Строение и состав атмосферы — кислород, углекислый газ, азот

Общее

Атмосфера — это оболочка, где совмещены разные виды газов. Состав воздуха установился еще сотни миллионов лет назад, однако промышленная революция привела к увеличению углекислого газа. Все газы входящие в состав атмосферы реализуют разные функциональные задачи. Главная задача для всех газов — поглощение лучистой энергии и влияние на температурный режим на планете Земля.

В таблице 1 приведены количественные оценки составляющих атмосферы.

Таблица 1 — Химический состав сухого атмосферного воздуха возле земной поверхности

Состав атмосферы

Азот — Занимает самую большую долю в атмосфере. Химически мало активен. Он регулирует темп окисления кислородом. Биологическое связывание азота реализуется бактериями в симбиозе с высшими растениями в почвах. Обмен всего азота происходит приблизительно за 10 млн. лет. Геохимический круговорот азота показан на рис.1.

Рисунок — 1, Геохимический круговорот азота (В.А. Вронский, Г.В. Войткевич)

Кислород — очень активный элемент. Воздействие кислорода с другими элементами приводит к окислению органических веществ гетеротрофных организмов, горных пород и тд. Без кислорода мертвые органические вещества не разлагались бы. В верхних слоях атмосферы при воздействии ультрафиолетовой радиации реализуется диссонация молекул кислорода. Возникает озоновый пояс. Рассчитано, что кислород обновляется в течении 3-4 тыс. лет. Геохимический круговорот кислорода показан на рис.2.

Рисунок — 2, Геохимический круговорот кислорода (В.А. Вронский, Г.В. Войткевич)

Углекислый газ в атмосфере играет великую роль. Он образуется в результате процессов горения, дыхательного процесса живых организмов. Углекислый газ является строительным материалом для органических веществ при фотосинтезе. Также в больших количествах углекислый газ способен задерживать тепловое длинноволновое излучение, что приводит к парниковому эффекту. Он как и другие газы пропускает коротковолновою солнечную радиацию. Круговорот углерода в географической оболочке показан на рис.3.

Рисунок 3, Круговорот углерода в географической оболочке (по Ф. Рамаду, 1981)

Озон — этот газ поглощает ультрафиолетовые излучения Солнца, а поглощения солнечной радиации приводит к нагреванию воздуха. В приземных высотах озоновый шар имеет толщину 0,23 — 0,52 см. Увеличение озонового шара наблюдается при экваторе и на полюсах. Также при смене климата: весной увеличение, осенью уменьшение.

В воздухе также содержится твердые частицы. Они могут образовываться естественным и искусственным способом. Их можно увидеть, когда в окно светит солнце. Очень много таких частиц в городах. Они уменьшают точку росы и образование тумана возможное при 75% влажности.

Концентрацию твердых частиц можно отследить в прозрачности воздуха. К примеру в крупных городах Китая сейчас очень катастрофическая ситуация. Город окутан туманом, только в таком тумане находится огромное количество твердых частиц.

Водяной пар задерживает длинноволновые тепловые излучения земной поверхности (тепло), повышает температуру воздуха при конденсации водяных наров. Среднее содержание водяного пара в столбике атмосферы в умеренных широтах будет приблизительно 1,6 см. Измерения показывают что пара находится в нижнем слое атмосферы — тропосфере. Количество водяного пара зависит от температуры воздуха. К примеру в 1 м³ воздуха при температуре -20 °C может содержаться не более 1 г воды, а при +30°C — не более 30 г воды.