Каково значение атмосферы для земли

(от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».

Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году[1].

Целостное учение о биосфере создал советский биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Существует и другое, более широкое определение: Биосфера — область распространения жизни на космическом теле. При том, что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане Европы — спутника Юпитера.

Границы биосферы

Верхняя граница в атмосфере:15—20 . Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
Нижняя граница в литосфере:3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере:10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Состав, физическое состояние и строение атмосферы

Состав атмосферы.

Атмосфера состоит из смеси нескольких газов, называемой воздухом, в котором находятся во взвешенном состоянии жидкие и твердые частички. Основными газами сухого воздуха являются азот (более 78% по объему) и кислород (около 21%), заметная доля принадлежит аргону (около 1%) и углекислому газу (около 0,03%). Кроме того, в атмосфере содержатся в ничтожных количествах криптон, ксенон, неон, гелий, водород, озон, йод, радон, метан, аммиак, перекись водорода, закись азота и другие газы. В атмосфере имеется переменное количество водяного пара в пределах от почти 0 до 4%.

Процентное содержание составных частей сухого воздуха до высоты примерно 100 км

мало меняется. На высотах от 10—20 до 50—60км при поглощении кислородом ультрафиолетовой радиации Солнца образуется озон. Выше 80км под действием ультрафиолетовой и корпускулярной радиации Солнца в атмосфере преобладают заряженные атомы кислорода и азота, заряженные молекулы окиси азота и свободные электроны. Выше 1000км атмосфера состоит в основном из гелия, а выше 2000км — из водорода. Количество водяного пара сильно уменьшается с высотой. На высоте 5км его количество в 10 раз меньше, чем у земной поверхности, а на высоте 8км — в 100 раз меньше.

Первичная атмосфера Земли состояла главным образом из водяных паров, водорода и аммиака. Под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца водяные пары разлагались на водород и кислород. Водород в значительной части уходил в космическое пространство, кислород вступал в реакцию с аммиаком и образовывались азот и вода. На раннем этапе геологической истории Земли в атмосфере преобладал углекислый газ, который поступал из недр при интенсивных вулканических извержениях. С появлением в конце палеозоя зеленых растений кислород стал поступать в атмосферу в результате разложения углекислого газа при фотосинтезе, и состав атмосферы принял современный вид.

Взвешенные частички в атмосфере называются аэрозолями.

К ним относятся водяные капли и кристаллы, пыль минерального и органического происхождения, дым и пепел от лесных пожаров, сгорания топлива и вулканических извержений, частички морской соли, микроорганизмы, космическая пыль и продукты радиоактивного распада, возникающие при испытательных взрывах атомных и термоядерных бомб. Аэрозоли содержатся главным образом в самых нижних слоях атмосферы. Многие из них служат ядрами, на которых начинается конденсация водяного пара при образовании облаков и тумана.

Физическое состояние атмосферы.

Рассмотрим основные характеристики физического состояния атмосферы, от которых в первую очередь зависит ее строение и роль в развитии географической оболочки. К этим характеристикам относятся температура, давление и плотность воздуха и производное от них движение воздуха.

Давление, плотность и температура связаны между собой уравнением состояния газов

— давление, ρ — плотность,Т — температура по абсолютной шкале,R — газовая постоянная, зависящая от природы газа. С достаточным приближением это уравнение применимо и для атмосферы. Из уравнения следует, что плотность и температура пропорциональны давлению. Следовательно, если с высотой давление уменьшается, то должны уменьшаться плотность и температура.

Среднегодовая температура воздуха у земной поверхности 14°. Она варьирует в широких пределах: ее крайние значения от +58° (в тропических пустынях) до —88° (в Антарктиде). С высотой температура, как правило, понижается по сложному закону.

Давление, оказываемое атмосферой на земную поверхность, составляет на уровне моря в среднем 1013 мб.

Самое высокое давление, приведенное к уровню моря, зарегистрировано в Азии (1080 мб), самое низкое — в Тихом океане (887мб). С высотой давление убывает примерно в геометрической прогрессии, когда высота возрастает в арифметической прогрессии. На уровне 5км давление почти вдвое ниже, чем на уровне моря, на уровне 10км — в 4 раза, на уровне 20км — в 18 раз ниже.

Плотность воздуха уменьшается с высотой меньше, чем давление. У поверхности земли плотность в среднем равна 1250 г/ж3, на высоте 5 км

— 735г/м3, 10км — 411г/м3, 20км — 87г/м3. В связи с изменением давления воздух постоянно перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях, что приводит к обмену тепла и влаги на земной поверхности и в нижнем слое атмосферы. Горизонтальное перемещение воздуха происходит со средней скоростью у земной поверхности 5—10 м/сек,

максимальной более 50м/сек. В высоких слоях атмосферы наблюдаются скорости 100м/сек и более. Вертикальное перемещение воздуха происходит со скоростью от нескольких метров до 10—20м/сек. Строение атмосферы. В вертикальном направлении атмосферу можно представить состоящей из нескольких концентрических слоев, сравнительно резко отличающихся по своим физическим свойствам. Давление и плотность атмосферы понижаются с высотой постепенно и не могут являться причиной скачкообразного изменения свойств атмосферы. Изменение же температуры, связанное с давлением и плотностью уравнением состояния газов, понижается постепенно лишь до определенной высоты. Далее в ход температуры вмешивается ультрафиолетовое и корпускулярное

излучение Солнца, где давление и плотность уже малы. Ультрафиолетовое излучение приводит к образованию слоя озона,

в связи с чем понижение температуры с высотой сначала уравновешивается, а затем температура повышается. На высотах, где влияние озона перестает сказываться, температура вновь начинает понижаться. На высотах более 80км под действием ультрафиолетового и корпускулярного излучения Солнца происходит образование ионов в атмосфере, что опять приводит к повышению температуры (рис. 10). Таким образом, основной причиной концентрического строения атмосферы является ультрафиолетовое и корпускулярное излучение Солнца.

Нижний слой атмосферы высотой до 17 км

над экватором и 8км над полюсами называетсятропосферой. Температура в тропосфере понижается с высотой в среднем на 0°, 6 на каждые 100м. В тропосфере происходит непрерывное перемешивание воздуха, образуются облака, выпадают осадки. В ней сосредоточено до 4/5 всей массы атмосферы и почти весь водяной пар. Процессы, происходящие в тропосфере, непосредственно влияют на погоду и климат. Нижний слой тропосферы, примыкающий к земной поверхности, называютприземным слоем. Здесь особенно резко выражены изменения температуры в течение суток и года. Слой от земной поверхности до высоты порядка 1000м называетсяслоем трения, в котором уменьшается скорость ветра и меняется его направление. Слой трения оказывает большое влияние на общую циркуляцию атмосферы. В процессе последней тропосфера расчленяется на отдельные воздушные массы, которые более или менее длительное время сохраняют индивидуальные физические свойства (температуру, влажность, содержание пыли). Горизонтальное распространение воздушных масс измеряется тысячами километров.

Над тропосферой до высоты порядка 55 км

расположенастратосфера. В ней выделяется слой озона с максимальной концентрацией его на высоте от 25 до 30км. Нижняя стратосфера имеет более или менее постоянную температуру около —70° над экватором и от —45 до —65° над северным полюсом. С высоты 25км температура начинает расти и у верхнего предела стратосферы достигает 10—30°. Распределение температуры в стратосфере является причиной господства горизонтального переноса воздуха, что приводит, в частности, к обмену воздушных масс между широтами.

На высотах порядка от 55 до 80 км

расположенамезосфера. Здесь температура падает с высотой до нескольких десятков градусов у верхней границы и поэтому преобладает вертикальное движение воздуха.

Над мезосферой до высоты порядка 1200 км

расположенаионосфера (термосфера). Температура в ней с высотой повышается до 1000°, а возможно и более. Физические свойства ионосферы зависят главным образом от магнитосферы Земли, солнечной активности и их колебаний. Это приводит, в частности, к образованию постоянных и временных слоев и облаков с повышенной плотностью ионизированного газа. Сильная изменчивость свойств ионосферы косвенно влияет и на состояние нижних слоев атмосферы, а следовательно, на погоду и климат.

Над ионосферой расположена протоносфера,

состоящая в основном из ионов водорода (протонов). Она распространяется до верхней границы магнитосферы.

Богомолов, Л.А. Общее землеведение/ Л.А. Богомолов [и д.р.]. – М.: Недра, 1971.- 232 с.

Предыдущая глава . К содержанию . Следующая глава

Post Views: 1 149

Состав биосферы

Живое вещество— вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
Биогенное вещество— вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
Косное вещество— продукты, образующиеся без участия живых организмов.
Биокосное вещество— вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, , кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
Вещество космического происхождения.

Биосфера — это…

Термин состоит из двух древнегреческих слов: «биос» (жизнь) и «сфера» (шар, под которым в данном случае подразумевается наша планета Земля).

Таким образом, получается, что биосфера – это среда обитания живых организмов (людей, животных, насекомых, растений, бактерий и т.д.).

Причём эта среда видоизменяется с течением времени, поскольку находится под влиянием своих обитателей и постоянно наполняется продуктами их жизнедеятельности.

Биосферу можно также охарактеризовать как общность населяющих Землю организмов, число которых трудно себе представить.

Если их сгруппировать по видам, то наберётся более двух миллионов! Все они живут в разных условиях и отличаются друг от друга множеством признаков.

С этой точки зрения, биосфера представляет собой уникальную земную оболочку, отличающуюся от других оболочек (твёрдой, жидкой, газообразной) присутствием живой материи, отсутствием чётких границ, неоднородностью структуры и способностью преобразовывать планету.

Более подробно об этом сказано ниже.

Слои биосферы[3]

Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой, а вместе с артебиосферой — пространством человеческой экспансии в околоземном пространстве — панбиосферой.

Аэросфера

Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов (аэробионтов) служат водные капельки — атмосферная влага, источником энергии — солнечная энергия и аэрозоли. Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера (с тропобионтами; это пространство — более тонкий слой, чем тропосфера). Выше простирается слой крайне разреженной микробиоты — альтобиосфера (с альтобионтами). Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются — парабиосфера. Выше расположена апобиосфера.

Геосфера

Геобиосферу населяют геобионты, субстратом, а отчасти и средой жизни для которых служит земная твердь. Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши — террабиосферы (с террабионтами), разделяемой на фитосферу (от поверхности земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и подпочвы; иногда сюда включают всю кору выветривания) и жизнь в глубинах Земли — литобиосферу (с литобионтами, живущими в порах горных пород, главным образом в подземных водах). На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы — эоловая зона (с эолобионтами). Литобиосфера распадается на слой, где возможна жизнь аэробов — гипотеррабиосферу, и слой, где возможно лишь обитание анаэробов — теллуробиосферу. Жизнь в неактивной форме может проникать глубже — в гипобиосферу. Метабиосфера — все биогенные и биокосные породы. Глубже расположена абиосфера.

Гидросфера

Гидробиосфера — весь глобальный слой воды (без подземных вод), населённый гидробионтами — распадается на слой континентальных вод — аквабиосферу (с аквабионтами) и область морей и океанов — маринобиосферу (с маринобионтами). Выделяют 3 слоя — относительно ярко освещённую фотосферу, всегда очень сумеречную дисфотосферу (до 1 % солнечной инсоляции) и слой абсолютной темноты — афотосферу.

Между верхней границей гипобиосферы и нижней границей парабиосферы лежит собственно биосфера — эубиосфера.

Атмосфера-составная часть биосферы.

Условием появления и развития жизни на Земле является атмосфера — окружающая Землю газовая среда, воздушный бассейн. По объему и составу образующих газов атмосфера Земли резко отличается от газовых оболочек других планет Солнечной системы. Земная атмосфера простирается на высоту 1,5—2 тыс. км над уровнем моря или суши, т.е. составляет около 1/3 радиуса нашей планеты. Ее суммарная масса определяется по силе давления на поверхность Земли и равняется 5,15×1015 т.

Атмосферный воздух — это механическая смесь газов со взвешенными каплями воды, пыли, кристаллами льда и пр. Атмосферное давление и плотность с высотой убывают, и атмосфера без резкой границы постепенно переходит в космическое пространство. Различают несколько основных слоев атмосферы. Нижний, прилегающий к земной поверхности, называется тропосфера (высота — 8—10 км у полюсов и 16—18 км — над экватором). Температура воздуха с высотой постепенно понижается — в среднем на 6 °С на каждый километр высоты, что заметно проявляется не только в горных районах, но и на возвышенностях Беларуси. В тропосфере содержится до 80% всей массы воздуха, основное количество атмосферных примесей и практически весь водяной пар. Именно в этой части атмосферы на высоте 10—12 км образуются облака, возникают грозы, дожди и другие физические процессы, формирующие погоду и определяющие климатические условия в разных областях нашей планеты. Выше находится стратосфера, которая простирается до высоты 50—55 км от поверхности океана или суши. Этот слой атмосферы значительно разрежен, количество кислорода и азота уменьшается, а водорода, гелия и других легких газов увеличивается. Образующийся здесь озоновый слой (экран) поглощает ультрафиолетовую радиацию и сильно влияет на тепловые условия поверхности Земли и физические процессы в тропосфере.

800 км расположена термосфера, в составе которой преобладают гелий и водород; часть молекул разлагается космическим излучением на атомы и ионы, температура на высоте 400 км достигает 1500 °С. Мезосфера и термосфера вместе образуют мощный слой, называемый ионосферой (область заряженных частиц — ионов и электронов). Самая верхняя, сильно разреженная, часть атмосферы составляет экзосферу. В ней преобладают газы в атомарном состоянии, температура повышается до 2000 °С. Газы экзосферы затем рассеиваются в межпланетном пространстве. Наибольшее воздействие на жизнедеятельность человека и всех живых существ оказывает приземный слой атмосферы. Химический состав воздуха у поверхности Земли в нормальных условиях примерно следующий: азот — 78%, кислород — 21%, углекислый газ — 0,03%, аргон — 0,93%, неон, гелий, водород, озон, метан и другие газы — сотые доли процента. Именно такой состав атмосферы обусловил существование жизни на нашей планете. В течение суток человеку необходимо для дыхания примерно 13 м3 воздуха. Человек может прожить без пищи 5 недель, без воды — 5 дней, без воздуха — 5 мин. Самая важная для человека составная часть воздуха — кислород. В теле человека содержится около 65% кислорода, и при его недостатке нарушается деятельность всех органов (прежде всего, легких, сердца, головного мозга). Кислород необходим живым организмам для потребления в разнообразных реакциях окисления. Исключение составляют зеленые растения, с которыми атмосферный кислород находится в двустороннем взаимодействии. Атмосфера оказывает благодатное воздействие на климат Земли, предохраняя ее от чрезмерного охлаждения и нагревания. Суточные колебания температуры на нашей планете без атмосферы достигли бы 200°С: днем +100°С и выше, ночью -100°С. В настоящее время средняя температура поверхности Земли равна +14°С. Атмосфера пропускает тепловое излучение Солнца и сохраняет тепло, в процессе большого кругооборота она выполняет роль переносчика влаги на Земле, является средой распространения света и звука. Изменение сложившихся физических и химических свойств атмосферы может отрицательно сказаться на здоровье людей, их работоспособности, продолжительности жизни. Атмосферный воздух широко используется как природный ресурс в народном хозяйстве. Из атмосферного азота производятся минеральные азотные удобрения, азотная кислота и ее соли. Аргон и азот применяются в металлургии, химической и нефтехимической промышленности (для осуществления ряда технологических процессов). Из атмосферного воздуха получают также кислород и водород.

Кислород воздуха.Озон.

Основными составными частями атмосферного воздуха являются кислород (около 21%), азот (78%), углекислый газ (0,03—0,04%), водяные пары, инертные газы, озон, перекись водорода (около 1%).Кислород — наиболее составная часть воздуха. При его непосредственном участии протекают все окислительные процессы в организме человека и животных. Вдыхаемый воздух содержит 20,7—20,9% кислорода, а выдыхаемый — около 15—16%. Таким образом, ткани организма поглощают около 1/4 кислорода, имеющегося в составе вдыхаемого воздуха.

В атмосфере содержание кислорода существенно не изменяется. Растения поглощают углекислый газ и, расщепляя его, усваивают углерод, а освободившийся кислород выделяют в атмосферу. Источником образования кислорода является также фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. В обеспечении постоянного состава атмосферного воздуха имеет значение также перемешивание воздушных потоков в нижних слоях атмосферы. Исключение составляют герметически замкнутые помещения, где вследствие длительного пребывания людей содержание кислорода может значительно понижаться (подводные лодки, убежища, герметизированные кабины самолетов и др.).

Для организма важное значение имеет парциальное давление кислорода, а не его абсолютное содержание во вдыхаемом воздухе. Это обусловлено тем, что переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и из крови в тканевую жидкость происходит под влиянием разницы в парциальном давлении. Парциальное давление кислорода уменьшается с увеличением высоты местности над уровнем моря.Большое значение имеет использование кислорода для лечения заболеваний, сопровождающихся кислородным голоданием .

Совершенно иное гигиеническое значение имеет появление в воздухе озона и перекиси водорода; их называют случайными примесями, потому что эти газы образуются в атмосфере под влиянием электрических разрядов во время грозы, а также под действием ультрафиолетовых лучей солнца, при испарении больших количеств воды с поверхности морей, океанов и, наконец, при окислении древесных смол. Этим и объясняется тот факт, что озон обнаруживают у морских берегов, на опушках хвойных лесов, в горных местностях, а в населенных местах лишь после грозы, когда воздух освобождается от механических загрязнений, благодаря осадкам (поскольку, если воздух был загрязнен, озон сначала полностью расходуется на их окисление и лишь после этого накапливается в чистой атмосфере). Это обстоятельство дало основание считать озон показателем чистоты воздуха. Так как озон является сильным окислителем, возникло предложение о возможности использовать его для дезинфекции воздуха закрытых помещений. Это оказалось, однако, невыполнимым по той причине, что необходимое для этой цели содержание озона значительно превышает переносимую людьми концентрацию (0,1 мг на 1 м3воздуха) и вызывает целый ряд нарушений здоровья — раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, удушливый кашель, головную боль, головокружение и пр. Он оказался непригодным также и для дезодорации воздуха (устранение дурных запахов), так как им только маскируется их присутствие, а сами зловонные газы не разрушаются.

История развития биосферы

Развитие наблюдается лишь в живом веществе и связанным с ним биокосном. В косном веществе нашей планеты эволюционный процесс не проявляется[1].

Зарождение жизни

Жизнь на Земле зародилась ещё в архее — примерно 3,5 млрд. лет назад в гидросфере. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд. лет. Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты. В архее появляются первые эукариоты — одноклеточные водоросли и простейшие организмы. Начался процесс почвообразования на суше. В конце архея появился половой процесс и многоклеточность у животных организмов.

Будущее биосферы

С течением времени биосфера становится всё более неустойчивой. Существует несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния биосферы, некоторые из них связаны с деятельностью человечества[4].

Некоторые философы, например, Дэвид Пирс, выступают за модификацию биосферы с целью избавления от страданий всех живых существ и создание в буквальном смысле рая на Земле (см. одно из значений слова аболиционизм).

Эволюция биосферы

Версий о появлении живой оболочки Земли существует великое множество: это и божественное начало, и последствие космических пришельцев, и возникновение живых организмов из неживой материи благодаря редчайшему совпадению химических реакций. Не подвергается сомнению лишь то, что жизнь зародилась в недрах Мирового океана.

Первые простейшие живые организмы – прокариоты – появились примерно 3 миллиарда лет назад в гидросфере. Они не имели клеточного ядра и существовали в бескислородной среде, получая жизненную энергию за счёт хемо- и фотосинтеза. Типичными представителями этой группы являются цианобактерии и спирохеты.

1,5-2 миллиарда лет назад) появились более совершенные организмы – эукариоты, клетки которых содержали ядро, а значит, обладали способностью к размножению. Вначале они были одноклеточными, а спустя ещё миллион лет появились многоклеточные особи.

Спустя некоторое время (

500 млн. лет назад) живые организмы начали выходить на сушу. Первыми обитателями стали сосудистые растения и насекомые, за ними последовали цветковые растения и млекопитающие животные, которые уверенно заселили материки к концу юрского периода (около 150 млн. лет назад).

Тем, кто хочет поближе познакомиться с древним миром, а заодно получить порцию здорового адреналина, рекомендуется посмотреть фильм «Мир юрского периода» — фантастика часто очень близка к истине.

Расцвет живых организмов наступил в кайнозойскую эру (60-20 млн. лет назад), которая по праву считается эпохой млекопитающих, насекомых и цветковых растений, среди которых появились злаковые виды.

Континенты приобрели современные очертания, а состав кислорода в атмосфере стал почти таким же, как в наши дни. Кайнозой продолжается по сей день.

Искусственная биосфера

Биосфера — открытая система. Человек не может существовать вне биосферы, однако стремится исследовать космическое пространство. Ещё К. Э. Циолковский связывал освоение космоса с созданием искусственной биосферы[5].

В настоящее время идея её создания вновь становится актуальной в связи с планами освоения Луны и Марса. Однако на данный момент попытка создания полностью автономной искусственной биосферы не увенчалась успехом.

Рассматривается возможность создания (пока в далёком будущем) внеземной биосферы на других планетах при помощи терраформирования.

Каково значение атмосферы для земли

Атмосфера имеет большое значение как и для Земли (планеты) так и для всех живых организмов населяющих ее. Можно поделить на прямое и косвенное влияние атмосферы. К основным относят:

Атмосферы защищает от метеоритов которые летят прямиком на Землю. Многие сгорают в верхних слоях атмосферы так и не долетая до Земли
Озоновый экран защищает всех живых организмов от переизбытка ультрафиолетовых излучений, большая доза которого очень губительна для живого организма
В атмосфере содержится кислород, который нужен для существования живых организмов
Атмосфера — газовая оболочка Земли, которая не дает сильно нагреваться Земле днем, и сильно охлаждаться ночью. Также на это влияет времена года

Опишем косвенное значение выходящее из основного. Кислород

нужен всем живых организмам. Среднестатистический человек не может продержаться без воздуха больше 1 минуты. Без длительного насыщения кислородом организма начнут отмирать клетки.

Баланс температуры на планете Земля реализуется с помощью атмосферы. Нижний слой атмосферы нагревается от поверхностей земли и воды тем самым охлаждая их. При нагревании воды солнечными лучами, возникает водяная пара которая при нагревании расширяется и поднимается в верх, тем самым образуя облака. Также вся атмосфера создает определенное атмосферное давление на каждую поверхность. Благодаря этому в процессе эволюции в живых организмах образовалось внутреннее давление.

Атмосфера создает климат, который на разных территориях разный из-за разного воздействия солнечными лучами и ветрами, а также поверхностями. Одним из сильных климатических явищ можно назвать многолетняя мерзлота.

Однако с прогрессом человечества, мы все больше влияем напрямую на состав атмосферы. Человеческая деятельность загрязняет атмосферу, тем самым влияя на весь климат Земли. Такое явление дает следствие глобальному потеплению.

Можно сделать вывод, что значение атмосферы можно сказать приуменьшено. Человечество еще не понимает, как сильно оно зависит от сбалансированной атмосферы. Мы загрязняем ее не задумываясь о последствиях. А они могут быть печальными. Глобальное потепление — одно из звеней цепи, которое повергнет планету в шок.

Как и почему меняются времена года
Поверхностные, грунтовые и подземные воды
почему рельеф земли очень разнообразный
Состав гидросферы, схема круговорота углерода, азота и кислорода
Химические и физические процессы в гидросфере
Пути решения проблем загрязнения атмосферы и ее защита
Вулкан — жерло, лава, извержение
внутренние и внешние процессы земли

Примечания

↑ 12Вернадский В. И.Несколько слов о ноосфере // Успехи современной биологии. — 1944 г., № 18, стр. 113—120.
Вернадский В. И.Химическое строение биосферы Земли и её окружения — М.: Наука, 2001 г.
Структура биосферы // Наука и жизнь. — 1987. — № 10. — С. 32. — ISSN 0028-1263.
Моисеев, 1988, с. 48-111.
К. Э. Циолковский.Космическая философия. Сборник. — М.: ИДЛи, 2004.

Стратосфера

Стратосфера является вторым по величине слоём атмосферы, а также вторым, ближайшим к Земной поверхности. По оценкам, он содержит около 15% от общей массы атмосферы Земли.

Толщина стратосферы составляет 35 км от тропопаузы, что означает, что она расположена между тропосферой и мезосферой. Термин «стратосфера» происходит от греческого strato (значит «слой») для обозначения того факта, что сама стратосфера подразделяется на другие более тонкие слои.

Слои стратосферы образуются из-за отсутствия климатических явлений, которые смешивают воздух. Таким образом, существует чёткое разделение между холодным и тяжёлым воздухом внизу и тёплым, лёгким воздухом сверху. Таким образом, с точки зрения температуры стратосфера работает точно противоположно тропосфере.

Поскольку эта зона более высокой вертикальной стабильности (без перемещений воздуха), пилоты самолётов, как правило, остаются в начале стратосферы, чтобы избежать турбулентности. Именно на этой высоте самолёты и воздушные шары достигают максимальной эффективности.

Некоторые самолёты, особенно реактивные, влетают в стратосферу, чтобы избежать воздухообмен.

Стратосфера также содержит хорошо известный озоновый слой, который поглощает большую часть ультрафиолетового излучения солнца. Без озонового слоя жизнь на Земле, какой мы её знаем, была бы невозможна.

Подобно тропосфере, стратосфера также имеет область, которая ограничивает её конец и показывает начало мезосферы, которая называется стратопауза.

Состав стратосферы

Большинство элементов, найденных на поверхности Земли и в тропосфере, не достигают стратосферы. Вместо этого они обычно:

разлагаются в тропосфере;
могут быть устранены солнечным светом;
могут переноситься на поверхность Земли через дождь или другие осадки.

Из-за инверсии в динамике температуры между тропосферой и стратосферой воздух практически не обменивается между двумя слоями, в результате чего испарения воды существуют в стратосфере только в незначительных количествах. По этой причине в этом слое чрезвычайно редко образование облаков.

Что касается газов, стратосфера образована преимущественно озоном, присутствующим в озоновом слое. Считается, что 90% всего озона в атмосфере находится в этой области. Кроме того, стратосфера содержит элементы, переносимые извержениями вулканов, такие, как оксиды азота, азотная кислота, галогены и т. д.

Температура стратосферы

Температура в стратосфере увеличивается с увеличением высоты, варьируя от -51 ° C в самой низкой точке (тропопауза) до -3 ° C в самой высокой точке (стратопауза).

Что встречается в стратосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в стратосфере:

озоновый слой;
самолёты и метеозонды;
некоторые птицы.

Роль атмосферы в жизни планеты

Хочу курить американские сигареты. .

Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования жизни на Земле.

Атмосфера:

участвует в формировании климата на планете;
регулирует тепловой режим планеты;
способствует перераспределению тепла у поверхности;
предохраняет Землю от резких колебаний температуры. При отсутствии атмосферы и водоемов температура поверхности Земли в течение суток колебалась бы в интервале 200 0С;
благодаря наличию кислорода атмосфера участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере. В современном состоянии атмосфера существует сотни миллионов лет, все живое приспособлено к строго определенному ее составу;
газовая оболочка защищает живые организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей;
атмосфера предохраняет Землю от падения метеоритов;
в атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создает равномерное освещение;
атмосфера является средой, где распространяется звук.

Из–за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а окружает Землю, вращается вместе с ней.

Атмосфера, безопасность, бесплатно, БЖД, Земля, климат, курсовая, планета, реферат, скачать

Состав атмосферы

Атмосфера состоит из воздуха, который в свою очередь состоит из газов. Атмосферный воздух состоит из азота (78%), кислорода (21%), другие газы (1%). Другие газы это углекислый, гелий, пары, озон, криптон, ксеон, аргон и другие. Сам воздух обладает свойствами: прозрачен, без цвета и запаха, не видим, поддерживает горение, хорошо сжимаем и упруг.

Общая циркуляция воздуха в атмосфере

Таблица: строение атмосферы

Название слояРасстояние в кмОсобенностиЭкзосфераплавный переход в космосмагнитные бури.Термосферадо 800хорошо проводит электричество. Здесь формируется северное сияние.Мезосферадо 80Разреженный воздух. Серебристые облака.Стратосферадо 55Нет пара — не образуются облака. Ураганные ветры. Перламутровые облака.Тропосфера (*)над экватором — до 18. Над полюсами — до 9Образуются облака. Формируются явления природы.

Тропосфера содержит 80% массы воздуха. Температура в ней снижается снизу вверх. Каждый километр понижает температуру воздуха на 6 градусов. Здесь происходит движение воздуха (ветер), формирование погодных явлений, формирование облаков и так далее. Все то, что мы называем погодой зарождается и происходит именно в тропосфере. Часто говорят, что «Тропосфера — кухня природы».

Снижение температуры происходит до мезосферы включительно. Дальше воздух начинает нагреваться, причем очень сильно. На высоте 550 км температура воздуха составляет +1500 градусов.

Атмосфера, ее строение и слои

Мезосфера

Мезосфера — это последний атмосферный слой, в котором газы всё ещё смешиваются в воздухе и не организованы их массой. Этот слой считается наукой самым сложным для изучения, поэтому о нём мало подтверждённой информации.

Толщина мезосферы также составляет 35 км от стратопаузы, что означает, что она расположена между стратосферой и термосферой. Термин «мезосфера» происходит от греческого mesos (означает «центр»), так как является третьим среди пяти слоёв Земной атмосферы.

Метеозонды и самолёты не могут достичь так высоко, чтобы достичь мезосферы. В то же время спутники могут вращаться только над ним, таким образом получается, что они не могут должным образом измерять характеристики этого слоя.

Единственный способ изучения мезосферы в наши дни — это использование ракет, которые собирают довольно мало информации в каждой миссии.

Именно в мезосфере происходит сгорание небесных тел, попадающих в Земную атмосферу, что приводит к таким явлениям, как звездопад (метеорные потоки).

Метеорный поток (звёздный дождь) происходит, когда небесное тело входит в Земную атмосферу. Из-за очень высокой температуры небесное тело начинает гореть и обычно распадается на несколько более мелких фрагментов.

Состав мезосферы

Процентное содержание кислорода, азота и углекислого газа в мезосфере, по существу, такое же, как и в слоях ниже. Испарения воды там реже, чем в стратосфере, что, в свою очередь, переносит часть озона в мезосферу.

В мезосфере также есть материал из метеоров, которые испаряются при попадании в атмосферу. Таким образом, мезосфера также состоит из относительно высокой доли железа и других металлов.

Температура мезосферы

Температура в мезосфере уменьшается с увеличением высоты, варьируя от -3° C в самой низкой точке (стратопауза) до -143° C в самой высокой точке (мезопауза — самая холодная область всей Земной атмосферы).

Что встречается в мезосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в стратосфере:

метеоры в сгорании;
серебристые облака (особый вид облаков, которые светятся ночью).

Роль атмосферы Земли

Атмосфера является наиболее легкой геосферой Земли, тем не менее ее влияние на многие земные процессы очень велико.

Начнем с того, что именно благодаря атмосфере стало возможно зарождение и существование жизни на нашей планете. Современные животные не могут обходиться без кислорода, а большинство растений, водорослей и цианобактерий — без углекислого газа. Кислород используется животными для дыхания, углекислый газ — растениями в процессе фотосинтеза, благодаря чему создаются необходимые растениям для жизнедеятельности сложные органические вещества, такие как, разнообразные соединения углерода, углеводы, аминокислоты, жирные кислоты.

С подъемом в высоту парциальное давление кислорода начинает снижаться. Что это значит? А значит это, что атомов кислорода в каждой единице объёма становится все меньше и меньше. При нормальное атмосферном давлении парциальное давление кислорода в легких человека (т.н. альвеолярный воздух) составляет 110 мм. рт. ст., давление углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды — 47 мм рт. ст.. При подъеме в высоту давление кислорода в легких начинает падать, а углекислого газа и воды остается на прежнем уровне.

Начиная с высоты 3 километров над уровнем моря у большинства людей начинается кислородное голодание или гипоксия. У человека наблюдается одышка, усиленное сердцебиение, головокружение, шум в ушах, головная боль, тошнота, мышечная слабость, потливость, нарушение остроты зрения, сонливость. Резко снижается работоспособность. На высотах свыше 9 километров дыхание человека становится невозможным и потому находиться без специальных дыхательных аппаратов строго запрещено.

Важной для нормальной жизнедеятельности организмов на Земле является роль атмосферы как защитника нашей планеты от ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца, космических лучей, метеоров. Подавляющую часть излучения задерживают верхние слои атмосферы — стратосфера и мезосфера, в результате чего проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Остальная, меньшая часть излучения, рассеивается. Здесь же, в верхних слоях атмосферы, сгорают и метеоры, которые мы можем наблюдать в виде маленьких «падающих звёзд».

Атмосфера служит регулятором сезонных колебаний температур и сглаживания суточных, предотвращая Землю от чрезмерного нагревания днём и охлаждения ночью. Атмосфера, благодаря наличию в её составе водяного пара, углекислого газа, метана и озона, легко пропускает солнечные лучи, нагревающие её нижние слои и подстилающую поверхность, но задерживает обратное тепловое излучение от земной поверхности в виде длинноволновой радиации. Эта особенность атмосферы называется парниковым эффектом. Без него суточные колебания температур нижних слоёв атмосферы достигали бы колоссальных величин: до 200° С и естественно сделали бы невозможным существование жизни в том виде, в котором мы её знаем.

Разные участки на Земле нагреваются неравномерно. Низкие широты нашей планеты, т.е. области с субтропическим и тропическим климатом, получают тепла от Солнца гораздо больше чем средние и высокие — области с умеренным и арктическим (антарктическим) типом климата. По-разному нагреваются материки и океаны. Если первые и нагреваются и охлаждаются гораздо быстрее, то вторые долго поглощают тепло, но в тоже время и также долго его отдают. Как известно теплый воздух является более легким чем холодный, а потому поднимается вверх. Его место у поверхности занимает холодный, более тяжелый воздух. Так образуется ветер и формируется погода. А ветер в свою очередь приводит к процессам физического и химического выветривания, последние из которых формируют экзогенные формы рельефа

С подъёмом в высоту климатические различия между разными регионами земного шара начинают стираться. А начиная с высоты 100 км. атмосферный воздух лишается возможности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции. Единственным способом передачи тепла становится тепловое излучение, т.е. нагревание воздуха космическими и солнечными лучами.

Кроме того только при наличии атмосферы на планете возможен круговорот воды в природе, выпадение осадков и образование облаков.

Круговорот воды — это процесс циклического перемещения воды в пределах земной биосферы, состоящий из процессов испарения, конденсации и осадков. Различают 3 уровня круговорота воды:

Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.

Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.

Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.

Стоит также отметить, что выпадение осадков становится возможным лишь при наличии в воздухе т.н. ядер конденсации — мельчайших твердых частиц. Если бы в земной атмосфере таких частиц не было, то и никакие осадки бы не выпадали.

И последнее что хотелось сказать про роль атмосферы Земли, это то, что только благодаря ей на нашей планете возможно распространение звуков и возникновение аэродинамической подъёмной силы. На планетах лишенных или имеющих атмосферу малой мощности царит мертвая тишина. Человек на таких небесных телах буквально лишается дара речи. При отсутствии атмосферы становится невозможным управляемый аэродинамический полёт, на смену которому приходит баллистический.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎