Jordens sammensetning. Luft
Luft er en mekanisk blanding av ulike gasser som utgjør jordens atmosfære. Luft er nødvendig for åndedrett av levende organismer og er mye brukt i industrien.
Det faktum at luft er en blanding, og ikke et homogent stoff, ble bevist under eksperimentene til den skotske forskeren Joseph Black. Under en av dem oppdaget forskeren at når hvit magnesium (magnesiumkarbonat) varmes opp, frigjøres "bundet luft", det vil si karbondioksid, og brent magnesium (magnesiumoksid) dannes. Ved brenning av kalkstein fjernes tvert imot "bundet luft". Basert på disse eksperimentene konkluderte forskeren med at forskjellen mellom karbondioksid og kaustiske alkalier er at førstnevnte inneholder karbondioksid, som er en av bestanddelene i luft. I dag vet vi at i tillegg til karbondioksid inkluderer sammensetningen av jordens luft:
Forholdet mellom gasser i jordens atmosfære angitt i tabellen er typisk for de nedre lagene, opp til en høyde på 120 km. I disse områdene ligger en godt blandet, homogen region kalt homosfæren. Over homosfæren ligger heterosfæren, som er preget av nedbrytning av gassmolekyler til atomer og ioner. Regionene er atskilt fra hverandre med en turbopause.
Den kjemiske reaksjonen der molekyler spaltes til atomer under påvirkning av sol- og kosmisk stråling kalles fotodissosiasjon. Nedfallet av molekylært oksygen produserer atomært oksygen, som er hovedgassen i atmosfæren i høyder over 200 km. I høyder over 1200 km begynner hydrogen og helium, som er de letteste av gassene, å dominere.
Siden hovedtyngden av luften er konsentrert i de 3 nedre atmosfæriske lagene, har ikke endringer i luftsammensetningen i høyder over 100 km merkbar effekt på atmosfærens samlede sammensetning.
Nitrogen er den vanligste gassen, og utgjør mer enn tre fjerdedeler av jordens luftvolum. Moderne nitrogen ble dannet ved oksidasjon av den tidlige ammoniakk-hydrogen-atmosfæren av molekylært oksygen, som dannes under fotosyntesen. For tiden kommer små mengder nitrogen inn i atmosfæren som et resultat av denitrifikasjon - prosessen med å redusere nitrater til nitritter, etterfulgt av dannelsen av gassformige oksider og molekylært nitrogen, som produseres av anaerobe prokaryoter. Noe nitrogen kommer inn i atmosfæren under vulkanutbrudd.
I de øvre lagene av atmosfæren, når de utsettes for elektriske utladninger med deltakelse av ozon, oksideres molekylært nitrogen til nitrogenmonoksid:
N 2 + O 2 → 2NO
Under normale forhold reagerer monoksidet umiddelbart med oksygen for å danne lystgass:
2NO + O 2 → 2N 2 O
Nitrogen er det viktigste kjemiske elementet i jordens atmosfære. Nitrogen er en del av proteiner og gir mineralernæring til planter. Det bestemmer hastigheten på biokjemiske reaksjoner og spiller rollen som et oksygenfortynningsmiddel.
Den nest vanligste gassen i jordens atmosfære er oksygen. Dannelsen av denne gassen er assosiert med den fotosyntetiske aktiviteten til planter og bakterier. Og jo mer mangfoldige og tallrike fotosyntetiske organismer ble, desto mer betydningsfull ble prosessen med oksygeninnhold i atmosfæren. En liten mengde tungt oksygen frigjøres under avgassing av mantelen.
I de øvre lagene av troposfæren og stratosfæren, under påvirkning av ultrafiolett solstråling (vi betegner det som hν), dannes ozon:
O 2 + hν → 2O
Som et resultat av den samme ultrafiolette strålingen brytes ozon ned:
O 3 + hν → O 2 + O
О 3 + O → 2О 2
Som et resultat av den første reaksjonen dannes atomisk oksygen, og som et resultat av den andre dannes molekylært oksygen. Alle 4 reaksjonene kalles "Chapman-mekanismen", oppkalt etter den britiske forskeren Sidney Chapman som oppdaget dem i 1930.
Oksygen brukes til respirasjon av levende organismer. Med dens hjelp oppstår oksidasjons- og forbrenningsprosesser.
Ozon tjener til å beskytte levende organismer mot ultrafiolett stråling, som forårsaker irreversible mutasjoner. Den høyeste konsentrasjonen av ozon er observert i den nedre stratosfæren innenfor den såkalte. ozonlag eller ozonskjerm, liggende i høyder på 22-25 km. Ozoninnholdet er lite: Ved normalt trykk vil all ozon i jordens atmosfære okkupere et lag bare 2,91 mm tykt.
Dannelsen av den tredje vanligste gassen i atmosfæren, argon, samt neon, helium, krypton og xenon, er assosiert med vulkanutbrudd og nedbrytning av radioaktive grunnstoffer.
Spesielt er helium et produkt av radioaktivt nedbrytning av uran, thorium og radium: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (i disse reaksjonene er α-partikkelen er heliumkjernen, som i Under prosessen med energitapet fanger den opp elektroner og blir 4 He).
Argon dannes under nedbrytningen av den radioaktive isotopen av kalium: 40 K → 40 Ar + γ.
Neon rømmer fra magmatiske bergarter.
Krypton dannes som sluttproduktet av nedbrytningen av uran (235 U og 238 U) og thorium Th.
Hovedtyngden av atmosfærisk krypton ble dannet i de tidlige stadiene av jordens utvikling som et resultat av forfallet av transuraniske elementer med en fenomenalt kort halveringstid eller kom fra verdensrommet, hvor kryptoninnholdet er ti millioner ganger høyere enn på jorden.
Xenon er et resultat av spaltningen av uran, men hoveddelen av denne gassen forblir fra de tidlige stadiene av dannelsen av jorden, fra den opprinnelige atmosfæren.
Karbondioksid kommer inn i atmosfæren som følge av vulkanutbrudd og under nedbrytning av organisk materiale. Innholdet i atmosfæren på jordens midtbreddegrader varierer sterkt avhengig av årstidene: om vinteren øker mengden CO 2, og om sommeren avtar den. Denne svingningen er assosiert med aktiviteten til planter som bruker karbondioksid i prosessen med fotosyntese.
Hydrogen dannes som et resultat av nedbryting av vann ved solstråling. Men siden den er den letteste av gassene som utgjør atmosfæren, fordamper den hele tiden ut i verdensrommet, og derfor er innholdet i atmosfæren veldig lite.
Vanndamp er et resultat av fordampning av vann fra overflaten av innsjøer, elver, hav og land.
Konsentrasjonen av hovedgassene i de nedre lagene av atmosfæren, med unntak av vanndamp og karbondioksid, er konstant. I små mengder inneholder atmosfæren svoveloksid SO 2, ammoniakk NH 3, karbonmonoksid CO, ozon O 3, hydrogenklorid HCl, hydrogenfluorid HF, nitrogenmonoksid NO, hydrokarboner, kvikksølvdamp Hg, jod I 2 og mange andre. I det nedre atmosfæriske laget, troposfæren, er det alltid en stor mengde suspenderte faste og flytende partikler.
Kilder til svevestøv i jordens atmosfære inkluderer vulkanutbrudd, pollen, mikroorganismer og, i det siste, menneskelige aktiviteter, som forbrenning av fossilt brensel under produksjon. De minste støvpartiklene, som er kondensasjonskjerner, forårsaker dannelse av tåke og skyer. Uten svevestøv som er konstant tilstede i atmosfæren, ville det ikke falle nedbør på jorden.
Vi vet alle godt at uten luft kan ikke en eneste levende skapning leve på jorden. Luft er livsviktig for oss alle. Alle, fra barn til voksne, vet at det er umulig å overleve uten luft, men ikke alle vet hva luft er og hva den består av. Så luft er en blanding av gasser som ikke kan sees eller berøres, men vi vet alle godt at den er rundt oss, selv om vi praktisk talt ikke merker det. For å utføre forskning av ulike typer, inkludert, kan du i vårt laboratorium.
Vi kan bare føle luften når vi kjenner en sterk vind eller vi er i nærheten av en vifte. Hva består luft av?Den består av nitrogen og oksygen, og bare en liten del av argon, vann, hydrogen og karbondioksid. Hvis vi vurderer luftsammensetningen i prosent, er nitrogen 78,08 prosent, oksygen 20,94 prosent, argon 0,93 prosent, karbondioksid 0,04 prosent, neon 1,82*10-3 prosent, helium 4,6*10-4 prosent, metan 1,7*10- 4 prosent, krypton 1,14*10-4 prosent, hydrogen 5*10-5 prosent, xenon 8,7*10-6 prosent, lystgass 5*10-5 prosent.
Oksygeninnholdet i luften er svært høyt, fordi det er oksygen som er nødvendig for at menneskekroppen skal fungere. Oksygen, som observeres i luften under pust, kommer inn i cellene i menneskekroppen og deltar i oksidasjonsprosessen, som et resultat av at energien som trengs for livet frigjøres. Også oksygen, som er tilstede i luften, er nødvendig for forbrenning av drivstoff, som produserer varme, samt for produksjon av mekanisk energi i forbrenningsmotorer.
Inerte gasser trekkes også ut av luft under flytendegjøring. Hvor mye oksygen er det i luften, hvis du ser på det i prosent, så er oksygen og nitrogen i luften 98 prosent. Når du kjenner svaret på dette spørsmålet, oppstår et annet spørsmål, hvilke gassformige stoffer er inkludert i luften.
Så i 1754 bekreftet en vitenskapsmann ved navn Joseph Black at luft består av en blanding av gasser, og ikke et homogent stoff som tidligere antatt. Sammensetningen av luften på jorden inkluderer metan, argon, karbondioksid, helium, krypton, hydrogen, neon og xenon. Det er verdt å merke seg at andelen luft kan variere litt avhengig av hvor folk bor.
Dessverre vil andelen karbondioksid i prosent i store byer være høyere enn for eksempel i landsbyer eller skoger. Spørsmålet oppstår hvor stor prosentandel oksygen som er i luften i fjellet. Svaret er enkelt, oksygen er mye tyngre enn nitrogen, så det vil være mye mindre av det i luften i fjellet, dette er fordi tettheten av oksygen avtar med høyden.
Oksygennivå i luften
Så når det gjelder forholdet mellom oksygen i luften, er det visse standarder, for eksempel for arbeidsområdet. For at en person skal kunne jobbe fullt ut, er oksygennivået i luften fra 19 til 23 prosent. Når du bruker utstyr i bedrifter, er det viktig å overvåke tettheten til enhetene, så vel som forskjellige maskiner. Hvis, når du tester luften i rommet der folk jobber, er oksygennivået under 19 prosent, er det viktig å forlate rommet og slå på nødventilasjon. Du kan kontrollere oksygennivået i luften på arbeidsplassen ved å invitere EcoTestExpress-laboratoriet og forskningen.
La oss nå definere hva oksygen er
Oksygen er et kjemisk grunnstoff i Mendeleevs periodiske system av grunnstoffer; oksygen har ingen lukt, ingen smak, ingen farge. Oksygen i luften er ekstremt nødvendig for menneskelig pust, så vel som for forbrenning, fordi det er ingen hemmelighet at hvis det ikke er luft, vil ingen materialer brenne. Oksygen inneholder en blanding av tre stabile nuklider, hvis massetall er 16, 17 og 18.
Så oksygen er det vanligste grunnstoffet på jorden, når det gjelder prosentandelen, den største prosentandelen oksygen finnes i silikater, som er omtrent 47,4 prosent av massen til den faste jordskorpen. Også havet og ferskvannet på hele jorden inneholder en enorm mengde oksygen, nemlig 88,8 prosent, når det gjelder mengden oksygen i luften, er den bare 20,95 prosent. Det bør også bemerkes at oksygen er en del av mer enn 1500 forbindelser i jordskorpen.
Når det gjelder produksjon av oksygen, oppnås det ved å separere luft ved lave temperaturer. Denne prosessen skjer slik: Først komprimeres luft ved hjelp av en kompressor; når den komprimeres, begynner luften å varmes opp. Den komprimerte luften får avkjøles til romtemperatur, og etter avkjøling får den utvide seg fritt.
Når ekspansjonen skjer, begynner gassens temperatur å synke kraftig, etter at luften er avkjølt kan temperaturen være flere titalls grader under romtemperatur, slik luft blir igjen utsatt for kompresjon og den frigjorte varmen fjernes. Etter flere stadier med komprimering og avkjøling av luften, utføres en rekke andre prosedyrer, som et resultat av at rent oksygen skilles ut uten urenheter.
Og her oppstår et annet spørsmål: hva er tyngre: oksygen eller karbondioksid. Svaret er ganske enkelt at karbondioksid vil være tyngre enn oksygen. Tettheten av karbondioksid er 1,97 kg/m3, men tettheten av oksygen er på sin side 1,43 kg/m3. Når det gjelder karbondioksid, viser det seg at det spiller en av hovedrollene i livet til alt liv på jorden, og har også innvirkning på karbonkretsløpet i naturen. Det er bevist at karbondioksid er involvert i reguleringen av respirasjonen, så vel som blodsirkulasjonen.
Hva er karbondioksid?
La oss nå definere mer detaljert hva karbondioksid er, og også angi sammensetningen av karbondioksid. Så, karbondioksid er med andre ord karbondioksid, det er en fargeløs gass med en litt sur lukt og smak. Når det gjelder luft, er konsentrasjonen av karbondioksid i den 0,038 prosent. De fysiske egenskapene til karbondioksid er at det ikke eksisterer i flytende tilstand ved normalt atmosfærisk trykk, men går direkte fra fast til gassform.
Karbondioksid i fast form kalles også tørris. I dag er karbondioksid en deltaker i global oppvarming. Karbondioksid produseres ved forbrenning av ulike stoffer. Det er verdt å merke seg at under industriell produksjon av karbondioksid pumpes det inn i sylindere. Karbondioksid pumpet inn i sylindere brukes som brannslukningsapparater, samt i produksjon av kullsyreholdig vann, og brukes også i pneumatiske våpen. Og også i næringsmiddelindustrien som konserveringsmiddel.
Sammensetning av innåndet og utåndet luft
La oss nå se på sammensetningen av innåndet og utåndet luft. Først, la oss definere hva pusting er. Respirasjon er en kompleks, kontinuerlig prosess der gasssammensetningen i blodet stadig fornyes. Sammensetningen av inhalert luft er 20,94 prosent oksygen, 0,03 prosent karbondioksid og 79,03 prosent nitrogen. Men sammensetningen av utåndingsluft er bare 16,3 prosent oksygen, hele 4 prosent karbondioksid og 79,7 prosent nitrogen.
Du kan merke at innåndingsluften skiller seg fra utåndingsluften i oksygeninnholdet, samt i mengden karbondioksid. Dette er stoffene som utgjør luften vi puster inn og puster ut. Dermed er kroppen vår mettet med oksygen og frigjør all unødvendig karbondioksid utenfor.
Tørr oksygen forbedrer de elektriske og beskyttende egenskapene til filmer på grunn av fravær av vann, samt deres komprimering og reduksjon av volumladning. Dessuten kan ikke tørt oksygen under normale forhold reagere med gull, kobber eller sølv. For å utføre en kjemisk analyse av luft eller annen laboratorieforskning, inkludert, kan du gjøre det i vårt EcoTestExpress-laboratorium.
Luft er atmosfæren på planeten vi bor på. Og vi har alltid spørsmålet om hva som er inkludert i luften, svaret er ganske enkelt et sett med gasser, da det allerede ble beskrevet ovenfor hvilke gasser som er i luften og i hvilken andel. Når det gjelder innholdet av gasser i luften, er alt enkelt og enkelt; prosentforholdet for nesten alle områder av planeten vår er det samme.
Luftens sammensetning og egenskaper
Luft består ikke bare av en blanding av gasser, men også av ulike aerosoler og damper. Den prosentvise sammensetningen av luft er forholdet mellom nitrogen, oksygen og andre gasser i luften. Så hvor mye oksygen er i luften, det enkle svaret er bare 20 prosent. Gassens komponentsammensetning, som for nitrogen, inneholder løveandelen av all luft, og det er verdt å merke seg at ved forhøyet trykk begynner nitrogen å ha narkotiske egenskaper.
Dette har ikke liten betydning, for når dykkere jobber, må de ofte jobbe på dyp under enormt press. Mye har blitt sagt om oksygen fordi det er av stor betydning for menneskelivet på planeten vår. Det er verdt å merke seg at en persons innånding av luft med økt oksygen i en kort periode ikke har en skadelig effekt på personen selv.
Men hvis en person inhalerer luft med et økt nivå av oksygen i lang tid, vil dette føre til patologiske endringer i kroppen. En annen hovedkomponent i luft, som mye allerede er sagt om, er karbondioksid, da det viser seg at en person ikke kan leve uten det så vel som uten oksygen.
Hvis det ikke fantes luft på jorden, ville ikke en eneste levende organisme kunne leve på planeten vår, langt mindre fungere på en eller annen måte. Dessverre, i den moderne verden, har et stort antall industrianlegg som forurenser luften vår nylig i økende grad etterlyst behovet for å beskytte miljøet, samt overvåke rensligheten til luften. Derfor bør du ta hyppige målinger av luften for å finne ut hvor ren den er. Hvis det ser ut til at luften i rommet ditt ikke er ren nok, og dette skyldes eksterne faktorer, kan du alltid kontakte EcoTestExpress-laboratoriet, som vil gjennomføre alle nødvendige tester (forskning) og gi en konklusjon om rensligheten til luft du puster inn.
De nedre lagene av atmosfæren består av en blanding av gasser kalt luft , hvori flytende og faste partikler er suspendert. Den totale massen til sistnevnte er ubetydelig sammenlignet med hele atmosfæren.
Atmosfærisk luft er en blanding av gasser, hvorav de viktigste er nitrogen N2, oksygen O2, argon Ar, karbondioksid CO2 og vanndamp. Luft uten vanndamp kalles tørr luft. På jordoverflaten er tørr luft 99 % nitrogen (78 % etter volum eller 76 % av masse) og oksygen (21 % av volum eller 23 % av masse). De resterende 1% er nesten utelukkende argon. Bare 0,08 % gjenstår for karbondioksid CO2. Tallrike andre gasser er en del av luften i tusendeler, milliondeler og enda mindre brøkdeler av prosent. Disse er krypton, xenon, neon, helium, hydrogen, ozon, jod, radon, metan, ammoniakk, hydrogenperoksid, lystgass osv. Sammensetningen av tørr atmosfærisk luft nær jordoverflaten er gitt i tabell. 1.
Tabell 1
Sammensetning av tørr atmosfærisk luft nær jordoverflaten
| Volumkonsentrasjon, % | Molekylær masse | Tetthet i forhold til tetthet tørr luft |
|
| Oksygen (O2) | |||
| Karbondioksid (CO2) | |||
| Krypton (Kr) | |||
| Hydrogen (H2) | |||
| Xenon (Xe) | |||
| Tørr luft |
Den prosentvise sammensetningen av tørr luft nær jordoverflaten er veldig konstant og nesten lik overalt. Bare karbondioksidinnholdet kan endre seg vesentlig. Som et resultat av prosessene med puste og forbrenning, kan dets volumetriske innhold i luften i lukkede, dårlig ventilerte rom, samt industrisentre, øke flere ganger - opptil 0,1-0,2%. Prosentandelen nitrogen og oksygen endres ganske lite.
Den virkelige atmosfæren inneholder tre viktige variable komponenter - vanndamp, ozon og karbondioksid. Innholdet av vanndamp i luften varierer innenfor betydelige grenser, i motsetning til andre komponenter i luften: ved jordoverflaten svinger den mellom hundredeler av prosent og flere prosent (fra 0,2 % i polare breddegrader til 2,5 % ved ekvator, og i noen tilfeller varierer fra nesten null til 4 %). Dette forklares av det faktum at vanndamp under de forholdene som eksisterer i atmosfæren kan forvandle seg til flytende og faste tilstander, og omvendt kan komme inn i atmosfæren igjen på grunn av fordampning fra jordoverflaten.
Vanndamp kommer kontinuerlig inn i atmosfæren ved fordampning fra vannoverflater, fra fuktig jord og ved transpirasjon fra planter, og den kommer i forskjellige mengder på forskjellige steder og til forskjellige tider. Den sprer seg oppover fra jordoverflaten, og transporteres med luftstrømmer fra ett sted på jorden til et annet.
En metningstilstand kan oppstå i atmosfæren. I denne tilstanden er vanndamp inneholdt i luften i den mengden som er maksimalt mulig ved en gitt temperatur. Vanndamp kalles mettende(eller mettet), og luften som inneholder den mettet.
Metningstilstanden nås vanligvis når lufttemperaturen synker. Når denne tilstanden er nådd, så med en ytterligere reduksjon i temperatur, blir en del av vanndampen overflødig og kondenserer, blir til flytende eller fast tilstand. Vanndråper og iskrystaller av skyer og tåker dukker opp i luften. Skyer kan fordampe igjen; i andre tilfeller kan skydråper og krystaller, som blir større, falle ned på jordoverflaten i form av nedbør. Som et resultat av alt dette er innholdet av vanndamp i hver del av atmosfæren i konstant endring.
De viktigste værprosessene og klimatrekkene er knyttet til vanndamp i luften og dens overganger fra gassformig til flytende og fast tilstand. Tilstedeværelsen av vanndamp i atmosfæren påvirker de termiske forholdene til atmosfæren og jordens overflate betydelig. Vanndamp absorberer sterkt langbølget infrarød stråling som sendes ut av jordoverflaten. På sin side sender den selv ut infrarød stråling, hvorav det meste går til jordoverflaten. Dette reduserer nattekjølingen av jordoverflaten og dermed også de nedre luftlagene.
Store mengder varme brukes på fordampning av vann fra jordoverflaten, og når vanndamp kondenserer i atmosfæren, overføres denne varmen til luften. Skyer som følge av kondens reflekterer og absorberer solstråling på vei til jordens overflate. Nedbør fra skyer er et viktig element i vær og klima. Til slutt er tilstedeværelsen av vanndamp i atmosfæren viktig for fysiologiske prosesser.
Vanndamp, som all gass, har elastisitet (trykk). Vanndamptrykk e er proporsjonal med dens tetthet (innhold per volumenhet) og dens absolutte temperatur. Det uttrykkes i samme enheter som lufttrykk, dvs. enten i millimeter kvikksølv, enten i millibar
Trykket av vanndamp ved metning kalles metningselastisitet. Dette maksimalt mulig vanndamptrykk ved en gitt temperatur. For eksempel, ved en temperatur på 0° er metningselastisiteten 6,1 mb . For hver 10° temperaturøkning dobles metningselastisiteten omtrent.
Hvis luften inneholder mindre vanndamp enn det som trengs for å mette den ved en gitt temperatur, kan du bestemme hvor nær luften er metningstilstanden. For å gjøre dette, beregn relativ fuktighet. Dette er navnet gitt til forholdet mellom faktisk elastisitet e vanndamp i luften til metningselastisitet E ved samme temperatur, uttrykt i prosent, dvs.
For eksempel, ved en temperatur på 20° er metningstrykket 23,4 mb. Hvis det faktiske damptrykket i luften er 11,7 mb, er den relative fuktigheten
Elastisiteten til vanndamp på jordoverflaten varierer fra hundredeler av en millibar (ved svært lave temperaturer om vinteren i Antarktis og Yakutia) til mer enn 35 mb (ved ekvator). Jo varmere luften er, desto mer vanndamp kan den inneholde uten metning, og desto høyere er vanndamptrykket i den.
Relativ luftfuktighet kan ta på alle verdier - fra null for helt tørr luft ( e= 0) til 100 % for metningstilstand (e = E).
Atmosfæren er det gassformede skallet på planeten vår, som roterer sammen med jorden. Gassen i atmosfæren kalles luft. Atmosfæren er i kontakt med hydrosfæren og dekker delvis litosfæren. Men de øvre grensene er vanskelige å bestemme. Det er konvensjonelt akseptert at atmosfæren strekker seg oppover i omtrent tre tusen kilometer. Der flyter den jevnt inn i luftløs plass.
Kjemisk sammensetning av jordens atmosfære
Dannelsen av atmosfærens kjemiske sammensetning begynte for rundt fire milliarder år siden. Opprinnelig besto atmosfæren bare av lette gasser - helium og hydrogen. I følge forskere var de første forutsetningene for å lage et gasskall rundt jorden vulkanutbrudd, som sammen med lava ga ut enorme mengder gasser. Deretter begynte gassutveksling med vannrom, med levende organismer og med produktene av deres aktiviteter. Luftens sammensetning endret seg gradvis og ble fikset i sin moderne form for flere millioner år siden.
Hovedkomponentene i atmosfæren er nitrogen (omtrent 79 %) og oksygen (20 %). Den resterende prosentandelen (1%) kommer fra følgende gasser: argon, neon, helium, metan, karbondioksid, hydrogen, krypton, xenon, ozon, ammoniakk, svovel og nitrogendioksider, lystgass og karbonmonoksid, som inngår i denne én prosent.
I tillegg inneholder luften vanndamp og partikler (pollen, støv, saltkrystaller, aerosol-urenheter).
Nylig har forskere bemerket ikke en kvalitativ, men en kvantitativ endring i noen luftingredienser. Og grunnen til dette er mennesket og dets aktiviteter. Bare de siste 100 årene har karbondioksidnivået økt betydelig! Dette er fylt med mange problemer, hvorav det mest globale er klimaendringer.
Dannelse av vær og klima
Atmosfæren spiller en avgjørende rolle i å forme klimaet og været på jorden. Mye avhenger av mengden sollys, naturen til den underliggende overflaten og atmosfærisk sirkulasjon.
La oss se på faktorene i rekkefølge.
1. Atmosfæren overfører varmen fra solstrålene og absorberer skadelig stråling. De gamle grekerne visste at solens stråler faller på forskjellige deler av jorden i forskjellige vinkler. Selve ordet "klima" oversatt fra gammelgresk betyr "skråning". Så ved ekvator faller solstrålene nesten vertikalt, og det er derfor det er veldig varmt her. Jo nærmere stolpene, jo større helningsvinkel. Og temperaturen synker.
2. På grunn av jordens ujevn oppvarming dannes det luftstrømmer i atmosfæren. De er klassifisert etter størrelse. De minste (ti og hundre meter) er lokale vinder. Dette etterfølges av monsuner og passatvinder, sykloner og antisykloner, og planetariske frontsoner.
Alle disse luftmassene beveger seg konstant. Noen av dem er ganske statiske. For eksempel passatvinder som blåser fra subtropene mot ekvator. Andres bevegelse avhenger i stor grad av atmosfærisk trykk.
3. Atmosfærisk trykk er en annen faktor som påvirker klimadannelsen. Dette er lufttrykket på jordoverflaten. Luftmasser beveger seg som kjent fra et område med høyt atmosfærisk trykk mot et område hvor dette trykket er lavere.
Det er tildelt totalt 7 soner. Ekvator er en lavtrykkssone. Videre, på begge sider av ekvator opp til trettitallets breddegrader er det et område med høyt trykk. Fra 30° til 60° - lavtrykk igjen. Og fra 60° til polene er en høytrykkssone. Luftmasser sirkulerer mellom disse sonene. De som kommer fra havet til land gir regn og dårlig vær, og de som blåser fra kontinentene gir klart og tørt vær. På steder der luftstrømmer kolliderer, dannes atmosfæriske frontsoner, som er preget av nedbør og dårlig vind.
Forskere har bevist at selv en persons velvære avhenger av atmosfærisk trykk. I henhold til internasjonale standarder er normalt atmosfærisk trykk 760 mm Hg. kolonne ved en temperatur på 0°C. Denne indikatoren beregnes for de landområdene som er nesten i nivå med havnivået. Med høyden synker trykket. Derfor, for eksempel for St. Petersburg 760 mm Hg. - dette er normen. Men for Moskva, som ligger høyere, er normalt trykk 748 mm Hg.
Trykket endres ikke bare vertikalt, men også horisontalt. Dette merkes spesielt under passering av sykloner.
Atmosfærens struktur
Stemningen minner om en lagkake. Og hvert lag har sine egne egenskaper.
. Troposfæren- laget nærmest jorden. "Tykkelsen" på dette laget endres med avstanden fra ekvator. Over ekvator strekker laget seg oppover med 16-18 km, i tempererte soner med 10-12 km, ved polene med 8-10 km.
Det er her 80% av den totale luftmassen og 90% av vanndampen er inneholdt. Her dannes skyer, sykloner og antisykloner oppstår. Lufttemperaturen avhenger av høyden i området. I gjennomsnitt synker den med 0,65°C for hver 100 meter.
. Tropopause- overgangslag av atmosfæren. Høyden varierer fra flere hundre meter til 1-2 km. Lufttemperaturen om sommeren er høyere enn om vinteren. For eksempel, over polene om vinteren er det -65° C. Og over ekvator er det -70° C når som helst på året.
. Stratosfæren- dette er et lag hvis øvre grense ligger i en høyde på 50-55 kilometer. Turbulensen her er lav, innholdet av vanndamp i luften er ubetydelig. Men det er mye ozon. Dens maksimale konsentrasjon er i en høyde på 20-25 km. I stratosfæren begynner lufttemperaturen å stige og når +0,8° C. Dette skyldes at ozonlaget samhandler med ultrafiolett stråling.
. Stratopause- et lavt mellomlag mellom stratosfæren og mesosfæren som følger den.
. Mesosfæren- den øvre grensen til dette laget er 80-85 kilometer. Her forekommer komplekse fotokjemiske prosesser som involverer frie radikaler. Det er de som gir den milde blå gløden til planeten vår, som er sett fra verdensrommet.
De fleste kometer og meteoritter brenner opp i mesosfæren.
. Mesopause- neste mellomlag, hvor lufttemperaturen er minst -90°.
. Termosfære- den nedre grensen begynner i en høyde på 80 - 90 km, og den øvre grensen til laget går omtrent på 800 km. Lufttemperaturen stiger. Det kan variere fra +500° C til +1000° C. På dagtid utgjør temperatursvingningene hundrevis av grader! Men luften her er så sjelden at det ikke er hensiktsmessig å forstå begrepet "temperatur" slik vi forestiller oss.
. Ionosfære- kombinerer mesosfæren, mesopausen og termosfæren. Luften her består hovedsakelig av oksygen- og nitrogenmolekyler, samt kvasinutralt plasma. Solens stråler som kommer inn i ionosfæren ioniserer kraftig luftmolekyler. I det nedre laget (opptil 90 km) er ioniseringsgraden lav. Jo høyere, jo større ionisering. Så, i en høyde på 100-110 km, er elektroner konsentrert. Dette bidrar til å reflektere korte og mellomstore radiobølger.
Det viktigste laget av ionosfæren er det øvre, som ligger i en høyde på 150-400 km. Dens særegenhet er at den reflekterer radiobølger, og dette letter overføringen av radiosignaler over betydelige avstander.
Det er i ionosfæren at et slikt fenomen som nordlys oppstår.
. Eksosfære- består av oksygen, helium og hydrogenatomer. Gassen i dette laget er svært sjeldne og hydrogenatomer slipper ofte ut i verdensrommet. Derfor kalles dette laget "spredningssonen".
Den første forskeren som antydet at atmosfæren vår har vekt var italieneren E. Torricelli. Ostap Bender, for eksempel, beklaget i sin roman "Gullkalven" at hver person blir presset av en luftsøyle som veier 14 kg! Men den store planneren tok litt feil. En voksen opplever et trykk på 13-15 tonn! Men vi føler ikke denne tyngden, fordi atmosfærisk trykk balanseres av det indre trykket til en person. Vekten av atmosfæren vår er 5.300.000.000.000.000 tonn. Tallet er kolossalt, selv om det bare er en milliondel av vekten til planeten vår.
Den kan ikke røres og ikke sees, men det viktigste vi skylder ham er livet. Selvfølgelig er dette luft, som ikke okkuperte den siste plassen i folkloren til hver nasjon. Hvordan antikkens mennesker forestilte seg det, og hva det egentlig er – jeg skal skrive om dette nedenfor.
Gasser som utgjør luft
Naturlig blanding av gasser kalt luft. Dens nødvendighet og betydning for levende ting kan neppe undervurderes - den spiller en viktig rolle i oksidative prosesser, som er ledsaget av frigjøring av energi som er nødvendig for alle levende ting. Gjennom eksperimenter var forskere i stand til å bestemme dens nøyaktige sammensetning, men det viktigste som må forstås er det er ikke et homogent stoff, men en gassblanding. Omtrent 99% av sammensetningen er en blanding av oksygen og nitrogen, og generelt luft danner atmosfæren av planeten vår. Så blandingen består av følgende gasser:
- metan;
- krypton;
- helium;
- xenon;
- hydrogen;
- neon;
- karbondioksid;
- oksygen;
- nitrogen;
- argon.
Det er verdt å merke seg at sammensetningen er ikke konstant og kan variere betydelig fra område til område. For eksempel har store byer et høyt karbondioksidinnhold. I fjellet vil det bli observert redusert oksygennivå, siden denne gassen er tyngre enn nitrogen, og når den stiger vil dens tetthet avta. Vitenskapen sier at sammensetningen kan variere i forskjellige deler av planeten fra 1 % til 4 % for hver gass.
I tillegg til prosentandelen av gasser, er luft preget av følgende parametere:
- luftfuktighet;
- temperatur;
- press.
Luften er konstant i bevegelse, danner vertikale strømmer. Horisontal - vind er avhengig av visse naturlige forhold, derfor kan de ha forskjellige egenskaper for hastighet, styrke og retning.
Luft i folklore
Legender om alle folk gi luften visse "levende" egenskaper. Som regel var åndene til dette elementet unnvikende og usynlige skapninger. Ifølge legender, de bebodde fjelltopper eller skyer, og skilte seg i deres disposisjon for mennesker. Det var de som ble antatt å være skapte snøfnugg og samlet skyer i skyene, flyr over himmelen på vinden.
Egypterne telte luften symbol på livet, og indianerne trodde det Brahmas utpust er livet, og innånding betyr følgelig død. Når det gjelder slaverne, okkuperte luft (vind) nesten en sentral plass i legendene til dette folket. Han kunne høre og noen ganger til og med oppfylle små forespørsler. Imidlertid var han ikke alltid snill, noen ganger tok han parti med ondskapens krefter. i form av en ond og uforutsigbar vandrer.