Читайте также:
|
|
Атмосфера - газовая оболочка Земли (atmos - пар; spharia - шар) имеет слоистое строение, и классификация слоев обычно осуществляется по распределению температур, которое с высотой над поверхностью Земли носит спиралевидный характер. Общая масса атмосферы 5,2*1015 т, в то время как масса земли 5976*1018 т.
Нижний слой - тропосфера (tropos - поворот) распространяется в среднем до высоты 8-10 км у полюсов; до 10-12 км в умеренных широтах и до 16-18 км у экваторов. В ней сосредоточено четыре пятых всей массы атмосферы.
В тропосфере температура убывает с высотой от +10 до -50°С (на 0,6°С на каждые 100 м). В переходном интервале к стратосфере - тропопаузе (pauis - остановка) температура практически не изменяется и благодаря этой изотермичности, которая имеет место во всех переходных слоях, переток газов, в том числе и загрязнителей, из одной области в другую практически происходит очень медленно. Тропопауза продолжается до высоты 20 км, а затем начинается стратосфера (stratum - слой), где до высоты 50 км происходит рост температуры от (-50-60°С) до +10°С. Там, на расстоянии 5 км от тропопаузы располагается озоновый экран.
Далее - до высоты 55 км - изотермическая область - стратопауза, после которой температура начинает вновь понижаться до -70-80°С в мезосфере (mesos - средний), простирающейся до высоты ~ 80 км. После мезопаузы (85 км) температура в термосфере начинает повышаться вновь и до высоты 200-300 км достигает 1500 К, после чего остается постоянной до очень больших высот, вплоть до экзосферы - внешнего слоя атмосферы, начинающегося с высоты нескольких сотен километров, из которого быстро движущиеся легкие атомы водорода могут вылетать в космическое пространство.
Изменение атмосферного давления также имеет свои законы. Оно снижается с увеличением высоты. Если у поверхности Земли оно составляет ~ 760 мм Hg, то в стратопаузе 1 мм Hg. На высоте 100 км давление снижается до 2,3*10-3 мм Hg и до 1,0*10-6 мм Hg на высоте 200 км.
Такому же закону подчиняется и распределение плотности слоев. Если в тропосфере у поверхности Земли она равна 1,2928 г/см3, то на высоте 20 км - 0,13 г/см3, на высоте 30 км - 0,013 г/см3 и т.д. Повышение плотности в тропосфере также объясняется притяжением Земли, сжимаемостью ее газовой оболочки и перемещением в нижние слои более тяжелых атомов, в то время как более легкие атомы остаются в верхних слоях атмосферы.
Солнечное излучение пронизывает всю атмосферу. Этот поток энергии оказывает большое влияние на термосферу, мезосферу и стратосферу. В термосфере вследствие диссоциации Н2О, О2, СО2 под воздействием ультрафиолетовой радиации высоко содержание вещества в атомарной и радикальной формах. Ее еще называют ионосферой. На высоте 130 км количество диссоциированного кислорода составляет - 50 %, на высоте 400 км - 99 %.
Поскольку энергия диссоциации О2 составляет 495 кДЖ/моль, то для разрыва молекулы нужно ультрафиолетовое излучение с λ=242 нм и, следовательно, наиболее сильная радиация в значительной мере не достигает тропосферы.
И, наконец, еще одно классификационное понятие: все, что выше мезопаузы - гетеросфера, ниже ее - гомосфера.
В гомосфере соотношение между основными компонентами в результате интенсивного перемешивания по вертикали, вследствие градиента температур, мало изменяется, хотя характер распределения отдельных составляющих таких как О2, NOx, SOx может быть различен из-за их разной способности поглощать ультрафиолетовые лучи, химической активности и характеристик диффузионного переноса. Последнее в гомосфере происходит более медленно, чем в гетеросфере.
Тропосфера - часть атмосферы, где мы проводим всю свою жизнь, даже если летим на самолете. Газовый состав и радиационный ее баланс во многом обуславливает существование жизни на Земле, там же формируются климатические явления и основные источники поступления в атмосферу аэрозольных и газовых загрязнителей.
Тропосферу условно делят на нижнюю, или пограничный слой (от Земли 1-1,5 км), среднюю (1,5 до 6-8 км) и верхнюю (6-8 км) до тропопаузы.
В пограничном слое часто нарушается закон распределения температуры с высотой. Там она иногда с увеличением высоты повышается и уменьшается со снижением последней. Такое явление, называется приземной инверсией: воздух охлаждается от поверхности Земли, а затем нагревается от нисходящих потоков, адиабатически повышающих температуру.
Эти обратные процессы препятствуют турбулентному обмену воздуха, вертикальному переносу загрязнителей и приводит к их накоплению в тропосфере.
Все же надо отметить, что, несмотря на высокую плотность тропосферы (там сосредоточено 4/5 всей массы атмосферы), в ней наиболее активно развиваются турбулентные и циркуляционные процессы.
Состав тропосферного воздуха, (%): N2 - 78,08; О2 - 20,95; Аr - 0,92; СО2 - 0,03; Σ(Нr, Ne, Не, Кr, Хе, Rn, I, О3, СН4, CS2) - 0,02. Молекулярная масса 28,96. Она остается таковой до высоты 90 км, а далее резко изменяется, поскольку гелий здесь становится главным компонентом газовой среды. Кроме того, под действием ультрафиолетовой радиации происходит крупномасштабная диссоциация кислорода.
Дата добавления: 2015-05-05; просмотров: 21 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |