Раздел 1. Природа земли Тема 1. Атмосфера. Погода и климат § 1. Атмосфера

! Вспоминаем. Какие примеры подтверждают, что нас окружает воздух? Из каких газов состоит

воздух? Какой газ необходим живым организмам для дыхания?

&	Ключевые слова Атмосфера; тропосфера; стратосфера.

1. Состав и границы атмосферы. Атмосфера — воздушная оболочка, окру­жающая земной шар и связанная с ним силой тяжести. Она вращается вместе с Зем­лей как одно целое. Это самая верхняя и наименее плотная из всех земных оболо­чек. Состоит из смеси газов, которую называют атмосферным воздухом (рис. 1). (Каковы свойства углекислого газа, кислорода?) Кроме газов, в атмосфере присутствуют водяной пар, пыль, копоть, вулкани­ческий пепел, кристаллики льда и морской соли, микроорганизмы и пр. Содержание газов в воздухе изменяется с высотой. В нижнем 10—12-километровом слое воздух по составу приблизительно одинаков. На высоте 10—50 км в атмосфере увеличивается количество озона. В более высоких слоях возрастает доля легких газов (водорода и гелия).

Атмосферный воздух распределяется нерав­номерно. С высотой его количество уменьша­ется. Примерно половина всей массы возду­ха располагается до высоты 5 км, и почти весь воздух (99,5 %) — до высоты 80 км (рис.2).

Нижней границей атмосферы принято считать земную поверхность, однако воздух проникает в трещины и поры горных пород, в воды Мирово­го океана и суши. Четко выраженной верхней границы атмо­сфера не имеет и постепенно переходит в космическое про­странство.

Изучением атмосферы занимается наука метеорология. Наблюдения за процессами в воздушной оболочке ведутся на метеорологических станциях (рис.3). Исследуют атмосферу и с помо­щью научно-исследовательских судов, самолетов, радиозондов на воздушных шарах (рис.4), ракет, искусственных спутников Земли, космических кораблей.

2. Строение атмосферы. В атмосфере выделяют три основ­ных слоя: тропосферу, стратосферу и верхние слои (рис. 5).

Тропосфера — нижний и наибо­лее плотный слой воздушной оболоч­ки. В ней содержится около 80 % массы воздуха и почти весь водя­ной пар. (Почему в тропосфере содержится весь водяной пар?) Толщина тропосферы уве­личивается от полюсов к экватору. У полюсов она составляет 8—10 км, а над экватором — 16—18 км. В тропосфере происходят вертикальные и горизонтальные перемещения воздуха, образуются облака, выпадают осадки. Тропосфера тесно взаимодействует с земной поверхностью, водой и сушей. Это обусловливает ее свойства и состояние.

Выше тропосферы, до высоты 50—55 км, простирается стратосфера. На ее долю при­ходится почти 20 % массы воздуха. В стратосфере воздух разрежен, почти нет водяного пара. На высоте 20—35 км нахо­дится озоновый слой. Он поглощает ультра­фиолетовые лучи Солнца, губительные для живых организмов. Поэтому озоновый слой имеет громадное значение для развития жизни на Земле. В стратосфере почти нет облаков, а скорость ветра достигает больших значений.

Выше стратосферы располагаются верхние слои атмосферы. Воздух здесь сильно разре­жен. Его частицы под воздействием солнеч­ных и космических лучей электрически за­ряжены — ионизированы.

Внешняя часть атмосферы состоит в основном из атомов кислорода, гелия и водорода. Они могут преодолевать земное притяжение и «ускользать» в мировое про­странство, особенно атомы водорода.

Верхние слои атмосферы на высоте от 80 до 1000 км от земной поверхности называются ионосферой. Она содержит подвижные заряженные частицы — ионы. Они образуются из газов атмо­сферы под действием излучения Солнца и способ­ны проводить электричество, а при особых услови­ях даже светиться. Именно в ионосфере летают орбитальные станции с космонавтами на борту. Бла­годаря ей возможна радиосвязь. Вблизи полюсов можно наблюдать полярные сияния — свечение раз­реженных газов ионосферы.

3. Значение атмосферы. Земля без атмосферы была бы подобна Луне, лишенной воздушной оболочки. Атмосфера предохраняет земную поверхность от сильного нагревания солнечными лучами днем и от охлаждения ночью. При отсутствии воздушной оболочки темпе­ратура земной поверхности была бы гораздо ниже, чем теперь. Атмосфера защищает Землю от метеоритов. Большинство из них сгорает в воздушной оболочке, не успев достичь земной поверхности. Атмосфера оберегает живые организмы от вредного космического излучения, поддерживает и делает возможной жизнь на Земле. Кислород, содержащийся в воздухе, используется живыми организмами для дыхания. Углекислый газ необходим зеленым растениям для образования органического вещества, за счет которого питаются все другие организмы. Через атмосферу осуществляется мировой круговорот воды. (Раскройте причины и звенья мирового круговорота воды.) Атмосфера тесно взаимодействует с литосферой и гидросферой. (Вспомните одну из главных причин образования океанических течений.) Атмосфера — область формирования экстремальных явлений — бурь, ураганов, тайфунов и др. К опасным атмосферным явлениям относятся молнии (рис.6). Они образуются во время грозы.

От состояния воздушной оболочки и происходящих в ней процессов и явлений зависят жизнь и здоровье людей.

Для человека большое значение имеет количество ультрафиолетовой радиации. Чрезмерно малые и большие ее дозы могут привести к заболеваниям.

Большое влияние на атмосферу, в особенности на ее нижний слой, оказывают отдельные природные явления и хозяйственная деятельность человека (рис. 7). Развивающиеся промышленность и транспорт нуждаются в ог­ромном количестве топлива, при использовании которого потреб­ляется много кислорода и выделяется большое количество угле­кислого газа. В итоге нарушаются состав и свойства атмосферы: она все более загрязняется вредными газами, дымом, копотью, пылью.

В выхлопных газах автомобилей содержится около 300 различных веществ. Каждый легковой автомобиль ежегодно выделяет в воздух в среднем 800 кг окиси углерода, 220 кг углеводородов и 40 кг оксидов азота. Загрязнение атмосферного воздуха влияет на состояние здоровья человека. Оксид углерода вызывает общую слабость, головокружение, потерю сознания, так как значительно уменьшается способность крови переносить кислород. Под воздействием оксида азота и серы и др. люди в городах заболевают бронхитами, пневмонией и другими болезнями органов дыхания.

Для сохранения чистоты воздуха на предпри­ятиях устанавливаются газо- и дымоуловители. В городах раз­биваются новые парки и скверы, так как деревья не только увеличивают количество кислорода в воздухе, но и уменьша­ют его запыленность.

? Проверь себя

Что называется атмосферой? Из каких слоев она состоит? *Каково значение атмосферы для природных процессов, происхо­дящих на земной поверхности? Раскройте значение атмосферы для жизни и здоровья человека. Что является причиной загрязнения воздуха и какие меры при­нимаются для сохранения его чистоты? *С какими способами изучения атмосферы вам приходилось встре­чаться в жизни, знакомиться при чтении книг, газет, журналов? Приведите примеры. Практические задания 1 Рассчитайте, во сколько раз в атмосфере больше азота, чем кислорода; кислорода по сравнению с углекислым газом. 2 Определите, во сколько раз плотность стратосферы меньше плотности тропосферы. 3 *Проведите сравнительный анализ тропосферы и стратосферы. Найдите сходства и различия. Представьте результаты анализа в виде таблицы. Это интересно От гроз и их последствий ежегодно гибнет около 10000 человек. В некоторых районах Африки, во Франции и США число жертв от молний больше, чем от других стихийных явлений. Ежегодный экономический ущерб от гроз в США составляет не менее 700 млн. долларов.