบรรยากาศต่างๆ

คุณสมบัติทางกายภาพของโทรโพสเฟียร์สัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการเกาะติดกับพื้นผิวโลก จากที่นี่ ความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่สะท้อนออกมาในรูปของรังสีอินฟราเรดจะถูกส่งกลับ ซึ่งรวมถึงกระบวนการนำความร้อนและการพาความร้อน นั่นคือเหตุผลที่อุณหภูมิลดลงตามระยะห่างจากพื้นผิวโลก ปรากฏการณ์ดังกล่าวพบได้จนถึงความสูงของสตราโตสเฟียร์ (11-17 กิโลเมตร) จากนั้นอุณหภูมิจะไม่เปลี่ยนแปลงจนถึงระดับ 34-35 กม. จากนั้นอุณหภูมิก็เพิ่มขึ้นอีกครั้งเป็นความสูง 50 กิโลเมตร ( ขอบบนของสตราโตสเฟียร์) ระหว่างสตราโตสเฟียร์และโทรโพสเฟียร์มีชั้นกลางบาง ๆ ของโทรโพพอส (สูงถึง 1-2 กม.) ซึ่งสังเกตอุณหภูมิคงที่เหนือเส้นศูนย์สูตร - ประมาณลบ 70 ° C และต่ำกว่า เหนือขั้วโลก tropopause "อุ่นเครื่อง" ในฤดูร้อนที่อุณหภูมิติดลบ 45 องศาเซลเซียส ในฤดูหนาวอุณหภูมิที่นี่จะผันผวนประมาณ -65 องศาเซลเซียส

องค์ประกอบของก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลกรวมถึงองค์ประกอบที่สำคัญเช่นโอโซน มีค่อนข้างน้อยอยู่ใกล้ผิวน้ำ (สิบถึงลบกำลังหกของเปอร์เซ็นต์) เนื่องจากก๊าซเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแสงแดดจากออกซิเจนอะตอมมิกในส่วนบนของชั้นบรรยากาศ โดยเฉพาะโอโซนส่วนใหญ่อยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 25 กม. และ "ฉากกั้นโอโซน" ทั้งหมดตั้งอยู่ในพื้นที่ตั้งแต่ 7-8 กม. ในบริเวณขั้วโลก จาก 18 กม. ที่เส้นศูนย์สูตรและสูงสุดห้าสิบกิโลเมตร โดยทั่วไปเหนือพื้นผิวโลก

บรรยากาศปกป้องจากรังสีดวงอาทิตย์

องค์ประกอบของอากาศในชั้นบรรยากาศของโลกมีบทบาทสำคัญในการรักษาชีวิต ตั้งแต่ปัจเจกบุคคล องค์ประกอบทางเคมีและองค์ประกอบประสบความสำเร็จในการจำกัดการเข้าถึงของรังสีดวงอาทิตย์ไปยังพื้นผิวโลกและผู้คน สัตว์ และพืชที่อาศัยอยู่บนนั้น ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของไอน้ำดูดซับรังสีอินฟราเรดได้เกือบทุกช่วงอย่างมีประสิทธิภาพ ยกเว้นความยาวในช่วง 8 ถึง 13 ไมครอน ในทางกลับกัน โอโซนดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตได้ถึงความยาวคลื่น 3100 A โดยไม่มีชั้นบาง ๆ (โดยเฉลี่ย 3 มม. หากวางบนพื้นผิวของดาวเคราะห์) เฉพาะน้ำที่ความลึกมากกว่า 10 เมตรและถ้ำใต้ดินเท่านั้น ที่ซึ่งรังสีอาทิตย์ไปไม่ถึงสามารถอยู่อาศัยได้ .

ศูนย์องศาเซลเซียสที่ stratopause

ระหว่างชั้นบรรยากาศสองระดับถัดไป คือ สตราโตสเฟียร์ และ มีโซสเฟียร์ มีชั้นที่โดดเด่น - สตราโตพอส โดยจะสัมพันธ์กับความสูงของโอโซนสูงสุดโดยประมาณ และในที่นี้มีการสังเกตอุณหภูมิที่ค่อนข้างสบายสำหรับมนุษย์ - ประมาณ 0 องศาเซลเซียส เหนือสตราโตพอสในมีโซสเฟียร์ (เริ่มต้นที่ไหนสักแห่งที่ระดับความสูง 50 กม. และสิ้นสุดที่ระดับความสูง 80-90 กม.) อุณหภูมิจะลดลงอีกครั้งพร้อมกับระยะห่างที่เพิ่มขึ้นจากพื้นผิวโลก (สูงถึงลบ 70-80 ° ค). ในชั้นบรรยากาศมีโซสเฟียร์ อุกกาบาตมักจะเผาไหม้จนหมด

ในเทอร์โมสเฟียร์ - บวก 2,000 K!

องค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศของโลกในเทอร์โมสเฟียร์ (เริ่มหลังจากหมดประจำเดือนจากระดับความสูงประมาณ 85-90 ถึง 800 กม.) กำหนดความเป็นไปได้ของปรากฏการณ์ดังกล่าวเนื่องจากความร้อนอย่างค่อยเป็นค่อยไปของชั้น "อากาศ" ที่หายากมากภายใต้อิทธิพลของแสงอาทิตย์ รังสี ในส่วนนี้ของ "อากาศปกคลุม" ของโลกอุณหภูมิ 200 ถึง 2,000 K เกิดขึ้นซึ่งเกิดจากการแตกตัวเป็นไอออนของออกซิเจน (มากกว่า 300 กม. เป็นออกซิเจนอะตอม) เช่นเดียวกับการรวมตัวของอะตอมออกซิเจนเป็นโมเลกุล ควบคู่ไปกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก เทอร์โมสเฟียร์เป็นจุดกำเนิดของแสงออโรร่า

เหนือเทอร์โมสเฟียร์คือชั้นนอกสุดของบรรยากาศ ซึ่งอะตอมของไฮโดรเจนที่เบาและเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วสามารถหลบหนีออกสู่อวกาศได้ องค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศของโลกที่นี่แสดงให้เห็นมากกว่าโดยอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอมในชั้นล่าง อะตอมฮีเลียมที่อยู่ตรงกลาง และอะตอมไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดที่อยู่ด้านบน อุณหภูมิสูงกว่าที่นี่ - ประมาณ 3000 K และไม่มีความกดอากาศ

ชั้นบรรยากาศของโลกเกิดขึ้นได้อย่างไร?

แต่ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ดาวเคราะห์ไม่ได้มีองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศเช่นนี้เสมอไป โดยรวมแล้วมีแนวคิดสามประการเกี่ยวกับที่มาขององค์ประกอบนี้ สมมติฐานแรกสันนิษฐานว่าบรรยากาศถูกนำเข้าสู่กระบวนการเพิ่มมวลจากเมฆก่อกำเนิดดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตาม วันนี้ทฤษฎีนี้อยู่ภายใต้การวิพากษ์วิจารณ์อย่างมาก เนื่องจากบรรยากาศปฐมภูมิดังกล่าวจะต้องถูกทำลายโดย "ลม" สุริยะจากดาวฤกษ์ในบ้านเรา ระบบดาวเคราะห์. นอกจากนี้ สันนิษฐานว่าองค์ประกอบระเหยไม่สามารถอยู่ในโซนการก่อตัวของดาวเคราะห์เช่น กลุ่มดาวบก เนื่องจากอุณหภูมิสูงเกินไป

องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศปฐมภูมิของโลกตามที่แนะนำโดยสมมติฐานที่สอง สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการทิ้งระเบิดที่พื้นผิวโดยอุกกาบาตและดาวหางที่มาจากบริเวณใกล้เคียงระบบสุริยะในระยะแรกของการพัฒนา เป็นการยากที่จะยืนยันหรือหักล้างแนวคิดนี้

ทดลองที่ IDG RAS

เป็นไปได้มากที่สุดคือสมมติฐานที่สามซึ่งเชื่อว่าชั้นบรรยากาศปรากฏขึ้นเนื่องจากการปลดปล่อยก๊าซจากเปลือกโลกเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อน แนวคิดนี้ได้รับการทดสอบที่สถาบันธรณีวิทยาและธรณีเคมีของ Russian Academy of Sciences ในระหว่างการทดลองที่เรียกว่า "Tsarev 2" เมื่อตัวอย่างสารอุกกาบาตถูกทำให้ร้อนในสุญญากาศ จากนั้นจึงบันทึกการปล่อยก๊าซ เช่น H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 เป็นต้น ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงสันนิษฐานได้อย่างถูกต้องว่าองค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศปฐมภูมิของโลกประกอบด้วยน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจน ฟลูออไรด์ ไอ (HF), ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO), ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S), สารประกอบไนโตรเจน, ไฮโดรเจน, มีเทน (CH 4), ไอแอมโมเนีย (NH 3), อาร์กอน ฯลฯ ไอน้ำจากบรรยากาศปฐมภูมิเข้าร่วม การก่อตัวของไฮโดรสเฟียร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กลายเป็นสถานะที่ถูกผูกมัดในอินทรียวัตถุและหินไนโตรเจนส่งผ่านเข้าไปในองค์ประกอบของอากาศสมัยใหม่รวมถึงหินตะกอนและอินทรียวัตถุอีกครั้ง

องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศปฐมภูมิของโลกจะไม่อนุญาตให้คนสมัยใหม่อยู่ในนั้นโดยไม่มีเครื่องช่วยหายใจ เนื่องจากตอนนั้นไม่มีออกซิเจนในปริมาณที่ต้องการ องค์ประกอบนี้ปรากฏในจำนวนที่มีนัยสำคัญเมื่อหนึ่งและครึ่งพันล้านปีก่อนตามที่เชื่อกันว่าเกี่ยวข้องกับการพัฒนากระบวนการสังเคราะห์แสงในสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินและสาหร่ายอื่น ๆ ซึ่งเป็นผู้อาศัยที่เก่าแก่ที่สุดในโลกของเรา

ออกซิเจนขั้นต่ำ

ความจริงที่ว่าองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกในขั้นต้นเกือบจะเป็นพิษนั้นถูกระบุโดยข้อเท็จจริงที่ออกซิไดซ์ได้ง่าย แต่ไม่พบกราไฟท์ออกซิไดซ์ (คาร์บอน) ในหินที่เก่าแก่ที่สุด (Katarchean) ต่อจากนั้น แร่เหล็กที่มีแถบสีก็ปรากฏขึ้น ซึ่งรวมถึงชั้นของเหล็กออกไซด์ที่เสริมสมรรถนะแล้ว ซึ่งหมายถึงการปรากฏบนดาวของแหล่งออกซิเจนอันทรงพลังในรูปแบบโมเลกุล แต่องค์ประกอบเหล่านี้พบเป็นระยะเท่านั้น (อาจเป็นสาหร่ายตัวเดียวกันหรือผู้ผลิตออกซิเจนอื่นๆ ปรากฏเป็นเกาะเล็กๆ ในทะเลทรายที่เป็นพิษ) ในขณะที่ส่วนที่เหลือของโลกเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจน หลังได้รับการสนับสนุนโดยข้อเท็จจริงที่พบว่าหนาแน่นออกซิไดซ์ได้ง่ายในรูปแบบของก้อนกรวดที่ประมวลผลโดยกระแสโดยไม่มีร่องรอยของปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากน้ำที่ไหลไม่สามารถเติมอากาศได้ไม่ดี มุมมองจึงมีวิวัฒนาการว่าบรรยากาศก่อนการเริ่มต้นของ Cambrian มีออกซิเจนน้อยกว่าร้อยละหนึ่งขององค์ประกอบในปัจจุบัน

ปฏิวัติการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบอากาศ

ประมาณช่วงกลางของ Proterozoic (1.8 พันล้านปีก่อน) เกิด "การปฏิวัติออกซิเจน" เมื่อโลกเปลี่ยนไปใช้การหายใจแบบใช้ออกซิเจน ในระหว่างนั้นสามารถได้รับ 38 จากโมเลกุลสารอาหาร (กลูโคส) หนึ่งโมเลกุลและไม่ใช่สองโมเลกุล (เช่นเดียวกับ การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน) หน่วยของพลังงาน องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกในแง่ของออกซิเจนเริ่มเกินหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของชั้นบรรยากาศสมัยใหม่และชั้นโอโซนก็เริ่มปรากฏขึ้นเพื่อปกป้องสิ่งมีชีวิตจากรังสี มันมาจากเธอที่ "ซ่อน" ภายใต้เปลือกหอยหนาเช่นสัตว์โบราณเช่นไทรโลไบต์ ตั้งแต่นั้นมาจนถึงเวลาของเรา เนื้อหาขององค์ประกอบ "ระบบทางเดินหายใจ" หลักก็ค่อยๆ เพิ่มขึ้น ทำให้เกิดการพัฒนารูปแบบชีวิตที่หลากหลายบนโลกใบนี้

บรรยากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซต่างๆ มันขยายจากพื้นผิวโลกไปสู่ความสูงได้ถึง 900 กม. ปกป้องโลกจากสเปกตรัมที่เป็นอันตรายของรังสีดวงอาทิตย์ และมีก๊าซที่จำเป็นสำหรับทุกชีวิตบนโลก บรรยากาศดักจับความร้อนของดวงอาทิตย์ ทำให้ร้อนขึ้นใกล้พื้นผิวโลก และสร้างสภาพอากาศที่เอื้ออำนวย

องค์ประกอบของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยก๊าซสองชนิดเป็นส่วนใหญ่ - ไนโตรเจน (78%) และออกซิเจน (21%) นอกจากนี้ยังมีสิ่งสกปรกจากคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่น ๆ ในบรรยากาศมีอยู่ในรูปของไอ ความชื้นในเมฆและผลึกน้ำแข็ง

ชั้นบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศประกอบด้วยหลายชั้นซึ่งไม่มีขอบเขตที่ชัดเจน อุณหภูมิของชั้นต่างๆ แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด

• แมกนีโตสเฟียร์ไร้อากาศ ดาวเทียมส่วนใหญ่ของโลกบินมาที่นี่นอกชั้นบรรยากาศของโลก
• Exosphere (450-500 กม. จากพื้นผิว) แทบไม่มีก๊าซ ดาวเทียมสภาพอากาศบางดวงบินอยู่ในชั้นนอกสุด เทอร์โมสเฟียร์ (80-450 กม.) มีอุณหภูมิสูงถึง ชั้นบนสุด 1700 องศาเซลเซียส
• มีโซสเฟียร์ (50-80 กม.) ในทรงกลมนี้ อุณหภูมิจะลดลงเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ที่นี่เป็นที่ที่อุกกาบาตส่วนใหญ่ (เศษหินอวกาศ) ที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศถูกไฟไหม้
• สตราโตสเฟียร์ (15-50 กม.) ประกอบด้วยชั้นโอโซน นั่นคือ ชั้นของโอโซนที่ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิใกล้พื้นผิวโลก เครื่องบินเจ็ตมักจะบินที่นี่เช่น ทัศนวิสัยในเลเยอร์นี้ดีมากและแทบไม่มีการรบกวนที่เกิดจากสภาพอากาศ
• โทรโพสเฟียร์ ความสูงแตกต่างกันไปตั้งแต่ 8 ถึง 15 กม. จากพื้นผิวโลก ที่นี้เองที่สภาพอากาศของโลกก่อตัวขึ้นตั้งแต่ใน ชั้นนี้มีไอน้ำ ฝุ่น และลมมากที่สุด อุณหภูมิจะลดลงตามระยะห่างจากพื้นผิวโลก

ความกดอากาศ

แม้ว่าเราจะไม่รู้สึกถึงมัน แต่ชั้นบรรยากาศก็กดดันพื้นผิวโลก ค่าสูงสุดอยู่ใกล้พื้นผิว และเมื่อคุณเคลื่อนตัวออกห่างจากมัน มันจะค่อยๆ ลดลง ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นดินและมหาสมุทร ดังนั้นในพื้นที่ที่มีความสูงเท่ากันเหนือระดับน้ำทะเลจึงมักมีความกดอากาศต่างกัน ความกดอากาศต่ำทำให้เกิดสภาพอากาศเปียก ในขณะที่ความกดอากาศสูงมักจะทำให้อากาศแจ่มใส

การเคลื่อนที่ของมวลอากาศในชั้นบรรยากาศ

และความกดดันทำให้บรรยากาศเบื้องล่างปะปนกัน ลมที่พัดมาจากภูมิภาคนี้เป็นอย่างไร ความดันสูงในพื้นที่ต่ำ ในหลายภูมิภาค ลมในท้องถิ่นก็เกิดขึ้นเช่นกัน ซึ่งเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิบนบกและในทะเล ภูเขายังมีอิทธิพลอย่างมากต่อทิศทางของลม

ภาวะโลกร้อน

คาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่นๆ ในชั้นบรรยากาศของโลกจะดักจับความร้อนของดวงอาทิตย์ กระบวนการนี้มักเรียกว่าปรากฏการณ์เรือนกระจก เนื่องจากมีหลายวิธีที่คล้ายกับการหมุนเวียนความร้อนในโรงเรือน ภาวะเรือนกระจกทำให้เกิดภาวะโลกร้อนบนโลกใบนี้ ในพื้นที่ที่มีความกดอากาศสูง - แอนติไซโคลน - มีระบบสุริยะที่ชัดเจน ในภูมิภาค ความดันต่ำ- พายุไซโคลน - มักจะมีสภาพอากาศไม่แน่นอน ความร้อนและแสงเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ก๊าซจะดักจับความร้อนที่สะท้อนจากพื้นผิวโลก จึงทำให้อุณหภูมิของโลกสูงขึ้น

มีชั้นโอโซนพิเศษในสตราโตสเฟียร์ โอโซนปิดกั้นรังสีอัลตราไวโอเลตส่วนใหญ่จากดวงอาทิตย์ ปกป้องโลกและทุกชีวิตบนดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์พบว่าสาเหตุของการทำลายชั้นโอโซนคือก๊าซคลอโรฟลูออโรคาร์บอนไดออกไซด์ชนิดพิเศษที่บรรจุอยู่ในละอองลอยและอุปกรณ์ทำความเย็นบางชนิด เหนืออาร์กติกและแอนตาร์กติกา พบหลุมขนาดใหญ่ในชั้นโอโซน ส่งผลให้ปริมาณรังสีอัลตราไวโอเลตที่ส่งผลต่อพื้นผิวโลกเพิ่มขึ้น

โอโซนก่อตัวขึ้นในชั้นบรรยากาศชั้นล่างอันเป็นผลมาจากการแผ่รังสีดวงอาทิตย์กับควันและก๊าซไอเสียต่างๆ โดยปกติแล้วจะกระจายไปในชั้นบรรยากาศ แต่ถ้าอากาศเย็นปิดเป็นชั้นภายใต้ชั้นของอากาศอุ่น โอโซนจะเข้มข้นและเกิดหมอกควัน น่าเสียดายที่สิ่งนี้ไม่สามารถชดเชยการสูญเสียโอโซนในรูโอโซนได้

ภาพถ่ายดาวเทียมแสดงให้เห็นหลุมในชั้นโอโซนเหนือทวีปแอนตาร์กติกาอย่างชัดเจน ขนาดของรูแตกต่างกันไป แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าหลุมนั้นเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง มีการพยายามลดระดับก๊าซไอเสียในบรรยากาศ ลดมลพิษทางอากาศและใช้เชื้อเพลิงไร้ควันในเมืองต่างๆ หมอกควันทำให้ระคายเคืองตาและสำลักในหลายคน

การเกิดขึ้นและวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศโลก

บรรยากาศสมัยใหม่ของโลกเป็นผลมาจากการพัฒนาทางวิวัฒนาการที่ยาวนาน มันเกิดขึ้นจากการกระทำร่วมกันของปัจจัยทางธรณีวิทยาและกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต ตลอดประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา ชั้นบรรยากาศของโลกผ่านการจัดเรียงใหม่อย่างลึกซึ้งหลายครั้ง บนพื้นฐานของข้อมูลทางธรณีวิทยาและทฤษฎี (ข้อกำหนดเบื้องต้น) บรรยากาศดั้งเดิมของโลกอายุน้อยซึ่งมีอยู่ประมาณ 4 พันล้านปีก่อนอาจประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซเฉื่อยและก๊าซมีตระกูลที่มีการเติมไนโตรเจนแบบพาสซีฟเล็กน้อย (N. A. Yasamanov, 1985 ; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. ปัจจุบัน มุมมองเกี่ยวกับองค์ประกอบและโครงสร้างของชั้นบรรยากาศช่วงแรกมีการเปลี่ยนแปลงบ้าง บรรยากาศปฐมภูมิ (protoatmosphere) อยู่ที่ระยะกำเนิดดาวเคราะห์แรกสุด 4.2 พันล้านปี อาจประกอบด้วยส่วนผสมของมีเทน แอมโมเนีย และคาร์บอนไดออกไซด์ อันเป็นผลมาจากการลดก๊าซของเสื้อคลุมและกระบวนการผุกร่อนที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก ไอน้ำ สารประกอบคาร์บอนในรูปของ CO 2 และ CO กำมะถันและ สารประกอบเริ่มเข้าสู่บรรยากาศ เช่นเดียวกับกรดฮาโลเจนที่แรง - HCI, HF, HI และ กรดบอริกซึ่งเสริมด้วยมีเทน แอมโมเนีย ไฮโดรเจน อาร์กอน และก๊าซมีตระกูลอื่นๆ ในบรรยากาศ บรรยากาศดั้งเดิมนี้บางมาก ดังนั้นอุณหภูมิใกล้พื้นผิวโลกจึงใกล้เคียงกับอุณหภูมิของสมดุลการแผ่รังสี (AS Monin, 1977)

เมื่อเวลาผ่านไป องค์ประกอบของก๊าซในชั้นบรรยากาศปฐมภูมิเริ่มเปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของการผุกร่อนของหินที่ยื่นออกมาบนพื้นผิวโลก กิจกรรมที่สำคัญของไซยาโนแบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน กระบวนการภูเขาไฟ และการกระทำของแสงแดด สิ่งนี้นำไปสู่การสลายตัวของมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย - เป็นไนโตรเจนและไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์เริ่มสะสมในชั้นบรรยากาศทุติยภูมิซึ่งค่อย ๆ ตกลงสู่พื้นผิวโลกและไนโตรเจน ต้องขอบคุณกิจกรรมที่สำคัญของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ทำให้ออกซิเจนเริ่มถูกผลิตขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งในตอนแรกนั้นส่วนใหญ่ใช้ไปกับ "การออกซิไดซ์ของก๊าซในชั้นบรรยากาศ แล้วก็หิน ในเวลาเดียวกัน แอมโมเนียที่ถูกออกซิไดซ์เป็นโมเลกุลไนโตรเจน เริ่มสะสมในบรรยากาศอย่างเข้มข้น สันนิษฐานว่าเป็นส่วนสำคัญของไนโตรเจนในบรรยากาศสมัยใหม่ มีเทนและคาร์บอนมอนอกไซด์ถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์และไฮโดรเจนซัลไฟด์ถูกออกซิไดซ์เป็น SO 2 และ SO 3 ซึ่งถูกขับออกจากชั้นบรรยากาศอย่างรวดเร็วเนื่องจากความคล่องตัวและความสว่างสูง ดังนั้นบรรยากาศจากการรีดิวซ์เช่นเดียวกับใน Archean และ Proterozoic ยุคแรกจึงค่อยๆกลายเป็นบรรยากาศออกซิไดซ์

คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศทั้งจากการเกิดออกซิเดชันของก๊าซมีเทนและผลของการลดก๊าซเรือนกระจกและสภาพดินฟ้าอากาศของหิน ในกรณีที่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมดที่ปล่อยออกมาตลอดประวัติศาสตร์ของโลกยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศ แรงดันบางส่วนของมันในตอนนี้อาจกลายเป็นแบบเดียวกับบนดาวศุกร์ (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991) แต่บนโลก กระบวนการนี้กลับกัน ส่วนสำคัญของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศถูกละลายในไฮโดรสเฟียร์ ซึ่งสิ่งมีชีวิตในน้ำใช้เพื่อสร้างเปลือกและแปลงเป็นคาร์บอเนตทางชีวภาพ ต่อจากนั้นก็สร้างชั้นที่ทรงพลังที่สุดของคาร์บอเนตเคมีและออร์แกนิกจากพวกมัน

ออกซิเจนถูกส่งไปยังบรรยากาศจากแหล่งสามแหล่ง เป็นเวลานานโดยเริ่มจากช่วงเวลาของการก่อตัวของโลกมันถูกปล่อยออกมาในระหว่างการ degassing ของเสื้อคลุมและส่วนใหญ่ใช้ในกระบวนการออกซิเดชั่น อีกแหล่งของออกซิเจนคือการแยกแสงของไอน้ำโดยรังสีอัลตราไวโอเลตแบบแข็งจากดวงอาทิตย์ การปรากฏตัว; ออกซิเจนอิสระในบรรยากาศนำไปสู่การตายของโปรคาริโอตส่วนใหญ่ที่อาศัยอยู่ในสภาวะลดต่ำลง สิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตได้เปลี่ยนแหล่งที่อยู่อาศัยของพวกมัน พวกเขาออกจากพื้นผิวโลกไปยังส่วนลึกและบริเวณที่ยังคงสภาพการลดอยู่ พวกมันถูกแทนที่ด้วยยูคาริโอตซึ่งเริ่มแปรรูปคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นออกซิเจนอย่างจริงจัง

ในช่วง Archean และส่วนสำคัญของ Proterozoic ออกซิเจนเกือบทั้งหมดที่เกิดขึ้นทั้ง abiogenically และ biogenically ส่วนใหญ่ใช้ไปกับการเกิดออกซิเดชันของเหล็กและกำมะถัน ในตอนท้ายของ Proterozoic เหล็กไดวาเลนต์ที่เป็นโลหะทั้งหมดที่อยู่บนพื้นผิวโลกจะถูกออกซิไดซ์หรือเคลื่อนเข้าสู่แกนโลก สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าความดันบางส่วนของออกซิเจนในบรรยากาศ Proterozoic ยุคแรกเปลี่ยนไป

ในช่วงกลางของ Proterozoic ความเข้มข้นของออกซิเจนในบรรยากาศถึงจุด Urey และมีค่าเท่ากับ 0.01% ของระดับปัจจุบัน เริ่มต้นตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ออกซิเจนเริ่มสะสมในชั้นบรรยากาศ และอาจถึงจุดสิ้นสุดของแม่น้ำริเฟอันแล้ว เนื้อหาก็ถึงจุดปาสเตอร์ (0.1% ของระดับปัจจุบัน) เป็นไปได้ว่าชั้นโอโซนเกิดขึ้นในยุคเวนเดียนและครั้งนั้นไม่เคยหายไป

การปรากฏตัวของออกซิเจนอิสระในชั้นบรรยากาศของโลกกระตุ้นการวิวัฒนาการของชีวิตและนำไปสู่การเกิดขึ้นของรูปแบบใหม่ที่มีการเผาผลาญที่สมบูรณ์แบบมากขึ้น ถ้าก่อนหน้านี้ eukaryotic unicellular algae และ cyanides ซึ่งปรากฏตัวที่จุดเริ่มต้นของ Proterozoic ต้องการปริมาณออกซิเจนในน้ำเพียง 10 -3 ของความเข้มข้นที่ทันสมัยจากนั้นด้วยการเกิดขึ้นของ Metazoa ที่ไม่ใช่โครงกระดูกที่ส่วนท้ายของ Early Vendian กล่าวคือ เมื่อประมาณ 650 ล้านปีก่อน ความเข้มข้นของออกซิเจนในบรรยากาศน่าจะสูงขึ้นมาก ท้ายที่สุด Metazoa ใช้การหายใจด้วยออกซิเจนและสิ่งนี้ต้องการให้ความดันบางส่วนของออกซิเจนถึงระดับวิกฤต - จุดปาสเตอร์ ในกรณีนี้ กระบวนการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนถูกแทนที่ด้วยเมแทบอลิซึมของออกซิเจนที่มีแนวโน้มดีขึ้นและมีความก้าวหน้ามากขึ้น

หลังจากนั้น การสะสมของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกเพิ่มขึ้นค่อนข้างรวดเร็ว ปริมาณสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่เพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปมีส่วนทำให้ความสำเร็จในบรรยากาศของระดับออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการช่วยชีวิตของสัตว์โลก ความเสถียรของปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศเกิดขึ้นตั้งแต่ช่วงเวลาที่พืชขึ้นบก ประมาณ 450 ล้านปีก่อน การเกิดขึ้นของพืชบนบกซึ่งเกิดขึ้นในยุค Silurian นำไปสู่การรักษาระดับออกซิเจนในบรรยากาศขั้นสุดท้าย ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ความเข้มข้นของมันก็เริ่มผันผวนภายในขอบเขตที่ค่อนข้างแคบ ไม่เคยไปไกลกว่าการดำรงอยู่ของชีวิต ความเข้มข้นของออกซิเจนในบรรยากาศมีเสถียรภาพอย่างสมบูรณ์ตั้งแต่การปรากฏตัวของไม้ดอก เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในช่วงกลางของยุคครีเทเชียสเช่น เมื่อประมาณ 100 ล้านปีที่แล้ว

ไนโตรเจนจำนวนมากก่อตัวขึ้นในช่วงแรกของการพัฒนาของโลก ส่วนใหญ่เกิดจากการสลายตัวของแอมโมเนีย ด้วยการถือกำเนิดของสิ่งมีชีวิต กระบวนการของการรวมไนโตรเจนในบรรยากาศเข้ากับ อินทรียฺวัตถุและฝังในตะกอนทะเล หลังจากปล่อยสิ่งมีชีวิตบนบก ไนโตรเจนเริ่มถูกฝังอยู่ในตะกอนดินในทวีปยุโรป กระบวนการแปรรูปไนโตรเจนอิสระเข้มข้นขึ้นเป็นพิเศษเมื่อมีพืชบนบก

เมื่อถึงช่วงเปลี่ยนผ่านของ Cryptozoic และ Phanerozoic กล่าวคือ เมื่อประมาณ 650 ล้านปีก่อน ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศลดลงเหลือหนึ่งในสิบของเปอร์เซ็นต์ และถึงระดับที่ใกล้เคียงกับระดับปัจจุบันเพียงไม่นานนี้เอง ประมาณ 10-20 ล้าน ปีที่แล้ว

ดังนั้นองค์ประกอบของก๊าซในชั้นบรรยากาศไม่เพียง แต่ให้พื้นที่อยู่อาศัยสำหรับสิ่งมีชีวิตเท่านั้น แต่ยังกำหนดลักษณะของกิจกรรมที่สำคัญของพวกเขาด้วยการส่งเสริมการตั้งถิ่นฐานและวิวัฒนาการ ความล้มเหลวอันเป็นผลจากการกระจายองค์ประกอบก๊าซในบรรยากาศที่เป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิต ทั้งจากสาเหตุจักรวาลและดาวเคราะห์ นำไปสู่การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ของโลกอินทรีย์ ซึ่งเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำอีกในช่วง Cryptozoic และในเหตุการณ์สำคัญบางอย่างของประวัติศาสตร์ Phanerozoic

ฟังก์ชั่นทางชาติพันธุ์ของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศของโลกให้สาร พลังงานที่จำเป็น และกำหนดทิศทางและความเร็วของกระบวนการเผาผลาญ องค์ประกอบของก๊าซในบรรยากาศสมัยใหม่นั้นเหมาะสมที่สุดสำหรับการดำรงอยู่และการพัฒนาของชีวิต ในฐานะที่เป็นพื้นที่ของสภาพอากาศและการก่อตัวของสภาพอากาศ บรรยากาศจะต้องสร้างสภาพที่สะดวกสบายสำหรับชีวิตของผู้คนสัตว์และพืชพันธุ์ ความเบี่ยงเบนไปในทิศทางเดียวหรืออย่างอื่นในคุณภาพของอากาศในบรรยากาศและ สภาพอากาศสร้างสภาวะสุดโต่งให้กับชีวิตของสัตว์และ ดอกไม้รวมทั้งสำหรับมนุษย์

ชั้นบรรยากาศของโลกไม่เพียงแต่ให้เงื่อนไขสำหรับการดำรงอยู่ของมนุษยชาติเท่านั้น แต่ยังเป็นปัจจัยหลักในการวิวัฒนาการของเอธโนสเฟียร์อีกด้วย ในขณะเดียวกันก็กลายเป็นแหล่งพลังงานและวัตถุดิบสำหรับการผลิต โดยทั่วไป บรรยากาศเป็นปัจจัยที่ช่วยรักษาสุขภาพของมนุษย์ และบางพื้นที่เนื่องจากสภาพร่างกายและภูมิศาสตร์และคุณภาพอากาศในบรรยากาศ ทำหน้าที่เป็นพื้นที่พักผ่อนหย่อนใจและเป็นพื้นที่สำหรับการบำบัดและนันทนาการสำหรับผู้ป่วยในสถานพยาบาล ดังนั้นบรรยากาศจึงเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อสุนทรียภาพและอารมณ์

หน้าที่ทางชาติพันธุ์และเทคโนโลยีของบรรยากาศซึ่งกำหนดไว้เมื่อไม่นานมานี้ (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001) ต้องการการศึกษาอย่างอิสระและเชิงลึก ดังนั้นการศึกษาฟังก์ชันพลังงานบรรยากาศจึงมีความเกี่ยวข้องมากทั้งในแง่ของการเกิดขึ้นและการทำงานของกระบวนการที่ทำลายสิ่งแวดล้อม และจากมุมมองของผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และความเป็นอยู่ที่ดี ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงพลังงานของพายุไซโคลนและแอนติไซโคลน กระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศ ความกดอากาศและปรากฏการณ์ทางบรรยากาศสุดขั้วอื่นๆ การใช้อย่างมีประสิทธิภาพจะช่วยแก้ปัญหาการได้รับสิ่งที่ไม่ก่อมลพิษได้สำเร็จ สิ่งแวดล้อมแหล่งพลังงานทางเลือก ท้ายที่สุดแล้ว สิ่งแวดล้อมในอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนที่อยู่เหนือมหาสมุทรโลก เป็นพื้นที่สำหรับปล่อยพลังงานอิสระจำนวนมหาศาล

ตัวอย่างเช่น พบว่าพายุหมุนเขตร้อน แรงปานกลางในเวลาเพียงหนึ่งวัน พวกเขาปล่อยพลังงานเทียบเท่ากับพลังงานของระเบิดปรมาณู 500,000 ลูกที่ทิ้งบนฮิโรชิมาและนางาซากิ เป็นเวลา 10 วันของการดำรงอยู่ของพายุไซโคลนดังกล่าว พลังงานที่เพียงพอจะถูกปล่อยออกมาเพื่อตอบสนองความต้องการด้านพลังงานทั้งหมดของประเทศอย่างสหรัฐอเมริกาเป็นเวลา 600 ปี

ที่ ปีที่แล้วผลงานจำนวนมากโดยนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติได้รับการตีพิมพ์ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งเกี่ยวกับแง่มุมต่าง ๆ ของกิจกรรมและอิทธิพลของชั้นบรรยากาศต่อกระบวนการของโลก ซึ่งบ่งบอกถึงความเข้มข้นของปฏิสัมพันธ์แบบสหวิทยาการในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่ ในเวลาเดียวกันบทบาทการบูรณาการของทิศทางบางอย่างก็ปรากฏขึ้นซึ่งจำเป็นต้องสังเกตทิศทางการทำงานและนิเวศวิทยาในธรณีวิทยา

ทิศทางนี้กระตุ้นการวิเคราะห์และการวางภาพรวมตามทฤษฎีของหน้าที่ทางนิเวศวิทยาและบทบาทของดาวเคราะห์ของธรณีสัณฐานต่างๆ และในทางกลับกัน ก็เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นที่สำคัญสำหรับการพัฒนาวิธีการและพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการศึกษาแบบองค์รวมของโลกของเรา การใช้อย่างมีเหตุผลและการคุ้มครองทรัพยากรธรรมชาติ

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยหลายชั้น: โทรโพสเฟียร์, สตราโตสเฟียร์, มีโซสเฟียร์, เทอร์โมสเฟียร์, ไอโอสเฟียร์และเอกโซสเฟียร์ ในส่วนบนของโทรโพสเฟียร์และส่วนล่างของสตราโตสเฟียร์มีชั้นหนึ่งที่อุดมไปด้วยโอโซน เรียกว่าชั้นโอโซน มีการกำหนดระเบียบปฏิบัติบางประการ (รายวัน ตามฤดูกาล ประจำปี ฯลฯ) ในการกระจายโอโซน นับตั้งแต่มีการเริ่มต้น บรรยากาศมีอิทธิพลต่อกระบวนการของดาวเคราะห์ องค์ประกอบหลักของบรรยากาศแตกต่างไปจากปัจจุบันอย่างสิ้นเชิง แต่เมื่อเวลาผ่านไปสัดส่วนและบทบาทของโมเลกุลไนโตรเจนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อประมาณ 650 ล้านปีก่อนมีออกซิเจนฟรีปรากฏขึ้นปริมาณที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ลดลงตามลำดับ . การเคลื่อนที่ในระดับสูงของชั้นบรรยากาศ องค์ประกอบของก๊าซ และการปรากฏตัวของละอองลอยกำหนดบทบาทที่โดดเด่นและการมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกระบวนการทางธรณีวิทยาและชีวทรงกลมต่างๆ บทบาทของบรรยากาศในการแจกจ่ายต่อนั้นยอดเยี่ยม พลังงานแสงอาทิตย์และการเกิดอุบัติภัยทางธรรมชาติและภัยพิบัติต่างๆ ลมกรดในชั้นบรรยากาศ - พายุทอร์นาโด (พายุทอร์นาโด) พายุเฮอริเคน ไต้ฝุ่น พายุไซโคลน และปรากฏการณ์อื่นๆ มีผลกระทบในทางลบต่อโลกอินทรีย์และระบบธรรมชาติ แหล่งที่มาหลักของมลพิษควบคู่ไปกับปัจจัยทางธรรมชาติคือกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์รูปแบบต่างๆ ผลกระทบจากมนุษย์ในชั้นบรรยากาศไม่เพียงแสดงออกมาในลักษณะของละอองลอยและก๊าซเรือนกระจกต่างๆ เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเพิ่มขึ้นของปริมาณไอน้ำและแสดงออกในรูปของหมอกควันและฝนกรด ก๊าซเรือนกระจกกำลังเปลี่ยนไป ระบอบอุณหภูมิพื้นผิวโลก การปล่อยก๊าซบางชนิดจะลดปริมาตรของชั้นโอโซนและมีส่วนทำให้เกิดรูโอโซน บทบาททางชาติพันธุ์ของชั้นบรรยากาศของโลกนั้นยอดเยี่ยม

บทบาทของบรรยากาศในกระบวนการทางธรรมชาติ

บรรยากาศพื้นผิวในสถานะตรงกลางระหว่างธรณีภาคกับอวกาศและองค์ประกอบของก๊าซสร้างเงื่อนไขสำหรับชีวิตของสิ่งมีชีวิต ในเวลาเดียวกัน สภาพดินฟ้าอากาศและความรุนแรงของการทำลายหิน การถ่ายโอนและการสะสมของวัสดุที่เป็นอันตรายนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณ ธรรมชาติและความถี่ของการตกตะกอน ความถี่และความแรงของลม และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอุณหภูมิของอากาศ บรรยากาศเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบภูมิอากาศ อุณหภูมิและความชื้นของอากาศ ความขุ่นและปริมาณน้ำฝน ลม - ทั้งหมดนี้เป็นลักษณะของสภาพอากาศ นั่นคือ สถานะของบรรยากาศที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ในเวลาเดียวกัน องค์ประกอบเดียวกันเหล่านี้ยังแสดงถึงลักษณะภูมิอากาศ กล่าวคือ ระบอบสภาพอากาศระยะยาวโดยเฉลี่ย

องค์ประกอบของก๊าซ การปรากฏตัวของเมฆและสิ่งสกปรกต่าง ๆ ซึ่งเรียกว่าอนุภาคละออง (เถ้า ฝุ่น อนุภาคของไอน้ำ) กำหนดลักษณะของการผ่านของรังสีดวงอาทิตย์ผ่านชั้นบรรยากาศและป้องกันการหลบหนีของรังสีความร้อนของโลก สู่อวกาศ

ชั้นบรรยากาศของโลกเคลื่อนที่ได้มาก กระบวนการที่เกิดขึ้นและการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของก๊าซ ความหนา ความขุ่น ความโปร่งใส และการมีอยู่ของอนุภาคละอองลอยในนั้นส่งผลต่อทั้งสภาพอากาศและสภาพอากาศ

การกระทำและทิศทางของกระบวนการทางธรรมชาติ เช่นเดียวกับชีวิตและกิจกรรมบนโลก ถูกกำหนดโดยรังสีดวงอาทิตย์ มันให้ความร้อนถึง 99.98% ที่มาถึงพื้นผิวโลก ปีละ 134*10 19 kcal. ความร้อนจำนวนนี้หาได้จากการเผาไหม้ถ่านหิน 2 แสนล้านตัน ปริมาณสำรองของไฮโดรเจนซึ่งสร้างการไหลของพลังงานความร้อนนิวเคลียร์ในมวลของดวงอาทิตย์จะเพียงพอสำหรับอย่างน้อยอีก 10 พันล้านปี นั่นคือเป็นระยะเวลาสองเท่าของดาวเคราะห์ของเรา

ประมาณ 1/3 ของจำนวนพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่เข้าสู่ขอบบนของบรรยากาศสะท้อนกลับเข้าสู่อวกาศ 13% ถูกดูดซับ ชั้นโอโซน(รวมทั้งรังสีอัลตราไวโอเลตเกือบทั้งหมด) 7% - บรรยากาศที่เหลือและมีเพียง 44% เท่านั้นที่ไปถึงพื้นผิวโลก ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่มายังโลกในหนึ่งวันมีค่าเท่ากับพลังงานที่มนุษย์ได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงทุกประเภทในช่วงสหัสวรรษที่ผ่านมา

ปริมาณและธรรมชาติของการกระจายรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับความขุ่นและความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศอย่างใกล้ชิด ปริมาณรังสีที่กระจัดกระจายได้รับผลกระทบจากความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า ความโปร่งใสของบรรยากาศ ปริมาณไอน้ำ ฝุ่น ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมด เป็นต้น

ปริมาณรังสีที่กระจัดกระจายสูงสุดจะตกลงไปในบริเวณขั้วโลก ยิ่งดวงอาทิตย์อยู่ต่ำกว่าขอบฟ้า ความร้อนก็จะเข้าสู่บริเวณที่กำหนดน้อยลงเท่านั้น

ความโปร่งใสของบรรยากาศและความขุ่นมัวมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในวันฤดูร้อนที่มีเมฆมาก มักจะเย็นกว่าวันที่อากาศแจ่มใส เนื่องจากเมฆในเวลากลางวันทำให้พื้นผิวโลกไม่ร้อน

ปริมาณฝุ่นในบรรยากาศมีบทบาทสำคัญในการกระจายความร้อน อนุภาคของแข็งของฝุ่นและขี้เถ้าที่กระจายตัวละเอียดซึ่งส่งผลต่อความโปร่งใสส่งผลเสียต่อการกระจายรังสีดวงอาทิตย์ซึ่งส่วนใหญ่สะท้อนออกมา อนุภาคละเอียดเข้าสู่ชั้นบรรยากาศได้สองวิธี: อาจเป็นขี้เถ้าที่ปล่อยออกมาระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ หรือฝุ่นทะเลทรายที่พัดพาโดยลมจากเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนที่แห้งแล้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งฝุ่นจำนวนมากดังกล่าวจะเกิดขึ้นในช่วงฤดูแล้งเมื่อถูกลมอุ่นพัดผ่านไปยังชั้นบนของบรรยากาศและสามารถอยู่ที่นั่นเป็นเวลานาน หลังจากการปะทุของภูเขาไฟ Krakatoa ในปี 1883 ฝุ่นที่พัดสู่ชั้นบรรยากาศหลายสิบกิโลเมตรยังคงอยู่ในสตราโตสเฟียร์เป็นเวลาประมาณ 3 ปี อันเป็นผลมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ El Chichon (เม็กซิโกในปี 1985) ฝุ่นไปถึงยุโรปและอุณหภูมิพื้นผิวลดลงเล็กน้อย

ชั้นบรรยากาศของโลกมีไอน้ำในปริมาณที่แปรผัน ในแง่ที่แน่นอน โดยน้ำหนักหรือปริมาตร ปริมาณของมันมีตั้งแต่ 2 ถึง 5%

ไอน้ำ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ช่วยเพิ่มปรากฏการณ์เรือนกระจก ในเมฆและหมอกที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ กระบวนการทางเคมีกายภาพอันแปลกประหลาดเกิดขึ้น

แหล่งที่มาหลักของไอน้ำในบรรยากาศคือพื้นผิวของมหาสมุทร ชั้นของน้ำที่มีความหนาตั้งแต่ 95 ถึง 110 ซม. ระเหยไปทุกปี ความชื้นบางส่วนจะกลับสู่มหาสมุทรหลังจากการควบแน่น และอีกส่วนหนึ่งจะถูกส่งไปยังทวีปโดยกระแสอากาศ ในพื้นที่ที่มีสภาพอากาศไม่คงที่ ปริมาณน้ำฝนจะทำให้ดินชุ่มชื้น และในบริเวณที่มีความชื้นสูงจะสร้างแหล่งสำรอง น้ำบาดาล. ดังนั้นบรรยากาศจึงเป็นที่สะสมของความชื้นและแหล่งหยาดน้ำฟ้า และหมอกที่ก่อตัวในชั้นบรรยากาศให้ความชุ่มชื้นแก่ดิน จึงมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาโลกของสัตว์และพืช

ความชื้นในบรรยากาศกระจายไปทั่วพื้นผิวโลกเนื่องจากการเคลื่อนที่ของชั้นบรรยากาศ มีระบบการกระจายลมและแรงดันที่ซับซ้อนมาก เนื่องจากบรรยากาศมีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง ธรรมชาติและขอบเขตของการกระจายลมและความดันจึงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ระดับการไหลเวียนแตกต่างกันไปตั้งแต่ไมโครอุตุนิยมวิทยาที่มีขนาดเพียงไม่กี่ร้อยเมตรไปจนถึงระดับโลกด้วยขนาดหลายหมื่นกิโลเมตร กระแสน้ำวนในบรรยากาศขนาดใหญ่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างระบบกระแสอากาศขนาดใหญ่และกำหนดการไหลเวียนของบรรยากาศโดยทั่วไป นอกจากนี้ยังเป็นแหล่งของปรากฏการณ์บรรยากาศภัยพิบัติ

การกระจายของสภาพอากาศและสภาพภูมิอากาศและการทำงานของสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับความกดอากาศ ในกรณีที่ความดันบรรยากาศผันผวนภายในขอบเขตเล็กๆ ความดันบรรยากาศจะไม่มีบทบาทสำคัญในความเป็นอยู่ที่ดีของคนและพฤติกรรมของสัตว์ และไม่ส่งผลต่อการทำงานทางสรีรวิทยาของพืช ตามกฎแล้วปรากฏการณ์ที่หน้าผากและการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศนั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของความดัน

ความกดอากาศมีความสำคัญพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของลม ซึ่งเป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดความโล่งใจ มีผลกระทบมากที่สุดต่อพืชและสัตว์

ลมสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของพืชและในขณะเดียวกันก็ส่งเสริมการถ่ายเทเมล็ดพืช บทบาทของลมในการก่อตัวของสภาพอากาศและสภาพอากาศนั้นดีมาก เขายังทำหน้าที่เป็นผู้ควบคุมกระแสน้ำทะเล ลมเป็นหนึ่งในปัจจัยภายนอกที่ก่อให้เกิดการกัดเซาะและภาวะเงินฝืดของวัสดุที่ผุกร่อนในระยะทางไกล

บทบาททางนิเวศวิทยาและธรณีวิทยาของกระบวนการในชั้นบรรยากาศ

ความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศที่ลดลงอันเนื่องมาจากการปรากฏตัวของอนุภาคละอองลอยและฝุ่นละอองในอากาศนั้นส่งผลต่อการกระจายของรังสีดวงอาทิตย์ เพิ่มอัลเบโดหรือการสะท้อนแสง ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ นำไปสู่ผลลัพธ์เดียวกัน ทำให้เกิดการสลายตัวของโอโซนและทำให้เกิดเมฆ "ไข่มุก" ซึ่งประกอบด้วยไอน้ำ การเปลี่ยนแปลงของการสะท้อนแสงทั่วโลก เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของก๊าซในบรรยากาศ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นก๊าซเรือนกระจก เป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดความแตกต่างของความดันบรรยากาศด้านบน ส่วนต่างๆพื้นผิวโลกนำไปสู่การไหลเวียนของบรรยากาศซึ่งเป็นจุดเด่นของชั้นโทรโพสเฟียร์ เมื่อมีความแตกต่างของความดัน อากาศจะไหลจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ การเคลื่อนไหวเหล่านี้ มวลอากาศร่วมกับความชื้นและอุณหภูมิกำหนดลักษณะทางนิเวศวิทยาและธรณีวิทยาหลักของกระบวนการในชั้นบรรยากาศ

ลมทำให้เกิดงานทางธรณีวิทยาต่างๆ บนพื้นผิวโลก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเร็ว ด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาที มันเขย่ากิ่งไม้หนาทึบ ดูดฝุ่นและทรายละเอียด ทำลายกิ่งไม้ด้วยความเร็ว 20 เมตร/วินาที แบกทรายและกรวด ที่ความเร็ว 30 เมตร/วินาที (พายุ) ฉีกหลังคาบ้าน ถอนต้นไม้ หักเสา เคลื่อนก้อนกรวดและบรรทุกกรวดขนาดเล็ก และพายุเฮอริเคนด้วยความเร็ว 40 เมตร/วินาที ทำลายบ้านเรือน ทำลายและรื้อถอนเสาของ สายไฟ ถอนรากถอนโคนต้นไม้ใหญ่

พายุฝนฟ้าคะนองและพายุทอร์นาโด (พายุทอร์นาโด) มีผลกระทบด้านลบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อมและเกิดภัยพิบัติตามมา นั่นคือกระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศที่เกิดขึ้นในฤดูร้อนบนแนวหน้าของชั้นบรรยากาศอันทรงพลังด้วยความเร็วสูงถึง 100 เมตร/วินาที พายุคือลมหมุนในแนวนอนซึ่งมีความเร็วลมพายุเฮอริเคน (สูงถึง 60-80 ม./วินาที) มักจะมีฝนตกหนักและพายุฟ้าคะนองเกิดขึ้นตั้งแต่สองสามนาทีถึงครึ่งชั่วโมง พายุครอบคลุมพื้นที่กว้างไม่เกิน 50 กม. และเดินทางเป็นระยะทาง 200-250 กม. พายุรุนแรงในกรุงมอสโกและภูมิภาคมอสโกในปี 2541 ทำให้หลังคาบ้านหลายหลังเสียหายและต้นไม้ล้ม

พายุทอร์นาโดที่เรียกว่าใน อเมริกาเหนือพายุทอร์นาโดเป็นกระแสน้ำวนที่มีรูปร่างคล้ายกรวยซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับเมฆฝนฟ้าคะนอง เหล่านี้เป็นเสาของอากาศที่แคบลงตรงกลางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบถึงหลายร้อยเมตร พายุทอร์นาโดมีลักษณะเป็นกรวย คล้ายกับงวงช้างมาก ลงมาจากเมฆหรือลอยขึ้นจากพื้นโลก พายุทอร์นาโดเดินทางได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตร ดูดฝุ่น น้ำจากแหล่งกักเก็บ และวัตถุต่างๆ ที่มีอัตราการหายากที่แข็งแกร่งและความเร็วในการหมุนสูง พายุทอร์นาโดอันทรงพลังมาพร้อมกับพายุฝนฟ้าคะนอง ฝน และมีพลังทำลายล้างสูง

พายุทอร์นาโดไม่ค่อยเกิดขึ้นในบริเวณใต้ขั้วหรือเส้นศูนย์สูตร ซึ่งอากาศเย็นหรือร้อนตลอดเวลา พายุทอร์นาโดไม่กี่แห่งในทะเลเปิด พายุทอร์นาโดเกิดขึ้นในยุโรป ญี่ปุ่น ออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา และในรัสเซีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ Central Black Earth ในภูมิภาคมอสโก ยาโรสลาฟล์ นิจนีนอฟโกรอดและอิวาโนโว

พายุทอร์นาโดยกและเคลื่อนย้ายรถยนต์ บ้าน เกวียน สะพาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งพายุทอร์นาโดที่ทำลายล้าง (พายุทอร์นาโด) เกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกา มีการบันทึกพายุทอร์นาโดตั้งแต่ 450 ถึง 1,500 ครั้งต่อปี โดยมีเหยื่อผู้เคราะห์ร้ายโดยเฉลี่ยประมาณ 100 คน พายุทอร์นาโดเป็นกระบวนการในชั้นบรรยากาศที่ก่อให้เกิดหายนะอย่างรวดเร็ว พวกมันถูกสร้างขึ้นในเวลาเพียง 20-30 นาที และมีเวลาดำรงอยู่ของพวกมันคือ 30 นาที ดังนั้นจึงแทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำนายเวลาและสถานที่ที่เกิดพายุทอร์นาโด

กระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศอื่นๆ ที่ทำลายล้างแต่ระยะยาวคือพายุไซโคลน พวกมันเกิดขึ้นจากแรงดันตกซึ่งภายใต้เงื่อนไขบางประการทำให้เกิดการเคลื่อนที่เป็นวงกลมของกระแสอากาศ กระแสน้ำวนในบรรยากาศเกิดขึ้นจากกระแสลมร้อนชื้นที่มีกำลังสูงขึ้นและหมุนด้วยความเร็วสูงตามเข็มนาฬิกาในซีกโลกใต้และทวนเข็มนาฬิกาในซีกโลกเหนือ ไซโคลนซึ่งแตกต่างจากพายุทอร์นาโด กำเนิดเหนือมหาสมุทรและก่อให้เกิดการทำลายล้างในทวีปต่างๆ ปัจจัยทำลายหลักคือ ลมแรง, ฝนตกหนักในลักษณะของหิมะตก ฝน ลูกเห็บและคลื่นน้ำท่วม ลมด้วยความเร็ว 19 - 30 m / s ก่อตัวเป็นพายุ 30 - 35 m / s - พายุและมากกว่า 35 m / s - พายุเฮอริเคน

พายุหมุนเขตร้อน - เฮอริเคนและไต้ฝุ่น - มีความกว้างเฉลี่ยหลายร้อยกิโลเมตร ความเร็วลมภายในพายุไซโคลนถึงแรงพายุเฮอริเคน พายุหมุนเขตร้อนใช้เวลาหลายวันจนถึงหลายสัปดาห์ โดยเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 50 ถึง 200 กม./ชม. พายุไซโคลนละติจูดกลางมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า ขนาดตามขวางมีตั้งแต่พันถึงหลายพันกิโลเมตรความเร็วลมมีพายุ พวกเขาเคลื่อนตัวในซีกโลกเหนือจากตะวันตกและมีลูกเห็บและหิมะตกซึ่งเป็นความหายนะ พายุไซโคลนและพายุเฮอริเคนและไต้ฝุ่นที่เกี่ยวข้องเป็นภัยธรรมชาติที่ใหญ่ที่สุดหลังน้ำท่วมในแง่ของจำนวนผู้ประสบภัยและความเสียหายที่เกิดขึ้น ในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นของเอเชีย จำนวนเหยื่อในช่วงพายุเฮอริเคนมีหน่วยวัดเป็นพัน ในปี 1991 ที่บังคลาเทศ ในช่วงที่เกิดพายุเฮอริเคนทำให้เกิดคลื่นทะเลสูง 6 เมตร มีผู้เสียชีวิต 125,000 คน ไต้ฝุ่นสร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อสหรัฐอเมริกา ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตหลายสิบคน ในยุโรปตะวันตก พายุเฮอริเคนสร้างความเสียหายน้อยลง

พายุฝนฟ้าคะนองถือเป็นปรากฏการณ์บรรยากาศภัยพิบัติ เกิดขึ้นเมื่ออากาศอุ่นและชื้นขึ้นอย่างรวดเร็ว บริเวณชายแดนของเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้น 90-100 วันต่อปีในเขตอบอุ่นเป็นเวลา 10-30 วัน ในประเทศของเรามีพายุฝนฟ้าคะนองจำนวนมากที่สุดเกิดขึ้นในเทือกเขาคอเคซัสเหนือ

พายุฝนฟ้าคะนองมักใช้เวลาไม่ถึงหนึ่งชั่วโมง ฝนตกหนัก พายุลูกเห็บ ฟ้าแลบ ลมกระโชกแรง และกระแสลมในแนวดิ่งก่อให้เกิดอันตรายโดยเฉพาะ อันตรายจากลูกเห็บกำหนดโดยขนาดของลูกเห็บ ในเทือกเขาคอเคซัสเหนือมวลของลูกเห็บครั้งหนึ่งเคยถึง 0.5 กิโลกรัมและในอินเดียมีการสังเกตลูกเห็บที่มีน้ำหนัก 7 กิโลกรัม พื้นที่อันตรายที่สุดในประเทศของเราตั้งอยู่ในเทือกเขาคอเคซัสเหนือ ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2535 ลูกเห็บได้ทำลายเครื่องบิน 18 ลำที่สนามบินมิเนอรัลนี โวดี้

ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์สภาพอากาศที่เป็นอันตราย พวกเขาฆ่าคน ปศุสัตว์ ทำให้เกิดไฟไหม้ สร้างความเสียหายให้กับโครงข่ายไฟฟ้า ในแต่ละปีมีผู้เสียชีวิตจากพายุฝนฟ้าคะนองและผลที่ตามมาทั่วโลกประมาณ 10,000 คน นอกจากนี้ ในบางส่วนของแอฟริกา ฝรั่งเศส และสหรัฐอเมริกา จำนวนเหยื่อฟ้าผ่ามีมากกว่าปรากฏการณ์ทางธรรมชาติอื่นๆ ความเสียหายทางเศรษฐกิจประจำปีจากพายุฝนฟ้าคะนองในสหรัฐอเมริกาอยู่ที่ 700 ล้านดอลลาร์เป็นอย่างน้อย

ความแห้งแล้งเป็นเรื่องปกติสำหรับภูมิภาคทะเลทรายที่ราบกว้างใหญ่และป่าที่ราบกว้างใหญ่ การขาดน้ำฝนทำให้ดินแห้ง ทำให้ระดับดินลดลง น้ำบาดาลและในอ่างเก็บน้ำจนแห้งสนิท การขาดความชื้นทำให้พืชและพืชผลตายได้ ภัยแล้งรุนแรงมากโดยเฉพาะในแอฟริกา ตะวันออกกลางและตะวันออกกลาง เอเชียกลาง และอเมริกาเหนือตอนใต้

ความแห้งแล้งเปลี่ยนแปลงสภาพชีวิตมนุษย์ มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การทำให้ดินเค็ม ลมแห้ง พายุฝุ่น การพังทลายของดิน และไฟป่า ไฟจะรุนแรงเป็นพิเศษในช่วงฤดูแล้งในพื้นที่ไทกา ป่าเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน และทุ่งหญ้าสะวันนา

ภัยแล้งเป็นกระบวนการระยะสั้นที่คงอยู่นานหนึ่งฤดูกาล เมื่อความแห้งแล้งยาวนานกว่าสองฤดูกาล คุกคามต่อความอดอยากและการเสียชีวิตจำนวนมาก โดยปกติผลกระทบของภัยแล้งจะขยายไปถึงอาณาเขตของหนึ่งประเทศขึ้นไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแห้งแล้งที่ยืดเยื้อซึ่งมีผลที่น่าเศร้าเกิดขึ้นในภูมิภาคซาเฮลของแอฟริกา

ปรากฏการณ์บรรยากาศ เช่น หิมะตก ฝนตกหนักเป็นพักๆ และฝนตกเป็นเวลานานทำให้เกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวง หิมะตกทำให้เกิดหิมะถล่มขนาดใหญ่ในภูเขา และการละลายอย่างรวดเร็วของหิมะที่ตกลงมาและฝนตกหนักเป็นเวลานานทำให้เกิดน้ำท่วม มวลน้ำมหาศาลที่ตกลงมาบนพื้นผิวโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่ไม่มีต้นไม้ ทำให้เกิดการพังทลายของดินที่ปกคลุมอย่างรุนแรง มีการเติบโตอย่างรวดเร็วของระบบลำห้วยลำห้วย อุทกภัยเกิดขึ้นจากอุทกภัยขนาดใหญ่ในช่วงเวลาที่ฝนตกหนักหรือน้ำท่วมหลังจากหิมะตกในฤดูใบไม้ผลิที่ร้อนขึ้นอย่างกะทันหันและดังนั้นจึงเป็นปรากฏการณ์ในชั้นบรรยากาศที่กำเนิด (พวกเขาจะกล่าวถึงในบทเกี่ยวกับบทบาททางนิเวศวิทยาของอุทกสเฟียร์)

การเปลี่ยนแปลงของมนุษย์ในบรรยากาศ

ในปัจจุบัน มีแหล่งต่างๆ มากมายของธรรมชาติที่เกิดจากมนุษย์ที่ก่อให้เกิดมลภาวะในชั้นบรรยากาศและนำไปสู่การละเมิดสมดุลทางนิเวศวิทยาอย่างร้ายแรง ในแง่ของขนาด แหล่งกำเนิดสองแหล่งมีผลกระทบต่อบรรยากาศมากที่สุด ได้แก่ การขนส่งและอุตสาหกรรม โดยเฉลี่ยแล้ว การขนส่งคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 60% ของปริมาณมลพิษในบรรยากาศทั้งหมด อุตสาหกรรม - 15% พลังงานความร้อน - 15% เทคโนโลยีสำหรับการทำลายของเสียในครัวเรือนและอุตสาหกรรม - 10%

การขนส่งขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิงที่ใช้และชนิดของสารออกซิไดซ์ที่ปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ซัลเฟอร์ ออกไซด์และไดออกไซด์ของคาร์บอนออกสู่บรรยากาศ ตะกั่วและสารประกอบ เขม่า เบนโซไพรีน (สารจากกลุ่มพอลิไซคลิก อะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน คือ สารก่อมะเร็งที่ก่อให้เกิดมะเร็งผิวหนัง)

อุตสาหกรรมปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ คาร์บอนออกไซด์และไดออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ กรดซัลฟูริก,ฟีนอล,คลอรีน,ฟลูออรีนและสารประกอบและสารเคมีอื่นๆ แต่ตำแหน่งที่โดดเด่นในหมู่การปล่อยมลพิษ (มากถึง 85%) ถูกครอบครองโดยฝุ่น

อันเป็นผลมาจากมลภาวะความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศเปลี่ยนไปมีละอองลอยหมอกควันและฝนกรดปรากฏขึ้น

ละอองลอยเป็นระบบที่กระจัดกระจายซึ่งประกอบด้วยอนุภาคของแข็งหรือหยดของเหลวที่แขวนลอยอยู่ในตัวกลางที่เป็นก๊าซ ขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายมักจะอยู่ที่ 10 -3 -10 -7 ซม. ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของเฟสที่กระจายตัว ละอองลอยแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม หนึ่งรวมถึงละอองลอยที่ประกอบด้วยอนุภาคของแข็งที่กระจายตัวอยู่ในตัวกลางที่เป็นก๊าซ ส่วนที่สอง - ละอองลอยซึ่งเป็นส่วนผสมของเฟสก๊าซและของเหลว อันแรกเรียกว่าควันและอันที่สอง - หมอก ศูนย์ควบแน่นมีบทบาทสำคัญในกระบวนการก่อตัว เถ้าภูเขาไฟ ฝุ่นจักรวาล ผลิตภัณฑ์จากการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรม แบคทีเรียต่างๆ ฯลฯ ทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสการควบแน่นจำนวนนิวเคลียสความเข้มข้นที่เป็นไปได้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น เมื่อหญ้าแห้งถูกทำลายด้วยไฟบนพื้นที่ 4,000 ตร.ม. จะเกิดนิวเคลียสของละอองลอยเฉลี่ย 11 * 10 22

ละอองลอยเริ่มก่อตัวขึ้นจากช่วงเวลาที่โลกของเราเกิดขึ้นและมีอิทธิพลต่อสภาพธรรมชาติ อย่างไรก็ตามจำนวนและการกระทำที่สมดุลกับการไหลเวียนของสารในธรรมชาติโดยทั่วไปไม่ได้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางนิเวศวิทยาอย่างลึกซึ้ง ปัจจัยด้านมานุษยวิทยาของการก่อตัวของพวกมันได้เปลี่ยนความสมดุลนี้ไปสู่การโอเวอร์โหลดทางชีวทรงกลมที่มีนัยสำคัญ คุณสมบัตินี้เด่นชัดเป็นพิเศษตั้งแต่มนุษย์เริ่มใช้ละอองลอยที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษทั้งในรูปของสารพิษและเพื่อการปกป้องพืช

สิ่งที่อันตรายที่สุดสำหรับพืชคลุมคือละอองของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ และไนโตรเจน เมื่อสัมผัสกับผิวใบที่เปียก จะเกิดกรดที่ส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต ละอองกรดร่วมกับอากาศที่หายใจเข้า จะเข้าสู่อวัยวะระบบทางเดินหายใจของสัตว์และมนุษย์ และส่งผลรุนแรงต่อเยื่อเมือก บางชนิดย่อยสลายเนื้อเยื่อที่มีชีวิต และละอองกัมมันตภาพรังสีทำให้เกิดมะเร็ง ในบรรดาไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี SG 90 นั้นอันตรายเป็นพิเศษไม่เพียงเพราะสารก่อมะเร็งเท่านั้น แต่ยังเป็นเหมือนแคลเซียมที่คล้ายคลึงกัน แทนที่มันในกระดูกของสิ่งมีชีวิตทำให้เกิดการสลายตัว

ระหว่างการระเบิดของนิวเคลียร์ เมฆละอองกัมมันตภาพรังสีจะก่อตัวขึ้นในชั้นบรรยากาศ อนุภาคขนาดเล็กที่มีรัศมี 1 - 10 ไมครอนตกไม่เพียง แต่ในชั้นบนของโทรโพสเฟียร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสตราโตสเฟียร์ด้วยซึ่งพวกมันสามารถ เวลานาน. เมฆละอองลอยยังก่อตัวขึ้นในระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ของโรงงานอุตสาหกรรมที่ผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เช่นเดียวกับผลจากอุบัติเหตุที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

หมอกควันเป็นส่วนผสมของละอองลอยที่มีเฟสกระจายตัวของของเหลวและของแข็ง ซึ่งก่อตัวเป็นม่านหมอกปกคลุมพื้นที่อุตสาหกรรมและเมืองใหญ่

หมอกควันมีสามประเภท: น้ำแข็ง เปียกและแห้ง หมอกควันน้ำแข็งเรียกว่าอลาสก้า นี่คือการรวมกันของสารก่อมลพิษในก๊าซที่มีการเติมอนุภาคฝุ่นและผลึกน้ำแข็งที่เกิดขึ้นเมื่อละอองหมอกและไอน้ำจากระบบทำความร้อนกลายเป็นน้ำแข็ง

หมอกควันเปียกหรือหมอกควันประเภทลอนดอนบางครั้งเรียกว่าหมอกควันในฤดูหนาว เป็นส่วนผสมของก๊าซมลพิษ (ส่วนใหญ่เป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์) อนุภาคฝุ่น และละอองหมอก ข้อกำหนดเบื้องต้นของอุตุนิยมวิทยาสำหรับการปรากฏตัวของหมอกควันในฤดูหนาวคือสภาพอากาศที่สงบซึ่งมีชั้นของอากาศอุ่นตั้งอยู่เหนือชั้นผิวของอากาศเย็น (ต่ำกว่า 700 เมตร) ในเวลาเดียวกันไม่เพียง แต่ในแนวนอน แต่ยังขาดการแลกเปลี่ยนในแนวตั้ง มลพิษซึ่งมักจะกระจายตัวในชั้นสูง ในกรณีนี้ จะสะสมในชั้นผิว

หมอกควันแห้งเกิดขึ้นใน เวลาฤดูร้อนและมักถูกเรียกว่าหมอกควันประเภทลอสแองเจลิส เป็นส่วนผสมของโอโซน คาร์บอนมอนอกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และไอระเหยของกรด หมอกควันดังกล่าวเกิดขึ้นจากการสลายตัวของสารมลพิษโดยรังสีสุริยะ โดยเฉพาะส่วนที่เป็นรังสีอัลตราไวโอเลต ข้อกำหนดเบื้องต้นของอุตุนิยมวิทยาคือการผกผันของบรรยากาศซึ่งแสดงออกในลักษณะของชั้นอากาศเย็นเหนืออากาศอุ่น ก๊าซและอนุภาคของแข็งที่มักจะถูกยกขึ้นโดยกระแสลมอุ่นจะกระจายไปในชั้นเย็นด้านบน แต่ในกรณีนี้ พวกมันจะสะสมในชั้นผกผัน ในกระบวนการโฟโตไลซิส ไนโตรเจนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ของรถยนต์จะสลายตัว:

NO 2 → ไม่ + O

จากนั้นเกิดการสังเคราะห์โอโซน:

O + O 2 + M → O 3 + M

ไม่ + O → ไม่ 2

กระบวนการแยกแสงจะมาพร้อมกับแสงสีเหลืองสีเขียว

นอกจากนี้ปฏิกิริยายังเกิดขึ้นตามประเภท: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4 เช่น กรดซัลฟิวริกที่แรงจะเกิดขึ้น

ด้วยการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ (ลักษณะของลมหรือการเปลี่ยนแปลงของความชื้น) อากาศเย็นจะกระจายตัวและหมอกควันจะหายไป

การปรากฏตัวของสารก่อมะเร็งในหมอกควันนำไปสู่ความล้มเหลวของระบบทางเดินหายใจ, การระคายเคืองของเยื่อเมือก, ความผิดปกติของระบบไหลเวียนโลหิต, หอบหอบ, และมักจะเสียชีวิต. หมอกควันเป็นอันตรายอย่างยิ่งสำหรับเด็กเล็ก

ฝนกรดคือการตกตะกอนในบรรยากาศที่ทำให้เป็นกรดโดยการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และไอระเหยของกรดเปอร์คลอริกและคลอรีนที่ละลายอยู่ในอุตสาหกรรม ในกระบวนการเผาไหม้ถ่านหินและก๊าซ กำมะถันส่วนใหญ่ที่อยู่ในนั้นทั้งในรูปของออกไซด์และในสารประกอบที่มีธาตุเหล็กโดยเฉพาะในไพไรต์ ไพโรไทต์ แคลโคไพไรต์ ฯลฯ จะกลายเป็นซัลเฟอร์ออกไซด์ซึ่งรวมกับคาร์บอน ไดออกไซด์ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ เมื่อไนโตรเจนในบรรยากาศและการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมรวมกับออกซิเจน จะเกิดไนโตรเจนออกไซด์หลายชนิด และปริมาณของไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการเผาไหม้ ไนโตรเจนออกไซด์จำนวนมากเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของยานยนต์และหัวรถจักรดีเซล และส่วนเล็ก ๆ เกิดขึ้นในภาคพลังงานและสถานประกอบการอุตสาหกรรม ซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์เป็นตัวสร้างกรดหลัก เมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในบรรยากาศและไอน้ำในนั้น จะเกิดกรดซัลฟิวริกและไนตริกขึ้น

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าความสมดุลของกรดอัลคาไลน์ในตัวกลางถูกกำหนดโดยค่า pH สภาพแวดล้อมที่เป็นกลางมีค่า pH เท่ากับ 7 สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดมีค่า pH เท่ากับ 0 และสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างมีค่า pH เท่ากับ 14 ในยุคปัจจุบันค่า pH ของน้ำฝนจะอยู่ที่ 5.6 แม้ว่าในอดีตที่ผ่านมา เป็นกลาง ค่า pH ที่ลดลงหนึ่งค่าสอดคล้องกับความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นสิบเท่า ดังนั้น ในปัจจุบัน ฝนที่มีความเป็นกรดเพิ่มขึ้นจึงลดลงเกือบทุกที่ ความเป็นกรดสูงสุดของฝนที่บันทึกไว้ในยุโรปตะวันตกคือ 4-3.5 pH ควรคำนึงว่าค่า pH เท่ากับ 4-4.5 เป็นอันตรายต่อปลาส่วนใหญ่

ฝนกรดส่งผลกระทบรุนแรงต่อพืชพันธุ์ของโลก ทั้งอาคารอุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัย และมีส่วนทำให้เกิดการผุกร่อนของหินที่โผล่ออกมาอย่างรวดเร็ว ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นป้องกันการควบคุมตนเองของการวางตัวเป็นกลางของดินที่สารอาหารถูกละลาย ในทางกลับกัน สิ่งนี้ทำให้ผลผลิตลดลงอย่างรวดเร็วและทำให้พืชพรรณเสื่อมโทรม ความเป็นกรดของดินก่อให้เกิดการปลดปล่อยของหนักซึ่งอยู่ในสถานะที่ถูกผูกไว้ซึ่งพืชจะค่อยๆดูดซึมทำให้เนื้อเยื่อเสียหายอย่างร้ายแรงและแทรกซึมเข้าไปในห่วงโซ่อาหารของมนุษย์

การเปลี่ยนแปลงศักยภาพของกรดอัลคาไลน์ในน้ำทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในน้ำตื้น นำไปสู่การยุติการแพร่พันธุ์ของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิด ทำให้ปลาตาย และทำลายสมดุลทางนิเวศวิทยาในมหาสมุทร

อันเป็นผลมาจากฝนกรด ป่าไม้ในยุโรปตะวันตก รัฐบอลติก คาเรเลีย เทือกเขาอูราล ไซบีเรีย และแคนาดาอยู่ภายใต้การคุกคามของความตาย