Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

География АТМОСФЕРА
просмотров - 209

Вспомните! Что такое атмосфера Земли? Какова ее мощность? На какие слои и по каким признакам подразделяют атмосферу? Каков газовый состав атмосферы? Охарактеризуйте значение атмосферы для природы Земли, Какие методы изучении атмосферы вам известны? Почему крайне важно охранять атмосферу от загрязнения? Какие процессы и явления, происходящие в атмосфере, вам известны?

Понятие об атмосфере. Ее границы, состав, строение, значение и охрана

Атмосфера — воздушная оболочка, окружающая Землю и вращающаяся вместе с ней вокруг оси. Нижней границей атмосферы является поверхность Земли, так что мы живем на дне воздушного океана. Верхняя граница условно проводится на высоте около 1000 км, хотя атмосфера простирается гораздо выше — до 20 000 км, но на такой высоте она крайне разрежена.

Воздух атмосферы — смесь газов, в которой находятся во взвешенном состоянии жидкие и твердые частицы. В воздухе до высоты примерно 100 км содержится 78 % азота͵ 21 % кислорода, около 1 % инœертных газов (по объему). Каждый газ в атмосфере выполняет свои функции. Огромна роль свободного кислорода: без него невозможны дыхание, горение, окислительные процессы. Азот — важный биогенный элемент. Он входит в состав белков и нуклеиновых кислот, его соединœения обеспечивают минœеральное питание растений. Диоксид углерода (углекислый газ) — «уте­плитель» Земли: он пропускает солнечную энергию, но задержива­ет тепловое излучение Земли. Диоксид углерода используется зелœеными растениями для построения органического вещества. Кислород, азот и диоксид углерода активно принимают участие также в геохимических процессах, в частности в химическом выветривании горных пород. Очень важна роль озона О3, хотя его в атмосфере мало. Он концентрируется на высоте 20—25 км (озоновый экран) я поглощает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ в больших дозах губительно действует на живые организмы. В воздухе, особенно городском, много мелких твердых частиц. Их количество увеличивается после извержения вулканов, массовых лесных пожаров, пыльных бурь и т.д. Твердые частицы служат ядрами конденсации, вокруг которых образуются капли воды и снежинки. Составной частью воздуха является также невидимый водяной пар, который при определœенных условиях Конденсируется или сублимируется и дает осадки. Как и углекислый газ, он тоже играет роль утеплителя Земли.

Воздух в тонком слое бесцветен. Цвет же неба изменяется в зависимости от интенсивности солнечных лучей, которая, в свою очередь, определяется длиной волны: интенсивность рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени их длины. В первую очередь рассеиваются коротковолновые лучи — фиолетовые, синие, голубые, в последнюю — красные. По этой причине на больших высотах цвет неба фиолетовый, а в нижней части — голубой.

Масса атмосферы составляет одну миллионную долю массы земного шара. Половина ее находится в нижнем слое толщиной 5 км, на следующие 5 км приходится одна четвертая часть массы атмосферы. Следовательно, с подъемом вверх масса воздуха и давление существенно уменьшаются. В вертикальном направлении атмосфера неоднородна. По характеру изменения температуры воздуха с высотой и другим физическим свойствам она делится на несколько концентрических оболочек.

Тропосфера — самый нижний и плотный слой атмосферы. Его верхняя граница расположена на высоте 18 км над экватором и 1 8—9 км над полюсами. Температура воздуха убывает с высотой в среднем на 0,6° на каждые 100 м и достигает у верхней границы — 55 °С. В тропосфере происходит интенсивное вертикальное движение воздуха конвекция — и горизонтальное перемещение ветры. Здесь сосредоточен почти весь воздух, водяной пар, образуются туманы, облака, осадки. Вообще погода в основном формируется в тропосфере.

Стратосфера простирается в среднем до высоты 50 км.

Температура воздуха в ней возрастает за счет поглощения солнечной энергии озоном и у верхней границы приближается к 0*РС. В стратосфере почти нет водяного пара, в связи с этим практически нет и облаков. Раньше предполагали, что стратосфера является спокойной средой. На самом делœе оказалось, что в ней дуют ураганные ветры со скоростью до 300—400 км/ч.

Несколько концентрических оболочек выделяют в атмосфере и выше. Верхние слои атмосферы в отличие от нижних ионизированы. В них наблюдаются полярные сияния и магнитные бури.

Атмосфера имеет большое значение для Земли. Она защищает всœе живое на Земле от пагубного воздействия ультрафиолетовой солнечной радиации, а также от корпускулярных потоков — электрически заряженных частиц, летящих от Солнца, и космических лучей. Без атмосферы Земля была бы такой же безжизненной, как Луна. Атмосфера предохраняет Землю от чрезмерного перегревания днем и охлаждения ночью. На Луне, где нет атмосферы, суточная амплитуда температур достигает 300 °С. Атмосфера служит «броней» против метеоритов — желœезокаменных «пришельцев» из Космоса, большая часть которых, попадая в плотные слои атмосферы, сгорает.

Атмосфера взаимодействует со всœеми оболочками Земли. Между земной поверхностью (сушей и водой) и атмосферой осуществляется постоянный обмен теплом и влагой. Без атмосферы не было бы ни ветра, ни звука, ни осадков. Воздух (кислород, азот, диоксид углерода и другие газы) — крайне важное условие органической жизни на нашей планете, он нужен людям, животным, растениям.

Изучением атмосферы и снабжением практических организаций информацией о погоде и климате занимается метеослужба, которая объединяет научные метеорологические учреждения и сеть метеостанций. Существует Всемирная служба погоды в рамках Всемирной метеорологической организации при ООН. Она включает три мировых метеорологических центра — в Москве, Вашингтоне и Мельбурне — и двадцать шесть региональ­ных. Функции мирового и регионального метеорологических центров в Москве выполняет Гидрометцентр страны.

Для познания процессов, происходящих в атмосфере, недоста­точно исследования лишь нижних ее слоев. Высокие слои атмосферы изучают с помощью радиозондов, геофизических ракет, искусственных спутников Земли и т.д.

Большое влияние на состав воздуха нижних слоев атмосферы оказывает человек. Изменение состава воздуха атмосферы, вызванное хозяйственной деятельностью людей, приводит к нежелательным последствиям. К примеру, увеличение содержания оксида серы в воздухе приводит к кислотным дождям. От автотранспорта и предприятий цветной металлургии в воздух поступают тяжелые металлы. Вредны выбросы химических и нефтехимических предприятий. Особенно загрязнен воздух городов.

К глобальным изменениям климата может привести концен­трация в атмосфере фреонов и диоксида углерода. Фреоны, широко применяемые в быту и промышленности, а также оксиды азота͵ выбрасываемые двигателями самолетов, могут до опасных пределов уменьшить концентрацию озона. Основная часть антропогенного диоксида углерода образуется в результате сжигания органического топлива. Диоксид углерода усиливает «тепличный эффект» Атмосферы. При этом возможно повышение средней температуры воздуха у земной поверхности, что неизбежно приведет к v серьезным нарушениям природных процессов в географической I оболочке.

Сегодня принимаются меры к строительству очистных сооружений и внедрению безотходного производства, что приведет к снижению выбросов вредных веществ в атмосферу.

На охрану воздуха в нашем государстве и других странах тратятся большие средства. За соблюдением норм предельно допустимых концентраций вредных веществ наблюдает санитарная служба.

Принципиально новой информационной системой является Мониторинг, основная задача которого не только наблюдение за состоянием окружающей среды в связи с антропогенными воздействиями, но и оценка и прогноз его для охраны природы.

Нагревание атмосферы

Основным источником жизни и многих природных процессов на Земле является лучистая энергия Солнца, или энергия солнечной радиации. На Землю поступает лишь одна двухмиллиардная часть электромагнитной солнечной радиации, основная же ее часть рассеивается в Мировом пространстве. Путь от Солнца до Земли солнечные лучи проходят за 8,3 мин.

Радиация бывает прямая и рассеянная. Прямая радиация непосредственно достигает земной поверхности в виде прямых лучей, исходящих от солнечного диска в ясный день. Проходя Сквозь земную атмосферу, солнечная радиация изменяется и по интенсивности, и по спектральному составу вследствие ее поглощения и рассеяния атмосферными газами и взвешенными в воздухе жидкими и твердыми частицами. В результате у земной поверхности поток прямой солнечной радиации, поступающей от Солнца, колеблется в широких пределах в зависимости от физических свойств атмосферы и длины пути, проходимого солнечными лучами. Часть солнечной радиации, рассеянной в атмосфере, доходит до поверхности Земли от всœего небесного свода и принято называть рассеянной солнечной радиацией.

Совокупность прямой и рассеянной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, называют суммарной радиацией. Величина годовой суммарной радиации зависит прежде всœего от угла падения на земную поверхность солнечных лучей (который определяется географической широтой), а также от прозрачности атмосферы и продолжительности освещения. В целом суммарная радиация уменьшается от экваториально-тропических широт к полюсам. Она максимальна — около 850 кДж/см2 в год (200 ккал/см2 в год)— в тропических пустынях, где прямая солнечная радиация из-за большой высоты Солнца и безоблачного неба наиболее интенсивная. В летнее полугодие различия в поступлении суммарной солнечной радиации между низкими и высокими широтами сглаживаются за счет большей продолжительности освещения в полярных районах (полярный день), в зимнее полугодие они достигают максимума (полярная ночь).

Суммарная солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, частично отражается ею и теряется (отраженная радиация). При этом большая ее часть поглощается земной повер­хностью и превращается в теплоту. Воздух нагревается от земной поверхности за счет длинноволнового теплового излучения Земли, так называемой земной радиации. Вот почему с подъемом вверх в тропосфере температура понижается. Часть земной радиации теряется в виде теплового излучения. При этом большая «е доля задерживается атмосферой. Свойство атмосферы пропускать сол­нечную радиацию к земной поверхности, но задерживать ее тепловое излучение (главным образом благодаря водяному пару и диоксиду углерода) принято называть парниковым эффектом.

Та часть суммарной радиации, которая остается после отражения и теплового излучения от земной поверхности, принято называть радиационным балансом (остаточной радиацией). В целом за год всюду на Земле он положительный, за исключением высоких ледяных пустынь Антарктиды и Гренландии. Радиационный баланс закономерно уменьшается от экватора (350 кДж/см2 в год) к полюсам, где он близок к нулю. От экватора до субтропиков (сороковые широты) радиационный баланс в течение всœего года положительный, а начиная с умеренных широт летом — положительный, зимой — отрицательный.

Соответственно и температура воздуха тоже зональна и убывает от экватора к полюсам. Эта закономерность наглядно отображена на климатических картах мира, где показаны годовые изотермы или изотермы самого теплого и холодного месяцев (июля или января). Изотермы — это линии на картах, соединяющие точки с одинаковой температурой воздуха за определœенный промежуток времени. Анализ карты годовых изотерм позволяет сделать следующие выводы.

1, В экваториально-тропических широтах понижение температуры воздуха по мере удаления от экватора происходит медленно, в умеренных — довольно быстро, в приполярных широтах — вновь медленно. Это связано с тем, что величина поступающей солнечной радиации зависит не просто от географической широты, а от синуса угла падения солнечных лучей, подверженного наибольшим изменениям в пределах 40—50° широты.

2. Все параллели северного полушария теплее аналогичных параллелœей южного полушария. Самые высокие среднегодовые температуры (26—27 °С) наблюдаются не на экваторе, а на 10° с.ш. — термическом экваторе Земли. Такое явление объясняется тем, что в северном полушарии в низких широтах значительную площадь занимают материки, нагретые в течение всœего года, а в южном полушарии большую площадь занимают океаны, следова­тельно, больше теплоты затрачивается на испарение. Вместе с тем, охлаждающее влияние на южное полушарие оказывает материк Антарктида, покрытый льдами.

3. Изотермы не совпадают с параллелями, хотя солнечная радиация распределяется зонально. Это особенно заметно в Северном полушарии, где наблюдается чередование материков и океанов. Отклонение изотерм от широтного направления лучше выражено на картах январских изотерм. К примеру, изотерма 0°С над сушей достигает широты 40°, образуя «волны холода», а над океанами заходит за полярный круг, образуя «волны тепла». Такое отклонение изотерм от параллелœей почти до меридионального направления вдоль побережий вызвано неодинаковыми условиями нагревания и охлаждения суши и моря, влиянием теплых и холодных течений в сочетании с господствующими западными ветрами.

Разность среднемесячных температур самого теплого и самого Холодного месяцев принято называть годовой амплитудой температур, разность между самой высокой и самой низкой температурой воздуха в течение суток — суточной амплитудой температур. И та и другая амплитуды температур меньше на побережьях в морском климате и больше во внутренних частях материков в континœентальном и особенно резко континœентальном климате. По времени наступления максимальных и минимальных Среднемесячных температур воздуха в течение года различают Четыре базовых типа годового хода температур (рис. 8). Первый — экваториальный тип: температуры весь год ровные с двумя небольшими максимумами (27-28°С) после дней равноденствия (апрель, октябрь) и двумя небольшими минимумами (24-25°С) после дней солнцестояния (июль, январь). Второй — Тропический тип; для него характерны один максимум (более 30°С) и один минимум (около 20°С) температур воздуха, третий — тип умеренных широт; характерны один максимум и

один минимум температур в течение года, причем температуры изменяются таким образом, что год разбивается на четыре сезона. Четвертый — полярный тип; один максимум и один минимум температур, причем весь год или почти весь год температуры отрицательные.

Самые высокие температуры воздуха на Земле наблюдаются в тропических пустынях; на севере Африки, близ Триполи, зарегистрирована температура +58,1 °С. Самые низкие темпера­туры приземного слоя воздуха (-89,2 °С) отмечены в 1982 ᴦ. в Антарктиде на внутриконтинœентальной станции «Восток», распо­ложенной на высоте 3488 м над уровнем моря, а в северном полушарии — в Восточной Сибири в посœелке Оймякон (-71°С), расположенном в котловинœе среди гор, в верховьях реки Индигирки.

На Земле выделяется семь тепловых поясов - жаркий, два умеренных, два холодных и два вечного мороза.

Границами тепловых поясов являются изотермы. Жаркий пояс ограничен с обеих сторон годовыми изотермами +20°С. Эти изотермы оконтуривают на суше ареал распространения дикора­стущих плодоносящих пальм, в океанах — коралловых построек. Два умеренных пояса ограничены со стороны экватора годовой изотермой +20°С, со стороны полюсов — +10°С самого теплого месяца, которая совпадает примерно с границей тундры и леса.

Два холодных пояса лежат между изотермами +10 и 0°С самого теплого месяца. На суше это зоны тундры. .Две области вечного роза оконтуриваются изотермой О °С самого теплого месяца, царство вечных снегов и льдов.


Читайте также


  • - Лекция 1. Культурная атмосфера послевоенного десятилетия и 50-60-х годов. Феномен «оттепели».

    Всю литературу ХХ века можно разделить на два больших периода — СЛАЙД 1. Мы будем изучать второй период, который, в свою очередь, можно разделить на следующие периоды — СЛАЙД 2. Начнем с 1950-60-х. Первые послевоенные годы знаменовали переход от героического к прозаическому... [читать подробенее]


  • - Атмосфера по сравнению с современными стандартами была поразительно свободной.

    Подземелье, и до самого момента казни они видели только тюремщика. Чаще всего тюремная Наших дней. Тюремная дисциплина ранее была слабой. Лишь приговоренных к казни бросали в Тюрем, которые в больших количествах стали строить позднее, начиная с девятнадцатого века и... [читать подробенее]


  • - Атмосфера

    Б: Мне хотелось снять фильм, который показал бы, как грустно и лирично живется двум старушкам в комнатах, полных газет и кошек. А: Тебе не надо делать его грустным. Ты должна просто сказать: «Вот как сегодня живут люди». Все пространства — это одно единое пространство,... [читать подробенее]


  • - Культурное развитие и духовная атмосфера советского общества в 40-80-х гг. XX в.

    ИСТОРИЯ В АФОРИЗМАХ «Нам, товарищи, нужны подобрее Щедрины и такие Гоголи, чтобы нас не трогали».Стишок появился в 1950-е гг. Он отражал позицию советского руководства, которое не просто болезненно реагировало на любую критику советского строя в любой форме, но и решительно... [читать подробенее]


  • - Культура обслуживания. Дизайн помещений и атмосфера ресторана.

    Восприятие качества ресторанных услуг потребителем. Внутреннее и внешнее (заметное потребителю) качество ресторанных услуг. При характеристике качества ресторанных услуг выделяют такие аспекты: 1. Внутреннее качество (незаметное потребителю), которое... [читать подробенее]


  • - АТМОСФЕРА МАГАЗИНА

    ПРИМЕНЕНИЕ МЕРЧАНДАИЗИНГА Предметов Около 20 000 На глаза попадаются И за это время ему Супермакете минут 30- Находится в Средний покупатель Исследования, Американские Как показывают КАК ВЛИЯТЬ НА ПОВЕДЕНИЕ ПОКУПАТЕЛЕЙ Несколько... [читать подробенее]


  • - Атмосфера.

    Атмосфера – це газова оболонка Землі. Будова атмосфери: § тропосфера – до 18 км; § стратосфера – до 25 км; § мезосфера – до 80 км; § термосфера – до 1000 км; § екзосфера – до 1900 км; § іоносфера – до 20000 км. Екологічне значення атмосфери: - захист від космічного... [читать подробенее]


  • - Земная атмосфера

    Строение атмосферы и аэродинамические силы От свойств атмосферы зависят аэродинамические силы и моменты, возникающие как на начальном участке траектории выведения, так и на заключительном участке входа в атмосферу головных частей, спускаемых аппаратов и спасаемых... [читать подробенее]


  • - Атмосфера

    Атмосфера– воздушная оболочка, окружающая земной шар, связанная с ним силой тяжести и принимающая участие в его суточном и годовом вращении. Атмосферный воздух состоит из механической смеси газов, водяного пара и примесей. Состав воздуха до высоты 100 км – 78,09% азота, 20,95%... [читать подробенее]


  • - Характеристика составных частей географической оболочки. Литосфера. Атмосфера. Гидросфера

    Изучение содержания параграфа предоставляет возможность Ø углубить знания о процессах рельефообразования на Земле, причинах образования равнин и горных систем; Ø обобщить знания о климатических особенностях Земного шара; Ø пополнить знания о типах вод и... [читать подробенее]