Навколишній світ утворений із трьох дуже різних частин: землі, води та повітря. Кожна з них унікальна і цікава. Зараз йтиметься лише про останню з них. Що таке атмосфера? Як вона виникла? З чого складається і які частини ділиться? Усі ці питання надзвичайно цікаві.

Сама назва «атмосфера» утворена з двох слів грецького походження, у перекладі російською вони означають «пар» і «куля». А якщо подивитися точне визначення, то можна прочитати таке: «Атмосфера – це повітряна оболонка планети Земля, яка мчить разом із нею у космічному просторі». Вона розвивалася паралельно геологічним та геохімічним процесам, що відбувалися на планеті. І сьогодні від неї залежать усі процеси, що протікають у живих організмах. Без атмосфери планета стала б неживою пустелею, подібною до Місяця.

Із чого вона складається?

Питанням про те, що таке атмосфера та які елементи до неї входять, зацікавив людей уже давно. Основні складові цієї оболонки були відомі вже 1774 року. Їх встановив Антуан Лавуазьє. Він виявив, що склад атмосфери здебільшого утворений із азоту та кисню. З часом її складові уточнювалися. І тепер відомо, що в ній знаходяться ще багато інших газів, а також вода та пил.

Розглянемо докладніше те, із чого складається атмосфера Землі біля її поверхні. Найпоширеніший газ – азот. Його утримується трохи більше 78 відсотків. Але, незважаючи на таку велику кількість, у повітрі азот практично не активний.

Наступний за кількістю та дуже важливий за значенням елемент – кисень. Цього газу міститься майже 21%, і він виявляє дуже високу активність. Його специфічна функція полягає в окисленні мертвої органічної речовини, яка в результаті цієї реакції розкладається.

Гази з низьким вмістом, але важливим значенням

Третій газ, що входить до складу атмосфери, – аргон. Його трохи менше, ніж один відсоток. Після нього йдуть вуглекислий газ із неоном, гелій із метаном, криптон із воднем, ксенон, озон і навіть аміак. Але їх міститься настільки мало, що відсотковий вміст таких компонентів дорівнює сотим, тисячним та мільйонним частинам. З них лише вуглекислий газ відіграє істотну роль, оскільки він є будівельним матеріалом, який необхідний рослин для фотосинтезу. Інша його важлива функція полягає в тому, щоб не пропускати радіацію та поглинати частину сонячного тепла.

Ще один нечисленний, але важливий газ – озон існує для утримання ультрафіолетового випромінювання, що йде від Сонця. Завдяки цій властивості все живе на планеті надійно захищене. З іншого боку, озон впливає температуру стратосфери. Через те, що він поглинає це випромінювання, відбувається нагрівання повітря.

Постійність кількісного складу атмосфери підтримується безупинним перемішуванням. Її шари переміщуються як горизонталлю, і по вертикалі. Тому в будь-якому місці земної кулі достатньо кисню і немає надлишку вуглекислого газу.

Що ще є у повітрі?

Слід зазначити, що у повітряному просторі можна виявити пару та пил. Остання складається з пилку та частинок ґрунту, у місті до них приєднуються домішки твердих викидів із вихлопних газів.

А ось води у атмосфері багато. За певних умов вона конденсується, і з'являються хмари та туман. По суті це те саме, тільки перші з'являються високо над поверхнею Землі, а останній стелиться по ній. Хмари набувають різноманітної форми. Цей процес залежить від висоти над Землею.

Якщо вони утворилися за 2 км над сушею, то їх називають шаруватими. Саме з них проливається на землю дощ чи падає сніг. Над ними до висоти 8 км формуються купчасті хмари. Вони завжди найкрасивіші та мальовничі. Саме їх розглядають та ворожать, на що вони схожі. Якщо такі утворення з'являться на наступних 10 км, вони будуть дуже легкими та повітряними. Їхня назва перисті.

На які верстви ділиться атмосфера?

Хоча вони й мають температури, що сильно відрізняються один від одного, дуже складно сказати, на якій конкретній висоті починається один шар і закінчується інший. Цей поділ дуже умовний і має приблизний характер. Однак шари атмосфери все ж таки існують і виконують свої функції.

Найнижча частина повітряної оболонки названа тропосферою. Її товщина збільшується при переміщенні від полюсів до екватора з 8 до 18 км. Це тепла частина атмосфери, оскільки повітря в ній нагрівається від земної поверхні. Більшість водяної пари зосереджена в тропосфері, тому у ній утворюються хмари, випадають опади, гримлять грози і дмуть вітру.

Наступний шар має товщину близько 40 км і називається стратосферою. Якщо спостерігач переміститься до цієї частини повітря, то виявить, що небо стало фіолетовим. Це малої щільністю речовини, яке мало розсіює сонячні промені. Саме в цьому прошарку літають реактивні літаки. Для них там відкрито всі простори, оскільки практично немає хмар. Усередині стратосфери є шар, що складається з великої кількості озону.

Після неї йдуть стратопауза та мезосфера. Остання має товщину близько 30 км. Вона характеризується різким зниженням щільності повітря та її температури. Небо для спостерігача бачиться у чорному кольорі. Тут можна навіть удень спостерігати зірки.

Шари, в яких практично немає повітря

Продовжує будову атмосфери шар під назвою термосфера - найдовша з усіх інших, її товщина сягає 400 км. Цей шар відрізняється величезною температурою, яка може сягати 1700 °C.

Останні дві сфери часто поєднують в одну і називають його іоносферою. Це з тим, що у них протікають реакції із виділенням іонів. Саме ці верстви дозволяють спостерігати таке явище природи, як північне сяйво.

Наступні 50 км від Землі відведено екзосфері. Це зовнішня оболонка атмосфери. У ній відбувається розсіювання частинок повітря на космос. У цьому прошарку зазвичай переміщаються супутники погоди.

Атмосфера Землі закінчується магнітосферою. Саме вона дала притулок більшості штучних супутників планети.

Після всього сказаного не повинно залишитися питань про те, що таке атмосфера. Якщо виникли сумніви щодо її необхідності, то їх легко розвіяти.

Значення атмосфери

Головна функція атмосфери полягає у захисті поверхні планети від перегріву в денний час та надмірного остигання вночі. Наступне важливе значення цієї оболонки, яке ніхто не заперечуватиме, у тому, щоб забезпечувати киснем усіх живих істот. Без цього вони задихнулися б.

Більшість метеоритів згоряють у верхніх шарах, не долетівши до Землі. І люди можуть милуватися вогнями, що летять, приймаючи їх за падаючі зірки. Без атмосфери вся Земля була б усіяна кратерами. А про захист від сонячного випромінювання вже йшлося вище.

Як впливає людина на атмосферу?

Дуже негативно. Це пов'язано з діяльністю людей, що розростається. Основна частка всіх негативних моментів посідає промисловість і транспорт. До речі, саме автомобілі виділяють майже 60% усіх забруднюючих речовин, що проникають у шари атмосфери. Сорок, що залишилися, ділять між собою енергетика і промисловість, а також галузі зі знищення відходів.

Список шкідливих речовин, які щодня поповнюють склад повітря дуже довгий. Через транспорт в атмосфері виявляються: азот і сірка, вуглець, синець і сажа, а також сильний канцероген, що викликає рак шкіри - бензопірен.

Перед промисловості припадають такі хімічні елементи: сірчистий газ, вуглеводень і сірководень, аміак і фенол, хлор і фтор. Якщо процес триватиме, то невдовзі відповіді питання: «Що таке атмосфера? З чого вона складається? будуть зовсім іншими.

При 0 °C - 1,0048·10 3 Дж/(кг·К), C v - 0,7159·10 3 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Розчинність повітря у воді (за масою) при 0 °C – 0,0036 %, при 25 °C – 0,0023 %.

Крім зазначених у таблиці газів, в атмосфері містяться Cl 2 , SO 2 , NH 3 , СО , O 3 , NO 2 , вуглеводні , HCl , , HBr , , пари , I 2 , Br 2 , а також і багато інших газів у незначних кількостях. У тропосфері постійно знаходиться велика кількість завислих твердих і рідких частинок (аерозоль). Найрідкіснішим газом у Земній атмосфері є радон (Rn).

Будова атмосфери

Прикордонний шар атмосфери

Нижній шар атмосфери примикає до Землі (товщиною 1-2 км) у якому вплив цієї поверхні безпосередньо впливає її динаміку.

Тропосфера

Її верхня межа знаходиться на висоті 8-10 км у полярних, 10-12 км у помірних та 16-18 км у тропічних широтах; взимку нижче, ніж улітку. Нижній, основний шар атмосфери містить понад 80% всієї маси атмосферного повітря і близько 90% всього водяної пари, що є в атмосфері. У тропосфері сильно розвинені турбулентність та конвекція, виникають хмари, розвиваються циклони та антициклони. Температура зменшується зі зростанням висоти із середнім вертикальним градієнтом 0,65°/100 м

Тропопауза

Перехідний шар від тропосфери до стратосфери, шар атмосфери, де припиняється зниження температури з висотою.

Стратосфера

Шар атмосфери, що знаходиться на висоті від 11 до 50 км. Характерна незначна зміна температури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від −56,5 до 0,8° (верхній шар стратосфери чи область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення близько 273 К (майже 0 °C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою.

Стратопауза

Прикордонний шар атмосфери між стратосферою та мезосферою. У вертикальному розподілі температури є максимум (близько 0 °C).

Мезосфера

Мезосфера починається на висоті 50 км і тягнеться до 80-90 км. Температура з висотою знижується із середнім вертикальним градієнтом (0,25-0,3)°/100 м. Основним енергетичним процесом є променистий теплообмін. Складні фотохімічні процеси з участю вільних радикалів, коливально збуджених молекул тощо. буд. обумовлюють світіння атмосфери.

Мезопауза

Перехідний шар між мезосферою та термосферою. У вертикальному розподілі температури має місце щонайменше (близько -90 °C).

Лінія Карману

Висота над рівнем моря, яка умовно приймається як межа між атмосферою Землі та космосом. Відповідно до визначення ФАІ, лінія Кармана знаходиться на висоті 100 км над рівнем моря.

Термосфера

Верхня межа – близько 800 км. Температура зростає до висот 200-300 км, де досягає значень порядку 1226,85 °C, після чого залишається майже постійною до висот. Під дією сонячної радіації та космічного випромінювання відбувається іонізація повітря («полярні сяйва») – основні області іоносфери лежать усередині термосфери. На висотах понад 300 км. переважає атомарний кисень. Верхня межа термосфери значною мірою визначається поточною активністю Сонця. У періоди низької активності - наприклад, у 2008-2009 р. - відбувається помітне зменшення розмірів цього шару.

Термопауза

Область атмосфери, що прилягає зверху до термосфери. У цій галузі поглинання сонячного випромінювання незначне, і температура фактично не змінюється з висотою.

Екзосфера (сфера розсіювання)

До висоти 100 км атмосфера є гомогенною добре перемішаною сумішшю газів. У більш високих шарах розподіл газів за висотою залежить від їх молекулярних мас, концентрація більш важких газів зменшується швидше при віддаленні поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 °C у стратосфері до −110 °C у мезосфері. Однак кінетична енергія окремих частинок на висотах 200-250 км. відповідає температурі ~150 °C. Понад 200 км спостерігаються значні флуктуації температури та щільності газів у часі та просторі.

На висоті близько 2000-3500 км екзосфера поступово переходить у так званий ближньокосмічний вакуум, що заповнений сильно розрідженими частинками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частиною міжпланетної речовини. Іншу частину складають пилоподібні частинки кометного та метеорного походження. Окрім надзвичайно розріджених пилоподібних частинок, у цей простір проникає електромагнітна та корпускулярна радіація сонячного та галактичного походження.

Огляд

Перед тропосфери припадає близько 80 % маси атмосфери, частку стратосфери - близько 20 %; маса мезосфери - трохи більше 0,3 %, термосфери - менше 0,05 % від загальної маси атмосфери.

На підставі електричних властивостей у атмосфері виділяють нейтросферуі іоносферу .

Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферуі гетеросферу. Гетеросфера- це область, де гравітація впливає поділ газів, оскільки їх перемішування такий висоті незначно. Звідси випливає змінний склад гетеросфери. Нижче лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери, звана гомосфера . Кордон між цими шарами називається турбопаузою, вона лежить на висоті близько 120 км.

Інші властивості атмосфери та вплив на людський організм

Вже на висоті 5 км над рівнем моря у нетренованої людини з'являється кисневе голодування і без адаптації працездатність значно знижується. Тут кінчається фізіологічна зона атмосфери. Подих людини стає неможливим на висоті 9 км, хоча приблизно до 115 км атмосфера містить кисень.

Атмосфера забезпечує нас необхідним для дихання киснем. Однак унаслідок падіння загального тиску атмосфери у міру підйому на висоту відповідно знижується і парціальний тиск кисню.

У розріджених шарах повітря поширення звуку виявляється неможливим. До висот 60-90 км ще можливе використання опору та підйомної сили повітря для керованого аеродинамічного польоту. Але починаючи з висот 100-130 км, знайомі кожному льотчику поняття числа М і звукового бар'єру втрачають свій сенс: там проходить умовна лінія Кармана, за якою починається область суто балістичного польоту, керувати яким можна лише використовуючи реактивні сили.

На висотах вище 100 км атмосфера позбавлена ​​й іншої чудової властивості - здатності поглинати, проводити та передавати теплову енергію шляхом конвекції (тобто за допомогою перемішування повітря). Це означає, що різні елементи обладнання, апаратури орбітальної космічної станції не зможуть охолоджуватися зовні так, як це робиться зазвичай літаком, - за допомогою повітряних струменів і повітряних радіаторів. На такій висоті, як і загалом у космосі, єдиним способом передачі тепла є теплове випромінювання.

Історія освіти атмосфери

Згідно з найпоширенішою теорією, атмосфера Землі протягом історії останньої перебула в трьох різних складах. Спочатку вона складалася з легких газів (водню та гелію), захоплених із міжпланетного простору. Це так звана первинна атмосфера. На наступному етапі активна вулканічна діяльність призвела до насичення атмосфери та іншими газами, крім водню (вуглекислим газом, аміаком, водяною парою). Так утворилася вторинна атмосфера. Ця атмосфера була відновною. Далі процес утворення атмосфери визначався такими факторами:

• витік легких газів (водню та гелію) у міжпланетний простір;
• хімічні реакції, що відбуваються в атмосфері під впливом ультрафіолетового випромінювання, грозових розрядів та деяких інших факторів.

Поступово ці фактори призвели до утворення третинної атмосфери, Що характеризується набагато меншим вмістом водню і набагато більшим - азоту та вуглекислого газу (утворені в результаті хімічних реакцій з аміаку та вуглеводнів).

Азот

Утворення великої кількості азоту N 2 обумовлено окисленням аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем О 2 , який став надходити з поверхні планети в результаті фотосинтезу, починаючи з 3 млрд. років тому. Також азот N 2 виділяється в атмосферу в результаті денітрифікації нітратів та інших азотовмісних сполук. Азот окислюється озоном до NO у верхніх шарах атмосфери.

Азот N 2 вступає у реакції лише у специфічних умовах (наприклад, при розряді блискавки). Окислення молекулярного азоту озоном при електричних розрядах у малих кількостях використовується у промисловому виготовленні азотних добрив. Окислювати його з малими енерговитратами і переводити в біологічно активну форму можуть ціанобактерії (синьо-зелені водорості) і бульбочкові бактерії, що формують ризобіальний симбіоз з бобовими рослинами, які можуть бути ефективними сидератами - рослинами, які не виснажують, а збагачують ґрунт природними.

Кисень

Склад атмосфери почав радикально змінюватися з появою на Землі живих організмів, внаслідок фотосинтезу, що супроводжується виділенням кисню та поглинанням вуглекислого газу. Спочатку кисень витрачався на окислення відновлених сполук - аміаку, вуглеводнів, закисної форми заліза, що містилася в океанах та ін. Після закінчення даного етапу вміст кисню в атмосфері почав зростати. Поступово утворилася сучасна атмосфера, що має окислювальні властивості. Оскільки це викликало серйозні та різкі зміни багатьох процесів, що протікають в атмосфері, літосфері та біосфері, ця подія отримала назву Киснева катастрофа.

Шляхетні гази

Забруднення атмосфери

Останнім часом на еволюцію атмосфери стала впливати людина. Результатом людської діяльності стало постійне зростання вмісту в атмосфері вуглекислого газу через спалювання вуглеводневого палива, накопиченого у попередні геологічні епохи. Величезні кількості СО 2 споживаються при фотосинтезі та поглинаються світовим океаном. Цей газ надходить в атмосферу завдяки розкладанню карбонатних гірських порід та органічних речовин рослинного та тваринного походження, а також внаслідок вулканізму та виробничої діяльності людини. За останні 100 років вміст СО 2 в атмосфері зріс на 10%, причому основна частина (360 млрд тонн) надійшла від спалювання палива. Якщо темпи зростання спалювання палива збережуться, то протягом найближчих 200-300 років кількість СО 2 в атмосфері подвоїться і може призвести до глобальних змін клімату.

Спалювання палива - основне джерело та забруднюючих газів (СО , , SO 2). Діоксид сірки окислюється киснем повітря до SO 3 , а оксид азоту до NO 2 у верхніх шарах атмосфери, які в свою чергу взаємодіють з парами води, а сірчана кислота Н 2 SO 4 і азотна кислота НNO 3, що утворюються при цьому, випадають на поверхню Землі у вигляді т.з. кислотних дощів. Використання двигунів внутрішнього згоряння призводить до значного забруднення атмосфери оксидами азоту, вуглеводнями та сполуками свинцю (тетраетилсвинець Pb(CH 3 CH 2) 4).

Аерозольне забруднення атмосфери зумовлене як природними причинами (виверження вулканів, курні бурі, винесення крапель морської води та пилку рослин та ін.), так і господарською діяльністю людини (видобуток руд та будівельних матеріалів, спалювання палива, виготовлення цементу тощо). Інтенсивне широкомасштабне винесення твердих частинок в атмосферу - одна з можливих причин змін клімату планети.

Див. також

• Jacchia (модель атмосфери)

Напишіть відгук про статтю "Атмосфера Землі"

Примітки

1. М. І. Будико, К. Я. КондратьєвАтмосфера Землі // Велика Радянська Енциклопедія. 3-тє вид. / Гол. ред. А. М. Прохоров. – М.: Радянська Енциклопедія, 1970. – Т. 2. Ангола - Барзас. - С. 380-384.
2. - стаття з Геологічної енциклопедії
4. Gribbin, John. Science. A History (1543-2001). – L.: Penguin Books, 2003. – 648 с. - ISBN 978-0-140-29741-6.
5. Tans, Pieter. Globally averaged marine surface annual mean data. NOAA/ESRL. Перевірено 19 лютого 2014 року.(англ.) (на 2013)
6. IPCC (англ.) (1998).
7. С. П. ХромовВологість повітря // Велика Радянська Енциклопедія. 3-тє вид. / Гол. ред. А. М. Прохоров. – М.: Радянська Енциклопедія, 1971. – Т. 5. Вешин - Газлі. - С. 149.
8. (англ.), SpaceDaily, 16.07.2010

Література

1. В. В. Парін, Ф. П. Космолінський, Б. А. Душков«Космічна біологія та медицина» (видання 2-ге, перероблене та доповнене), М.: «Освіта», 1975, 223 стор.
2. Н. В. Гусакова"Хімія навколишнього середовища", Ростов-на-Дону: Фенікс, 2004, 192 з ISBN 5-222-05386-5
3. Соколов В. А.Геохімія природних газів, М., 1971;
4. Маківен М., Філіпс Л.Хімія атмосфери, М., 1978;
5. Уорк К., Уорнер С.Забруднення повітря. Джерела та контроль, пров. з англ., М. 1980;
6. Моніторинг фонового забруднення природного середовища. в. 1, Л., 1982.

Посилання

• // 17 грудня 2013, Центр ФОБОС

Історія Землі Фізичні властивості Землі Оболонки Землі Географія та геологія Довкілля Див. також

Уривок, що характеризує Атмосфера Землі

Коли П'єр підійшов до них, він помітив, що Віра перебувала у задоволенні захоплення розмови, князь Андрій (що з ним рідко бувало) здавався збентежений.
- Як ви вважаєте? - З тонкою посмішкою говорила Віра. – Ви, князю, такі проникливі і так розумієте одразу характер людей. Що ви думаєте про Наталі, чи може вона бути постійна у своїх уподобаннях, чи може вона так, як інші жінки (Віра розуміла себе), один раз покохати людину і назавжди залишитися їй вірною? Це я вважаю справжнім коханням. Як ви вважаєте, князю?
— Я надто мало знаю вашу сестру, — відповів князь Андрій із глузливою усмішкою, під якою він хотів приховати своє збентеження, — щоб вирішити таке тонке запитання; і потім я помічав, що чим менше подобається жінка, тим вона буває постійніша, - додав він і глянув на П'єра, який наблизився до них.
- Та це правда, князю; у наш час, – продовжувала Віра (згадуючи про наш час, як взагалі люблять згадувати обмежені люди, які вважають, що вони знайшли та оцінили особливості нашого часу і що властивості людей змінюються з часом), у наш час дівчина має стільки свободи, що le plaisir d'etre courtisee [задоволення мати шанувальників] часто заглушує в ній справжнє почуття. [І Наталя, треба зізнатися, на це дуже чутлива.] Повернення до Наталі знову змусило неприємно скривитися князя Андрія; він хотів підвестися, але Віра продовжувала з ще більш витонченою усмішкою.
- Я думаю, ніхто так не був courtisee [предметом залицяння], як вона, - говорила Віра; - Але ніколи, до останнього часу ніхто серйозно їй не подобався. Ось ви знаєте, графе, - звернулася вона до П'єра, - навіть наш милий cousin Борис, який був, entre nous [між нами], дуже і дуже dans le pays du tendre... [в країні ніжностей...]
Князь Андрій насупившись мовчав.
- Ви ж дружні з Борисом? - Сказала йому Віра.
– Так, я його знаю…
- Він вірно вам казав про свою дитячу любов до Наталки?
– А було дитяче кохання? – раптом несподівано почервонівши, спитав князь Андрій.
– Так. Vous savez entre cousin et cousine cette intimite mene quelquefois a l'amour: le cousinage est un dangereux voisinage, N'est ce pas? [Знаєте, між двоюрідним братом і сестрою ця близькість призводить іноді до кохання. Така спорідненість – небезпечне сусідство. Чи не правда?]
- О, без сумніву, - сказав князь Андрій, і раптом, неприродно оживившись, він почав жартувати з П'єром про те, як він повинен бути обережним у своєму поводженні зі своїми 50-річними московськими кузинами, і в середині жартівливої ​​розмови встав і, взявши під руку П'єра, відвів його убік.
- Ну що? - Сказав П'єр, який з подивом дивився на дивне пожвавлення свого друга і помітив погляд, який він встаючи кинув на Наташу.
– Мені треба, мені треба поговорити з тобою, – сказав князь Андрій. - Ти знаєш наші жіночі рукавички (він говорив про ті масонські рукавички, які давалися новообраному братові для вручення коханій жінці). – Я… Але ні, я потім поговорю з тобою… – І з дивним блиском в очах та занепокоєнням у рухах князь Андрій підійшов до Наташі і сів біля неї. П'єр бачив, як князь Андрій щось запитав у неї, і вона спалахнувши відповідала йому.
Але в цей час Берг підійшов до П'єра, наполегливо прохаючи його взяти участь у суперечці між генералом та полковником про іспанські справи.
Берг був задоволений та щасливий. Посмішка радості не сходила з його обличчя. Вечір був дуже гарний і такий, як і інші вечори, які він бачив. Все було схоже. І дамські, тонкі розмови, і карти, і за картами генерал, що підносить голос, і самовар, і печиво; але одного ще бракувало, того, що він завжди бачив на вечорах, яким він хотів наслідувати.
Бракувало гучної розмови між чоловіками і суперечки про щось важливе і розумне. Генерал почав цю розмову і до нього Берг залучив П'єра.

Другого дня князь Андрій поїхав до Ростов обідати, бо його кликав граф Ілля Андрійович, і провів у них цілий день.
Усі в будинку відчували для кого їздив князь Андрій, і він, не приховуючи, цілий день намагався бути з Наталкою. Не тільки в душі Наташі зляканої, але щасливої ​​і захопленої, але в усьому будинку відчувався страх перед чимось важливим, що має відбутися. Графиня сумними і серйозно строгими очима дивилася на князя Андрія, коли він розмовляв з Наталкою, і несміливо і вдавано починала якусь нікчемну розмову, коли він озирався на неї. Соня боялася піти від Наташі і боялася бути на заваді, коли вона була з ними. Наталка блідла від страху очікування, коли вона на хвилини залишалася з ним віч-на-віч. Князь Андрій вражав її своєю боязкістю. Вона відчувала, що йому треба було сказати їй щось, але що він не міг на це наважитися.
Коли ввечері князь Андрій поїхав, графиня підійшла до Наташі і пошепки сказала:
- Ну що?
- Мамо, заради Бога нічого не питайте у мене тепер. Це не можна говорити, – сказала Наталка.
Але незважаючи на те, цього вечора Наташа, то схвильована, то злякана, з очима, що зупинялися, лежала довго в ліжку матері. То вона розповідала їй, як він хвалив її, то як він казав, що поїде за кордон, те, що він питав, де вони житимуть це літо, як він питав її про Бориса.
- Але такого, такого... зі мною ніколи не бувало! – казала вона. — Тільки мені страшно за нього, мені завжди страшно за нього, що це означає? Отже, це справжнє, так? Мамо, ви спите?
- Ні, душе моя, мені самій страшно, - відповіла мати. - Іди.
- Все одно я не спатиму. Що за дурниці спати? Мамаша, матуся, такого зі мною ніколи не бувало! - говорила вона з подивом і переляком перед тим почуттям, яке вона усвідомлювала в собі. – І чи могли ми думати!
Наталці здавалося, що коли вона вперше побачила князя Андрія в Отрадному, вона закохалася в нього. Її ніби лякало це дивне, несподіване щастя, що той, кого вона вибрала ще тоді (вона твердо була впевнена в цьому), що той тепер знову зустрівся їй, і, як здається, небайдужий до неї. «І треба було йому навмисне тепер, коли ми тут, приїхати до Петербурга. І треба було нам зустрітись на цьому балі. Усе це доля. Ясно, що це доля, що це велося до цього. Ще тоді, як я побачила його, я відчула щось особливе».
— Що він тобі ще казав? Які вірші ці? Прочитай ... - Замислено сказала мати, питаючи про вірші, які князь Андрій написав в альбом Наташі.
- Мамо, це не соромно, що він удівець?
- Досить, Наташа. Молись Богові. Les Marieiages se font dans les cieux. [Шлюби полягають у небесах.]
- Голубонько, матусю, як я вас люблю, як мені добре! - Крикнула Наталка, плачучи сльозами щастя і хвилювання і обіймаючи матір.
В цей же час князь Андрій сидів у П'єра і говорив йому про свою любов до Наталки і про твердо взятий намір одружитися з нею.

Цього дня у графині Олени Василівни був раут, був французький посланець, був принц, який став нещодавно частим відвідувачем будинку графині, і багато блискучих дам і чоловіків. П'єр був унизу, пройшовся залами, і вразив усіх гостей своїм зосереджено розсіяним і похмурим виглядом.
П'єр від часу балу відчував у собі наближення нападів іпохондрії і з відчайдушним зусиллям намагався боротися проти них. З часу зближення принца з його дружиною, П'єр несподівано був наданий в камергери, і з цього часу він став відчувати тяжкість і сором у великому суспільстві, і частіше йому стали приходити колишні похмурі думки про марність всього людського. В цей же час помічене ним почуття між Наталкою, що їм заступається, і князем Андрієм, своєю протилежністю між його становищем і становищем його друга, ще посилювало цей похмурий настрій. Він однаково намагався уникати думок про свою дружину і про Наталю та князя Андрія. Знову все йому здавалося мізерно в порівнянні з вічністю, знову постало питання: «До чого?». І він дні і ночі змушував себе працювати над масонськими роботами, сподіваючись відігнати наближення злого духа. П'єр о 12-й годині, вийшовши з покоїв графині, сидів у себе нагорі в накуреній, низькій кімнаті, у затасканому халаті перед столом і переписував справжні шотландські акти, коли хтось увійшов до нього в кімнату. То був князь Андрій.
- А, це ви, - сказав П'єр з розсіяним і незадоволеним виглядом. – А я ось працюю, – сказав він, вказуючи на зошит із тим видом порятунку від негараздів життя, з яким дивляться нещасливі люди на свою роботу.
Князь Андрій із сяючим, захопленим і оновленим до життя обличчям зупинився перед П'єром і, не помічаючи його сумного обличчя, з егоїзмом щастя посміхнувся до нього.
- Ну, душа моя, - сказав він, - я вчора хотів сказати тобі і сьогодні за цим приїхав до тебе. Ніколи не відчував нічого подібного. Я закоханий, мій друже.
П'єр раптом тяжко зітхнув і впав своїм важким тілом на диван біля князя Андрія.
- У Наташу Ростову, так? - сказав він.
- Так, так, у кого ж? Ніколи не повірив би, але це почуття сильніше за мене. Вчора я мучився, страждав, але й муки цього я не віддам нізащо у світі. Я не жив раніше. Тепер тільки я живу, але не можу жити без неї. Але чи може вона любити мене? Я старий для неї... Що ти не кажеш?
– Я? Я? Що я казав вам, — раптом сказав П'єр, підводячись і починаючи ходити по кімнаті. – Я завжди це думав… Ця дівчина такий скарб, такий… Це рідкісна дівчина… Милий друже, я вас прошу, ви не розумуйте, не сумнівайтеся, одружуйтеся, одружуйтеся і одружуйтеся… І я впевнений, що щасливішою за вас не буде людини.
- Але вона!
- Вона любить вас.
– Не кажи нісенітниці… – сказав князь Андрій, посміхаючись і дивлячись у вічі П'єру.
- Любить, я знаю, - сердито закричав П'єр.
– Ні, слухай, – сказав князь Андрій, зупиняючи його за руку. - Ти знаєш, у якому я становищі? Мені потрібно сказати все комусь.
— Ну, ну, кажіть, я дуже радий, — казав П'єр, і справді його обличчя змінилося, зморшка розгладилася, і він радісно слухав князя Андрія. Князь Андрій здавався і був зовсім іншою, новою людиною. Де була його туга, його зневага до життя, його розчарування? П'єр був єдина людина, перед яким він наважувався висловитися; зате він йому висловлював усе, що в нього було на душі. То він легко і сміливо робив плани на тривале майбутнє, говорив про те, як він не може пожертвувати своїм щастям для примхи свого батька, як він змусить батька погодитись на цей шлюб і полюбити її чи обійдеться без його згоди, то він дивувався, як на щось дивне, чуже, від нього незалежне, на те почуття, яке володіло ним.
— Я не повірив би тому, хто б мені сказав, що я можу так любити, — казав князь Андрій. - Це зовсім не те почуття, яке було в мене раніше. Весь світ поділений для мене на дві половини: одна - вона і там все щастя надії, світло; інша половина - все, де її немає, там все зневіра і темрява ...
- Темрява і морок, - повторив П'єр, - так, так, я розумію це.
– Я не можу не любити світла, я не винен у цьому. І я дуже щасливий. Ти розумієш мене? Я знаю, що ти радий за мене.
- Так, так, - підтверджував П'єр, зворушеними і сумними очима дивлячись на свого друга. Чим світліше уявлялася йому доля князя Андрія, тим похмуріше уявлялася своя власна.

Для одруження потрібна була згода батька, і для цього другого дня князь Андрій поїхав до батька.
Батько із зовнішнім спокоєм, але внутрішньою злістю прийняв повідомлення сина. Він не міг зрозуміти того, щоб хтось хотів змінювати життя, вносити в нього щось нове, коли життя для нього вже закінчувалося. - "Дали б тільки дожити так, як я хочу, а потім робили б, що хотіли", казав собі старий. З сином він вжив ту дипломацію, яку він вживав у важливих випадках. Прийнявши спокійний тон, він обговорив всю справу.
По-перше, весілля було не блискуче щодо спорідненості, багатства і знатності. По-друге, князь Андрій був не першої молодості і слабкий здоров'ям (старий особливо налягав на це), а вона була дуже молода. По-третє, був син, якого шкода було віддати дівчинці. По-четверте, нарешті, – сказав батько, насмішкувато дивлячись на сина, – я тебе прошу, відклади справу на рік, з'їзд за кордон, полікуйся, знайди, як ти і хочеш, німця, для князя Миколи, і потім, якщо вже кохання, пристрасть, впертість, що хочеш, такі великі, тоді одружуйся.
— І це моє останнє слово, знай, останнє… — скінчив князь таким тоном, яким показував, що ніщо не змусить його змінити своє рішення.
Князь Андрій ясно бачив, що старий сподівався, що почуття його чи його майбутньої нареченої не витримає випробування року, чи що він сам, старий князь, помре до цього часу, і вирішив виконати волю батька: зробити пропозицію та відкласти весілля на рік.
Через три тижні після свого останнього вечора у Ростових князь Андрій повернувся до Петербурга.

На другий день після свого пояснення з матір'ю, Наташа чекала цілий день на Болконського, але він не приїхав. На другий, на третій день було те саме. П'єр також не приїжджав, і Наталя, не знаючи, що князь Андрій поїхав до батька, не могла собі пояснити його відсутності.
Так минуло три тижні. Наташа нікуди не хотіла виїжджати і як тінь, пуста і похмура, ходила по кімнатах, увечері таємно від усіх плакала і не приходила вечорами до матері. Вона безперестанку червоніла і дратувала. Їй здавалося, що всі знають про її розчарування, сміються та шкодують про неї. За всієї сили внутрішнього горя, це гордо горе посилювало її нещастя.
Якось вона прийшла до графини, хотіла щось сказати їй, і раптом заплакала. Сльози її були сльози скривдженої дитини, яка сама не знає, за що вона покарана.
Графиня почала заспокоювати Наташу. Наталя, яка вслухалася спочатку в слова матері, раптом перервала її:
- Перестаньте, мамо, я не думаю, і не хочу думати! Так, поїздив і перестав, і перестав...
Голос її затремтів, вона мало не заплакала, але оговталася і спокійно продовжувала: - І зовсім я не хочу виходити заміж. І я його боюся; я тепер зовсім, зовсім, заспокоїлася.
На другий день після цієї розмови Наталя одягла ту стару сукню, яка була їй особливо відома за веселість, що доставлялася ним вранці, і з ранку почала той свій колишній спосіб життя, від якого вона відстала після балу. Вона, напившись чаю, пішла до зали, яку вона особливо любила за сильний резонанс, і почала співати свої солфеджі (вправи співу). Закінчивши перший урок, вона зупинилася на середині зали і повторила одну музичну фразу, що їй особливо сподобалася. Вона прислухалася радісно до тієї (ніби несподіваної для неї) принади, з якою ці звуки переливаючись наповнили всю порожнечу зали і повільно завмерли, і їй раптом стало весело. "Що про це думати багато і так добре", сказала вона собі і стала туди-сюди ходити по залі, ступаючи не простими кроками по дзвінкому паркету, але на кожному кроці переступаючи з каблучка (на ній були нові, улюблені черевики) на носок, і так само радісно, ​​як і до звуків свого голосу, прислухаючись до цього мірного тупоту каблучка і поскрипування носка. Проходячи повз дзеркало, вона зазирнула в нього. – «Ось вона я!» ніби говорив вираз її обличчя побачивши себе. - "Ну і добре. І нікого мені не потрібно».
Лакей хотів увійти, щоб прибрати щось у залі, але вона не пустила його, знову зачинивши за ним двері, і продовжувала свою прогулянку. Вона повернулася цього ранку знову до свого улюбленого стану любові до себе та захоплення перед собою. - «Що за краса ця Наташа!» сказала вона знову про себе словами якогось третього, збирального, чоловічого обличчя. – «Хороша, голос, молода, і нікому вона не заважає, дайте їй спокій». Але скільки б не давали їй спокій, вона вже не могла бути спокійна і відразу ж відчула це.
У передній відчинилися двері під'їзду, хтось запитав: чи вдома? і почулися чиїсь кроки. Наталка виглядала у дзеркало, але вона не бачила себе. Вона слухала звуки у передпокої. Коли вона побачила себе, її обличчя було бліде. То був він. Вона це вірно знала, хоч трохи чула звук його голосу із зачинених дверей.
Наташа, бліда і злякана, вбігла до вітальні.
- Мамо, Болконський приїхав! - сказала вона. - Мамо, це жахливо, це нестерпно! – Я не хочу… мучитися! Що ж мені робити?…
Ще графиня не встигла відповісти, як князь Андрій з тривожним і серйозним обличчям увійшов до вітальні. Як тільки він побачив Наталку, обличчя його засяяло. Він поцілував руку графині та Наталки і сів біля дивана.
- Давно вже ми не мали задоволення ... - Почала було графиня, але князь Андрій перебив її, відповідаючи на її запитання і очевидно поспішаючи сказати те, що йому було потрібно.
– Я не був у вас весь цей час, бо був у батька: мені треба було переговорити з ним про важливу справу. Я вчора вночі тільки-но повернувся, - сказав він, глянувши на Наташу. - Мені треба переговорити з вами, графине, - додав він після хвилинного мовчання.
Графіня, важко зітхнувши, опустила очі.
- Я до ваших послуг, - сказала вона.
Наталя знала, що їй треба піти, але вона не могла цього зробити: щось стискало їй горло, і вона неввічливо, прямо, відкритими очима дивилася на князя Андрія.
«Зараз? Цієї хвилини! ... Ні, це не може бути! » думала вона.
Він знову глянув на неї, і цей погляд переконав її, що вона не помилилася. - Так, зараз, зараз вирішувалася її доля.
- Іди, Наташа, я покличу тебе, - сказала графиня пошепки.
Наташа зляканими, благаючими очима глянула на князя Андрія і на матір, і вийшла.
– Я приїхав, графине, просити руки вашої дочки, – сказав князь Андрій. Обличчя графині спалахнуло, але вона нічого не сказала.
– Ваша пропозиція… – статечно почала графиня. - Він мовчав, дивлячись їй у вічі. – Ваша пропозиція… (вона зніяковіла) нам приємно, і… я приймаю вашу пропозицію, я рада. І мій чоловік… я сподіваюся… але від неї самої залежатиме…
– Я скажу їй тоді, коли матиму вашу згоду… чи даєте ви мені його? – сказав князь Андрій.
- Так, - сказала графиня і простягла йому руку і зі змішаним почуттям відчуженості та ніжності притулилася губами до його чола, коли він нахилився над її рукою. Вона хотіла любити його, як сина; але відчувала, що він був чужою і страшною для неї людиною. – Я впевнена, що мій чоловік буде згоден, – сказала графиня, – але ваш батюшка…
– Мій батько, якому я повідомив свої плани, неодмінною умовою згоди поклав те, щоб весілля було не раніше року. І це я хотів повідомити вам, – сказав князь Андрій.
- Правда, що Наталка ще молода, але так довго.
– Це не могло бути інакше, – зітхнувши, сказав князь Андрій.
- Я пошлю вам її, - сказала графиня і вийшла з кімнати.
- Господи, помилуй нас, - твердила вона, шукаючи дочку. Соня сказала, що Наталя у спальні. Наташа сиділа на своєму ліжку, бліда, з сухими очима, дивилася на образи і, швидко хрестячись, шепотіла щось. Побачивши матір, вона схопилася і кинулася до неї.
– Що? Мамо? Що?
- Іди, іди до нього. Він просить твоєї руки, - сказала графиня холодно, як здалося Наталці ... - Іди ... мабуть, - промовила мати з сумом і докором услід дочки, що тікала, і важко зітхнула.
Наталка не пам'ятала, як вона увійшла до вітальні. Увійшовши до дверей і побачивши його, вона зупинилася. «Невже ця чужа людина стала для мене все?». спитала вона себе і миттєво відповіла: «Так, все: він один тепер дорожчий для мене всього на світі». Князь Андрій підійшов до неї, опустивши очі.
- Я полюбив вас з тієї хвилини, як побачив вас. Чи можу я сподіватися?
Він глянув на неї, і серйозна пристрасність її обличчя вразила його. Обличчя її говорило: «Навіщо питати? Навіщо сумніватися, чого не можна не знати? Навіщо говорити, коли не можна словами висловити те, що відчуваєш».
Вона підійшла до нього і зупинилася. Він узяв її руку та поцілував.
- Чи любите ви мене?
- Так, так, - ніби з досадою промовила Наталка, голосно зітхнула, іноді, частіше і частіше, і заридала.
– Про що? Що з вами?
- Ах, я така щаслива, - відповіла вона, посміхнулася крізь сльози, нахилилася ближче до нього, подумала секунду, наче питаючи себе, чи це можна, і поцілувала його.
Князь Андрій тримав її руки, дивився їй у вічі, і не знаходив у своїй душі колишньої любові до неї. У душі його раптом повернулося щось: не було колишньої поетичної та таємничої принади бажання, а була жалість до її жіночої та дитячої слабкості, був страх перед її відданістю та довірливістю, важка і разом радісна свідомість обов'язку, що навіки пов'язала його з нею. Справжнє почуття, хоч і не було таке світло і поетично як колишнє, було серйозніше і сильніше.

Склад Землі. Повітря

Повітря - це механічна суміш із різних газів, що становлять атмосферу Землі. Повітря необхідне дихання живих організмів, знаходить широке застосування у промисловості.

Те, що повітря являє собою суміш, а не однорідну субстанцію, було доведено в ході експериментів шотландського вченого Джозефа Блека. У ході одного з них вчений виявив, що при нагріванні білої магнезії (вуглекислий магній) виділяється «пов'язане повітря», тобто вуглекислий газ, і утворюється палена магнезія (окис магнію). При випалюванні вапняку, навпаки, відбувається видалення «пов'язаного повітря». На основі цих експериментів вчений зробив висновок, що відмінність між вуглекислими та їдкими лугами полягає в тому, що до складу перших входить вуглекислий газ, що є однією із складових частин повітря. Сьогодні ж ми знаємо, що, крім вуглекислого, до складу земного повітря входять:

Зазначене в таблиці співвідношення газів у земній атмосфері притаманно її нижніх шарів, до висоти 120 км. У цих областях лежить добре перемішана, однорідна за складом область, яка називається гомосферою. Вище гомосфери лежить гетеросфера, на яку характерне розкладання молекул газів на атоми та іони. Області відокремлені одна від одної турбопаузою.

Хімічна реакція, коли під впливом сонячного і космічного випромінювання відбувається розкладання молекул на атоми, називається фотодисоціацією. При розпаді молекулярного кисню утворюється атомарний кисень, що є основним газом атмосфери на висотах понад 200 км. На висотах від 1200 км починають переважати водень і гелій, що є найлегшими з газів.

Оскільки основна маса повітря зосереджена в 3 нижніх атмосферних шарах, зміни складу повітря на висотах більше 100 км не помітно впливають на загальний склад атмосфери.

Азот - найпоширеніший газ, частку якого припадає понад три чверті обсягу земного повітря. Сучасний азот утворився при окисленні ранньої аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем, що утворюється у процесі фотосинтезу. В даний час невелика кількість азоту в атмосферу надходить у результаті денітрифікації - процесу відновлення нітратів до нітритів, з подальшим утворенням газоподібних оксидів та молекулярного азоту, що виробляється анаеробними прокаріотами. Частина азоту в атмосферу надходить при вулканічних виверженнях.

У верхніх шарах атмосфери за впливом електричних розрядів за участю озону молекулярний азот окислюється до монооксиду азоту:

N 2 + O 2 → 2NO

У звичайних умовах монооксид відразу ж вступає в реакцію з киснем з утворенням закису азоту:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Азот є найважливішим хімічним елементом земної атмосфери. Азот входить до складу білків, що забезпечує мінеральне харчування рослин. Він визначає швидкість біохімічних реакцій, грає роль розріджувача кисню.

Другим за поширеністю газом атмосфери Землі є кисень. Утворення цього газу пов'язують із фотосинтезуючою діяльністю рослин та бактерій. І чим різноманітнішими та численнішими ставали фотосинтезуючі організми, тим значнішим ставав процес утримання кисню в атмосфері. Невелика кількість важкого кисню виділяється під час дегазації мантії.

У верхніх шарах тропосфери та стратосфери під впливом ультрафіолетового сонячного випромінювання (позначимо його як hν) утворюється озон:

O 2 + hν → 2O

Внаслідок дії того ж ультрафіолетового випромінювання відбувається і розпад озону:

О 3 + hν → О 2 + О

О 3 + O → 2О 2

В результаті першої реакції утворюється атомарний кисень, в результаті другої молекулярний кисень. Всі 4 реакції звуться «механізм Чепмена», на ім'я британського вченого Сідні Чепмена, який відкрив їх у 1930 році.

Кисень служить дихання живих організмів. З його допомогою відбуваються процеси окислення та горіння.

Озон служить захисту живих організмів від ультрафіолетового випромінювання, що викликає незворотні мутації. Найбільша концентрація озону спостерігається у нижній стратосфері не більше т.зв. озонового шару або озонового екрану, що лежить на висотах 22-25 км. Вміст озону невеликий: при нормальному тиску весь озон земної атмосфери займав би шар завтовшки всього 2,91 мм.

Утворення третього за поширеністю в атмосфері газу аргону, а також неону, гелію, криптону та ксенону пов'язують із вулканічними виверженнями та розпадом радіоактивних елементів.

Зокрема гелій є продуктом радіоактивного розпаду урану, торію і радію: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (у цих реакція α-частка є ядром гелію, яка в У процесі втрати енергії захоплює електрони і стає 4 He).

Аргон утворюється в процесі розпаду радіоактивного ізотопу калію: 40 K → 40 Ar + γ.

Неон випаровується з вивержених порід.

Криптон утворюється як кінцевий продукт розпаду урану (235 U та 238 U) та торію Th.

Основна маса атмосферного криптону утворилася ще на ранніх стадіях еволюції Землі як результат розпаду трансуранових елементів з феноменально малим періодом напіврозпаду або надійшла з космосу, вміст криптону в якому в десять мільйонів разів вищий ніж на Землі.

Ксенон є результатом поділу урану, але переважна більшість цього газу залишилася з ранніх стадій утворення Землі, від первинної атмосфери.

Вуглекислий газ надходить в атмосферу в результаті вулканічних вивержень та в процесі розкладання органічної речовини. Його вміст в атмосфері середніх широт Землі сильно різниться залежно від пори року: взимку кількість CO 2 зростає, а влітку - знижується. Пов'язане це коливання з діяльністю рослин, які використовують вуглекислий газ у процесі фотосинтезу.

Водень утворюється внаслідок розкладання води сонячним випромінюванням. Але, будучи найлегшим із газів, що входять до складу атмосфери, постійно випаровується в космічний простір, і тому вміст його в атмосфері дуже невеликий.

Водяна пара є результатом випаровування води з поверхні озер, річок, морів та суші.

Концентрація основних газів у нижніх шарах атмосфери, за винятком водяної пари та вуглекислого газу, постійна. У невеликих кількостях в атмосфері містяться оксид сірки SO 2 , аміак NH 3 , монооксид вуглецю, озон O 3 , хлороводень HCl, фтороводород HF, монооксид азоту NO, вуглеводні, пари ртуті Hg, йоду I 2 і багато інших. У нижньому атмосферному шарі тропосфері постійно знаходиться велика кількість завислих твердих і рідких частинок.

Джерелами твердих частинок в атмосфері Землі є вулканічні виверження, пилок рослин, мікроорганізми, а останнім часом і діяльність людини, наприклад спалювання викопного палива в процесі виробництва. Найдрібніші частинки пилу, які є ядрами конденсації, є причинами утворення туманів і хмар. Без твердих частинок, які постійно присутні в атмосфері, на Землю не випадали б опади.

Будова та склад атмосфери Землі, треба сказати, не завжди були постійними величинами в той чи інший період розвитку нашої планети. Сьогодні вертикальна будова цього елемента, що має загальну «товщину» 1,5-2,0 тис. км, представлена ​​кількома основними шарами, у тому числі:

1. Тропосфера.
2. Тропопаузою.
3. Стратосфера.
4. Стратопаузою.
5. Мезосферою та мезопаузою.
6. Термосфера.
7. Екзосферою.

Основні елементи атмосфери

Тропосфера є шаром, у якому спостерігаються сильні вертикальні та горизонтальні рухи, саме тут формується погода, осадові явища, кліматичні умови. Вона простягається на 7-8 кілометрів від поверхні планети майже повсюдно, крім полярних регіонів (там - до 15 км). У тропосфері спостерігається поступове зниження температури, приблизно 6,4°З кожним кілометром висоти. Цей показник може відрізнятися для різних широт та пір року.

Склад атмосфери Землі у цій частині представлений такими елементами та його відсотковими частками:

Азот – близько 78 відсотків;

Кисень – майже 21 відсоток;

Аргон – близько одного відсотка;

Вуглекислий газ – менше 0.05%.

Єдиний склад до висоти 90 км

Крім того, тут можна знайти пил, крапельки води, водяну пару, продукти горіння, кристалики льоду, морські солі, безліч аерозольних частинок та ін. Такий склад атмосфери Землі спостерігається приблизно до дев'яноста кілометрів висоти, тому повітря приблизно однакове за хімічним складом, не тільки у тропосфері, а й у вищележачих шарах. Але там атмосфера має інші фізичні характеристики. А шар, який має загальний хімічний склад, називають гомосферою.

Які елементи входять до складу атмосфери Землі? У відсотках (за обсягом, у сухому повітрі) тут представлені такі гази як криптон (близько 1.14 х 10 -4), ксенон (8.7 х 10 -7), водень (5.0 х 10 -5), метан (близько 1.7 х 10 -4) 4), закис азоту (5.0 х 10 -5) та ін. У відсотках по масі з перерахованих компонентів найбільше закису азоту і водню, далі слідує гелій, криптон та ін.

Фізичні властивості різних атмосферних верств

Фізичні властивості тропосфери тісно пов'язані з її приляганням до планети. Звідси відбите сонячне тепло у формі інфрачервоних променів прямує назад нагору, включаючи процеси теплопровідності та конвекції. Саме тому із віддаленням від земної поверхні падає температура. Таке явище спостерігається до висоти стратосфери (11-17 кілометрів), потім температура стає практично незмінною до позначки 34-35 км, і далі йде знову зростання температур до висот 50 кілометрів (верхня межа стратосфери). Між стратосферою та тропосферою є тонкий проміжний шар тропопаузи (до 1-2 км), де спостерігаються постійні температури над екватором – близько мінус 70°С та нижче. Над полюсами тропопауза «прогрівається» влітку до мінус 45°С, взимку температури тут коливаються біля позначки -65°С.

Газовий склад атмосфери Землі включає такий важливий елемент, як озон. Його відносно трохи біля поверхні (десять мінус шостої від відсотка), оскільки газ утворюється під впливом сонячних променів з атомарного кисню у верхніх частинах атмосфери. Зокрема, найбільше озону на висоті близько 25 км, а весь озоновий екран розташований в областях від 7-8 км в області полюсів, від 18 км на екваторі і до п'ятдесяти кілометрів загалом над поверхнею планети.

Атмосфера захищає від сонячної радіації

Склад повітря атмосфери Землі грає дуже важливу роль у збереженні життя, так як окремі хімічні елементи і композиції вдало обмежують доступ сонячної радіації до земної поверхні і людей, тварин, рослин, що живуть на ній. Наприклад, молекули водяної пари ефективно поглинають майже всі діапазони інфрачервоного випромінювання, крім довжин в інтервалі від 8 до 13 мкм. Озон же поглинає ультрафіолет аж до довжини хвиль в 3100 А. Без його тонкого шару (складе всього в середньому 3 мм, якщо його розташувати на поверхні планети) живуть можуть лише води на глибині більше 10 метрів і підземні печери, куди не доходить сонячна радіація .

Нуль за Цельсієм у стратопаузі

Між двома наступними рівнями атмосфери, стратосферою та мезосферою, існує чудовий шар – стратопауза. Він відповідає приблизно висоті озонних максимумів і тут спостерігається відносно комфортна для людини температура - близько 0°С. Вище стратопаузи, у мезосфері (починається десь на висоті 50 км і закінчується на висоті 80-90 км), спостерігається знову ж таки падіння температур зі збільшенням відстані від поверхні Землі (до мінус 70-80°С). У мезосфері зазвичай повністю згоряють метеори.

У термосфері – плюс 2000 К!

Хімічний склад атмосфери Землі в термосфері (починається після мезопаузи з висот близько 85-90 до 800 км) визначає можливість такого явища, як поступове нагрівання шарів дуже розрідженого «повітря» під впливом сонячного випромінювання. У цій частині «повітряного покривала» планети зустрічаються температури від 200 до 2000 К, які у зв'язку з іонізацією кисню (понад 300 км знаходиться атомарний кисень), а також рекомбінацією атомів кисню в молекули, що супроводжується виділенням великої кількості тепла. Термосфера – це місце виникнення полярних сяйв.

Вище термосфери знаходиться екзосфера - зовнішній шар атмосфери, з якого легкі атоми водню, що швидко переміщаються, можуть йти в космічний простір. Хімічний склад атмосфери Землі тут представлений більше окремими атомами кисню в нижніх шарах, атомами гелію в середніх і майже виключно атомами водню - у верхніх. Тут панують високі температури – близько 3000 К та відсутній атмосферний тиск.

Як утворилася земна атмосфера?

Але, як згадувалося вище, такий склад атмосфери планета мала який завжди. Усього існує три концепції походження цього елемента. Перша гіпотеза припускає, що атмосфера була взята в процесі акреції з протопланетної хмари. Однак сьогодні ця теорія піддається суттєвій критиці, оскільки така первинна атмосфера повинна була бути зруйнована сонячним вітром від світила в нашій планетній системі. Крім того, передбачається, що леткі елементи не могли утриматися в зоні утворення планет за типом земної групи через занадто високі температури.

Склад первинної атмосфери Землі, як передбачає друга гіпотеза, міг бути сформований за рахунок активного бомбардування поверхні астероїдами та кометами, які прибули з околиць Сонячної системи на ранніх етапах розвитку. Підтвердити чи спростувати цю концепцію досить складно.

Експеримент у ІДГ РАН

Найправдоподібнішою є третя гіпотеза, яка вважає, що атмосфера з'явилася в результаті виділення газів з мантії земної кори приблизно 4 млрд. років тому. Цю концепцію вдалося перевірити в ІДГ РАН в ході експерименту під назвою «Царів 2», коли у вакуумі розігріли зразок речовини метеорного походження. Тоді було зафіксовано виділення таких газів як Н 2 , СН 4 , СО, Н 2 О, N 2 та ін. Тому вчені справедливо припустили, що хімічний склад первинної атмосфери Землі включав водяний і вуглекислий газ, пари фтороводню (HF), чадного газу (CO), сірководню (H 2 S), сполук азоту, водень, метан (СН 4), пари аміаку (NH 3), аргон та ін. у зв'язаному стані в органічних речовинах і гірських породах азот перейшов до складу сучасного повітря, а також знову в осадові породи та органічні речовини.

Склад первинної атмосфери Землі не дозволив би сучасним людям перебувати у ній без дихальних апаратів, оскільки кисню у необхідних кількостях тоді був. Цей елемент у значних обсягах з'явився півтора мільярда років тому, як вважають, у зв'язку з розвитком процесу фотосинтезу у синьо-зелених та інших водоростей, які є найдавнішими мешканцями нашої планети.

Мінімум кисню

На те, що склад атмосфери Землі спочатку був майже безкисневим, вказує на те, що в найдавніших (катархейських) породах знаходять легкоокислюваний, але не окислений графіт (вуглець). Згодом з'явилися так звані полосчасті залізні руди, які включали прошарки збагачених оксидів заліза, що означає появу на планеті потужного джерела кисню в молекулярній формі. Але ці елементи траплялися лише періодично (можливо, ті ж водорості чи інші продуценти кисню з'явилися невеликими острівцями в безкисневій пустелі), тоді як світ був анаеробним. На користь останнього говорить те, що пірит, що легко окислюється, знаходили у вигляді гальки, обробленої течією без слідів хімічних реакцій. Оскільки текучі води неможливо знайти погано аэрированными, виробилася думка, що атмосфера на початок кембрія містила менше відсотка кисню від сьогоднішнього складу.

Революційна зміна складу повітря

Приблизно в середині протерозою (1,8 млрд років тому) відбулася «киснева революція», коли світ перейшов до аеробного дихання, в ході якого з однієї молекули поживної речовини (глюкоза) можна отримувати 38, а не дві (як при анаеробному диханні) одиниці енергії. Склад атмосфери Землі, у частині кисню, став перевищувати один відсоток від сучасного, став виникати озоновий шар, який захищає організми від радіації. Саме від неї «ховалися» під товстими панцирями, наприклад такі древні тварини, як трилобіти. З того часу і до нашого часу зміст основного «дихального» елемента поступово і повільно зростав, забезпечуючи різноманітність форм життя на планеті.

Атмосфера Землі – це газова оболонка нашої планети. До речі, подібні оболонки є практично у всіх небесних тіл, починаючи від планет Сонячної системи до великих астероїдів. залежить від багатьох факторів - розміру його швидкості, маси та безлічі інших параметрів. Але лише оболонка нашої планети містить у собі компоненти, які дозволяють нам жити.

Атмосфера Землі: коротка історія виникнення

Вважається, що на початку свого існування наша планета взагалі не мала газової оболонки. Але молоде, новостворене небесне тіло постійно розвивалося. Первинна атмосфера Землі утворилася внаслідок постійних вивержень вулканів. Саме так за багато тисяч років довкола Землі утворилася оболонка з водяної пари, азоту, вуглецю та інших елементів (крім кисню).

Оскільки кількість вологи в атмосфері обмежена, її надлишок перетворювався на опади — так формувалися моря, океани та інші водойми. У водному середовищі з'являлися та розвивалися перші організми, що заселили планету. Більшість із них відносилося до рослинних організмів, що виробляють кисень шляхом фотосинтезу. Таким чином, атмосфера Землі почала сповнюватися цим життєво необхідним газом. А в результаті скупчення оксигену утворився і озоновий шар, який захищав планету від згубного впливу ультрафіолетових випромінювань. Саме ці фактори і створили всі умови нашого існування.

Будова атмосфери Землі

Як відомо, газова оболонка нашої планети складається з кількох верств – це тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера. Не можна провести чіткі межі між цими шарами — все залежить від пори року та широти ділянки планети.

Тропосфера – нижня частина газової оболонки, висота якої становить у середньому від 10 до 15 кілометрів. Саме тут зосереджена більшість До речі, саме тут знаходиться вся волога і формуються хмари. За рахунок вмісту кисню тропосфера підтримує життєдіяльність усіх організмів. Крім того, вона має вирішальне значення у формуванні погоди та кліматичних особливостей місцевості – тут утворюються не лише хмари, а й вітри. Температура падає із висотою.

Стратосфера починається від тропосфери і закінчується на висоті від 50 до 55 кілометрів. Тут температура із висотою зростає. Ця частина атмосфери практично не містить водяної пари, зате має озоновий шар. Іноді тут можна побачити утворення «перламутрових» хмар, які можна побачити лише вночі — вважається, що вони представлені сильно конденсованими водяними краплями.

Мезосфера - тягнеться до 80 кілометрів вгору. У цьому шарі можна помітити різке зниження температури у міру просування вгору. Тут також дуже розвинена турбулентність. До речі, у мезосфері утворюються так звані сріблясті хмари, які складаються з невеликих кристалів льоду — побачити їх можна лише вночі. Цікаво, що верхня межа мезосфери повітря практично не має — його в 200 разів менше, ніж біля земної поверхні.

Термосфера - це верхній шар земної газової оболонки, в якому прийнято розрізняти іоносферу та екзосферу. Цікаво, що з висотою температура тут дуже різко піднімається – на висоті 800 кілометрів від земної поверхні вона становить понад 1000 градусів за Цельсієм. Іоносфера характеризується сильно розрідженим повітрям та величезним вмістом активних іонів. Що ж до екзосфери, то ця частина атмосфери плавно переходить у міжпланетний простір. Варто зазначити, що термосфера не містить повітря.

Можна помітити, що атмосфера Землі – це дуже важлива частина нашої планети, яка залишається вирішальним чинником появи життя. Вона забезпечує життєдіяльність, підтримує існування гідросфери (водної оболонки планети) та захищає від ультрафіолетових випромінювань.