- پوسته هوای زمین که با زمین می چرخد. مرز بالایی جو به طور معمول در ارتفاعات 150-200 کیلومتری ترسیم می شود. مرز پایینی سطح زمین است.

هوای اتمسفر مخلوطی از گازها است. بیشتر حجم آن در لایه هوای سطحی نیتروژن (78%) و اکسیژن (21%) است. علاوه بر این، هوا حاوی گازهای بی اثر (آرگون، هلیوم، نئون و غیره)، دی اکسید کربن (0.03)، بخار آب و ذرات جامد مختلف (غبار، دوده، کریستال های نمک) است.

هوا بی رنگ است و رنگ آسمان با ویژگی های پراکندگی امواج نور توضیح داده می شود.

جو از چندین لایه تشکیل شده است: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر و ترموسفر.

لایه سطحی تحتانی هوا نامیده می شود تروپوسفرضخامت آن در عرض های جغرافیایی مختلف یکسان نیست. تروپوسفر شکل سیاره را تکرار می کند و همراه با زمین در چرخش محوری شرکت می کند. در خط استوا، ضخامت جو بین 10 تا 20 کیلومتر است. در استوا بیشتر و در قطب ها کمتر است. تروپوسفر با حداکثر چگالی هوا مشخص می شود، 4/5 از جرم کل جو در آن متمرکز است. تروپوسفر شرایط آب و هوایی را تعیین می کند: در اینجا توده های مختلف هوا تشکیل می شوند، ابرها و بارش تشکیل می شوند، یک حرکت شدید افقی و عمودی هوا وجود دارد.

بالای تروپوسفر تا ارتفاع 50 کیلومتری قرار دارد استراتوسفربا چگالی هوا کمتر مشخص می شود، بخار آب در آن وجود ندارد. در قسمت پایینی استراتوسفر در ارتفاعات حدود 25 کیلومتری. یک "صفحه ازن" وجود دارد - لایه ای از جو با غلظت ازن افزایش یافته، که اشعه ماوراء بنفش را جذب می کند، که برای ارگانیسم ها کشنده است.

در ارتفاع 50 تا 80-90 کیلومتری امتداد دارد مزوسفربا افزایش ارتفاع، دما با شیب عمودی متوسط ​​(0.25-0.3) درجه / 100 متر کاهش می یابد و چگالی هوا کاهش می یابد. فرآیند اصلی انرژی انتقال حرارت تابشی است. درخشش اتمسفر ناشی از فرآیندهای فتوشیمیایی پیچیده شامل رادیکال‌ها، مولکول‌های برانگیخته ارتعاشی است.

ترموسفردر ارتفاع 80-90 تا 800 کیلومتری قرار دارد. چگالی هوا در اینجا حداقل است، درجه یونیزاسیون هوا بسیار زیاد است. دما بسته به فعالیت خورشید تغییر می کند. به دلیل تعداد زیاد ذرات باردار، شفق های قطبی و طوفان های مغناطیسی در اینجا مشاهده می شوند.

اتمسفر برای طبیعت کره زمین اهمیت زیادی دارد.تنفس موجودات زنده بدون اکسیژن غیرممکن است. لایه اوزون آن از همه موجودات زنده در برابر اشعه های مضر فرابنفش محافظت می کند. جو نوسانات دما را صاف می کند: سطح زمین در شب بیش از حد سرد نمی شود و در روز بیش از حد گرم نمی شود. در لایه های متراکم هوای جوی، شهاب سنگ ها قبل از رسیدن به سطح سیاره از خارها می سوزند.

جو با تمام پوسته های زمین تعامل دارد. با کمک آن گرما و رطوبت بین اقیانوس و خشکی مبادله می شود. بدون جو، ابر، بارندگی، باد وجود نخواهد داشت.

فعالیت های اقتصادی انسان تأثیر نامطلوب قابل توجهی بر جو دارد. آلودگی هوا رخ می دهد که منجر به افزایش غلظت مونوکسید کربن (CO 2) می شود. و این به گرمایش جهانی کمک می کند و "اثر گلخانه ای" را افزایش می دهد. لایه اوزون زمین به دلیل زباله های صنعتی و حمل و نقل در حال نابودی است.

جو نیاز به حفاظت دارد. در کشورهای توسعه یافته مجموعه ای از اقدامات برای محافظت از هوای جوی در برابر آلودگی انجام می شود.

هنوز سوالی دارید؟ آیا می خواهید در مورد جو بیشتر بدانید؟
برای کمک گرفتن از یک معلم خصوصی - ثبت نام کنید.

سایت، با کپی کامل یا جزئی از مطالب، لینک به منبع الزامی است.

جو مخلوطی از گازهای مختلف است. از سطح زمین تا ارتفاع 900 کیلومتری امتداد می یابد و سیاره را از طیف مضر تابش خورشیدی محافظت می کند و حاوی گازهایی است که برای تمام حیات روی این سیاره ضروری است. جو گرمای خورشید را به دام می اندازد و سطح زمین را گرم می کند و آب و هوای مطلوبی ایجاد می کند.

ترکیب اتمسفر

جو زمین عمدتاً از دو گاز - نیتروژن (78٪) و اکسیژن (21٪) تشکیل شده است. علاوه بر این، حاوی ناخالصی های دی اکسید کربن و گازهای دیگر است. در جو به شکل بخار، قطرات رطوبت در ابرها و بلورهای یخ وجود دارد.

لایه های جو

جو از لایه های زیادی تشکیل شده است که هیچ مرز مشخصی بین آنها وجود ندارد. دمای لایه های مختلف به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت است.

• مگنتوسفر بدون هوا بیشتر ماهواره های زمین در اینجا خارج از جو زمین پرواز می کنند.
• اگزوسفر (450-500 کیلومتر از سطح). تقریبا بدون گاز برخی از ماهواره های هواشناسی در اگزوسفر پرواز می کنند. ترموسفر (80-450 کیلومتر) با درجه حرارت بالا به 1700 درجه سانتیگراد در لایه بالایی مشخص می شود.
• مزوسفر (50-80 کیلومتر). در این کره با افزایش ارتفاع، دما کاهش می یابد. اینجاست که بیشتر شهاب سنگ ها (آخر سنگ های فضایی) که وارد جو می شوند می سوزند.
• استراتوسفر (15-50 کیلومتر). حاوی لایه ازن، یعنی لایه ای از ازن که اشعه ماوراء بنفش خورشید را جذب می کند. این منجر به افزایش دما در نزدیکی سطح زمین می شود. هواپیماهای جت معمولاً در اینجا پرواز می کنند دید در این لایه بسیار خوب است و تقریباً هیچ تداخلی ناشی از شرایط آب و هوایی وجود ندارد.
• تروپوسفر. ارتفاع آن از 8 تا 15 کیلومتر از سطح زمین متغیر است. در اینجا است که آب و هوای سیاره شکل می گیرد، زیرا در این لایه دارای بیشترین بخار آب، گرد و غبار و باد است. با فاصله گرفتن از سطح زمین دما کاهش می یابد.

فشار اتمسفر

اگرچه ما آن را احساس نمی کنیم، اما لایه های جو به سطح زمین فشار می آورند. بالاترین نزدیک به سطح است و با فاصله از آن به تدریج کاهش می یابد. این بستگی به اختلاف دمای بین خشکی و اقیانوس دارد و بنابراین، در مناطقی که در همان ارتفاع از سطح دریا قرار دارند، اغلب فشارهای متفاوتی وجود دارد. فشار کم آب و هوای مرطوب را به ارمغان می آورد، در حالی که فشار بالا معمولاً باعث آب و هوای صاف می شود.

حرکت توده های هوا در جو

و فشارها باعث می شود که جو پایین تر مخلوط شود. این باعث ایجاد بادهایی می شود که از مناطق پرفشار به مناطق کم فشار می وزد. در بسیاری از مناطق، بادهای محلی نیز رخ می دهد که ناشی از تغییر دمای خشکی و دریا است. کوه ها نیز تأثیر بسزایی در جهت وزش بادها دارند.

اثر گلخانه ای

دی اکسید کربن و سایر گازهایی که جو زمین را تشکیل می دهند گرمای خورشید را به دام می اندازند. این فرآیند معمولاً به عنوان اثر گلخانه ای شناخته می شود، زیرا از بسیاری جهات شبیه به گردش گرما در گلخانه ها است. اثر گلخانه ای باعث گرم شدن کره زمین در کره زمین می شود. در مناطق پرفشار - آنتی سیکلون - خورشید شفاف برقرار می شود. در مناطق کم فشار - طوفان - هوا معمولاً ناپایدار است. گرما و نور وارد جو می شود. گازها گرمای منعکس شده از سطح زمین را به دام می اندازند و در نتیجه دمای روی زمین را افزایش می دهند.

لایه اوزون خاصی در استراتوسفر وجود دارد. ازن بیشتر پرتوهای فرابنفش خورشید را به دام می اندازد و از زمین و تمام حیات روی آن در برابر آن محافظت می کند. دانشمندان دریافته اند که گازهای کلروفلوئوروکربن ویژه موجود در برخی از ذرات معلق در هوا و تجهیزات تبرید عامل تخریب لایه اوزون هستند. بر فراز قطب شمال و قطب جنوب، حفره های عظیمی در لایه اوزون کشف شده است که به افزایش میزان تشعشعات فرابنفش مؤثر بر سطح زمین کمک می کند.

ازن در اتمسفر پایین در نتیجه تابش خورشید و دود و گازهای مختلف اگزوز تشکیل می شود. معمولاً در جو پخش می شود، اما اگر یک لایه بسته از هوای سرد زیر یک لایه هوای گرم تشکیل شود، ازن متمرکز شده و مه دود ایجاد می شود. متأسفانه، این نمی تواند از بین رفتن ازن در سوراخ های ازن را جبران کند.

عکس ماهواره ای به وضوح حفره ای را در لایه اوزون بر فراز قطب جنوب نشان می دهد. اندازه این سوراخ در حال تغییر است، اما دانشمندان معتقدند که دائما در حال رشد است. تلاش هایی برای کاهش سطح گازهای خروجی در جو انجام می شود. آلودگی هوا باید کاهش یابد و از سوخت های بدون دود در شهرها استفاده شود. دود در بسیاری از افراد باعث تحریک چشم و خفگی می شود.

پیدایش و تکامل جو زمین

جو مدرن زمین نتیجه یک تکامل طولانی مدت است. این در نتیجه اقدامات مشترک عوامل زمین شناسی و فعالیت حیاتی موجودات به وجود آمد. در طول تاریخ زمین شناسی، جو زمین چندین بازسازی عمیق را پشت سر گذاشته است. بر اساس داده‌های زمین‌شناسی و نظری (پیش‌شرط‌ها، جو بکر زمین جوان، که حدود 4 میلیارد سال پیش وجود داشته است، می‌تواند از مخلوطی از گازهای بی‌اثر و نجیب با افزودن کمی نیتروژن غیرفعال تشکیل شده باشد (NA Yasamanov, 1985; AS Monin. , 1987؛ OG Sorokhtin, SA Ushakov, 1991, 1993) در حال حاضر دیدگاه ترکیب و ساختار جو اولیه تا حدودی تغییر کرده است. مخلوطی از متان، آمونیاک و دی اکسید کربن در نتیجه گاززدایی گوشته و فرآیندهای فعال هوازدگی در سطح زمین، بخار آب، ترکیبات کربن به شکل CO2 و CO، گوگرد و ترکیبات آن شروع به ورود به جو کردند. و اسیدهای هالوژن قوی - HCl، HF، HI و اسید بوریک، که توسط متان، آمونیاک، هیدروژن، آرگون و برخی دیگر از گازهای نجیب موجود در جو تکمیل شد. فوق العاده لاغر بنابراین، دمای سطح زمین نزدیک به دمای تعادل تابشی بود (A.S. Monin، 1977).

با گذشت زمان، ترکیب گاز جو اولیه تحت تأثیر هوازدگی سنگ هایی که در سطح زمین ظاهر می شوند، فعالیت حیاتی سیانوباکترها و جلبک های سبز آبی، فرآیندهای آتشفشانی و عمل نور خورشید شروع به تغییر کردند. این منجر به تجزیه متان به دی اکسید کربن، آمونیاک به نیتروژن و هیدروژن شد. در جو ثانویه، دی اکسید کربن شروع به تجمع کرد که به آرامی به سطح زمین فرود آمد و نیتروژن. به دلیل فعالیت حیاتی جلبک های سبز آبی، اکسیژن در فرآیند فتوسنتز شروع به تولید کرد، اما در ابتدا عمدتاً صرف "اکسیداسیون گازهای جوی و سپس سنگ ها" شد. در همان زمان، آمونیاک اکسید شده به نیتروژن مولکولی، شروع به تجمع شدید در جو کرد. فرض بر این است که بیشتر نیتروژن موجود در جو مدرن باقی مانده است. متان و مونوکسید کربن به دی اکسید کربن اکسید شدند. گوگرد و سولفید هیدروژن به SO 2 و SO 3 اکسید شدند که به دلیل تحرک و سبکی زیاد، به سرعت از جو حذف شدند. بنابراین، جو از کاهش، همانطور که در آرکئن و اوایل پروتروزوییک بود، به تدریج به اکسید کننده تبدیل شد.

دی اکسید کربن هم در نتیجه اکسیداسیون متان و هم در نتیجه گاززدایی گوشته و هوازدگی سنگ ها وارد جو شد. در صورتی که تمام دی اکسید کربن آزاد شده در کل تاریخ زمین در جو باقی بماند، فشار جزئی آن در زمان کنونی می تواند مانند زهره شود (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). اما روند مخالف روی زمین در حال کار بود. بخش قابل توجهی از دی اکسید کربن اتمسفر در هیدروسفر حل شد که در آن موجودات آبزی از آن برای ساختن پوسته های خود استفاده کردند و به طور بیوژنیک به کربنات تبدیل شدند. پس از آن، قوی ترین لایه های کربنات های شیمیایی و آلی از آنها تشکیل شد.

اکسیژن از سه منبع به جو تامین شد. برای مدت طولانی، از لحظه ظهور زمین، در فرآیند گاز زدایی گوشته آزاد شد و عمدتاً صرف فرآیندهای اکسیداتیو شد. منبع دیگر اکسیژن، تفکیک بخار آب توسط تابش سخت ماوراء بنفش خورشید بود. ظواهر؛ اکسیژن آزاد در جو منجر به مرگ بیشتر پروکاریوت هایی شد که در شرایط کاهشی زندگی می کردند. موجودات پروکاریوتی زیستگاه خود را تغییر داده اند. آنها سطح زمین را به اعماق و مناطق آن رها کردند، جایی که شرایط کاهشی هنوز حفظ شد. آنها با یوکاریوت ها جایگزین شدند، که شروع به پردازش شدید دی اکسید کربن به اکسیژن کردند.

در دوران آرکئن و بخش قابل توجهی از پروتروزوئیک، تقریباً تمام اکسیژنی که هم زیست زا و هم بیوژنیک به وجود می‌آمد، عمدتاً صرف اکسیداسیون آهن و گوگرد می‌شد. در پایان پروتروزوئیک، تمام آهن های آهنی فلزی روی سطوح زمین یا اکسید شده یا به سمت هسته زمین حرکت کردند. این منجر به این واقعیت شد که فشار جزئی اکسیژن در جو پروتروزوییک اولیه تغییر کرد.

در اواسط دوره پروتروزوییک، غلظت اکسیژن در جو به نقطه یوری رسید و 0.01٪ از سطح فعلی بود. از آن زمان به بعد، اکسیژن شروع به انباشته شدن در جو کرد و احتمالاً در انتهای ریفین، محتوای آن به نقطه پاستور (0.1٪ از سطح فعلی) رسیده است. این امکان وجود دارد که در دوره وندیان، لایه اوزون به وجود آمد و هرگز در آن زمان ناپدید نشد.

ظهور اکسیژن آزاد در اتمسفر زمین باعث تحریک تکامل حیات شد و منجر به پیدایش اشکال جدید با متابولیسم بهتر شد. اگر جلبک‌های تک سلولی یوکاریوتی و سیانیا که در ابتدای دوره پروتروزوییک ظاهر شدند، تنها به 3-10 غلظت فعلی آن نیاز به اکسیژن در آب داشتند، پس با ظهور متازوآهای اسکلتی در انتهای وندین اولیه، یعنی حدود 650 میلیون سال پیش، غلظت اکسیژن در جو باید بسیار بیشتر بوده است. از این گذشته ، Metazoa از تنفس اکسیژن استفاده می کرد و برای این کار لازم بود که فشار جزئی اکسیژن به سطح بحرانی برسد - نقطه پاستور. در این مورد، فرآیند تخمیر بی‌هوازی با متابولیسم اکسیژن امیدوارکننده‌تر و پیشرونده‌تر جایگزین شد.

پس از آن، تجمع بیشتر اکسیژن در اتمسفر زمین به سرعت انجام شد. افزایش تدریجی حجم جلبک های سبز آبی به دستیابی به سطح اکسیژن لازم برای حمایت از زندگی دنیای حیوانات در جو کمک کرد. تثبیت خاصی از محتوای اکسیژن در جو از لحظه ای که گیاهان به زمین آمدند - حدود 450 میلیون سال پیش - رخ داده است. ظهور گیاهان در خشکی، که در دوره سیلورین اتفاق افتاد، منجر به تثبیت نهایی سطح اکسیژن در جو شد. از آن زمان به بعد، تمرکز او در محدوده های نسبتاً باریکی در نوسان بود، که هرگز از وجود زندگی فراتر نمی رفت. غلظت اکسیژن در جو از زمان ظهور گیاهان گلدار به طور کامل تثبیت شده است. این رویداد در اواسط دوره کرتاسه رخ داده است. حدود 100 میلیون سال پیش

بخش عمده ای از نیتروژن در مراحل اولیه توسعه زمین، عمدتاً به دلیل تجزیه آمونیاک، تشکیل شد. با ظهور موجودات، فرآیند اتصال نیتروژن جو به مواد آلی و دفن آن در رسوبات دریایی آغاز شد. پس از ظهور موجودات در خشکی، نیتروژن شروع به دفن در رسوبات قاره ای کرد. فرآیندهای پردازش نیتروژن آزاد به ویژه با ظهور گیاهان زمینی تشدید شد.

در نوبت کریپتوزوئیک و فانوزوئیک، یعنی حدود 650 میلیون سال پیش، محتوای دی اکسید کربن در اتمسفر به یک دهم درصد کاهش یافت و محتوای نزدیک به سطح مدرن، اخیراً به حدود 10-20 رسیده است. میلیون سال پیش

بنابراین، ترکیب گاز جو نه تنها فضای زندگی را برای موجودات فراهم می کند، بلکه ویژگی های فعالیت حیاتی آنها را نیز تعیین می کند، پراکندگی و تکامل را ارتقا می دهد. اختلالات حاصل در توزیع ترکیب گاز اتمسفر مطلوب برای موجودات، هم به دلایل کیهانی و هم به دلایل سیاره ای، منجر به انقراض دسته جمعی جهان آلی شد که به طور مکرر در طول کریپتوزوئیک و در مرزهای خاصی از تاریخ فانروزوئیک رخ داد.

توابع قومی اتمسفر

جو زمین ماده، انرژی لازم را فراهم می کند و جهت و سرعت فرآیندهای متابولیک را تعیین می کند. ترکیب گاز جو مدرن برای وجود و توسعه حیات بهینه است. به عنوان منطقه شکل گیری آب و هوا و آب و هوا، جو باید شرایط راحت را برای زندگی مردم، حیوانات و پوشش گیاهی ایجاد کند. انحراف در یک جهت یا جهت دیگر در کیفیت هوای جوی و شرایط آب و هوایی شرایط شدیدی را برای زندگی دنیای حیوانات و گیاهان از جمله برای انسان ایجاد می کند.

جو زمین نه تنها شرایط را برای وجود انسان فراهم می کند، بلکه عامل اصلی تکامل قوم کره است. در عین حال، معلوم می شود که منبع انرژی و مواد خام برای تولید است. به طور کلی اتمسفر عاملی است که سلامت انسان را حفظ می کند و برخی از مناطق به دلیل شرایط فیزیکی و جغرافیایی و کیفیت هوای جوی به عنوان مناطق تفریحی و مناطقی برای درمان و تفریح ​​افراد آسایشگاهی در نظر گرفته شده است. بنابراین، فضا عامل تأثیرگذاری زیبایی شناختی و احساسی است.

توابع قومی و تکنوسفری جو که اخیراً تعیین شده است (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001) نیاز به یک مطالعه مستقل و عمیق دارد. بنابراین، مطالعه عملکردهای جوی انرژی هم از نقطه نظر وقوع و عملکرد فرآیندهایی که به محیط زیست آسیب می زند و هم از نقطه نظر تأثیر بر سلامت و رفاه انسان بسیار مهم است. در این مورد، ما در مورد انرژی سیکلون ها و پادسیکلون ها، گرداب های جوی، فشار اتمسفر و سایر پدیده های شدید جوی صحبت می کنیم که استفاده موثر از آنها به حل موفقیت آمیز مشکل دستیابی به منابع انرژی جایگزین غیر آلاینده کمک می کند. از این گذشته ، محیط هوا ، به ویژه آن قسمت از آن که در بالای اقیانوس جهانی قرار دارد ، منطقه ای است که مقدار عظیمی از انرژی آزاد را آزاد می کند.

به عنوان مثال، مشخص شده است که طوفان های استوایی با قدرت متوسط ​​تنها در یک روز انرژی معادل انرژی 500 هزار بمب اتمی پرتاب شده روی هیروشیما و ناکازاکی آزاد می کنند. به مدت 10 روز از وجود چنین طوفانی، انرژی آزاد می شود که برای رفع تمام نیازهای انرژی کشوری مانند ایالات متحده برای 600 سال کافی است.

در سال‌های اخیر، آثار زیادی از دانشمندان علوم طبیعی منتشر شده است که به نوعی در رابطه با جنبه‌های مختلف فعالیت و تأثیر جو بر فرآیندهای زمین است که نشان‌دهنده فعال شدن تعاملات بین‌رشته‌ای در طبیعت مدرن است. علوم پایه. در عین حال، نقش یکپارچه کننده برخی از جهت های آن آشکار می شود که در این میان باید به جهت عملکردی-اکولوژیکی در ژئواکولوژی اشاره کرد.

این جهت، تحلیل و تعمیم نظری توابع اکولوژیکی و نقش سیاره‌ای ژئوسفرهای مختلف را تحریک می‌کند، و این به نوبه خود، پیش نیاز مهمی برای توسعه روش‌شناسی و مبانی علمی برای مطالعه کل‌نگر سیاره ما، استفاده منطقی و منطقی است. حفاظت از منابع طبیعی آن

جو زمین از چندین لایه تشکیل شده است: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر، یونوسفر و اگزوسفر. در بالای تروپوسفر و پایین استراتوسفر یک لایه غنی از ازن به نام سپر ازن وجود دارد. الگوهای خاصی (روزانه، فصلی، سالانه و غیره) در توزیع ازن ایجاد شده است. از زمان پیدایش، جو بر روند فرآیندهای سیاره ای تأثیر گذاشته است. ترکیب اولیه جو کاملاً متفاوت از حال حاضر بود، اما با گذشت زمان، نسبت و نقش نیتروژن مولکولی به طور پیوسته افزایش یافت، حدود 650 میلیون سال پیش اکسیژن آزاد ظاهر شد که مقدار آن به طور مداوم در حال افزایش بود، اما غلظت دی اکسید کربن بر این اساس کاهش یافت. تحرک بالای جو، ترکیب گاز آن و حضور ذرات معلق در هوا نقش برجسته و مشارکت فعال آن را در فرآیندهای مختلف زمین شناسی و بیوسفر تعیین می کند. نقش جو در توزیع مجدد انرژی خورشیدی و توسعه پدیده ها و بلایای طبیعی فاجعه بار بسیار است. گرداب های جوی - گردبادها (گردبادها)، طوفان ها، طوفان ها، طوفان ها و سایر پدیده ها تأثیر منفی بر جهان ارگانیک و سیستم های طبیعی دارند. منابع اصلی آلودگی در کنار عوامل طبیعی، اشکال مختلف فعالیت اقتصادی انسان است. اثرات انسانی بر جو نه تنها در ظاهر آئروسل های مختلف و گازهای گلخانه ای، بلکه در افزایش مقدار بخار آب نیز بیان می شود و به صورت مه دود و باران اسیدی ظاهر می شود. گازهای گلخانه ای رژیم دمایی سطح زمین را تغییر می دهند، انتشار برخی گازها حجم صفحه ازن را کاهش می دهد و به تشکیل سوراخ های ازن کمک می کند. نقش قوم کره جو زمین بسیار زیاد است.

نقش جو در فرآیندهای طبیعی

جو زمین در حالت میانی خود بین لیتوسفر و فضای بیرونی و ترکیب گاز آن شرایطی را برای حیات موجودات ایجاد می کند. در عین حال، هوازدگی و شدت تخریب سنگ ها، انتقال و تجمع مواد آواری به مقدار، ماهیت و فراوانی بارش جوی، فراوانی و قدرت بادها و به ویژه به دمای هوا بستگی دارد. جو جزء اصلی سیستم اقلیمی است. دما و رطوبت هوا، ابری و بارش، باد - همه اینها آب و هوا، یعنی وضعیت دائمی در حال تغییر جو را مشخص می کند. در همان زمان، همان مؤلفه ها آب و هوا را مشخص می کنند، یعنی رژیم آب و هوای بلند مدت متوسط.

ترکیب گازها، وجود ابرها و ناخالصی‌های مختلف که ذرات آئروسل (خاکستر، غبار، ذرات بخار آب) نامیده می‌شوند، ویژگی‌های عبور تابش خورشید از جو را تعیین می‌کنند و از خروج تشعشعات حرارتی از جو جلوگیری می‌کنند. زمین به فضا.

جو زمین بسیار متحرک است. فرآیندهای رخ داده در آن و تغییر در ترکیب گاز، ضخامت، کدر بودن، شفافیت و وجود ذرات معین در هوا بر روی آب و هوا و آب و هوا تأثیر می گذارد.

عمل و جهت فرآیندهای طبیعی و همچنین حیات و فعالیت های روی زمین توسط تابش خورشید تعیین می شود. 99.98 درصد گرمای تامین شده به سطح زمین را می دهد. این مقدار سالانه 134 * 10 19 کیلو کالری است. این میزان گرما را می توان با سوزاندن 200 میلیارد تن زغال سنگ به دست آورد. ذخایر هیدروژن که این جریان انرژی گرما هسته ای را در جرم خورشید ایجاد می کند، حداقل برای 10 میلیارد سال دیگر کافی خواهد بود، یعنی برای دوره ای دو برابر زمانی که سیاره ما وجود دارد.

حدود 1/3 از کل انرژی خورشیدی وارد شده به مرز فوقانی جو به فضای جهان بازتاب می شود، 13٪ توسط لایه ازن (شامل تقریباً تمام تابش فرابنفش) جذب می شود. 7٪ - توسط بقیه جو و تنها 44٪ به سطح زمین می رسد. کل تابش خورشیدی که در روز به زمین می رسد برابر با انرژی است که بشر در نتیجه سوزاندن انواع سوخت در هزاره گذشته دریافت کرده است.

میزان و ماهیت توزیع تابش خورشید در سطح زمین ارتباط تنگاتنگی با ابری بودن و شفافیت جو دارد. میزان تابش پراکنده تحت تأثیر ارتفاع خورشید در بالای افق، شفافیت جو، محتوای بخار آب، گرد و غبار موجود در آن، مقدار کل دی اکسید کربن و غیره است.

حداکثر مقدار تابش پراکنده به مناطق قطبی می افتد. هر چه خورشید بالاتر از افق پایین تر باشد، گرمای کمتری به ناحیه معینی از زمین عرضه می شود.

شفافیت جو و ابری بودن از اهمیت بالایی برخوردار است. در یک روز تابستانی ابری، معمولا سردتر از یک روز صاف است، زیرا ابری شدن روز مانع از گرم شدن سطح زمین می شود.

غبارآلودگی جو نقش مهمی در توزیع گرما دارد. ذرات جامد ریز پراکنده گرد و غبار و خاکستر واقع در آن که بر شفافیت آن تأثیر می گذارد، بر توزیع تابش خورشیدی تأثیر منفی می گذارد که بیشتر آن منعکس می شود. ذرات ریز به دو صورت وارد جو می شوند: یا خاکستری که در طی فوران های آتشفشانی ساطع می شود، یا گرد و غبار صحرا که توسط بادهای مناطق خشک استوایی و نیمه گرمسیری حمل می شود. به خصوص مقدار زیادی از چنین گرد و غباری در هنگام خشکسالی تشکیل می شود، زمانی که توسط جریان های هوای گرم به اتمسفر فوقانی منتقل می شود و می تواند برای مدت طولانی در آنجا بماند. پس از فوران آتشفشان کراکاتو در سال 1883، گرد و غبار که ده ها کیلومتر به جو پرتاب شد، حدود 3 سال در استراتوسفر بود. در نتیجه فوران آتشفشان El Chichon (مکزیک) در سال 1985، گرد و غبار به اروپا رسید و بنابراین دمای سطح کمی کاهش یافت.

جو زمین حاوی مقدار متغیر بخار آب است. به صورت مطلق، وزن یا حجم، مقدار آن از 2 تا 5 درصد متغیر است.

بخار آب، مانند دی اکسید کربن، اثر گلخانه ای را افزایش می دهد. در ابرها و مه های ایجاد شده در جو، فرآیندهای فیزیکوشیمیایی عجیبی اتفاق می افتد.

منبع اصلی بخار آب به جو سطح اقیانوس جهانی است. هر ساله لایه‌ای از آب به ضخامت 95 تا 110 سانتی‌متر از آن تبخیر می‌شود که بخشی از رطوبت پس از متراکم شدن به اقیانوس برمی‌گردد و دیگری توسط جریان‌های هوا به سمت قاره‌ها هدایت می‌شود. در مناطقی با آب و هوای متغیر و مرطوب، بارش خاک را مرطوب می کند و در مناطق مرطوب، ذخایر آب زیرزمینی ایجاد می کند. بنابراین، جو یک تجمع کننده رطوبت و یک مخزن بارش است. و مه هایی که در جو ایجاد می شوند رطوبت پوشش خاک را تامین می کنند و در نتیجه نقش تعیین کننده ای در توسعه گیاهان و جانوران ایفا می کنند.

رطوبت اتمسفر به دلیل تحرک جو در سطح زمین پخش می شود. سیستم بسیار پیچیده ای از بادها و توزیع فشار دارد. با توجه به اینکه جو در حرکت مداوم است، ماهیت و مقیاس توزیع جریان و فشار باد دائما در حال تغییر است. مقیاس گردش از ریز هواشناسی، فقط چند صد متر اندازه، تا جهانی - چند ده هزار کیلومتر متفاوت است. گرداب های عظیم جوی در ایجاد سیستم های جریان هوا در مقیاس بزرگ شرکت می کنند و گردش کلی جو را تعیین می کنند. علاوه بر این، آنها منابع پدیده های جوی فاجعه بار هستند.

توزیع آب و هوا و شرایط اقلیمی و عملکرد مواد زنده به فشار اتمسفر بستگی دارد. در صورتی که فشار اتمسفر در محدوده های کوچک نوسان کند، نقش تعیین کننده ای در رفاه مردم و رفتار حیوانات ندارد و بر عملکرد فیزیولوژیکی گیاهان تأثیر نمی گذارد. پدیده های پیشانی و تغییرات آب و هوایی معمولاً با تغییرات فشار همراه هستند.

فشار اتمسفر برای تشکیل باد از اهمیت اساسی برخوردار است که به عنوان یک عامل تسکین دهنده، تأثیر زیادی بر گیاهان و جانوران دارد.

باد می تواند از رشد گیاه جلوگیری کند و در عین حال به انتقال بذر کمک می کند. نقش باد در شکل گیری شرایط آب و هوایی و آب و هوایی بسیار زیاد است. همچنین به عنوان تنظیم کننده جریان های دریا عمل می کند. باد به عنوان یکی از عوامل برون زا به فرسایش و کاهش تورم مواد هوازده در فواصل طولانی کمک می کند.

نقش اکولوژیکی و زمین شناسی فرآیندهای جوی

کاهش شفافیت اتمسفر به دلیل ظهور ذرات آئروسل و گرد و غبار جامد در آن بر توزیع تابش خورشیدی، افزایش آلبدو یا بازتابش تأثیر می گذارد. انواع واکنش های شیمیایی که باعث تجزیه ازن و تولید ابرهای "ناکرئوس" متشکل از بخار آب می شود، منجر به همین نتیجه می شود. تغییرات جهانی در بازتاب، و همچنین تغییرات در ترکیب گازهای جو، عمدتا گازهای گلخانه ای، مسئول تغییرات آب و هوایی هستند.

گرمای ناهموار، که باعث ایجاد اختلاف در فشار اتمسفر در قسمت‌های مختلف سطح زمین می‌شود، منجر به گردش جوی می‌شود که مشخصه تروپوسفر است. هنگامی که اختلاف فشار رخ می دهد، هوا از مناطق با فشار افزایش یافته به ناحیه کاهش فشار می رود. این حرکات توده‌های هوا همراه با رطوبت و دما، ویژگی‌های اصلی اکولوژیکی و زمین‌شناسی فرآیندهای جوی را تعیین می‌کنند.

باد بسته به سرعت، کارهای زمین شناسی مختلفی را روی سطح زمین انجام می دهد. با سرعت 10 متر در ثانیه، شاخه های ضخیم درختان را تکان می دهد، گرد و غبار و ماسه ریز را بلند می کند و حمل می کند. شاخه های درخت را با سرعت 20 متر در ثانیه می شکند، ماسه و شن را منتقل می کند. با سرعت 30 متر بر ثانیه (طوفان) سقف خانه ها را می شکند، درختان را از ریشه می کند، ستون ها را می شکند، سنگریزه ها را جابجا می کند و قلوه سنگ ها را منتقل می کند و باد طوفانی با سرعت 40 متر بر ثانیه خانه ها را تخریب می کند، برق را می شکند و خراب می کند. قطب های خط، درختان بزرگ را ریشه کن می کند.

یک تأثیر منفی بزرگ زیست محیطی با عواقب فاجعه بار توسط طوفان ها و گردبادها اعمال می شود - گرداب های جوی که در فصل گرم در جبهه های جوی قدرتمند با سرعت تا 100 متر در ثانیه ایجاد می شوند. اسکال ها گرداب های افقی با سرعت باد طوفانی (تا 60-80 متر بر ثانیه) هستند. آنها اغلب با رگبار و رعد و برق شدید همراه هستند که از چند دقیقه تا نیم ساعت طول می کشد. اسکال ها مناطقی به عرض 50 کیلومتر و مسافت 200-250 کیلومتر را پوشش می دهند. طوفان در مسکو و منطقه مسکو در سال 1998 به سقف بسیاری از خانه ها آسیب رساند و درختان را فرو ریخت.

گردبادها که در آمریکای شمالی گردباد نامیده می شوند، گرداب های جوی قدرتمند و قیفی شکلی هستند که اغلب با ابرهای رعد و برق همراه هستند. اینها ستون هایی از هوا هستند که در وسط آنها با قطر چند ده تا صدها متر است. گردباد شبیه یک قیف است که بسیار شبیه به خرطوم فیل است که از ابرها پایین می آید یا از سطح زمین بالا می آید. گردباد با دارا بودن نادر شدن شدید و سرعت چرخش بالا تا چند صد کیلومتر حرکت می کند و گرد و غبار، آب از مخازن و اجسام مختلف را جذب می کند. گردبادهای قدرتمند با رعد و برق، باران همراه هستند و قدرت تخریب زیادی دارند.

گردبادها به ندرت در نواحی زیرقطبی یا استوایی که دائماً سرد یا گرم است رخ می دهند. تعداد کمی گردباد در اقیانوس باز. گردبادها در اروپا، ژاپن، استرالیا، ایالات متحده آمریکا و در روسیه به ویژه در منطقه مرکزی زمین سیاه، در مناطق مسکو، یاروسلاول، نیژنی نووگورود و ایوانوو شایع هستند.

گردبادها ماشین ها، خانه ها، واگن ها، پل ها را بلند و جابه جا می کنند. به خصوص گردبادهای مخرب (تورنادو) در ایالات متحده مشاهده می شود. سالانه بین 450 تا 1500 گردباد وجود دارد که به طور متوسط ​​حدود 100 تلفات را در پی دارد. گردبادها فرآیندهای فاجعه بار جوی سریع الاثر هستند. آنها فقط در 20-30 دقیقه تشکیل می شوند و طول عمر آنها 30 دقیقه است. بنابراین، پیش بینی زمان و مکان گردبادها تقریبا غیرممکن است.

سیکلون ها دیگر گرداب های جوی مخرب اما طولانی اثر هستند. آنها به دلیل افت فشار تشکیل می شوند که در شرایط خاص به وقوع حرکت دایره ای جریان هوا کمک می کند. گرداب‌های جوی حول جریان‌های صعودی قدرتمند هوای گرم مرطوب سرچشمه می‌گیرند و با سرعت بالا در جهت عقربه‌های ساعت در نیمکره جنوبی و خلاف جهت عقربه‌های ساعت در نیمکره شمالی می‌چرخند. سیکلون ها، بر خلاف گردبادها، بر فراز اقیانوس ها به وجود می آیند و اعمال مخرب خود را بر روی قاره ها ایجاد می کنند. عوامل مخرب اصلی عبارتند از وزش باد شدید، بارش شدید به صورت بارش برف، طوفان باران، تگرگ و طوفان. بادهایی با سرعت 19 تا 30 متر بر ثانیه طوفان، 30 تا 35 متر بر ثانیه - طوفان و بیش از 35 متر بر ثانیه - طوفان تشکیل می دهند.

طوفان های استوایی - طوفان ها و طوفان ها - دارای عرض متوسط ​​چند صد کیلومتر هستند. سرعت باد در داخل طوفان به نیروی طوفان می رسد. طوفان های استوایی از چند روز تا چند هفته طول می کشند و با سرعت 50 تا 200 کیلومتر در ساعت حرکت می کنند. طوفان های عرض جغرافیایی متوسط ​​قطر بیشتری دارند. ابعاد عرضی آنها از هزار تا چند هزار کیلومتر متغیر است، سرعت باد طوفانی است. آنها از سمت غرب در نیمکره شمالی حرکت می کنند و با بارش تگرگ و برف همراه هستند که ماهیت فاجعه باری دارند. طوفان ها و طوفان ها و طوفان های مرتبط با آن از نظر تلفات و خسارات، بزرگترین بلایای جوی پس از سیل هستند. در مناطق پرجمعیت آسیا، تعداد قربانیان طوفان‌ها هزاران نفر است. در سال 1991 در جریان طوفان در بنگلادش که باعث تشکیل امواج دریا با ارتفاع 6 متر شد، 125 هزار نفر جان باختند. طوفان خسارات زیادی به خاک ایالات متحده وارد می کند. در همان زمان ده ها و صدها نفر می میرند. در اروپای غربی، طوفان آسیب کمتری می‌زند.

رعد و برق یک پدیده جوی فاجعه بار در نظر گرفته می شود. آنها زمانی بوجود می آیند که هوای گرم و مرطوب خیلی سریع بالا می رود. در مرز مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری، رعد و برق برای 90-100 روز در سال، در منطقه معتدل برای 10-30 روز رخ می دهد. در کشور ما بیشترین تعداد رعد و برق در قفقاز شمالی رخ می دهد.

رعد و برق معمولا کمتر از یک ساعت طول می کشد. بارش شدید باران، تگرگ، رعد و برق، وزش باد، جریان هوای عمودی خطر خاصی را ایجاد می کند. خطر آسیب تگرگ با توجه به اندازه تگرگ تعیین می شود. در قفقاز شمالی، جرم تگرگ زمانی به 0.5 کیلوگرم می رسید و در هند تگرگ هایی با وزن 7 کیلوگرم مشاهده می شد. خطرناک ترین مناطق تگرگ در کشور ما در قفقاز شمالی قرار دارد. در جولای 1992، تگرگ به 18 هواپیما در فرودگاه Mineralnye Vody آسیب رساند.

از پدیده های خطرناک جوی می توان به رعد و برق اشاره کرد. آنها مردم، دام ها را می کشند، باعث آتش سوزی می شوند، به شبکه برق آسیب می رسانند. رعد و برق و پیامدهای آن سالانه جان حدود 10000 نفر را در جهان می گیرد. علاوه بر این، در برخی از مناطق آفریقا، در فرانسه و ایالات متحده، تعداد قربانیان صاعقه بیشتر از سایر پدیده های طبیعی است. خسارت اقتصادی سالانه طوفان های تندری در ایالات متحده حداقل 700 میلیون دلار است.

خشکسالی برای مناطق بیابانی، استپی و جنگلی-استپی معمول است. کمبود نزولات جوی باعث خشک شدن خاک، پایین آمدن سطح آب های زیرزمینی و توده های آبی تا خشک شدن کامل آنها می شود. کمبود رطوبت منجر به مرگ گیاهان و محصولات می شود. خشکسالی به ویژه در آفریقا، خاور نزدیک و میانه، آسیای مرکزی و جنوب آمریکای شمالی شدید است.

خشکسالی با فرآیندهایی مانند شور شدن خاک، بادهای خشک، طوفان های گرد و غبار، فرسایش خاک و آتش سوزی جنگل ها، شرایط زندگی انسان را تغییر می دهد، بر محیط طبیعی تأثیر نامطلوب می گذارد. آتش‌سوزی‌ها به ویژه در هنگام خشکسالی در مناطق تایگا، جنگل‌های گرمسیری و نیمه گرمسیری و ساوانا شدیدتر می‌شوند.

خشکسالی فرآیندهای کوتاه مدتی است که یک فصل به طول می انجامد. در صورتی که خشکسالی بیش از دو فصل طول بکشد، خطر گرسنگی و مرگ و میر دسته جمعی وجود دارد. به طور معمول، خشکسالی قلمرو یک یا چند کشور را تحت تأثیر قرار می دهد. خشکسالی های طولانی مدت با پیامدهای غم انگیز به ویژه در منطقه ساحل آفریقا فراوان است.

خسارات زیادی توسط پدیده های جوی مانند بارش برف، باران های سیل آسای کوتاه مدت و باران های طولانی مدت ایجاد می شود. بارش برف باعث ریزش بهمن های عظیم در کوه ها می شود و آب شدن سریع برف های باریده و باران های شدید منجر به سیل می شود. ریزش توده عظیم آب به سطح زمین به ویژه در مناطق بدون درخت باعث فرسایش شدید پوشش خاک می شود. رشد شدید سیستم های خندقی-دره ای وجود دارد. سیل در نتیجه سیل های بزرگ در دوره های بارش شدید یا سیل پس از گرم شدن ناگهانی یا ذوب شدن بهاره برف رخ می دهد و بنابراین، منشأ پدیده های جوی است (آنها در فصل نقش اکولوژیکی هیدروسفر مورد بحث قرار می گیرند).

تغییرات انسانی در جو

در حال حاضر منابع مختلفی از طبیعت انسانی وجود دارد که باعث آلودگی هوا شده و منجر به اختلالات جدی در تعادل اکولوژیکی می شود. از نظر مقیاس، دو منبع بیشترین تأثیر را بر جو دارند: حمل و نقل و صنعت. به طور متوسط، حمل و نقل حدود 60٪ از کل میزان آلودگی جوی را تشکیل می دهد، صنعت - 15، انرژی حرارتی - 15، فن آوری برای از بین بردن زباله های خانگی و صنعتی - 10٪.

حمل و نقل بسته به سوخت مصرفی و انواع اکسیدان ها، اکسیدهای نیتروژن، گوگرد، اکسیدها و دی اکسیدهای کربن، سرب و ترکیبات آن، دوده، بنزوپیرن (ماده ای از گروه هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای را در جو آزاد می کند. سرطان زا قوی که باعث سرطان پوست می شود).

این صنعت دی اکسید گوگرد، اکسیدها و دی اکسیدهای کربن، هیدروکربن ها، آمونیاک، سولفید هیدروژن، اسید سولفوریک، فنل، کلر، فلوئور و سایر ترکیبات و مواد شیمیایی را در جو منتشر می کند. اما جایگاه غالب در بین انتشار (تا 85٪) گرد و غبار است.

در اثر آلودگی، شفافیت جو تغییر می کند و ذرات معلق در هوا، مه دود و باران اسیدی در آن ظاهر می شود.

آئروسل ها سیستم های پراکنده ای هستند که از ذرات جامد یا قطرات مایع معلق در یک محیط گازی تشکیل شده اند. اندازه ذرات فاز پراکنده معمولاً 10 -3 -10 -7 سانتی متر است که بسته به ترکیب فاز پراکنده، آئروسل ها به دو گروه تقسیم می شوند. یکی شامل آئروسل های متشکل از ذرات جامد پراکنده در یک محیط گازی، دوم - آئروسل ها، که مخلوطی از فازهای گازی و مایع هستند. اولی را دود و دومی را میست می گویند. در فرآیند تشکیل آنها، مراکز تراکم نقش مهمی ایفا می کنند. خاکستر آتشفشانی، گرد و غبار کیهانی، محصولات انتشارات صنعتی، باکتری های مختلف و غیره به عنوان هسته های تراکم عمل می کنند.تعداد منابع احتمالی هسته های غلظت دائما در حال افزایش است. بنابراین، به عنوان مثال، هنگامی که چمن خشک در اثر آتش سوزی در مساحت 4000 متر مربع از بین می رود، به طور متوسط ​​11 * 10 22 هسته آئروسل تشکیل می شود.

ذرات آئروسل از همان ابتدای سیاره ما شروع به شکل گیری کردند و بر شرایط طبیعی تأثیر گذاشتند. با این حال، کمیت و اعمال آنها، متعادل بودن با گردش عمومی مواد در طبیعت، باعث تغییرات اکولوژیکی عمیقی نشد. عوامل انسانی تشکیل آنها این تعادل را به سمت بارهای بیوسفری قابل توجهی تغییر داد. این ویژگی به ویژه از زمانی که بشر شروع به استفاده از آئروسل های مخصوص ایجاد شده هم در قالب مواد سمی و هم برای محافظت از گیاهان کرد، برجسته شده است.

خطرناک ترین برای پوشش گیاهی آئروسل های دی اکسید گوگرد، هیدروژن فلوراید و نیتروژن هستند. هنگام تماس با سطح مرطوب ورق، اسیدهایی را تشکیل می دهند که تأثیر مخربی روی افراد زنده می گذارد. مه های اسیدی همراه با هوای استنشاقی وارد اندام های تنفسی حیوانات و انسان می شوند و به طور تهاجمی بر غشاهای مخاطی تأثیر می گذارند. برخی از آنها بافت زنده را تجزیه می کنند و آئروسل های رادیواکتیو باعث سرطان می شوند. در میان ایزوتوپ های رادیواکتیو، Sr 90 نه تنها به دلیل سرطان زایی آن، بلکه به عنوان آنالوگ کلسیم نیز خطر ویژه ای دارد و در استخوان های موجودات جایگزین آن می شود و باعث تجزیه آنها می شود.

در طی انفجارهای هسته ای، ابرهای آئروسل رادیواکتیو در جو تشکیل می شوند. ذرات کوچک با شعاع 1-10 میکرون نه تنها به لایه های فوقانی تروپوسفر، بلکه به لایه استراتوسفر نیز می افتند که می توانند برای مدت طولانی در آن بمانند. ابرهای آئروسل نیز در حین کار راکتورهای تاسیسات صنعتی که سوخت هسته ای تولید می کنند و همچنین در نتیجه حوادث در نیروگاه های هسته ای تشکیل می شوند.

مه دود مخلوطی از ذرات معلق در هوا با فازهای پراکنده مایع و جامد است که یک پرده مه آلود بر روی مناطق صنعتی و شهرهای بزرگ تشکیل می دهد.

سه نوع مه دود وجود دارد: یخ، مرطوب و خشک. دود یخ آلاسکا نامیده می شود. این ترکیبی از آلاینده های گازی با افزودن ذرات گرد و غبار و کریستال های یخ است که هنگام یخ زدن قطرات غبار و بخار ناشی از سیستم های گرمایشی ایجاد می شود.

مه دود مرطوب یا مه دود از نوع لندن، گاهی اوقات مه دود زمستانی نامیده می شود. این ترکیبی از آلاینده های گازی (عمدتا دی اکسید گوگرد)، ذرات غبار و قطرات غبار است. پیش نیاز هواشناسی برای ظهور مه دود زمستانی، هوای آرام است که در آن لایه ای از هوای گرم در بالای لایه سطحی هوای سرد (زیر 700 متر) قرار دارد. در عین حال، نه تنها تبادل افقی، بلکه عمودی نیز وجود ندارد. آلاینده ها که معمولاً در لایه های بالا پراکنده می شوند، در این مورد در لایه سطحی تجمع می یابند.

مه دود خشک در طول تابستان رخ می دهد و اغلب به عنوان مه دود از نوع لس آنجلس شناخته می شود. این ترکیبی از ازن، مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و بخارات اسیدی است. این مه دود در نتیجه تجزیه آلاینده ها توسط تابش خورشید به ویژه قسمت فرابنفش آن ایجاد می شود. پیش نیاز هواشناسی وارونگی اتمسفر است که خود را در ظاهر لایه ای از هوای سرد در بالای لایه گرم نشان می دهد. معمولاً گازها و ذرات جامد بلند شده توسط جریان هوای گرم سپس در لایه های سرد بالایی پراکنده می شوند، اما در این حالت در لایه وارونگی تجمع می یابند. در فرآیند فتولیز، دی اکسید نیتروژن تشکیل شده در طی احتراق سوخت در موتورهای اتومبیل تجزیه می شود:

NO 2 → NO + О

سپس ازن سنتز می شود:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

فرآیندهای تفکیک نوری با درخشش زرد مایل به سبز همراه است.

علاوه بر این، واکنش هایی از نوع: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4 وجود دارد، یعنی اسید سولفوریک قوی تشکیل می شود.

با تغییر شرایط هواشناسی (باد یا رطوبت)، هوای سرد از بین می رود و مه از بین می رود.

وجود مواد سرطان زا در مه دود منجر به نارسایی تنفسی، تحریک غشاهای مخاطی، اختلالات گردش خون، خفگی آسم و اغلب مرگ می شود. دود مخصوصاً برای کودکان خردسال خطرناک است.

باران اسیدی، بارش جوی است که توسط انتشار صنعتی اکسیدهای گوگرد، نیتروژن و بخارات اسید پرکلریک و کلر محلول در آنها اسیدی می شود. در فرآیند سوزاندن زغال سنگ و گاز، بیشتر گوگرد موجود در آن، چه به صورت اکسید و چه در ترکیبات با آهن، به ویژه در پیریت، پیروتیت، کالکوپیریت و غیره، به اکسید گوگرد تبدیل می شود که همراه با دی اکسید کربن در جو منتشر می شود. هنگامی که نیتروژن اتمسفر و انتشارات صنعتی با اکسیژن ترکیب می شوند، اکسیدهای نیتروژن مختلفی تشکیل می شوند و مقدار اکسیدهای نیتروژن تشکیل شده به دمای احتراق بستگی دارد. بخش عمده ای از اکسیدهای نیتروژن در حین کار وسایل نقلیه و لوکوموتیوهای دیزلی رخ می دهد و بخش کوچکتری توسط بخش انرژی و شرکت های صنعتی به حساب می آید. اکسیدهای گوگرد و نیتروژن تشکیل دهنده اصلی اسید هستند. هنگام واکنش با اکسیژن اتمسفر و بخار آب موجود در آن، اسیدهای سولفوریک و نیتریک تشکیل می شوند.

مشخص است که تعادل اسید قلیایی محیط با مقدار pH تعیین می شود. یک محیط خنثی دارای PH 7، یک محیط اسیدی 0 و یک محیط قلیایی 14 است. در دوران مدرن، آب باران دارای pH 5.6 است، اگرچه در گذشته نزدیک خنثی بود. کاهش مقدار pH به میزان یک برابر با افزایش 10 برابری اسیدیته مطابقت دارد و بنابراین امروزه تقریباً در همه جا باران هایی با اسیدیته افزایش یافته است. حداکثر اسیدیته باران ثبت شده در اروپای غربی 4-3.5 pH بود. باید در نظر داشت که مقدار pH 4-4.5 برای اکثر ماهی ها کشنده است.

باران های اسیدی اثر تهاجمی بر پوشش گیاهی زمین، ساختمان های صنعتی و مسکونی دارد و به تسریع قابل توجه هوازدگی سنگ های در معرض دید کمک می کند. افزایش اسیدیته از خود تنظیمی خنثی سازی خاک ها که در آن مواد مغذی حل می شوند جلوگیری می کند. این به نوبه خود منجر به کاهش شدید عملکرد و تخریب پوشش گیاهی می شود. اسیدیته خاک باعث آزاد شدن مواد سنگین می شود که در حالت محدود قرار دارند و به تدریج جذب گیاهان می شوند و باعث آسیب جدی به بافت آنها می شوند و به زنجیره غذایی انسان نفوذ می کنند.

تغییر پتانسیل اسیدی قلیایی آبهای دریا به ویژه در آبهای کم عمق منجر به توقف تولیدمثل بسیاری از بی مهرگان، مرگ ماهی ها و بر هم خوردن تعادل اکولوژیکی در اقیانوس ها می شود.

در نتیجه باران های اسیدی، جنگل های اروپای غربی، کشورهای بالتیک، کارلیا، اورال، سیبری و کانادا در معرض خطر مرگ قرار دارند.

جو پوسته بیرونی اجرام آسمانی است. در سیارات مختلف، از نظر ترکیب، خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوت است. خواص اصلی جو زمین چیست؟ از چه چیزی تشکیل شده است؟ چگونه و چه زمانی به وجود آمد؟ در ادامه با این موضوع آشنا خواهیم شد.

تشکیل اتمسفر

جو مخلوطی از گازهایی است که از بیرون سیاره را در بر گرفته و توسط نیروهای گرانشی آن در کنار هم نگه داشته می شوند. در زمان شکل گیری سیاره ما هنوز پوسته گازی نداشت. کمی بعد شکل گرفت و توانست چندین بار تغییر کند. به طور کامل مشخص نیست که در آن زمان خواص اساسی جو چه بود.

دانشمندان پیشنهاد می کنند که اولین اتمسفر از سحابی خورشیدی گرفته شده و از هلیوم و هیدروژن تشکیل شده است. دمای بالای سیاره و برخورد باد خورشیدی به سرعت این پوسته را از بین برد.

اتمسفر بعدی توسط آتشفشان هایی تشکیل شد که گازهایی از آن آزاد می کردند نازک و متشکل از گازهای گلخانه ای (متان، دی اکسید کربن، آمونیاک)، بخار آب و اسیدها بود.

دو میلیارد سال پیش، وضعیت جو شروع به تبدیل شدن به زمان حال کرد. فرآیندهای بیرونی (هوازدگی، فعالیت خورشید) روی این سیاره و اولین باکتری ها و جلبک ها، به دلیل آزاد شدن اکسیژن توسط آنها، در این امر شرکت داشتند.

ترکیب و خواص جو

پوسته گازی سیاره ما لبه واضحی ندارد. خط بیرونی آن تار است و به تدریج به فضای بیرونی می رود و با آن به یک توده همگن ادغام می شود. لبه داخلی پوسته با پوسته زمین و هیدروسفر زمین در تماس است.

ویژگی های اساسی جو تا حد زیادی توسط ترکیب آن تعیین می شود. بیشتر آن توسط گازها نشان داده می شود. سهم عمده نیتروژن (75.5 درصد) و اکسیژن (23.1 درصد) است. علاوه بر آنها، هوای اتمسفر از آرگون، دی اکسید کربن، هیدروژن، متان، هلیوم، زنون و غیره تشکیل شده است.

غلظت مواد عملا تغییر نمی کند. مقادیر متغیر برای آب مشخص است و با مقدار پوشش گیاهی تعیین می شود. آب به شکل بخار آب موجود است. مقدار آن بسته به عرض جغرافیایی متفاوت است و تا 2.5٪ است. جو همچنین حاوی محصولات احتراق، نمک دریا، ناخالصی های گرد و غبار، یخ به شکل کریستال های کوچک است.

خواص فیزیکی جو

خواص اصلی جو فشار، رطوبت، دما و چگالی است. در هر یک از لایه های جو، مقادیر آنها متفاوت است. هوای پوسته زمین انبوهی از مولکول ها از مواد مختلف است. نیروهای گرانش آنها را در سیاره نگه می دارد و آنها را به سطح آن نزدیک می کند.

بیشتر مولکول ها در پایین هستند، بنابراین چگالی و فشار در آنجا بالاتر است. آنها با ارتفاع کاهش می یابند و در فضای بیرونی تقریبا نامرئی می شوند. در اتمسفر پایین تر، فشار 1 میلی متر جیوه کاهش می یابد. هنر هر 10 متر

برخلاف سطح سیاره، جو توسط خورشید گرم نمی شود. بنابراین، هر چه به زمین نزدیکتر باشد، دما بالاتر می رود. به ازای هر صد متر، حدود 0.6 درجه کاهش می یابد. در قسمت بالایی تروپوسفر به 56- درجه می رسد.

پارامترهای هوا به شدت تحت تأثیر محتوای آب در آن، یعنی رطوبت است. مجموع جرم هوای سیاره (5.1-5.3) · 10 18 کیلوگرم است که نسبت بخار آب 1.27 · 10 16 کیلوگرم است. از آنجایی که خواص جو در مناطق مختلف متفاوت است، مقادیر استانداردی به دست می آید که به عنوان "شرایط عادی" در سطح زمین در نظر گرفته می شود:

ساختار پوسته گازی زمین

ماهیت پوشش گاز با ارتفاع تغییر می کند. بسته به اینکه اتمسفر دارای چه ویژگی هایی است، به چندین لایه تقسیم می شود:

• تروپوسفر؛
• استراتوسفر؛
• مزوسفر؛
• ترموسفر؛
• اگزوسفر

پارامتر اصلی برای تمایز دما است. بین لایه ها، مناطق مرزی متمایز می شوند، به نام مکث، که در آن یک نشانگر دمای ثابت ثابت می شود.

تروپوسفر پایین ترین لایه است. مرز آن بسته به عرض جغرافیایی بین 8 تا 18 کیلومتر ارتفاع دارد. در خط استوا بالاترین میزان است. تقریباً 80 درصد از جرم هوا در جو دقیقاً روی تروپوسفر می افتد.

لایه بیرونی جو توسط اگزوسفر نشان داده می شود. مرز پایین و ضخامت آن به فعالیت خورشید بستگی دارد. در زمین، اگزوسفر از ارتفاع 500 تا 1000 کیلومتری شروع می شود و به صد هزار کیلومتر می رسد. در پایین با اکسیژن و نیتروژن اشباع شده است، در بالا - با هیدروژن و سایر گازهای سبک.

نقش جو

جو هوایی است که ما تنفس می کنیم. بدون آن، انسان حتی پنج دقیقه هم نمی تواند زندگی کند. تمام سلول های گیاهان و حیوانات را اشباع می کند و تبادل انرژی بین بدن و محیط خارجی را تسهیل می کند.

جو فیلتر سیاره است. با عبور از آن، تشعشعات خورشیدی از بین می روند. این باعث کاهش شدت آن و آسیبی که در هنگام تمرکز می تواند وارد کند، می شود. این پوسته نقش سپر زمین را بازی می کند که در لایه های بالایی آن شهاب سنگ ها و دنباله دارهای زیادی قبل از رسیدن به سطح سیاره می سوزند.

دما، چگالی، رطوبت و فشار جو، اقلیم و شرایط آب و هوایی را شکل می دهد. جو در توزیع گرما در سیاره نقش دارد. بدون آن، دما تا دویست درجه در نوسان است.

پوسته زمین در گردش مواد شرکت می کند، زیستگاه برخی از موجودات زنده است و به انتقال صداها کمک می کند. فقدان آن وجود حیات در این سیاره را غیرممکن می کند.

جو(از اتمس یونانی - بخار و اسفاریا - توپ) - پوسته هوای زمین که با آن می چرخد. توسعه جو ارتباط نزدیکی با فرآیندهای زمین شناسی و ژئوشیمیایی در حال وقوع در سیاره ما و همچنین با فعالیت های موجودات زنده داشت.

مرز پایین جو با سطح زمین منطبق است، زیرا هوا به کوچکترین منافذ خاک نفوذ می کند و حتی در آب نیز حل می شود.

مرز بالایی در ارتفاع 2000-3000 کیلومتری به تدریج به فضای بیرونی می گذرد.

به لطف جوی که حاوی اکسیژن است، حیات روی زمین امکان پذیر است. اکسیژن اتمسفر در فرآیند تنفس انسان، حیوانات و گیاهان استفاده می شود.

اگر اتمسفر نبود، زمین هم مثل ماه ساکت بود. بالاخره صدا ارتعاش ذرات هواست. رنگ آبی آسمان با این واقعیت توضیح داده می شود که پرتوهای خورشید که از جو عبور می کنند، مانند یک عدسی، به رنگ های تشکیل دهنده خود تجزیه می شوند. در عین حال، پرتوهای رنگ های آبی و آبی بیش از همه پراکنده می شوند.

جو بیشتر اشعه ماوراء بنفش خورشید را به دام می اندازد که تأثیر مخربی بر موجودات زنده دارد. همچنین گرما را در سطح زمین حفظ می کند و از سرد شدن سیاره ما جلوگیری می کند.

ساختار جو

چندین لایه را می توان در جو متمایز کرد که از نظر چگالی و چگالی متفاوت هستند (شکل 1).

تروپوسفر

تروپوسفر- پایین ترین لایه جو که ضخامت آن 8-10 کیلومتر بالای قطب ها، 10-12 کیلومتر در عرض های جغرافیایی معتدل و 16-18 کیلومتر بالای استوا است.

برنج. 1. ساختار جو زمین

هوا در تروپوسفر از سطح زمین، یعنی از زمین و آب گرم می شود. بنابراین دمای هوا در این لایه با ارتفاع به ازای هر 100 متر به طور متوسط ​​6/0 درجه سانتی گراد کاهش می یابد و در مرز بالایی تروپوسفر به 55- درجه سانتی گراد می رسد. در همان زمان، در منطقه استوایی در مرز بالایی تروپوسفر، دمای هوا -70 درجه سانتیگراد و در ناحیه قطب شمال -65 درجه سانتیگراد است.

در تروپوسفر، حدود 80 درصد از جرم جو متمرکز است، تقریباً تمام بخار آب در آن قرار دارد، رعد و برق، طوفان، ابر و بارش رخ می دهد و حرکت هوای عمودی (همرفت) و افقی (باد) نیز رخ می دهد.

می توان گفت که آب و هوا عمدتاً در تروپوسفر تشکیل می شود.

استراتوسفر

استراتوسفر- لایه جو که در بالای تروپوسفر در ارتفاع 8 تا 50 کیلومتری قرار دارد. رنگ آسمان در این لایه بنفش به نظر می رسد، که با کم شدن هوا توضیح داده می شود، که به دلیل آن پرتوهای خورشید تقریباً پراکنده نمی شوند.

استراتوسفر شامل 20 درصد جرم جو است. هوا در این لایه کمیاب است، عملا بخار آب وجود ندارد و بنابراین تقریبا هیچ ابری و بارشی تشکیل نمی شود. با این حال، جریان هوای پایدار در استراتوسفر مشاهده می شود که سرعت آن به 300 کیلومتر در ساعت می رسد.

این لایه متمرکز است ازن(صفحه ازن، اوزونوسفر)، لایه ای که اشعه ماوراء بنفش را جذب می کند و از رسیدن آنها به زمین جلوگیری می کند و در نتیجه از موجودات زنده روی سیاره ما محافظت می کند. به لطف ازن، دمای هوا در مرز بالایی استراتوسفر در محدوده 50- تا 4-55 درجه سانتیگراد است.

بین مزوسفر و استراتوسفر، یک منطقه گذار وجود دارد - استراتوپوز.

مزوسفر

مزوسفر- لایه جو واقع در ارتفاع 50-80 کیلومتری. چگالی هوا در اینجا 200 برابر کمتر از سطح زمین است. آسمان در مزوسفر سیاه به نظر می رسد و ستاره ها در طول روز قابل مشاهده هستند. دمای هوا به -75 (-90) درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

در ارتفاع 80 کیلومتری آغاز می شود ترموسفردمای هوا در این لایه به شدت به ارتفاع 250 متر افزایش می یابد و سپس ثابت می شود: در ارتفاع 150 کیلومتری به 220-240 درجه سانتی گراد می رسد. در ارتفاع 500-600 کیلومتری از 1500 درجه سانتیگراد تجاوز می کند.

در مزوسفر و ترموسفر، تحت تأثیر پرتوهای کیهانی، مولکول های گاز به ذرات باردار (یونیزه) اتم ها تجزیه می شوند، بنابراین این قسمت از جو نامیده می شود. یون کره- لایه ای از هوای بسیار کمیاب، واقع در ارتفاع 50 تا 1000 کیلومتری، که عمدتاً از اتم های اکسیژن یونیزه، مولکول های اکسید نیتروژن و الکترون های آزاد تشکیل شده است. این لایه با الکتریسیته بالا مشخص می شود و امواج رادیویی بلند و متوسط ​​از آن مانند یک آینه منعکس می شود.

در یونوسفر، شفق های قطبی به وجود می آیند - درخشش گازهای کمیاب تحت تأثیر ذرات باردار الکتریکی که از خورشید پرواز می کنند - و نوسانات شدید میدان مغناطیسی مشاهده می شود.

اگزوسفر

اگزوسفر- لایه بیرونی جو، واقع در بالای 1000 کیلومتر. به این لایه، کره پراکنده نیز می گویند، زیرا ذرات گاز با سرعت زیادی در اینجا حرکت می کنند و می توانند در فضای بیرونی پراکنده شوند.

ترکیب اتمسفر

جو مخلوطی از گازها است که شامل نیتروژن (78.08٪)، اکسیژن (20.95٪)، دی اکسید کربن (0.03٪)، آرگون (0.93٪)، مقدار کمی هلیوم، نئون، زنون، کریپتون (0.01٪) است. ، ازن و سایر گازها، اما محتوای آنها ناچیز است (جدول 1). ترکیب مدرن هوای زمین بیش از صد میلیون سال پیش ایجاد شد، اما افزایش چشمگیر فعالیت تولیدی انسان همچنان به تغییر آن منجر شد. در حال حاضر، افزایش در محتوای CO 2 حدود 10-12٪ ذکر شده است.

گازهای موجود در جو نقش های عملکردی متفاوتی دارند. با این حال، اهمیت اصلی این گازها در درجه اول با این واقعیت تعیین می شود که آنها به شدت انرژی تابشی را جذب می کنند و بنابراین تأثیر قابل توجهی بر رژیم دمایی سطح و جو زمین دارند.

جدول 1. ترکیب شیمیایی هوای خشک جوی نزدیک به سطح زمین

	غلظت حجم. %	وزن مولکولی، واحد
اکسیژن
دی اکسید کربن
اکسید نیتروژن
	از 0 تا 0.00001
دی اکسید گوگرد	از 0 تا 0.000007 در تابستان؛ از 0 تا 0.000002 در زمستان
	از 0 تا 0.000002	46,0055/17,03061
دی اکسید آزوگ
مونوکسید کربن

نیتروژن،گسترده ترین گاز در جو است، از نظر شیمیایی فعال نیست.

اکسیژنبرخلاف نیتروژن، یک عنصر شیمیایی بسیار فعال است. عملکرد خاص اکسیژن اکسیداسیون مواد آلی موجودات هتروتروف، سنگ ها و گازهای کمتر اکسید شده است که توسط آتشفشان ها به جو منتشر می شود. بدون اکسیژن، تجزیه مواد آلی مرده وجود نخواهد داشت.

نقش دی اکسید کربن در جو بسیار زیاد است. در نتیجه فرآیندهای احتراق، تنفس موجودات زنده، پوسیدگی وارد اتمسفر می شود و اول از همه، ماده اصلی ساختمان برای ایجاد مواد آلی در طول فتوسنتز است. علاوه بر این خاصیت دی اکسید کربن برای انتقال تابش موج کوتاه خورشیدی و جذب بخشی از تابش امواج بلند حرارتی از اهمیت بالایی برخوردار است که به اصطلاح اثر گلخانه ای ایجاد می کند که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد.

تأثیر بر فرآیندهای جوی، به ویژه بر رژیم حرارتی استراتوسفر، نیز توسط ازناین گاز به عنوان جاذب طبیعی اشعه ماوراء بنفش خورشید عمل می کند و جذب تابش خورشیدی منجر به گرم شدن هوا می شود. مقادیر متوسط ​​ماهانه کل محتوای ازن در جو بسته به عرض جغرافیایی منطقه و زمان سال در محدوده 0.23-0.52 سانتی متر متفاوت است (این ضخامت لایه ازن در فشار و دمای زمین است). . افزایش محتوای ازن از استوا به قطب ها و تغییرات سالانه با حداقل در پاییز و حداکثر در بهار مشاهده می شود.

ویژگی بارز جو این است که محتوای گازهای اصلی (نیتروژن، اکسیژن، آرگون) با ارتفاع ناچیز تغییر می کند: در ارتفاع 65 کیلومتری جو، محتوای نیتروژن 86٪، اکسیژن 19، آرگون است. 0.91، و در ارتفاع 95 کیلومتری - نیتروژن 77، اکسیژن - 21.3، آرگون - 0.82٪. ثبات ترکیب هوای اتمسفر به صورت عمودی و افقی با مخلوط کردن آن حفظ می شود.

علاوه بر گازها، هوا حاوی بخار آبو ذرات جامددومی می تواند منشا طبیعی و مصنوعی (انسان زایی) داشته باشد. اینها گرده، کریستال های ریز نمک، گرد و غبار جاده، ناخالصی های آئروسل هستند. وقتی پرتوهای خورشید وارد پنجره می شوند، با چشم غیر مسلح دیده می شوند.

به خصوص ذرات جامد زیادی در هوای شهرها و مراکز صنعتی بزرگ وجود دارد، جایی که انتشار گازهای مضر و ناخالصی های آنها در طی احتراق سوخت به آئروسل ها اضافه می شود.

غلظت ذرات معلق در هوا شفافیت هوا را تعیین می کند که بر تابش خورشیدی که به سطح زمین می رسد تأثیر می گذارد. بزرگترین ذرات معلق در هوا هسته های تراکم (از لات. متراکم شدن- تراکم، ضخیم شدن) - به تبدیل بخار آب به قطرات آب کمک می کند.

ارزش بخار آب در درجه اول با این واقعیت تعیین می شود که تابش حرارتی موج بلند سطح زمین را به تاخیر می اندازد. نشان دهنده پیوند اصلی چرخه های رطوبت بزرگ و کوچک است. دمای هوا را در هنگام تراکم بسترهای آب افزایش می دهد.

مقدار بخار آب در جو در طول زمان و مکان تغییر می کند. بنابراین، غلظت بخار آب در سطح زمین از 3٪ در مناطق استوایی تا 2-10 (15)٪ در قطب جنوب متغیر است.

میانگین مقدار بخار آب در ستون عمودی جو در عرض های جغرافیایی معتدل حدود 1.6-1.7 سانتی متر است (این ضخامت لایه ای از بخار آب متراکم است). اطلاعات مربوط به بخار آب در لایه های مختلف جو متناقض است. به عنوان مثال فرض بر این بود که در محدوده ارتفاعی بین 20 تا 30 کیلومتر، رطوبت ویژه به شدت با ارتفاع افزایش می یابد. با این حال، اندازه گیری های بعدی خشکی بیشتر استراتوسفر را نشان می دهد. ظاهراً رطوبت خاص در استراتوسفر به ارتفاع کمی بستگی دارد و به 2-4 میلی گرم بر کیلوگرم می رسد.

تغییرپذیری محتوای بخار آب در تروپوسفر توسط تعامل فرآیندهای تبخیر، تراکم و انتقال افقی تعیین می شود. در نتیجه تراکم بخار آب، ابرها تشکیل شده و نزولات جوی به صورت باران، تگرگ و برف می بارد.

فرآیندهای انتقال فاز آب به طور عمده در تروپوسفر اتفاق می افتد، به همین دلیل است که ابرها در استراتوسفر (در ارتفاعات 20-30 کیلومتری) و مزوسفر (نزدیک مزوپوز)، به نام ناکرئوس و نقره ای، نسبتاً نادر مشاهده می شوند، در حالی که تروپوسفر ابرها اغلب حدود 50 درصد از کل سطح زمین را می پوشانند.

مقدار بخار آب موجود در هوا به دمای هوا بستگی دارد.

1 متر مکعب هوا در دمای -20 درجه سانتیگراد نمی تواند بیش از 1 گرم آب داشته باشد. در دمای 0 درجه سانتیگراد - حداکثر 5 گرم؛ در +10 درجه سانتیگراد - حداکثر 9 گرم؛ در +30 درجه سانتیگراد - حداکثر 30 گرم آب.

نتیجه:هر چه دمای هوا بالاتر باشد، بخار آب بیشتری می تواند داشته باشد.

هوا می تواند باشد اشباع شدهو اشباع نشدهبخار آب. بنابراین، اگر در دمای +30 درجه سانتیگراد، 1 متر مکعب هوا حاوی 15 گرم بخار آب باشد، هوا از بخار آب اشباع نشده است. اگر 30 گرم اشباع باشد.

رطوبت مطلقمقدار بخار آب موجود در 1 متر مکعب هوا است. بر حسب گرم بیان می شود. به عنوان مثال، اگر بگویند "رطوبت مطلق 15 است"، این بدان معناست که 1 متر لیتر حاوی 15 گرم بخار آب است.

رطوبت نسبینسبت (بر حسب درصد) مقدار واقعی بخار آب در 1 متر مکعب هوا به مقدار بخار آبی است که می تواند در 1 میلی لیتر لیتر در دمای معین وجود داشته باشد. به عنوان مثال، اگر رادیو در حین پخش گزارش هواشناسی بگوید که رطوبت نسبی 70 درصد است، به این معنی است که هوا حاوی 70 درصد بخار آبی است که می تواند در آن دما نگه دارد.

هر چه رطوبت نسبی هوا بیشتر باشد، یعنی. هر چه هوا به اشباع نزدیکتر باشد، احتمال بارش بیشتر است.

رطوبت نسبی هوا همیشه بالا (تا 90٪) در منطقه استوایی مشاهده می شود، زیرا دمای هوا در طول سال زیاد است و تبخیر زیادی از سطح اقیانوس ها وجود دارد. همان رطوبت نسبی بالا و در مناطق قطبی، اما به دلیل اینکه در دماهای پایین، حتی مقدار کمی بخار آب، هوا را اشباع یا نزدیک به اشباع می کند. در عرض های جغرافیایی معتدل، رطوبت نسبی با فصول تغییر می کند - در زمستان بیشتر است، در تابستان کمتر است.

به خصوص رطوبت نسبی کم در بیابان ها: 1 متر مربع هوا در آنجا دو تا سه برابر کمتر از مقدار بخار آب ممکن در یک دمای معین است.

برای اندازه گیری رطوبت نسبی، از رطوبت سنج (از یونانی. Hygros - مرطوب و مترکو - من اندازه گیری) استفاده کنید.

هنگامی که هوای اشباع شده سرد می شود، نمی تواند همان مقدار بخار آب را حفظ کند، غلیظ می شود (تراکم می شود) و به قطرات مه تبدیل می شود. مه را می توان در تابستان در یک شب خنک و صاف مشاهده کرد.

ابرها- این همان مه است، فقط نه در سطح زمین، بلکه در ارتفاع معینی تشکیل می شود. با بالا آمدن هوا خنک می شود و بخار آب موجود در آن متراکم می شود. قطرات ریز آب حاصله ابرها را تشکیل می دهند.

در تشکیل ابرها نقش دارند و ذرات جامددر تروپوسفر معلق است.

ابرها می توانند اشکال مختلفی داشته باشند که به شرایط شکل گیری آنها بستگی دارد (جدول 14).

پست ترین و سنگین ترین ابرها لایه لایه هستند. آنها در ارتفاع 2 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند. در ارتفاع 2 تا 8 کیلومتری می توان ابرهای کومولوس زیباتری را مشاهده کرد. بلندترین و سبک ترین ابرهای سیروس هستند. آنها در ارتفاع 8 تا 18 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند.

خانواده ها	تولد ابرها	نمای بیرونی
الف- ابرهای لایه بالایی - بالای 6 کیلومتر	I. سیروس	رشته ای، فیبری، سفید
	II. سیروکومولوس	لایه‌ها و برجستگی‌های ریز دانه‌ها و فرها، سفید
	III. سیروستراتوس	حجاب سفید شفاف
ب- ابرهای میانی - بالای 2 کیلومتر	IV. آلتوکومولوس	درزها و برجستگی هایی به رنگ سفید و خاکستری
	V. بسیار لایه لایه	حجاب یکنواخت خاکستری شیری
ب- ابرهای کم ردیف - تا 2 کیلومتر	Vi. نیمبوستراتوس	لایه خاکستری بی شکل جامد
	vii. استراتوکومولوس	لایه ها و برجستگی های خاکستری غیر شفاف
	هشتم. لایه بندی شده	یک کفن مات خاکستری
د. ابرهای توسعه عمودی - از لایه پایین به بالا	IX کومولوس	چماق ها و گنبدها به رنگ سفید روشن، با لبه های دریده در باد هستند
	X. کومولونیمبوس	توده های کومولوس قوی، سرب تیره

حفاظت از جو

منبع اصلی کارخانجات صنعتی و خودرو است. در شهرهای بزرگ مشکل آلودگی گاز در مسیرهای اصلی حمل و نقل بسیار حاد است. به همین دلیل است که در بسیاری از شهرهای بزرگ جهان از جمله کشور ما کنترل زیست محیطی سمیت گازهای خروجی اگزوز خودروها معرفی شده است. به گفته کارشناسان، دود و گرد و غبار هوا می تواند میزان انرژی خورشیدی به سطح زمین را به نصف کاهش دهد که منجر به تغییر شرایط طبیعی می شود.

مرز بالایی آن در ارتفاع 8-10 کیلومتری در قطب، 10-12 کیلومتری در معتدل و 16-18 کیلومتری در عرض های جغرافیایی استوایی قرار دارد. در زمستان کمتر از تابستان است. لایه زیرین و اصلی جو. حاوی بیش از 80 درصد از کل جرم هوای جو و حدود 90 درصد از کل بخار آب موجود در جو است. تلاطم و همرفت در تروپوسفر بسیار توسعه یافته است، ابرها ظاهر می شوند، طوفان ها و پادسیکلون ها توسعه می یابند. دما با افزایش ارتفاع با شیب عمودی متوسط ​​0.65 درجه / 100 متر کاهش می یابد.

برای "شرایط عادی" در سطح زمین، موارد زیر در نظر گرفته شده است: چگالی 1.2 کیلوگرم بر متر مکعب، فشار هوا 101.35 کیلو پاسکال، دما به علاوه 20 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 50%. این شاخص های شرطی صرفاً اهمیت مهندسی دارند.

استراتوسفر

لایه ای از جو در ارتفاع 11 تا 50 کیلومتری قرار دارد. تغییر جزئی دما در لایه 11-25 کیلومتری (لایه زیرین استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 25-40 کیلومتری از 56.5- به 0.8 درجه (لایه بالایی استراتوسفر یا ناحیه وارونگی) است. مشخصه. با رسیدن به مقدار حدود 273 کلوین (تقریبا 0 درجه سانتیگراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری، دما تا ارتفاع حدود 55 کیلومتری ثابت می ماند. این ناحیه با دمای ثابت استراتوپوز نامیده می شود و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است.

استراتوپوز

لایه مرزی جو بین استراتوسفر و مزوسفر. توزیع دمای عمودی حداکثر (حدود 0 درجه سانتیگراد) است.

مزوسفر

مزوپوز

لایه انتقالی بین مزوسفر و ترموسفر. حداقل در توزیع دمای عمودی (حدود -90 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

خط جیبی

ارتفاع از سطح دریا که معمولاً به عنوان مرز بین جو زمین و فضا در نظر گرفته می شود.

ترموسفر

حد بالایی حدود 800 کیلومتر است. دما تا ارتفاعات 200-300 کیلومتر افزایش می یابد، جایی که به مقادیری در حد 1500 کلوین می رسد و پس از آن تا ارتفاعات تقریباً ثابت می ماند. تحت تأثیر تابش خورشیدی فرابنفش و اشعه ایکس و تابش کیهانی، یونیزاسیون هوا ("چراغ های قطبی") رخ می دهد - مناطق اصلی یونوسفر در داخل ترموسفر قرار دارند. در ارتفاعات بیش از 300 کیلومتر، اکسیژن اتمی غالب است.

اگزوسفر (گوی پراکندگی)

تا ارتفاع 100 کیلومتری، اتمسفر مخلوطی همگن و به خوبی مخلوط از گازها است. در لایه های بالاتر، توزیع گازها در طول ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد، غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گازها، دما از 0 درجه سانتیگراد در استراتوسفر به -110 درجه سانتیگراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200-250 کیلومتری با دمای ~ 1500 درجه سانتیگراد مطابقت دارد. در بالای 200 کیلومتر، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گازها در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع حدود 2000-3000 کیلومتری، اگزوسفر به تدریج تبدیل به به اصطلاح خلاء نزدیک به فضاکه با ذرات بسیار کمیاب گاز بین سیاره ای، عمدتاً اتم های هیدروژن پر شده است. اما این گاز تنها کسری از ماده بین سیاره ای است. بخش دیگر از ذرات غبار مانند با منشاء دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر ذرات غبار مانند بسیار کمیاب، تابش الکترومغناطیسی و جسمی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

تروپوسفر حدود 80٪ از جرم جو را تشکیل می دهد، استراتوسفر - حدود 20٪. جرم مزوسفر بیش از 0.3٪ نیست، ترموسفر کمتر از 0.05٪ از کل جرم جو است. بر اساس خواص الکتریکی موجود در جو، نوتروسفر و یونوسفر متمایز می شوند. در حال حاضر، اعتقاد بر این است که جو تا ارتفاع 2000-3000 کیلومتری گسترش می یابد.

بسته به ترکیب گاز موجود در جو، هموسفرو هتروسفر. هتروسفر- این ناحیه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر می گذارد، زیرا اختلاط آنها در این ارتفاع ناچیز است. از این رو ترکیب متغیر هتروسفر است. در زیر آن قسمتی از اتمسفر کاملاً مخلوط و از نظر ترکیب همگن قرار دارد که هموسفر نامیده می شود. مرز بین این لایه ها توربوپاوز نامیده می شود که در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.

مشخصات فیزیکی

ضخامت جو تقریباً 2000 - 3000 کیلومتر از سطح زمین است. جرم کل هوا (5.1-5.3) × 10 18 کیلوگرم است. جرم مولی هوای خشک تمیز 28.966 است. فشار در 0 درجه سانتیگراد در سطح دریا 101.325 کیلو پاسکال. دمای بحرانی - 140.7 درجه سانتیگراد؛ فشار بحرانی 3.7 مگاپاسکال؛ C p 1.0048 × 10 J / (kg K) (در 0 ° C)، C v 0.7159 10? J / (kg K) (در دمای 0 درجه سانتیگراد). حلالیت هوا در آب در دمای 0 ° C - 0.036٪، در 25 ° C - 0.22٪.

خصوصیات فیزیولوژیکی و سایر خصوصیات جو

در حال حاضر در ارتفاع 5 کیلومتری از سطح دریا، یک فرد آموزش ندیده دچار گرسنگی اکسیژن می شود و بدون سازگاری، ظرفیت کاری فرد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این جایی است که منطقه فیزیولوژیکی جو به پایان می رسد. تنفس انسان در ارتفاع 15 کیلومتری غیرممکن می شود، اگرچه جو حاوی اکسیژن تا حدود 115 کیلومتر است.

اتمسفر اکسیژن مورد نیاز ما را برای تنفس تامین می کند. با این حال، به دلیل کاهش فشار کل جو هنگام بالا رفتن از ارتفاع، فشار جزئی اکسیژن نیز به همین نسبت کاهش می یابد.

ریه های انسان دائماً حاوی حدود 3 لیتر هوای آلوئولی هستند. فشار جزئی اکسیژن در هوای آلوئولی در فشار معمولی اتمسفر 110 میلی متر جیوه است. هنر، فشار دی اکسید کربن 40 میلی متر جیوه است. هنر، و بخار آب - 47 میلی متر جیوه. هنر با افزایش ارتفاع، فشار اکسیژن کاهش می یابد و فشار کل بخار آب و دی اکسید کربن در ریه ها تقریباً ثابت می ماند - حدود 87 میلی متر جیوه. هنر هنگامی که فشار هوای اطراف به این مقدار برسد، جریان اکسیژن به ریه ها به طور کامل متوقف می شود.

در ارتفاع حدود 19-20 کیلومتری، فشار اتمسفر به 47 میلی متر جیوه کاهش می یابد. هنر بنابراین در این ارتفاع آب و مایع بینابینی در بدن انسان شروع به جوشیدن می کند. در خارج از کابین تحت فشار، در این ارتفاعات، مرگ تقریباً بلافاصله اتفاق می افتد. بنابراین، از نقطه نظر فیزیولوژی انسان، "فضا" از قبل در ارتفاع 15-19 کیلومتری شروع می شود.

لایه های متراکم هوا - تروپوسفر و استراتوسفر - ما را از اثرات مخرب تشعشع محافظت می کند. با کمیاب شدن کافی هوا، در ارتفاعات بیش از 36 کیلومتر، پرتوهای یونیزان - پرتوهای اولیه کیهانی - تأثیر شدیدی بر بدن دارد. در ارتفاعات بیش از 40 کیلومتری، قسمت فرابنفش طیف خورشیدی که برای انسان خطرناک است عمل می کند.

با بالا آمدن ارتفاع بیشتر از سطح زمین، چنین پدیده‌هایی که برای ما آشنا هستند و در لایه‌های پایینی جو مشاهده می‌شوند، مانند انتشار صوت، پیدایش بالابر و مقاومت آیرودینامیکی، انتقال گرما توسط همرفت به تدریج ضعیف می‌شوند. ، و سپس به طور کامل ناپدید می شوند.

در لایه های کمیاب هوا، انتشار صدا غیرممکن است. تا ارتفاع 60-90 کیلومتری همچنان می توان از مقاومت و بالابر هوا برای پرواز آیرودینامیکی کنترل شده استفاده کرد. اما با شروع از ارتفاع 100-130 کیلومتری، مفاهیم عدد M و دیوار صوتی که برای هر خلبانی آشناست معنای خود را از دست می دهند، خط مشروط کارمان از آنجا می گذرد، که فراتر از آن حوزه پرواز صرفا بالستیک آغاز می شود، که می تواند فقط با استفاده از نیروهای واکنشی کنترل می شود.

در ارتفاعات بالاتر از 100 کیلومتر، جو همچنین فاقد ویژگی قابل توجه دیگری است - توانایی جذب، هدایت و انتقال انرژی حرارتی توسط همرفت (یعنی با مخلوط کردن هوا). این بدان معنی است که عناصر مختلف تجهیزات، تجهیزات ایستگاه فضایی در مدار نمی توانند از بیرون خنک شوند، همانطور که معمولاً در هواپیما انجام می شود - با کمک جت های هوا و رادیاتورهای هوا. در این ارتفاع، مانند فضا به طور کلی، تنها راه انتقال گرما، تابش حرارتی است.

ترکیب اتمسفر

جو زمین عمدتاً از گازها و ناخالصی های مختلف (غبار، قطرات آب، کریستال های یخ، نمک های دریا، محصولات احتراق) تشکیل شده است.

غلظت گازهایی که جو را تشکیل می دهند، به استثنای آب (H 2 O ) و دی اکسید کربن ( CO 2 ) عملاً ثابت است.

ترکیب هوای خشک

گاز	محتوا حجم،٪	محتوا وزن، %
نیتروژن	78,084	75,50
اکسیژن	20,946	23,10
آرگون	0,932	1,286
اب	0,5-4	-
دی اکسید کربن	0,032	0,046
نئون	1.818 × 10-3	1.3 × 10-3
هلیوم	4.6 × 10-4	7.2 × 10-5
متان	1.7 × 10-4	-
کریپتون	1.14 × 10-4	2.9 × 10-4
هیدروژن	5 × 10-5	7.6 × 10-5
زنون	8.7 × 10-6	-
اکسید نیتروژن	5 × 10-5	7.7 × 10-5

علاوه بر گازهای نشان داده شده در جدول، جو حاوی SO 2، NH 3، CO، ازن، هیدروکربن ها، HCl، بخارات، I2 و همچنین بسیاری از گازهای دیگر در مقادیر کم است. تعداد زیادی ذرات جامد و مایع معلق (آئروسل) به طور مداوم در تروپوسفر یافت می شود.

تاریخچه شکل گیری جو

بر اساس رایج ترین نظریه، جو زمین در طول زمان در چهار ترکیب مختلف بود. در اصل شامل گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) بود که از فضای بین سیاره ای گرفته شده بود. این به اصطلاح است جو اولیه(حدود چهار میلیارد سال پیش). در مرحله بعد، فعالیت فعال آتشفشانی منجر به اشباع جو با گازهایی غیر از هیدروژن (دی اکسید کربن، آمونیاک، بخار آب) شد. بنابراین تشکیل شد جو ثانویه(حدود سه میلیارد سال پیش). فضا ترمیم کننده بود. علاوه بر این، روند تشکیل جو توسط عوامل زیر تعیین شد:

• نشت گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) به فضای بین سیاره ای؛
• واکنش های شیمیایی در جو تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، تخلیه رعد و برق و برخی عوامل دیگر.

کم کم این عوامل منجر به شکل گیری شد جو سومبا محتوای هیدروژن بسیار کمتر و مقدار نیتروژن و دی اکسید کربن بسیار بالاتر (که در نتیجه واکنش های شیمیایی از آمونیاک و هیدروکربن ها ایجاد می شود) مشخص می شود.

نیتروژن

تشکیل مقدار زیادی N 2 به دلیل اکسیداسیون اتمسفر آمونیاک-هیدروژن با O 2 مولکولی است که از 3 میلیارد سال پیش در نتیجه فتوسنتز از سطح سیاره شروع به جاری شدن کرد. همچنین N 2 در نتیجه نیترات زدایی نیترات ها و سایر ترکیبات نیتروژن دار در جو آزاد می شود. نیتروژن توسط ازن به NO در اتمسفر فوقانی اکسید می شود.

نیتروژن N 2 تنها در شرایط خاص (به عنوان مثال، در هنگام برخورد رعد و برق) واکنش نشان می دهد. اکسیداسیون نیتروژن مولکولی با ازن در هنگام تخلیه الکتریکی در تولید صنعتی کودهای نیتروژنی استفاده می شود. می تواند با مصرف انرژی کم اکسید شود و توسط سیانوباکترها (جلبک سبز-آبی) و باکتری های ندول که همزیستی ریزوبی با حبوبات را تشکیل می دهند به شکل فعال بیولوژیکی تبدیل شود. siderates

اکسیژن

ترکیب جو با ظهور موجودات زنده روی زمین، در نتیجه فتوسنتز، همراه با آزاد شدن اکسیژن و جذب دی اکسید کربن، شروع به تغییر اساسی کرد. در ابتدا، اکسیژن برای اکسیداسیون ترکیبات کاهش یافته - آمونیاک، هیدروکربن ها، شکل آهنی آهن موجود در اقیانوس ها و غیره صرف شد. در پایان این مرحله، محتوای اکسیژن در جو شروع به رشد کرد. به تدریج فضایی مدرن با خاصیت اکسید کننده شکل گرفت. از آنجایی که این امر باعث تغییرات جدی و ناگهانی در بسیاری از فرآیندهای رخ داده در جو، لیتوسفر و بیوسفر شد، این رویداد را فاجعه اکسیژن نامیدند.

دی اکسید کربن

محتوای CO 2 در جو به فعالیت های آتشفشانی و فرآیندهای شیمیایی در پوسته های زمین بستگی دارد، اما بیشتر از همه به شدت بیوسنتز و تجزیه مواد آلی در بیوسفر زمین بستگی دارد. تقریباً تمام زیست توده فعلی سیاره (حدود 2.4 × 10 12 تن) توسط دی اکسید کربن، نیتروژن و بخار آب موجود در هوای اتمسفر تشکیل شده است. مواد آلی که در اقیانوس ها، مرداب ها و جنگل ها مدفون شده اند به زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی تبدیل می شوند. (به چرخه ژئوشیمیایی کربن مراجعه کنید)

گازهای نجیب

آلودگی هوا

اخیراً، انسان شروع به تأثیرگذاری بر تکامل جو کرده است. نتیجه فعالیت های او افزایش مداوم و قابل توجهی در محتوای دی اکسید کربن در جو به دلیل احتراق سوخت های هیدروکربنی انباشته شده در دوره های زمین شناسی قبلی بود. مقدار زیادی CO 2 در طول فتوسنتز مصرف می شود و توسط اقیانوس های جهان جذب می شود. این گاز به دلیل تجزیه سنگ های کربناته و مواد آلی با منشاء گیاهی و حیوانی و همچنین در اثر فعالیت های آتشفشانی و تولید انسان وارد جو می شود. در طول 100 سال گذشته، محتوای CO2 در جو 10٪ افزایش یافته است که بخش عمده آن (360 میلیارد تن) از احتراق سوخت ناشی می شود. اگر سرعت رشد احتراق سوخت ادامه پیدا کند، در 50-60 سال آینده میزان CO 2 در جو دو برابر خواهد شد و ممکن است منجر به تغییرات آب و هوایی جهانی شود.

احتراق سوخت منبع اصلی گازهای آلاینده (CO, SO 2) است. دی اکسید گوگرد توسط اکسیژن اتمسفر به SO 3 در اتمسفر فوقانی اکسید می شود که به نوبه خود با آب و بخارات آمونیاک برهم کنش می کند و اسید سولفوریک (H2SO4) و سولفات آمونیوم ((NH 4) 2 SO 4) به سطح زمین در قالب به اصطلاح. باران اسیدی. استفاده از موتورهای احتراق داخلی منجر به آلودگی قابل توجه اتمسفر با اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن ها و ترکیبات سرب (تترااتیل سرب سرب (CH 3 CH 2) 4) می شود.

آلودگی هوا از طریق هوا هم به دلایل طبیعی (فوران های آتشفشانی، طوفان های گرد و غبار، انتقال قطرات آب دریا و گرده گیاهان و غیره) و هم در اثر فعالیت های اقتصادی انسان (استخراج سنگ معدن و مصالح ساختمانی، سوزاندن سوخت، ساخت سیمان) ایجاد می شود. ، و غیره.). حذف شدید ذرات جامد در اتمسفر در مقیاس بزرگ یکی از دلایل احتمالی تغییرات آب و هوایی در این سیاره است.

ادبیات

1. V. V. Parin، F. P. Kosmolinsky، B. A. Dushkov "زیست شناسی فضایی و پزشکی" (ویرایش دوم، تجدید نظر شده و بزرگ شده)، مسکو: "آموزش و پرورش"، 1975، 223 صفحه.
2. N. V. Gusakova "شیمی محیط"، روستوف-آن-دان: فینیکس، 2004، 192 با ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A .. ژئوشیمی گازهای طبیعی، M.، 1971;
4. McEwen M., Phillips L. .. Chemistry of the atmosfer, M., 1978;
5. کار ک.، وارنر اس.، آلودگی هوا. منابع و کنترل، ترجمه. از انگلیسی., M .. 1980;
6. پایش آلودگی پس زمینه محیط های طبیعی. v 1، L.، 1982.

را نیز ببینید

پیوندها

جو زمین