Atmosfera yra įvairių dujų mišinys. Jis tęsiasi nuo Žemės paviršiaus iki 900 km aukščio, apsaugodamas planetą nuo žalingo saulės spinduliuotės spektro, jame yra dujų, reikalingų visai planetos gyvybei. Atmosfera sulaiko saulės šilumą, šildo aplink žemės paviršiaus ir sukurti palankų klimatą.

Atmosferos sudėtis

Žemės atmosferą daugiausia sudaro dvi dujos – azotas (78%) ir deguonis (21%). Be to, jame yra anglies dioksido ir kitų dujų priemaišų. atmosferoje egzistuoja garų, drėgmės lašų debesyse ir ledo kristalų pavidalu.

Atmosferos sluoksniai

Atmosfera susideda iš daugybės sluoksnių, tarp kurių nėra aiškių ribų. Įvairių sluoksnių temperatūros labai skiriasi viena nuo kitos.

beorė magnetosfera. Dauguma Žemės palydovų čia skrenda už Žemės atmosferos ribų. Egzosfera (450-500 km nuo paviršiaus). Beveik nėra dujų. Kai kurie orų palydovai skrenda egzosferoje. Termosfera (80-450 km) pasižymi aukšta temperatūra, siekiančia 1700°C viršutiniame sluoksnyje. Mezosfera (50-80 km). Šioje sferoje temperatūra krenta didėjant aukščiui. Būtent čia sudega dauguma į atmosferą patekusių meteoritų (kosminių uolienų fragmentų). Stratosfera (15-50 km). Sudėtyje yra ozono sluoksnis, t.y. ozono sluoksnis, kuris sugeria ultravioletinę saulės spinduliuotę. Tai veda prie temperatūros padidėjimo šalia Žemės paviršiaus. Čia dažniausiai skraido reaktyviniai lėktuvai, kaip matomumas šiame sluoksnyje yra labai geras ir beveik nėra trukdžių dėl oro sąlygų. Troposfera. Aukštis svyruoja nuo 8 iki 15 km nuo žemės paviršiaus. Būtent čia formuojasi planetos orai, nes m šiame sluoksnyje yra daugiausia vandens garų, dulkių ir vėjo. Temperatūra mažėja didėjant atstumui nuo žemės paviršiaus.

Atmosferos slėgis

Nors mes to nejaučiame, atmosferos sluoksniai daro spaudimą Žemės paviršiui. Aukščiausias yra šalia paviršiaus, o tolstant nuo jo palaipsniui mažėja. Tai priklauso nuo temperatūros skirtumo tarp sausumos ir vandenyno, todėl tame pačiame aukštyje virš jūros lygio esančiose vietovėse dažnai būna skirtingas slėgis. Žemas slėgis atneša drėgną orą, o aukštas slėgis paprastai nustato giedrą.

Oro masių judėjimas atmosferoje

O dėl slėgio žemesnės atmosferos susimaišo. Taip vėjai pučia iš regionų aukštas spaudimasžemoje srityje. Daugelyje regionų taip pat pučia vietiniai vėjai, kuriuos sukelia sausumos ir jūros temperatūros skirtumai. Didelę įtaką vėjo krypčiai turi ir kalnai.

šiltnamio efektas

Anglies dioksidas ir kitos žemės atmosferoje esančios dujos sulaiko saulės šilumą. Šis procesas paprastai vadinamas šiltnamio efektu, nes daugeliu atžvilgių panašus į šilumos cirkuliaciją šiltnamiuose. Šiltnamio efektas sukelia visuotinį atšilimą planetoje. Aukšto slėgio zonose – anticiklonuose – nusistovėjęs giedras saulės. Regionuose žemas spaudimas– ciklonai – dažniausiai būna nestabilūs orai. Šiluma ir šviesa patenka į atmosferą. Dujos sulaiko nuo žemės paviršiaus atsispindinčią šilumą, todėl temperatūra žemėje kyla.

Stratosferoje yra specialus ozono sluoksnis. Ozonas blokuoja didžiąją dalį Saulės ultravioletinės spinduliuotės, apsaugodamas nuo jos Žemę ir visą joje esančią gyvybę. Mokslininkai nustatė, kad ozono sluoksnio ardymo priežastis yra specialios chlorfluorangliavandenilio dioksido dujos, esančios kai kuriuose aerozoliuose ir šaldymo įrenginiuose. Virš Arkties ir Antarktidos ozono sluoksnyje buvo aptiktos didžiulės skylės, kurios prisideda prie ultravioletinės spinduliuotės, veikiančios Žemės paviršių, kiekio padidėjimo.

Ozonas susidaro žemutinėje atmosferoje dėl saulės spinduliuotės ir įvairių išmetamųjų dujų bei dujų. Paprastai jis pasklinda per atmosferą, tačiau jei po šilto oro sluoksniu susidaro uždaras šalto oro sluoksnis, susikaupia ozonas ir susidaro smogas. Deja, tai negali kompensuoti ozono praradimo ozono skylėse.

Palydoviniame vaizde aiškiai matyti skylė ozono sluoksnyje virš Antarktidos. Skylės dydis skiriasi, tačiau mokslininkai mano, kad jis nuolat didėja. Išmetamųjų dujų lygį atmosferoje bandoma sumažinti. Sumažinkite oro taršą ir miestuose naudokite nedūmų kurą. Smogas daugeliui žmonių sukelia akių dirginimą ir užspringimą.

Žemės atmosferos atsiradimas ir raida

Šiuolaikinė Žemės atmosfera yra ilgo evoliucinio vystymosi rezultatas. Jis atsirado dėl bendro geologinių veiksnių veikimo ir gyvybinės organizmų veiklos. Visoje geologinė istorijaŽemės atmosfera patyrė keletą esminių persitvarkymų. Remiantis geologiniais duomenimis ir teorinėmis (sąlygomis), jaunosios Žemės pirmykštė atmosfera, egzistavusi maždaug prieš 4 milijardus metų, gali būti sudaryta iš inertinių ir tauriųjų dujų su nedideliu pasyvaus azoto priedu (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). Šiuo metu požiūris į ankstyvosios atmosferos sudėtį ir struktūrą šiek tiek pasikeitė. Pirminė atmosfera (protoatmosfera) ankstyviausioje protoplanetinėje stadijoje., t.y. senesnis nei 4,2 milijardo metų, gali būti sudarytas iš metano, amoniako ir anglies dioksido mišinio. Dėl mantijos degazavimo ir aktyvių atmosferos procesų, vykstančių žemės paviršiuje, susidaro vandens garai, anglies junginiai CO 2 ir CO pavidalu, siera ir jos junginiai, taip pat stiprios halogeninės rūgštys – HCl, HF, HI ir boro rūgštis. , kurios buvo papildytos metanu, amoniaku, vandeniliu, argonu ir kai kuriomis kitomis atmosferoje esančiomis tauriosiomis dujomis. Ši pirmapradė atmosfera buvo labai plona. Todėl temperatūra šalia žemės paviršiaus buvo artima spinduliuotės pusiausvyros temperatūrai (AS Monin, 1977).

Laikui bėgant pirminės atmosferos dujų sudėtis, veikiama žemės paviršiuje išsikišusių uolienų atmosferos procesų, cianobakterijų ir melsvadumblių gyvybinės veiklos, vulkaniniai procesai ir veikimas. saulės spinduliai pradėjo transformuotis. Tai paskatino metano skilimą į ir anglies dioksidą, amoniaką – į azotą ir vandenilį; antrinėje atmosferoje pradėjo kauptis anglies dioksidas, kuris lėtai nusileido į žemės paviršių, ir azotas. Dėl gyvybinės melsvadumblių veiklos fotosintezės procese pradėjo gamintis deguonis, kuris iš pradžių daugiausia buvo skiriamas „oksidacijai“. atmosferos dujos o paskui akmenys. Tuo pat metu atmosferoje pradėjo intensyviai kauptis amoniakas, oksiduotas iki molekulinio azoto. Daroma prielaida, kad nemaža dalis šiuolaikinėje atmosferoje esančio azoto yra reliktas. Metanas ir anglies monoksidas buvo oksiduoti iki anglies dioksido. Siera ir sieros vandenilis oksidavosi iki SO 2 ir SO 3, kurie dėl didelio judrumo ir lengvumo greitai pasišalino iš atmosferos. Taigi atmosfera iš redukuojančios, kaip buvo archeaniniame ir ankstyvajame proterozojaus, palaipsniui virto oksiduojančia.

Anglies dioksidas į atmosferą pateko ir dėl metano oksidacijos, ir dėl mantijos degazavimo ir uolienų oro sąlygų. Tuo atveju, jei visas per visą Žemės gyvavimo istoriją išsiskyręs anglies dioksidas liktų atmosferoje, jo dalinis slėgis dabar galėtų tapti toks pat kaip ir Veneroje (O. Sorokhtinas, S. A. Ušakovas, 1991). Tačiau Žemėje procesas buvo atvirkštinis. Didelė dalis anglies dvideginio iš atmosferos ištirpo hidrosferoje, kurioje vandens organizmai jį panaudojo savo apvalkalams kurti ir biogeniškai pavertė karbonatais. Vėliau iš jų susidarė galingiausi chemogeninių ir organogeninių karbonatų sluoksniai.

Deguonis į atmosferą buvo tiekiamas iš trijų šaltinių. Ilgą laiką, pradedant nuo Žemės susidarymo momento, jis išsiskyrė mantijos degazavimo metu ir daugiausia buvo išeikvotas oksidaciniams procesams.Kitas deguonies šaltinis buvo vandens garų fotodisociacija kietos ultravioletinės saulės spinduliuotės metu. pasirodymai; laisvas deguonis atmosferoje lėmė daugumos prokariotų, gyvenusių redukuojančiomis sąlygomis, mirtį. Prokariotiniai organizmai pakeitė savo buveines. Jie paliko Žemės paviršių jos gelmėse ir regionuose, kuriuose dar buvo išsaugotos redukuojančios sąlygos. Juos pakeitė eukariotai, kurie anglies dioksidą pradėjo energingai perdirbti į deguonį.

Archeano ir nemažos dalies proterozojaus metu beveik visas deguonis, susidarantis abiogeniškai ir biogeniškai, daugiausia buvo naudojamas geležies ir sieros oksidacijai. Proterozojaus pabaigoje visa metalinė juodoji geležis, buvusi žemės paviršiuje, oksidavosi arba persikėlė į žemės šerdis. Tai lėmė tai, kad ankstyvojo proterozojaus atmosferoje pasikeitė dalinis deguonies slėgis.

Proterozojaus viduryje deguonies koncentracija atmosferoje pasiekė Urey tašką ir sudarė 0,01% dabartinio lygio. Nuo to laiko atmosferoje pradėjo kauptis deguonis ir tikriausiai jau Rifėjo pabaigoje jo kiekis pasiekė Pastero tašką (0,1% dabartinio lygio). Gali būti, kad ozono sluoksnis iškilo vendų laikotarpiu ir tuo metu niekada neišnyko.

Laisvo deguonies atsiradimas žemės atmosferoje paskatino gyvybės evoliuciją ir paskatino naujų formų, kurių medžiagų apykaita tobulesnė, atsiradimą. Jei anksčiau proterozojaus pradžioje pasirodžiusiems eukariotiniams vienaląsčiams dumbliams ir cianidams deguonies kiekis vandenyje būtų tik 10–3 jo dabartinės koncentracijos, tai ankstyvojo vendo pabaigoje atsiradus neskeletiniams metazoatams, ty prieš maždaug 650 milijonų metų deguonies koncentracija atmosferoje turėjo būti daug didesnė. Juk Metazoa naudojo deguonies kvėpavimą ir tam reikėjo, kad dalinis deguonies slėgis pasiektų kritinį lygį – Pastero tašką. Šiuo atveju anaerobinį fermentacijos procesą pakeitė energetiškai perspektyvesnė ir progresuojanti deguonies apykaita.

Po to gana sparčiai vyko tolesnis deguonies kaupimasis žemės atmosferoje. Laipsniškas melsvadumblių tūrio didėjimas prisidėjo prie deguonies lygio atmosferoje pasiekimo, reikalingo gyvūnų pasaulio gyvybei palaikyti. Tam tikras deguonies kiekio atmosferoje stabilizavimas įvyko nuo tada, kai augalai atėjo į sausumą – maždaug prieš 450 mln. Augalų atsiradimas sausumoje, įvykęs Silūro laikotarpiu, lėmė galutinį deguonies lygio atmosferoje stabilizavimą. Nuo to laiko jo koncentracija pradėjo svyruoti gana siaurose ribose, niekada neperžengdama gyvybės egzistavimo ribų. Nuo žydinčių augalų atsiradimo deguonies koncentracija atmosferoje visiškai stabilizavosi. Šis įvykis įvyko kreidos periodo viduryje, t.y. maždaug prieš 100 milijonų metų.

Didžioji dalis azoto susidarė ankstyvosiose Žemės vystymosi stadijose, daugiausia dėl amoniako irimo. Atsiradus organizmams, prasidėjo atmosferos azoto surišimo į organines medžiagas ir užkasimo jūros nuosėdose procesas. Išleidus organizmus į sausumą, azotas pradėtas laidoti žemyninėse nuosėdose. Laisvojo azoto perdirbimo procesai ypač suaktyvėjo atsiradus sausumos augalams.

Kriptozojaus ir Fanerozojaus sandūroje, ty maždaug prieš 650 milijonų metų, anglies dvideginio kiekis atmosferoje sumažėjo iki dešimtųjų procentų, o artimą dabartiniam lygiui jis pasiekė tik visai neseniai, apie 10-20 mln. prieš metus.

Taigi atmosferos dujinė sudėtis ne tik suteikė organizmams gyvenimo erdvę, bet ir lėmė jų gyvybinės veiklos ypatybes, skatino įsikūrimą ir evoliuciją. Atsiradę organizmams palankios atmosferos dujų sudėties pasiskirstymo sutrikimai, tiek dėl kosminių, tiek dėl planetinių priežasčių, lėmė masinį organinio pasaulio išnykimą, kuris ne kartą pasireiškė kriptozojaus laikais ir tam tikrais fanerozojaus istorijos etapais.

Atmosferos etnosferinės funkcijos

Žemės atmosfera suteikia reikalingos medžiagos, energijos, lemia medžiagų apykaitos procesų kryptį ir greitį. Dujų sudėtisšiuolaikinė atmosfera yra optimali gyvybei egzistuoti ir vystytis. Atmosfera, kaip orų ir klimato formavimosi sritis, turi sudaryti patogias sąlygas žmonėms, gyvūnams ir augalijai gyventi. Atmosferos oro kokybės ir oro sąlygų nukrypimai viena ar kita kryptimi sukuria ekstremalias sąlygas gyvūno gyvenimui ir flora, įskaitant žmonėms.

Žemės atmosfera ne tik sudaro sąlygas žmonijai egzistuoti, nes yra pagrindinis etnosferos evoliucijos veiksnys. Kartu tai yra energijos ir žaliavų šaltinis gamybai. Apskritai atmosfera yra veiksnys, saugantis žmonių sveikatą, o kai kurios teritorijos dėl fizinių ir geografinių sąlygų bei atmosferos oro kokybės yra rekreacinės zonos, skirtos sanatoriniam gydymui ir žmonių poilsiui. Taigi atmosfera yra estetinio ir emocinio poveikio veiksnys.

Atmosferos etnosferinėms ir technosferinėms funkcijoms, nustatytoms visai neseniai (E. D. Nikitinas, N. A. Yasamanov, 2001), reikia nepriklausomo ir nuodugnio tyrimo. Taigi atmosferos energetinių funkcijų tyrimas yra labai aktualus tiek aplinkai kenkiančių procesų atsiradimo ir veikimo, tiek poveikio žmonių sveikatai ir gerovei požiūriu. Šiuo atveju kalbame apie ciklonų ir anticiklonų energiją, atmosferos sūkurius, atmosferos slėgį ir kitus ekstremalius atmosferos reiškinius, efektyvus naudojimas kurie prisidės prie sėkmingo netaršių gavimo problemos sprendimo aplinką alternatyvių šaltinių energijos. Juk oro aplinka, ypač ta jos dalis, esanti virš Pasaulio vandenyno, yra milžiniško laisvos energijos kiekio išleidimo zona.

Pavyzdžiui, nustatyta, kad vidutinio stiprumo atogrąžų ciklonai išskiria energiją, prilygstančią 500 000 atominių bombų, numestų ant Hirosimos ir Nagasakio vos per dieną. Per 10 tokio ciklono egzistavimo dienų išleidžiama pakankamai energijos, kad būtų patenkinti visi tokios šalies kaip JAV energijos poreikiai 600 metų.

V pastaraisiais metais Yra paskelbta daug gamtos mokslininkų darbų, vienaip ar kitaip susijusių su įvairiais veiklos aspektais ir atmosferos įtaka žemės procesams, o tai rodo tarpdisciplininės sąveikos intensyvėjimą šiuolaikinis gamtos mokslas. Kartu pasireiškia kai kurių jos krypčių integruojantis vaidmuo, tarp kurių būtina pažymėti funkcinę-ekologinę geoekologijos kryptį.

Ši kryptis skatina analizuoti ir teoriškai apibendrinti įvairių geosferų ekologines funkcijas ir planetinį vaidmenį, o tai, savo ruožtu, yra svarbi prielaida metodologijai ir moksliniams pagrindams visapusiškam mūsų planetos tyrinėjimui, racionaliam naudojimui savo gamtos išteklių apsauga.

Žemės atmosfera susideda iš kelių sluoksnių: troposferos, stratosferos, mezosferos, termosferos, jonosferos ir egzosferos. Viršutinėje troposferos dalyje ir apatinėje stratosferos dalyje yra ozonu prisodrintas sluoksnis, vadinamas ozono sluoksniu. Nustatyti tam tikri (dieniniai, sezoniniai, metiniai ir kt.) ozono pasiskirstymo dėsningumai. Nuo pat atsiradimo atmosfera turėjo įtakos planetų procesų eigai. Pirminė atmosferos sudėtis buvo visiškai kitokia nei dabar, tačiau laikui bėgant molekulinio azoto dalis ir vaidmuo nuolat didėjo, maždaug prieš 650 milijonų metų atsirado laisvas deguonis, kurio kiekis nuolat didėjo, tačiau atitinkamai mažėjo anglies dioksido koncentracija. . Didelis atmosferos mobilumas, dujų sudėtis ir aerozolių buvimas lemia jos išskirtinį vaidmenį ir aktyvų dalyvavimą įvairiuose geologiniuose ir biosferiniuose procesuose. Atmosferos vaidmuo perskirstant saulės energiją ir vystant katastrofiškus gamtos reiškinius ir nelaimes yra didelis. Neigiamas poveikis organinis pasaulis ir gamtos sistemos perteikia atmosferos viesulus – viesulus (tornadus), uraganus, taifūnus, ciklonus ir kitus reiškinius. Pagrindiniai taršos šaltiniai kartu su gamtos veiksniais yra įvairių formų ekonominė veikla asmuo. Antropogeninis poveikis atmosferai pasireiškia ne tik įvairių aerozolių ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų atsiradimu, bet ir vandens garų kiekio padidėjimu, pasireiškia smogo ir rūgštaus lietaus pavidalu. Šiltnamio efektą sukeliančios dujos keičiasi temperatūros režimasŽemės paviršius, tam tikrų dujų emisija mažina ozono sluoksnio tūrį ir prisideda prie ozono skylių susidarymo. Etnosferinis Žemės atmosferos vaidmuo yra didelis.

Atmosferos vaidmuo natūraliuose procesuose

Paviršiaus atmosfera, esanti tarpinėje būsenoje tarp litosferos ir kosmoso, ir jos dujų sudėtis sudaro sąlygas organizmų gyvenimui. Tuo pačiu metu nuo kritulių kiekio, pobūdžio ir dažnumo, nuo vėjų dažnio ir stiprumo, o ypač nuo oro temperatūros, priklauso nuo kritulių kiekio, pobūdžio ir dažnumo, uolienų naikinimo atmosferos intensyvumas ir intensyvumas. Atmosfera yra pagrindinis klimato sistemos komponentas. Oro temperatūra ir drėgmė, debesuotumas ir krituliai, vėjas – visa tai apibūdina orą, tai yra nuolat besikeičiančią atmosferos būklę. Tuo pačiu metu tie patys komponentai apibūdina ir klimatą, ty vidutinį ilgalaikį oro režimą.

Dujų sudėtis, debesys ir įvairios priemaišos, vadinamos aerozolio dalelėmis (pelenais, dulkėmis, vandens garų dalelėmis), lemia saulės spinduliuotės prasiskverbimo per atmosferą ypatybes ir neleidžia ištrūkti Žemės šiluminės spinduliuotės. į kosmosą.

Žemės atmosfera labai judri. Jame vykstantys procesai ir dujų sudėties, storio, drumstumo, skaidrumo ir tam tikrų aerozolio dalelių pasikeitimai turi įtakos tiek orams, tiek klimatui.

Gamtinių procesų veikimą ir kryptį, gyvybę ir veiklą Žemėje lemia saulės spinduliuotė. Jis suteikia 99,98% šilumos, patenkančios į žemės paviršių. Kasmet sudaro 134*1019 kcal. Tokį šilumos kiekį galima gauti sudeginus 200 milijardų tonų anglies. Vandenilio atsargų, sukuriančių šį termobranduolinės energijos srautą Saulės masėje, pakaks dar mažiausiai 10 milijardų metų, t.y., dvigubai ilgesniam laikotarpiui, nei egzistuoja pati mūsų planeta.

Apie 1/3 viso saulės energijos kiekio, patenkančios į viršutinę atmosferos ribą, atsispindi atgal į pasaulio erdvę, 13% sugeria ozono sluoksnis (įskaitant beveik visą ultravioletinę spinduliuotę). 7% – likusi atmosfera ir tik 44% pasiekia žemės paviršių. Bendra per parą Žemę pasiekianti saulės spinduliuotė yra lygi energijai, kurią žmonija gavo degindama visų rūšių kurą per pastarąjį tūkstantmetį.

Saulės spinduliuotės pasiskirstymo žemės paviršiuje kiekis ir pobūdis labai priklauso nuo atmosferos debesuotumo ir skaidrumo. Išsklaidytos spinduliuotės kiekiui įtakos turi Saulės aukštis virš horizonto, atmosferos skaidrumas, vandens garų, dulkių kiekis, bendras anglies dvideginio kiekis ir kt.

Didžiausias išsklaidytos spinduliuotės kiekis patenka į poliarines sritis. Kuo žemiau Saulė yra virš horizonto, tuo mažiau šilumos patenka į tam tikrą sritį.

Didelę reikšmę turi atmosferos skaidrumas ir debesuotumas. Debesuotą vasaros dieną dažniausiai būna šalčiau nei giedrą, nes dieną debesys neleidžia įkaisti žemės paviršiaus.

Dulkių kiekis atmosferoje vaidina svarbų vaidmenį paskirstant šilumą. Jame esančios smulkiai išsklaidytos kietos dulkių ir pelenų dalelės, turinčios įtakos jo skaidrumui, neigiamai veikia saulės spinduliuotės pasiskirstymą, dauguma kuri atsispindi. Smulkios dalelės į atmosferą patenka dviem būdais: tai arba pelenai, išsiskiriantys ugnikalnio išsiveržimų metu, arba dykumos dulkės, kurias vėjai neša iš sausringų atogrąžų ir subtropikų regionų. Ypač daug tokių dulkių susidaro per sausras, kai šilto oro srovėmis jos nunešamos į viršutinius atmosferos sluoksnius ir gali ten ilgai išbūti. Po Krakatau ugnikalnio išsiveržimo 1883 m., dešimtis kilometrų į atmosferą išmestos dulkės stratosferoje išliko apie 3 metus. Dėl El Chichon ugnikalnio (Meksika) išsiveržimo 1985 m. dulkės pasiekė Europą, todėl paviršiaus temperatūra šiek tiek sumažėjo.

Žemės atmosferoje yra įvairus vandens garų kiekis. Vertinant absoliučiais dydžiais, pagal svorį arba tūrį, jo kiekis svyruoja nuo 2 iki 5%.

Vandens garai, kaip ir anglies dioksidas, sustiprina šiltnamio efektą. Atmosferoje kylančiuose debesyse ir rūke vyksta savotiški fizikiniai ir cheminiai procesai.

Pagrindinis vandens garų šaltinis atmosferoje yra vandenynų paviršius. Iš jo kasmet išgaruoja nuo 95 iki 110 cm storio vandens sluoksnis, dalis drėgmės po kondensacijos grįžta į vandenyną, o kita oro srovėmis nukreipiama žemynų link. Permainingo drėgno klimato regionuose krituliai sudrėkina dirvožemį, o drėgnuose – sukuria požeminio vandens atsargas. Taigi atmosfera yra drėgmės kaupiklis ir kritulių rezervuaras. o atmosferoje susidarantys rūkai aprūpina dirvožemio dangą drėgme ir taip vaidina lemiamą vaidmenį gyvūnų ir augalų pasaulio raidoje.

Atmosferos drėgmė pasiskirsto žemės paviršiuje dėl atmosferos mobilumo. Ji turi labai sudėtinga sistema vėjai ir slėgio pasiskirstymas. Dėl to, kad atmosfera nuolat juda, vėjo srautų ir slėgio pasiskirstymo pobūdis ir mastas nuolat kinta. Cirkuliacijos mastai skiriasi nuo mikrometeorologinių, kurių dydis siekia vos kelis šimtus metrų, iki pasaulinio, kurio dydis siekia keliasdešimt tūkstančių kilometrų. Didžiuliai atmosferos sūkuriai dalyvauja kuriant didelio masto oro srovių sistemas ir lemia bendrą atmosferos cirkuliaciją. Be to, jie yra katastrofiškų atmosferos reiškinių šaltiniai.

Oro ir klimato sąlygų pasiskirstymas bei gyvosios medžiagos funkcionavimas priklauso nuo atmosferos slėgio. Tuo atveju, kai atmosferos slėgis svyruoja mažose ribose, tai nedaro lemiamos reikšmės žmonių gerovei ir gyvūnų elgesiui bei neturi įtakos augalų fiziologinėms funkcijoms. Paprastai priekiniai reiškiniai ir oro pokyčiai yra susiję su slėgio pokyčiais.

Vėjo formavimuisi esminę reikšmę turi atmosferos slėgis, kuris, būdamas reljefą formuojantis veiksnys, daro stipriausią poveikį florai ir faunai.

Vėjas geba slopinti augalų augimą ir tuo pačiu skatina sėklų pernešimą. Vėjo vaidmuo formuojant oro ir klimato sąlygas yra didelis. Jis taip pat veikia kaip jūros srovių reguliatorius. Vėjas, kaip vienas iš išorinių veiksnių, prisideda prie atmosferos poveikio medžiagų erozijos ir defliacijos dideliais atstumais.

Ekologinis ir geologinis atmosferos procesų vaidmuo

Atmosferos skaidrumo sumažėjimas dėl joje esančių aerozolio dalelių ir kietų dulkių turi įtakos saulės spinduliuotės pasiskirstymui, padidina albedo arba atspindžio koeficientą. Įvairios cheminės reakcijos sukelia tą patį rezultatą, sukeldamos ozono skilimą ir „perlų“ debesų susidarymą, susidedantį iš vandens garų. Klimato kaitos priežastis yra globalūs atspindžio pokyčiai, taip pat atmosferos dujų, daugiausia šiltnamio efektą sukeliančių dujų, sudėties pokyčiai.

Netolygus kaitinimas, sukeliantis atmosferos slėgio skirtumus įvairiose žemės paviršiaus dalyse, sukelia atmosferos cirkuliaciją, kuri skiriamasis ženklas troposfera. Kai yra slėgio skirtumas, oras veržiasi iš aukšto slėgio zonų į žemo slėgio sritis. Šie oro masių judėjimai kartu su drėgme ir temperatūra lemia pagrindinius ekologinius ir geologinius atmosferos procesų ypatumus.

Priklausomai nuo greičio, vėjas atlieka įvairius geologinius darbus žemės paviršiuje. 10 m/s greičiu purto storas medžių šakas, renka ir neša dulkes bei smulkų smėlį; laužo medžių šakas 20 m/s greičiu, neša smėlį ir žvyrą; 30 m/s greičiu (audra) drasko namų stogus, laužo medžius, laužo stulpus, judina akmenukus ir neša smulkų žvyrą, o uraganas 40 m/s greičiu griauna namus, laužo ir griauna stulpus elektros laidų, išrauna didelius medžius.

Audros škvalas ir tornadai (tornadai) turi didelį neigiamą poveikį aplinkai su katastrofiškomis pasekmėmis – atmosferos sūkuriais, atsirandančiais šiltuoju metų laiku galinguose atmosferos frontuose, kurių greitis siekia iki 100 m/s. Škvalai – tai horizontalūs viesulai, kurių vėjo greitis yra uraganinis (iki 60-80 m/s). Jas dažnai lydi smarkus lietus ir perkūnija, trunkanti nuo kelių minučių iki pusvalandžio. Škvalai apima iki 50 km pločio plotus ir nukeliauja 200-250 km atstumą. 1998 metais Maskvoje ir Maskvos srityje kilusi smarki audra apgadino daugelio namų stogus ir nuvertė medžius.

Tornadai, Šiaurės Amerikoje vadinami tornadais, yra galingi piltuvo formos atmosferos sūkuriai, dažnai siejami su perkūnijos debesimis. Tai per vidurį siaurėjantys oro stulpeliai, kurių skersmuo nuo kelių dešimčių iki šimtų metrų. Tornadas atrodo kaip piltuvas, labai panašus į dramblio kamieną, besileidžiantis iš debesų arba kylantis nuo žemės paviršiaus. Turėdamas stiprų retėjimą ir didelį sukimosi greitį, tornadas nukeliauja iki kelių šimtų kilometrų, traukdamas dulkes, vandenį iš rezervuarų ir įvairių objektų. Galingus tornadus lydi perkūnija, lietus ir jie turi didelę griaunančią galią.

Tornadai retai pasitaiko subpoliariniuose ar pusiaujo regionuose, kur nuolat šalta arba karšta. Nedaug tornadų atvirame vandenyne. Tornadai pasitaiko Europoje, Japonijoje, Australijoje, JAV, o Rusijoje ypač dažni Vidurio Juodosios Žemės regione, Maskvos, Jaroslavlio, Nižnij Novgorodo ir Ivanovo srityse.

Tornadai kelia ir perkelia automobilius, namus, vagonus, tiltus. Ypač destruktyvūs tornadai (tornadai) stebimi JAV. Kasmet užfiksuojama nuo 450 iki 1500 tornadų, kurių aukų vidutiniškai būna apie 100. Tornadai yra greitai veikiantys katastrofiški atmosferos procesai. Jie susidaro vos per 20-30 minučių, o jų egzistavimo laikas – 30 minučių. Todėl prognozuoti tornadų atsiradimo laiką ir vietą beveik neįmanoma.

Kiti destruktyvūs, bet ilgalaikiai atmosferos sūkuriai yra ciklonai. Jie susidaro dėl slėgio kritimo, kuris tam tikromis sąlygomis prisideda prie apskrito oro srovių judėjimo. Atmosferos sūkuriai kyla aplink galingas kylančias drėgno šilto oro sroves ir sukasi dideliu greičiu pagal laikrodžio rodyklę pietų pusrutulyje ir prieš laikrodžio rodyklę šiauriniame pusrutulyje. Ciklonai, skirtingai nei tornadai, kyla virš vandenynų ir sukelia savo destruktyvius veiksmus žemynuose. Pagrindiniai destruktyvūs veiksniai yra stiprūs vėjai, intensyvūs krituliai sningant, liūtys, kruša ir potvyniai. 19-30 m/s greičio vėjai sudaro audrą, 30-35 m/s – audrą, o daugiau nei 35 m/s – uraganą.

Tropinių ciklonų – uraganų ir taifūnų – vidutinis plotis siekia kelis šimtus kilometrų. Vėjo greitis ciklono viduje pasiekia uragano jėgą. Tropiniai ciklonai trunka nuo kelių dienų iki kelių savaičių, judėdami 50–200 km/h greičiu. Vidutinių platumų ciklonai turi didesnio skersmens. Jų skersiniai matmenys svyruoja nuo tūkstančio iki kelių tūkstančių kilometrų, vėjo greitis audringas. Jie juda šiauriniame pusrutulyje iš vakarų ir juos lydi kruša ir sniegas, kurie yra katastrofiški. Ciklonai ir su jais susiję uraganai bei taifūnai yra didžiausios stichinės nelaimės po potvynių pagal aukų skaičių ir padarytą žalą. Tankiai apgyvendintose Azijos vietose aukų skaičius per uraganus matuojamas tūkstančiais. 1991 metais Bangladeše per uraganą, sukėlusį 6 m aukščio jūros bangų susidarymą, žuvo 125 tūkst. Taifūnai daro didelę žalą Jungtinėms Valstijoms. Dėl to miršta dešimtys ir šimtai žmonių. Vakarų Europoje uraganai padaro mažiau žalos.

Perkūnija yra laikoma katastrofišku atmosferos reiškiniu. Jie atsiranda, kai šiltas, drėgnas oras kyla labai greitai. Atogrąžų ir subtropikų zonų ribose perkūnija būna 90–100 dienų per metus, vidutinio klimato zonoje – 10–30 dienų. Mūsų šalyje daugiausiai perkūnijų būna Šiaurės Kaukaze.

Perkūnija paprastai trunka mažiau nei valandą. Ypatingą pavojų kelia intensyvios liūtys, kruša, žaibo smūgiai, vėjo gūsiai, vertikalios oro srovės. Krušos pavojų lemia krušos dydis. Šiaurės Kaukaze krušos masė kažkada siekė 0,5 kg, o Indijoje buvo pastebėta 7 kg svorio krušos. Pavojingiausios mūsų šalies zonos yra Šiaurės Kaukaze. 1992 m. liepą kruša apgadino 18 orlaivių Mineralnye Vody oro uoste.

Žaibas yra pavojingas oro reiškinys. Jie žudo žmones, gyvulius, sukelia gaisrus, gadina elektros tinklus. Kasmet nuo perkūnijos ir jų padarinių visame pasaulyje miršta apie 10 000 žmonių. Be to, kai kuriose Afrikos dalyse, Prancūzijoje ir JAV, žaibo aukų skaičius yra didesnis nei kitų gamtos reiškinių. Kasmetinė ekonominė žala dėl perkūnijos Jungtinėse Valstijose siekia mažiausiai 700 mln.

Sausros būdingos dykumų, stepių ir miško-stepių regionams. Dėl kritulių trūkumo dirvožemis išdžiūsta, pažemėja lygis gruntinio vandens ir rezervuaruose, kol jie visiškai išdžius. Dėl drėgmės trūkumo augalija ir pasėliai miršta. Sausros ypač didelės Afrikoje, Artimuosiuose ir Artimuosiuose Rytuose, Centrine Azija ir pietinė Šiaurės Amerika.

Sausros keičia žmonių gyvenimo sąlygas, daro neigiamą poveikį natūraliai aplinkai per tokius procesus kaip dirvožemio druskėjimas, sausi vėjai, dulkių audros, dirvožemio erozija ir miškų gaisrai. Gaisrai ypač stiprūs per sausrą taigos regionuose, atogrąžų ir subtropikų miškuose bei savanose.

Sausros yra trumpalaikiai procesai, trunkantys vieną sezoną. Kai sausros trunka ilgiau nei du sezonus, gresia badas ir masinis mirtingumas. Paprastai sausros poveikis apima vienos ar kelių šalių teritoriją. Ypač dažnai užsitęsusios sausros su tragiškomis pasekmėmis ištinka Afrikos Sahelio regione.

Atmosferos reiškiniai, tokie kaip sniegas, periodiškai besitęsiančios smarkios liūtys ir užsitęsusios ilgalaikės liūtys, daro didelę žalą. Sniegas sukelia didžiules sniego griūtis kalnuose, o greitas iškritusio sniego tirpimas ir užsitęsusios smarkios liūtys sukelia potvynius. Didžiulė vandens masė, krintanti ant žemės paviršiaus, ypač bemedžių vietose, sukelia didelę dirvožemio dangos eroziją. Intensyviai daugėja daubų-sijų sistemų. Potvyniai atsiranda dėl didelių potvynių gausių kritulių metu arba potvyniai po staigaus atšilimo ar pavasario sniego tirpimo, todėl yra atmosferos reiškiniai (jie aptariami skyriuje apie hidrosferos ekologinį vaidmenį).

Antropogeniniai atmosferos pokyčiai

Šiuo metu yra daug skirtingų antropogeninės prigimties šaltinių, kurie sukelia atmosferos taršą ir sukelia rimtus ekologinės pusiausvyros pažeidimus. Kalbant apie mastą, didžiausią įtaką atmosferai turi du šaltiniai: transportas ir pramonė. Transportas vidutiniškai sudaro apie 60% bendros atmosferos taršos, pramonė - 15%, šiluminė energija - 15%, buitinių ir pramoninių atliekų naikinimo technologijos - 10%.

Transportas, priklausomai nuo naudojamo kuro ir oksiduojančių medžiagų rūšių, išskiria į atmosferą azoto oksidus, sierą, anglies oksidus ir dioksidus, šviną ir jo junginius, suodžius, benzopireną (medžiaga iš policiklinių aromatinių angliavandenilių grupės, kuri yra stiprus kancerogenas, sukeliantis odos vėžį).

Pramonė į atmosferą išmeta sieros dioksidą, anglies oksidus ir dioksidus, angliavandenilius, amoniaką, sieros vandenilį, sieros rūgštį, fenolį, chlorą, fluorą ir kitus junginius bei chemines medžiagas. Tačiau dominuojančią vietą tarp išmetamųjų teršalų (iki 85%) užima dulkės.

Dėl taršos keičiasi atmosferos skaidrumas, joje atsiranda aerozolių, smogų, rūgščių lietų.

Aerozoliai yra dispersinės sistemos, susidedančios iš kietų dalelių arba skysčio lašelių, suspenduotų dujinėje terpėje. Disperguotos fazės dalelių dydis paprastai yra 10 -3 -10 -7 cm Priklausomai nuo dispersinės fazės sudėties, aerozoliai skirstomi į dvi grupes. Vienas apima aerozolius, susidedančius iš kietų dalelių, disperguotų dujinėje terpėje, antrasis - aerozolius, kurie yra dujinių ir skystų fazių mišinys. Pirmieji vadinami dūmais, o antrieji – rūkais. Kondensacijos centrai vaidina svarbų vaidmenį jų formavimosi procese. Kondensacijos branduoliais veikia vulkaniniai pelenai, kosminės dulkės, pramoninių emisijų produktai, įvairios bakterijos ir kt.Galimų koncentracijos branduolių šaltinių skaičius nuolat auga. Taigi, pavyzdžiui, kai sausą žolę sunaikina gaisras 4000 m 2 plote, susidaro vidutiniškai 11 * 10 22 aerozolių branduolių.

Aerozoliai susidarė nuo pat mūsų planetos atsiradimo ir turėjo įtakos gamtinės sąlygos. Tačiau jų skaičius ir veiksmai, subalansuoti su bendra medžiagų apykaita gamtoje, nesukėlė gilių ekologinių pokyčių. Antropogeniniai veiksniai jų dariniai perkėlė šią pusiausvyrą į reikšmingas biosferos perkrovas. Ši savybė ypač išryškėjo nuo tada, kai žmonija pradėjo naudoti specialiai sukurtus aerozolius tiek nuodingų medžiagų pavidalu, tiek augalų apsaugai.

Pavojingiausi augalijos dangai yra sieros dioksido, vandenilio fluorido ir azoto aerozoliai. Susilietus su drėgnu lapų paviršiumi, susidaro rūgštys, kurios žalingai veikia gyvas būtybes. Rūgščių rūkas kartu su įkvepiamu oru patenka į gyvūnų ir žmonių kvėpavimo organus, agresyviai veikia gleivines. Kai kurie iš jų ardo gyvus audinius, o radioaktyvūs aerozoliai sukelia vėžį. Tarp radioaktyviųjų izotopų SG 90 yra ypač pavojingas ne tik dėl savo kancerogeniškumo, bet ir kaip kalcio analogas, pakeičiantis jį organizmų kauluose ir sukeliantis jų skilimą.

Branduolinių sprogimų metu atmosferoje susidaro radioaktyvių aerozolių debesys. Mažos 1–10 mikronų spindulio dalelės patenka ne tik į viršutinius troposferos sluoksnius, bet ir į stratosferą, kurioje jos gali būti ilgas laikas. Aerozolių debesys susidaro ir dirbant pramoninių įmonių reaktoriams, gaminantiems branduolinis kuras taip pat dėl ​​avarijų atominėse elektrinėse.

Smogas yra aerozolių mišinys su skystomis ir kietomis išsklaidytomis fazėmis, kurios sudaro miglotą uždangą virš pramoninių rajonų ir didelių miestų.

Yra trys smogo tipai: ledinis, šlapias ir sausas. Ledo smogas vadinamas Aliaskos. Tai dujinių teršalų derinys, kuriame yra dulkių dalelių ir ledo kristalų, atsirandančių užšalus rūko lašeliams ir garams iš šildymo sistemų.

Drėgnas smogas arba Londono tipo smogas kartais vadinamas žiemos smogu. Tai dujinių teršalų (daugiausia sieros dioksido), dulkių dalelių ir rūko lašelių mišinys. Meteorologinė žiemos smogo atsiradimo sąlyga yra ramus oras, kai virš paviršinio šalto oro sluoksnio (žemiau 700 m) yra šilto oro sluoksnis. Tuo pačiu metu nėra ne tik horizontalių, bet ir vertikalių mainų. Teršalai, kurie dažniausiai pasklinda aukštuose sluoksniuose, tokiu atveju kaupiasi paviršiniame sluoksnyje.

Sausas smogas atsiranda vasarą ir dažnai vadinamas LA tipo smogu. Tai ozono, anglies monoksido, azoto oksidų ir rūgščių garų mišinys. Toks smogas susidaro dėl saulės spinduliuotės, ypač jos ultravioletinės dalies, irimo teršalų. Meteorologinė sąlyga yra atmosferos inversija, kuri išreiškiama šalto oro sluoksnio atsiradimu virš šilto. Dujos ir kietosios dalelės, dažniausiai pakeltos šilto oro srovių, tada pasklinda viršutiniuose šaltuose sluoksniuose, tačiau tokiu atveju jos kaupiasi inversiniame sluoksnyje. Fotolizės procese azoto dioksidai, susidarę degant degalams automobilių varikliuose, suyra:

NO 2 → NO + O

Tada vyksta ozono sintezė:

O + O 2 + M → O 3 + M

NE + O → NO 2

Fotodisociacijos procesus lydi geltonai žalias švytėjimas.

Be to, reakcijos vyksta pagal tipą: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, t.y. susidaro stipri sieros rūgštis.

Keičiantis meteorologinėms sąlygoms (pasireiškus vėjui ar pasikeitus drėgmei), šaltas oras išsisklaido ir išnyksta smogas.

Kancerogenų buvimas smoge sukelia kvėpavimo nepakankamumą, gleivinių dirginimą, kraujotakos sutrikimus, astminį uždusimą ir dažnai mirtį. Smogas ypač pavojingas mažiems vaikams.

Rūgštūs lietūs – tai atmosferos krituliai, parūgštinti pramoninėmis sieros oksidų, azoto oksidų ir juose ištirpusio perchloro rūgšties bei chloro garų emisijomis. Deginant anglį ir dujas, didžioji dalis joje esančios sieros tiek oksido pavidalu, tiek junginiuose su geležimi, ypač pirite, pirotite, chalkopirite ir kt., virsta sieros oksidu, kuris kartu su anglimi. dioksidas, patenka į atmosferą. Atmosferos azotą ir technines emisijas derinant su deguonimi, susidaro įvairūs azoto oksidai, o susidarančių azoto oksidų tūris priklauso nuo degimo temperatūros. Didžioji dalis azoto oksidų susidaro eksploatuojant transporto priemones ir dyzelinius lokomotyvus, mažesnė dalis – energetikos ir pramonės įmonėse. Siera ir azoto oksidai yra pagrindiniai rūgščių formuotojai. Reaguojant su atmosferos deguonimi ir jame esančiais vandens garais susidaro sieros ir azoto rūgštys.

Yra žinoma, kad terpės šarminių rūgščių balansą lemia pH vertė. Neutralioje aplinkoje pH yra 7, rūgščioje – 0, o šarminėje – 14. Šiuolaikinėje epochoje lietaus vandens pH yra 5,6, nors netolimoje praeityje. buvo neutralus. PH vertės sumažėjimas vienu atitinka dešimt kartų padidėjusį rūgštingumą, todėl šiuo metu lietūs su padidėjusiu rūgštingumu iškrenta beveik visur. Didžiausias Vakarų Europoje užfiksuotas liūčių rūgštingumas siekė 4-3,5 pH. Reikėtų atsižvelgti į tai, kad pH vertė, lygi 4-4,5, yra mirtina daugumai žuvų.

Rūgštūs lietūs agresyviai veikia Žemės augalijos dangą, pramoninius ir gyvenamuosius pastatus ir labai pagreitina atvirų uolienų atmosferą. Padidėjęs rūgštingumas neleidžia savarankiškai reguliuoti dirvožemio, kuriame yra ištirpusių maistinių medžiagų, neutralizavimo. Savo ruožtu tai lemia staigų derliaus sumažėjimą ir augalijos dangos degradaciją. Dirvožemio rūgštingumas prisideda prie sunkiųjų medžiagų, kurios yra surištos būsenos, išsiskyrimą, kurias palaipsniui absorbuoja augalai, sukeldami rimtus audinių pažeidimus ir prasiskverbdami į žmogaus mitybos grandines.

Pasikeitus jūros vandenų, ypač seklių, šarminių rūgščių potencialui, nutrūksta daugelio bestuburių dauginimasis, žūsta žuvys ir sutrinka ekologinė pusiausvyra vandenynuose.

Dėl rūgščių lietų Vakarų Europos, Baltijos šalių, Karelijos, Uralo, Sibiro ir Kanados miškams gresia mirtis.

Žemės sudėtis. Oras

Oras yra mechaninis įvairių dujų, sudarančių Žemės atmosferą, mišinys. Oras yra būtinas gyvų organizmų kvėpavimui ir plačiai naudojamas pramonėje.

Tai, kad oras yra mišinys, o ne vienalytė medžiaga, buvo įrodyta per škotų mokslininko Josepho Blacko eksperimentus. Vieno jų metu mokslininkas atrado, kad kaitinant baltąją magneziją (magnio karbonatą), išsiskiria „surištas oras“, tai yra anglies dioksidas, susidaro išdegusi magnezija (magnio oksidas). Priešingai, kai deginamas kalkakmenis, „surištas oras“ pašalinamas. Remdamasis šiais eksperimentais, mokslininkas padarė išvadą, kad anglies ir šarminių šarmų skirtumas yra tas, kad pirmieji apima anglies dioksidą, kuris yra vienas iš sudedamosios dalys oro. Šiandien mes žinome, kad be anglies dioksido, žemės oro sudėtis apima:

Lentelėje nurodytas dujų santykis žemės atmosferoje būdingas jos apatiniams sluoksniams, iki 120 km aukščio. Šiose srityse yra gerai sumaišytas, vienalytis regionas, vadinamas homosfera. Virš homosferos yra heterosfera, kuriai būdingas dujų molekulių skilimas į atomus ir jonus. Regionai vienas nuo kito atskirti turbopauze.

Cheminė reakcija, kurios metu, veikiant saulės ir kosminei spinduliuotei, molekulės skyla į atomus, vadinama fotodisociacija. Skilimo metu molekuliniam deguoniui susidaro atominis deguonis, kuris yra pagrindinės atmosferos dujos aukštesniame nei 200 km aukštyje. Didesniame nei 1200 km aukštyje pradeda vyrauti vandenilis ir helis, kurie yra lengviausios iš dujų.

Kadangi didžioji oro dalis yra sutelkta 3 apatiniuose atmosferos sluoksniuose, oro sudėties pokyčiai didesniame nei 100 km aukštyje neturi pastebimo poveikio. bendra kompozicija atmosfera.

Azotas yra labiausiai paplitusios dujos, kurios sudaro daugiau nei tris ketvirtadalius žemės oro tūrio. Šiuolaikinis azotas susidarė ankstyvajai amoniako-vandenilio atmosferai oksiduojantis molekuliniu deguonimi, kuris susidaro fotosintezės metu. Šiuo metu nedidelis azoto kiekis patenka į atmosferą dėl denitrifikacijos – nitratų redukavimo į nitritus proceso, po kurio susidaro dujiniai oksidai ir molekulinis azotas, kurį gamina anaerobiniai prokariotai. Dalis azoto į atmosferą patenka ugnikalnių išsiveržimų metu.

Viršutinėje atmosferoje, veikiant elektros iškrovoms, dalyvaujant ozonui, molekulinis azotas oksiduojasi iki azoto monoksido:

N 2 + O 2 → 2NO

Normaliomis sąlygomis monoksidas iš karto reaguoja su deguonimi, sudarydamas azoto oksidą:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Azotas yra svarbiausias cheminis elementas žemės atmosferoje. Azotas yra baltymų dalis, aprūpina augalus mineraline mityba. Jis lemia biocheminių reakcijų greitį, atlieka deguonies skiediklio vaidmenį.

Deguonis yra antros pagal gausumą dujos Žemės atmosferoje. Šių dujų susidarymas yra susijęs su augalų ir bakterijų fotosintezės aktyvumu. Kuo įvairėjo ir daugėjo fotosintetinių organizmų, tuo reikšmingesnis tapo deguonies kiekio atmosferoje procesas. Mantijos degazavimo metu išsiskiria nedidelis sunkiojo deguonies kiekis.

Viršutiniuose troposferos ir stratosferos sluoksniuose, veikiant ultravioletinei saulės spinduliuotei (žymime hν), susidaro ozonas:

O 2 + hν → 2O

Dėl tos pačios ultravioletinės spinduliuotės poveikio ozonas skyla:

O 3 + hν → O 2 + O

O 3 + O → 2O 2

Pirmosios reakcijos metu susidaro atominis deguonis, o antrosios - molekulinis deguonis. Visos 4 reakcijos vadinamos Chapmano mechanizmu britų mokslininko Sidney Chapman vardu, kuris jas atrado 1930 m.

Deguonis naudojamas gyvų organizmų kvėpavimui. Su jo pagalba vyksta oksidacijos ir degimo procesai.

Ozonas apsaugo gyvus organizmus nuo ultravioletinės spinduliuotės, sukeliančios negrįžtamas mutacijas. Didžiausia ozono koncentracija stebima žemutinėje stratosferoje vadinamojoje. ozono sluoksnis arba ozono ekranas, esantis 22-25 km aukštyje. Ozono kiekis nedidelis: esant normaliam slėgiui, visas žemės atmosferos ozonas užimtų vos 2,91 mm storio sluoksnį.

Trečiųjų pagal dažnumą atmosferoje dujų – argono, taip pat neono, helio, kriptono ir ksenono susidarymas siejamas su ugnikalnių išsiveržimais ir radioaktyvių elementų irimu.

Visų pirma helis yra urano, torio ir radžio radioaktyvaus skilimo produktas: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (šiose reakcijose α- dalelė yra helio branduolys, kuris energijos praradimo procese sugauna elektronus ir tampa 4 He).

Argonas susidaro irstant kalio radioaktyviajam izotopui: 40 K → 40 Ar + γ.

Neonas išbėga iš magminių uolienų.

Kriptonas susidaro kaip galutinis urano (235 U ir 238 U) ir torio Th skilimo produktas.

Didžioji dalis atmosferos kriptono susidarė ankstyvosiose Žemės evoliucijos stadijose dėl skilimo. transuraniniai elementai turintis fenomenaliai trumpą pusėjimo trukmę arba atkeliavęs iš kosmoso, kuriame kriptono kiekis yra dešimt milijonų kartų didesnis nei Žemėje.

Ksenonas yra urano skilimo rezultatas, tačiau didžioji dalis šių dujų lieka iš ankstyvųjų Žemės formavimosi etapų – pirminės atmosferos.

Anglies dioksidas patenka į atmosferą dėl ugnikalnių išsiveržimų ir organinių medžiagų irimo procese. Jo kiekis vidutinių Žemės platumų atmosferoje labai skiriasi priklausomai nuo metų laikų: žiemą CO 2 kiekis didėja, o vasarą sumažėja. Šis svyravimas yra susijęs su augalų, kurie fotosintezės procese naudoja anglies dioksidą, veikla.

Vandenilis susidaro skaidant vandenį veikiant saulės spinduliuotei. Tačiau, būdamas lengviausias iš atmosferą sudarančių dujų, jos nuolat patenka į kosmosą, todėl jos kiekis atmosferoje yra labai mažas.

Vandens garai yra vandens išgaravimo iš ežerų, upių, jūrų ir sausumos paviršiaus rezultatas.

Pagrindinių dujų koncentracija apatiniuose atmosferos sluoksniuose, išskyrus vandens garus ir anglies dioksidą, yra pastovi. Atmosferoje nedideliais kiekiais yra sieros oksido SO 2, amoniako NH 3, anglies monoksido CO, ozono O 3, vandenilio chlorido HCl, vandenilio fluorido HF, azoto monoksido NO, angliavandenilių, gyvsidabrio garų Hg, jodo I 2 ir daugelio kitų. Apatiniame troposferos atmosferos sluoksnyje nuolat yra daug skendinčių kietųjų ir skystųjų dalelių.

Kietųjų dalelių šaltiniai Žemės atmosferoje yra ugnikalnių išsiveržimai, augalų žiedadulkės, mikroorganizmai, o pastaruoju metu ir žmogaus veikla, pavyzdžiui, iškastinio kuro deginimas gamybos procesuose. Mažiausios dulkių dalelės, kurios yra kondensacijos branduoliai, yra rūko ir debesų susidarymo priežastys. Be nuolat atmosferoje esančių kietųjų dalelių krituliai Žemėje neiškristų.

Reikia pasakyti, kad Žemės atmosferos struktūra ir sudėtis ne visada buvo pastovios vertybės vienu ar kitu mūsų planetos vystymosi laikotarpiu. Šiandien vertikalią šio elemento struktūrą, kurios bendras „storis“ yra 1,5–2,0 tūkst. km, vaizduoja keli pagrindiniai sluoksniai, įskaitant:

1. Troposfera.
2. tropopauzė.
3. Stratosfera.
4. Stratopauzė.
5. mezosfera ir mezopauzė.
6. Termosfera.
7. egzosfera.

Pagrindiniai atmosferos elementai

Troposfera yra sluoksnis, kuriame stiprios vertikalios ir horizontalūs judesiai, būtent čia formuojasi orai, krituliai, klimato sąlygos. Jis tęsiasi 7-8 kilometrus nuo planetos paviršiaus beveik visur, išskyrus poliarinius regionus (ten - iki 15 km). Troposferoje temperatūra palaipsniui mažėja, maždaug 6,4 ° C su kiekvienu aukščio kilometru. Skirtingose ​​platumose ir metų laikais šis skaičius gali skirtis.

Žemės atmosferos sudėtis šioje dalyje pavaizduota šiais elementais ir jų procentais:

Azoto – apie 78 proc.;

Deguonis – beveik 21 proc.;

Argonas – apie vieną procentą;

Anglies dioksidas – mažiau nei 0,05 proc.

Viena kompozicija iki 90 kilometrų aukščio

Be to, čia galima rasti dulkių, vandens lašelių, vandens garų, degimo produktų, ledo kristalų, jūros druskų, daug aerozolių dalelių ir kt.. Tokia Žemės atmosferos sudėtis stebima iki maždaug devyniasdešimties kilometrų aukščio, todėl oras yra maždaug toks pat cheminė sudėtis, ne tik troposferoje, bet ir viršutiniuose sluoksniuose. Tačiau ten atmosfera iš esmės kitokia. fizines savybes. Sluoksnis, turintis bendrą cheminę sudėtį, vadinamas homosfera.

Kokie kiti elementai yra Žemės atmosferoje? Procentais (pagal tūrį, sausame ore) tokios dujos kaip kriptonas (apie 1,14 x 10 -4), ksenonas (8,7 x 10 -7), vandenilis (5,0 x 10 -5), metanas (apie 1,7 x 10 -7). 4), azoto oksidas (5,0 x 10 -5) ir kt. Pagal išvardintų komponentų masės procentus daugiausia yra azoto oksido ir vandenilio, po to seka helis, kriptonas ir kt.

Skirtingų atmosferos sluoksnių fizinės savybės

Fizinės troposferos savybės yra glaudžiai susijusios su jos prisirišimu prie planetos paviršiaus. Iš čia atspindėta saulės šiluma infraraudonųjų spindulių pavidalu siunčiama atgal, įskaitant šilumos laidumo ir konvekcijos procesus. Štai kodėl temperatūra krenta didėjant atstumui nuo žemės paviršiaus. Toks reiškinys stebimas iki stratosferos aukščio (11-17 kilometrų), tada temperatūra praktiškai nekinta iki 34-35 km, o tada vėl temperatūra pakyla iki 50 kilometrų aukščio ( viršutinė stratosferos riba). Tarp stratosferos ir troposferos yra plonas tarpinis tropopauzės sluoksnis (iki 1-2 km), kuriame virš pusiaujo stebima pastovi temperatūra - apie minus 70 ° C ir žemiau. Virš ašigalių tropopauzė vasarą „įšyla“ iki minus 45°C, žiemą temperatūra čia svyruoja apie –65°C.

Žemės atmosferos dujų sudėtis apima tokį svarbų elementą kaip ozonas. Prie paviršiaus jo yra palyginti nedaug (nuo dešimties iki minus šeštosios procento galios), nes dujos susidaro veikiamos saulės spindulių iš atominio deguonies viršutinėse atmosferos dalyse. Visų pirma, didžioji ozono dalis yra maždaug 25 km aukštyje, o visas „ozono ekranas“ yra 7–8 km atstumu nuo ašigalių, nuo 18 km ties pusiauju ir iki penkiasdešimties kilometrų. apskritai virš planetos paviršiaus.

Atmosfera saugo nuo saulės spindulių

Oro sudėtis Žemės atmosferoje yra labai svarbi svarbus vaidmuo gyvybės išsaugojime, nes atskiri cheminiai elementai ir kompozicijos sėkmingai riboja saulės spinduliuotės patekimą į žemės paviršių ir ant jo gyvenančius žmones, gyvūnus ir augalus. Pavyzdžiui, vandens garų molekulės efektyviai sugeria beveik visus infraraudonųjų spindulių diapazonus, išskyrus ilgius nuo 8 iki 13 mikronų. Ozonas, priešingai, sugeria ultravioletinius spindulius iki 3100 A bangos ilgio. Be plono jo sluoksnio (vidutiniškai 3 mm, jei jis yra planetos paviršiuje), tik vanduo, esantis daugiau nei 10 metrų gylyje ir požeminiai urvai, ten, kur saulės spinduliai nepasiekia, gali būti apgyvendinti.

Nulis Celsijaus stratopauzėje

Tarp kitų dviejų atmosferos lygių – stratosferos ir mezosferos – yra nuostabus sluoksnis – stratopauzė. Ji maždaug atitinka ozono maksimumų aukštį ir čia stebima gana patogi žmogui temperatūra – apie 0°C. Virš stratopauzės, mezosferoje (prasideda kažkur 50 km aukštyje ir baigiasi 80-90 km aukštyje), vėl nukrenta temperatūra, didėjant atstumui nuo Žemės paviršiaus (iki minus 70-80 °). C). Mezosferoje meteorai dažniausiai visiškai išdega.

Termosferoje - plius 2000 K!

Žemės atmosferos cheminė sudėtis termosferoje (prasideda po mezopauzės nuo maždaug 85–90–800 km aukščio) lemia tokio reiškinio, kaip laipsniškas labai išretėjusio „oro“ sluoksnių kaitinimas saulės spindulių įtakoje, galimybę. radiacija. Šioje planetos „oro dangos“ dalyje susidaro nuo 200 iki 2000 K temperatūra, kuri gaunama dėl deguonies jonizacijos (virš 300 km yra atominis deguonis), taip pat deguonies atomų rekombinacijai į molekules. , lydimas didelio šilumos kiekio išsiskyrimo. Termosfera yra ta vieta, kur atsiranda auroros.

Virš termosferos yra egzosfera – išorinis atmosferos sluoksnis, iš kurio į kosmosą gali ištrūkti lengvi ir greitai judantys vandenilio atomai. Žemės atmosferos cheminę sudėtį čia labiau atspindi atskiri deguonies atomai apatiniuose sluoksniuose, helio atomai viduryje ir beveik vien vandenilio atomai viršutiniuose sluoksniuose. Čia vyrauja aukšta temperatūra – apie 3000 K ir nėra atmosferos slėgio.

Kaip susidarė žemės atmosfera?

Tačiau, kaip minėta aukščiau, planeta ne visada turėjo tokią atmosferos sudėtį. Iš viso yra trys šio elemento kilmės sąvokos. Pirmoji hipotezė daro prielaidą, kad atmosfera buvo paimta akrecijos procese iš protoplanetinio debesies. Tačiau šiandien ši teorija susilaukia didelės kritikos, nes tokią pirminę atmosferą turėjo sunaikinti saulės „vėjas“ iš mūsų planetos sistemos žvaigždės. Be to, daroma prielaida, kad lakieji elementai negalėjo likti tokių planetų formavimosi zonoje kaip antžeminė grupė dėl per aukštos temperatūros.

Pirminės Žemės atmosferos sudėtis, kaip rodo antroji hipotezė, galėjo susidaryti dėl aktyvaus paviršiaus bombardavimo asteroidų ir kometų, atvykusių iš apylinkių. saulės sistema ankstyvose vystymosi stadijose. Gana sunku patvirtinti ar paneigti šią koncepciją.

Eksperimentuokite IDG RAS

Labiausiai tikėtina yra trečioji hipotezė, kuri mano, kad atmosfera atsirado dėl dujų išsiskyrimo iš žemės plutos mantijos maždaug prieš 4 milijardus metų. Ši koncepcija buvo išbandyta Rusijos mokslų akademijos Geologijos ir geochemijos institute atliekant eksperimentą „Tsarev 2“, kai meteorinės medžiagos mėginys buvo kaitinamas vakuume. Tada buvo užfiksuotas dujų, tokių kaip H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 ir kt., išsiskyrimas. Todėl mokslininkai pagrįstai manė, kad pirminės Žemės atmosferos cheminė sudėtis apima vandenį ir anglies dioksidą, vandenilio fluoridą. garai (HF), anglies monoksido dujos (CO), vandenilio sulfidas (H 2 S), azoto junginiai, vandenilis, metanas (CH 4), amoniako garai (NH 3), argonas ir kt. Dalyvavo pirminės atmosferos vandens garai hidrosferos susidarymas, anglies dioksidas pasirodė esąs labiau surištas organinėse medžiagose ir uolienose, azotas pateko į šiuolaikinio oro sudėtį, taip pat vėl į nuosėdines uolienas ir organines medžiagas.

Pirminės Žemės atmosferos sudėtis neleistų šiuolaikiniams žmonėms būti joje be kvėpavimo aparatų, nes tada nebuvo reikiamo deguonies kiekio. Šis elementas atsirado dideliais kiekiais prieš pusantro milijardo metų, kaip manoma, vykstant fotosintezės procesui mėlynai žaliuose ir kituose dumbliuose, kurie yra seniausi mūsų planetos gyventojai.

Deguonies minimumas

Tai, kad Žemės atmosferos sudėtis iš pradžių buvo beveik beanoksiška, rodo tai, kad seniausiose (Katarchėjos) uolienose randamas lengvai oksiduojantis, bet neoksiduojamas grafitas (anglis). Vėliau vadinamieji juostiniai geležies rūdos, kuriame buvo praturtintų geležies oksidų tarpsluoksniai, o tai reiškia galingo molekulinės formos deguonies šaltinio atsiradimą planetoje. Tačiau šie elementai pasitaikydavo tik periodiškai (galbūt tie patys dumbliai ar kiti deguonies gamintojai atsirasdavo kaip mažos salelės bevandenėje dykumoje), o likęs pasaulis buvo anaerobinis. Pastarąjį pagrindžia faktas, kad lengvai oksiduojamas piritas buvo rastas tėkmės apdorotų akmenukų pavidalu be cheminių reakcijų pėdsakų. Kadangi tekantis vanduo negali būti blogai aeruojamas, susiformavo nuomonė, kad ikikambro atmosferoje buvo mažiau nei vienas procentas šiandieninės sudėties deguonies.

Revoliucinis oro sudėties pokytis

Maždaug proterozojaus viduryje (prieš 1,8 mlrd. metų) įvyko „deguonies revoliucija“, kai pasaulis perėjo į aerobinį kvėpavimą, kurio metu iš vienos maistinės medžiagos molekulės (gliukozės) galima gauti 38, o ne dvi (kaip su anaerobinis kvėpavimas) energijos vienetai. Žemės atmosferos sudėtis deguonies atžvilgiu pradėjo viršyti vieną procentą šiuolaikinės, ėmė formuotis ozono sluoksnis, apsaugantis organizmus nuo radiacijos. Būtent nuo jos „paslėpė“ po storais lukštais, pavyzdžiui, tokius senovinius gyvūnus kaip trilobitai. Nuo tada iki mūsų laikų pagrindinio „kvėpavimo“ elemento turinys palaipsniui ir lėtai didėjo, todėl planetoje vystėsi įvairios gyvybės formos.

Atmosferos orą sudaro azotas (77,99%), deguonis (21%), inertinės dujos (1%) ir anglies dioksidas (0,01%). Anglies dioksido dalis laikui bėgant didėja dėl to, kad į atmosferą patenka kuro degimo produktai, be to, mažėja miškų, kurie sugeria anglies dioksidą ir išskiria deguonį, plotas.

Atmosferoje taip pat yra nedidelis kiekis ozono, kuris telkiasi maždaug 25-30 km aukštyje ir sudaro vadinamąjį ozono sluoksnį. Šis sluoksnis sukuria barjerą saulės ultravioletinei spinduliuotei, kuri yra pavojinga gyviems Žemės organizmams.

Be to, atmosferoje yra vandens garų ir įvairių priemaišų – dulkių dalelių, vulkaninių pelenų, suodžių ir pan. Prie žemės paviršiaus ir tam tikrose vietose priemaišų koncentracija didesnė: virš didelių miestų, dykumų.

Troposfera- žemesnė, jame yra daugiausia oro ir. Šio sluoksnio aukštis nevienodas: nuo 8-10 km prie tropikų iki 16-18 km prie pusiaujo. troposferoje jis mažėja kylant aukščiui: 6°C vienam kilometrui. Troposferoje formuojasi orai, vėjai, krituliai, debesys, ciklonai ir anticiklonai.

Kitas atmosferos sluoksnis yra stratosfera. Oras jame daug retesnis, jame daug mažiau vandens garų. Temperatūra žemutinėje stratosferos dalyje yra -60 - -80°C ir krenta didėjant aukščiui. Ozono sluoksnis yra stratosferoje. Stratosferai būdingas didelis vėjo greitis (iki 80-100 m/s).

Mezosfera- vidurinis atmosferos sluoksnis, esantis virš stratosferos aukštyje nuo 50 iki S0-S5 km. Mezosferai būdingas vidutinės temperatūros sumažėjimas, kai aukštis nuo 0 ° C prie apatinės ribos iki -90 ° C prie viršutinės ribos. Netoli viršutinės mezosferos ribos yra nešvarūs debesys naktį apšviesta saulės. Oro slėgis ties viršutine mezosferos riba yra 200 kartų mažesnis nei žemės paviršiuje.

Termosfera- esantis virš mezosferos, aukštyje nuo SO iki 400-500 km, joje temperatūra iš pradžių lėtai, o paskui vėl greitai pradeda kilti. Priežastis – ultravioletinės spinduliuotės sugertis iš Saulės 150-300 km aukštyje. Termosferoje temperatūra nuolat kyla iki maždaug 400 km aukščio, kur pasiekia 700-1500°C (priklausomai nuo saulės aktyvumo). Veikiant ultravioletinei ir rentgeno bei kosminei spinduliuotei, taip pat vyksta oro jonizacija („poliarinės šviesos“). Pagrindinės jonosferos sritys yra termosferoje.

Egzosfera- išorinis, labiausiai išretėjęs atmosferos sluoksnis, prasideda 450-000 km aukštyje, o jo viršutinė riba yra kelių tūkstančių km atstumu nuo žemės paviršiaus, kur dalelių koncentracija tampa tokia pati kaip tarpplanetinėje. erdvė. Egzosfera susideda iš jonizuotų dujų (plazmos); apatinę ir vidurinę egzosferos dalis daugiausia sudaro deguonis ir azotas; didėjant aukščiui, santykinė lengvųjų dujų, ypač jonizuoto vandenilio, koncentracija sparčiai didėja. Temperatūra egzosferoje 1300-3000°C; jis auga lėtai su aukščiu. Egzosferoje yra Žemės radiacijos juostos.

Pagrindinių atmosferos oro dujų vaidmuo ir svarba

Atmosferos sudėtis ir struktūra.

Atmosfera yra dujinis Žemės apvalkalas. Vertikalus atmosferos plotis yra daugiau nei trys žemės spinduliai (vidutinis spindulys yra 6371 km), o masė yra 5,157x10 15 tonų, tai yra maždaug viena milijonoji Žemės masės dalis.

Atmosferos padalijimas į sluoksnius vertikalia kryptimi grindžiamas taip:

atmosferos oro sudėtis,

Fizikiniai ir cheminiai procesai;

Aukščio temperatūros pasiskirstymas;

Atmosferos sąveika su apatiniu paviršiumi.

Mūsų planetos atmosfera yra mechaninis įvairių dujų mišinys, įskaitant vandens garus, taip pat tam tikrą kiekį aerozolių. Sauso oro sudėtis apatiniame 100 km išlieka beveik pastovi. Švarus ir sausas oras, kuriame nėra vandens garų, dulkių ir kitų priemaišų, yra dujų mišinys, daugiausia azoto (78% oro tūrio) ir deguonies (21%). Šiek tiek mažiau nei vienas procentas yra argonas, o labai mažais kiekiais yra daug kitų dujų – ksenono, kriptono, anglies dioksido, vandenilio, helio ir kt. (1.1 lentelė).

Azotas, deguonis ir kiti atmosferos oro komponentai atmosferoje visada yra dujinės būsenos, nes kritinės temperatūros, ty temperatūra, kuriai esant jie gali būti skystoje būsenoje, yra daug žemesnės nei temperatūra, stebima Žemės paviršiuje. . Išimtis yra anglies dioksidas. Tačiau norint pereiti į skystą būseną, be temperatūros, taip pat būtina pasiekti soties būseną. Anglies dioksido atmosferoje nėra daug (0,03%) ir jis yra atskirų molekulių pavidalu, tolygiai pasiskirstęs tarp kitų atmosferos dujų molekulių. Per pastaruosius 60–70 metų dėl žmogaus veiklos jo kiekis padidėjo 10–12%.

Labiau nei kiti gali keistis vandens garų kiekis, kurio koncentracija Žemės paviršiuje esant aukštai temperatūrai gali siekti 4%. Didėjant aukščiui ir mažėjant temperatūrai, vandens garų kiekis smarkiai sumažėja (1,5–2,0 km aukštyje - per pusę ir 10–15 kartų nuo pusiaujo iki ašigalio).

Kietųjų priemaišų masė per pastaruosius 70 metų šiaurinio pusrutulio atmosferoje padidėjo maždaug 1,5 karto.

Oro dujinės sudėties pastovumą užtikrina intensyvus apatinio oro sluoksnio maišymas.

Apatinių sauso oro sluoksnių dujų sudėtis (be vandens garų)

Pagrindinių atmosferos oro dujų vaidmuo ir svarba

DEGUONIS (O) gyvybiškai svarbus beveik visiems planetos gyventojams. Tai aktyvios dujos. Dalyvauja cheminėse reakcijose su kitomis atmosferos dujomis. Deguonis aktyviai sugeria spinduliavimo energiją, ypač labai trumpus, mažesnius nei 2,4 μm bangos ilgius. Veikiant saulės ultravioletinei spinduliuotei (X< 03 µm), deguonies molekulė skyla į atomus. Atominis deguonis, jungdamasis su deguonies molekule, sudaro naują medžiagą – triatominį deguonį arba ozonas(Ozas). Ozonas dažniausiai randamas dideliame aukštyje. Ten jo vaidmuo planetai yra ypač naudingas. Žemės paviršiuje žaibo išlydžių metu susidaro ozonas.

Skirtingai nuo visų kitų atmosferoje esančių dujų, kurios neturi nei skonio, nei kvapo, ozonas turi būdingą kvapą. Išvertus iš graikų kalbos, žodis „ozonas“ reiškia „aštrus kvapas“. Po perkūnijos šis kvapas yra malonus, jis suvokiamas kaip gaivos kvapas. Dideliais kiekiais ozonas yra nuodinga medžiaga. Miestuose, kuriuose yra daug automobilių ir dėl to išmetama daug automobilių dujų, ozonas susidaro veikiant saulės spinduliams esant be debesų ar šiek tiek debesuoto oro. Miestą gaubia geltonai mėlynas debesis, prastėja matomumas. Tai fotocheminis smogas.

AZOTAS (N2) yra neutralios dujos, nereaguoja su kitomis atmosferos dujomis, nedalyvauja sugeriant spinduliavimo energiją.

Iki 500 km aukščio atmosfera daugiausia susideda iš deguonies ir azoto. Tuo pačiu metu, jei apatiniame atmosferos sluoksnyje vyrauja azotas, tai dideliame aukštyje deguonies yra daugiau nei azoto.

ARGONAS (Ag) - neutralios dujos, nedalyvauja reakcijoje, nedalyvauja spinduliavimo energijos sugėrime ir išskyrime. Panašiai – ksenonas, kriptonas ir daugelis kitų dujų. Argonas yra sunki medžiaga, aukštuose atmosferos sluoksniuose jo labai mažai.

ANGLIES DIOKSIDO (CO2) atmosferoje vidutiniškai yra 0,03%. Šios dujos labai reikalingos augalams ir jas aktyviai pasisavina. Tikrasis kiekis ore gali šiek tiek skirtis. Pramonės zonose jo kiekis gali padidėti iki 0,05 proc. V kaimas, virš miškų, jo laukai mažesni. Virš Antarktidos maždaug 0,02 % anglies dioksido, t.y. Ouse mažesnis nei vidutinis kiekis atmosferoje. Tiek pat ir dar mažiau virš jūros – 0,01–0,02%, nes anglies dioksidą intensyviai sugeria vanduo.

Oro sluoksnyje, kuris yra tiesiai prie žemės paviršiaus, anglies dvideginio kiekis taip pat kasdien svyruoja.

Naktį daugiau, dieną mažiau. Tai paaiškinama tuo, kad dieną anglies dioksidą augalai sugeria, bet ne naktį. Planetos augalai per metus iš atmosferos paima apie 550 milijardų tonų deguonies ir į ją grąžina apie 400 milijardų tonų deguonies.

Anglies dioksidas yra visiškai skaidrus trumpabangiams saulės spinduliams, tačiau intensyviai sugeria šiluminę Žemės infraraudonąją spinduliuotę. Su tuo susijusi šiltnamio efekto problema, apie kurią periodiškai įsiplieskia diskusijos mokslinės spaudos puslapiuose, o daugiausia – žiniasklaidoje.

HELIS (He) yra labai lengvos dujos. Į atmosferą jis patenka iš žemės plutos dėl radioaktyvaus torio ir urano skilimo. Helis patenka į kosmosą. Helio mažėjimo greitis atitinka jo patekimo iš Žemės žarnų greitį. Nuo 600 km aukščio iki 16 000 km mūsų atmosferą daugiausia sudaro helis. Vernadskio žodžiais tariant, tai yra „Žemės helio vainikas“. Helis nereaguoja su kitomis atmosferos dujomis ir nedalyvauja spinduliuojant šilumos perdavimą.

VANDENILIS (Hg) yra dar lengvesnės dujos. Prie Žemės paviršiaus jo yra labai mažai. Jis pakyla į viršutinius atmosferos sluoksnius. Termosferoje ir egzosferoje atominis vandenilis tampa dominuojančiu komponentu. Vandenilis yra aukščiausias, labiausiai nutolęs mūsų planetos apvalkalas. Viršuje 16 000 km iki viršutinės atmosferos ribos, tai yra iki 30–40 tūkstančių km aukščio, vyrauja vandenilis. Taigi, mūsų atmosferos cheminė sudėtis su aukščiu artėja prie Visatos cheminės sudėties, kurioje vandenilis ir helis yra labiausiai paplitę elementai. Tolimiausioje, itin reta viršutinių atmosferos sluoksnių dalyje vandenilis ir helis išeina iš atmosferos. Jų atskirų atomų greitis yra pakankamai didelis.