ชั้นบนสุดของบรรยากาศเรียกว่า องค์ประกอบและโครงสร้างของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศตามลำดับจากพื้นผิวโลก

บทบาทของบรรยากาศในชีวิตของโลก

บรรยากาศเป็นแหล่งออกซิเจนที่ผู้คนหายใจ อย่างไรก็ตาม เมื่อคุณขึ้นสู่ระดับความสูง ความดันบรรยากาศทั้งหมดจะลดลง ซึ่งทำให้ความดันออกซิเจนบางส่วนลดลง

ปอดของมนุษย์มีถุงลมประมาณสามลิตร หากความดันบรรยากาศเป็นปกติ ความดันออกซิเจนบางส่วนในอากาศในถุงลมจะเท่ากับ 11 มม. ปรอท ศิลปะ ความดันคาร์บอนไดออกไซด์ - 40 มม. ปรอท ศิลปะ และไอน้ำ - 47 มม. ปรอท ศิลปะ. เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความดันออกซิเจนจะลดลง และความดันรวมของไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในปอดจะยังคงคงที่ - ประมาณ 87 มม. ปรอท ศิลปะ. เมื่อความดันอากาศเท่ากับค่านี้ ออกซิเจนจะหยุดไหลเข้าสู่ปอด

เนื่องจากความดันบรรยากาศลดลงที่ระดับความสูง 20 กม. น้ำและของเหลวในร่างกายจะเดือดที่นี่ ร่างกายมนุษย์. หากคุณไม่ใช้ห้องโดยสารที่มีแรงดัน ที่ระดับความสูงดังกล่าว คนๆ หนึ่งจะเสียชีวิตเกือบจะในทันที ดังนั้นจากมุมมอง ลักษณะทางสรีรวิทยาร่างกายมนุษย์ “อวกาศ” มีต้นกำเนิดมาจากความสูง 20 กิโลเมตร เหนือระดับน้ำทะเล

บทบาทของบรรยากาศในชีวิตของโลกนั้นยิ่งใหญ่มาก ตัวอย่างเช่น ต้องขอบคุณชั้นอากาศที่หนาแน่น เช่น โทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ ผู้คนจึงได้รับการปกป้องจากการสัมผัสรังสี ในอวกาศ ในอากาศบริสุทธิ์ ที่ระดับความสูงมากกว่า 36 กม. ทำให้เกิดการแผ่รังสี ที่ระดับความสูงมากกว่า 40 กม. - อัลตราไวโอเลต

เมื่อเพิ่มขึ้นเหนือพื้นผิวโลกไปที่ความสูงมากกว่า 90-100 กม. จะสังเกตเห็นการอ่อนตัวลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปและการหายไปอย่างสมบูรณ์ของปรากฏการณ์ที่มนุษย์คุ้นเคยในชั้นบรรยากาศด้านล่างจะถูกสังเกต:

ไม่มีเสียงเดินทาง

ไม่มีแรงหรือแรงต้านตามหลักอากาศพลศาสตร์

ความร้อนไม่ถูกถ่ายเทโดยการพาความร้อน ฯลฯ

ชั้นบรรยากาศช่วยปกป้องโลกและสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจากรังสีคอสมิก อุกกาบาต และมีหน้าที่ควบคุมความผันผวนของอุณหภูมิตามฤดูกาล ปรับสมดุล และปรับระดับวงจรรายวัน ในกรณีที่ไม่มีชั้นบรรยากาศบนโลก อุณหภูมิในแต่ละวันจะผันผวนภายใน +/-200C˚ ชั้นบรรยากาศเป็น "บัฟเฟอร์" ที่ให้ชีวิตระหว่างพื้นผิวโลกและอวกาศซึ่งเป็นพาหะของความชื้นและความร้อน กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและการแลกเปลี่ยนพลังงานเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศซึ่งเป็นกระบวนการชีวมณฑลที่สำคัญที่สุด

ชั้นบรรยากาศตามลำดับจากพื้นผิวโลก

ชั้นบรรยากาศเป็นโครงสร้างชั้นต่างๆ ที่ประกอบด้วยชั้นบรรยากาศต่างๆ ดังต่อไปนี้ ตามลำดับจากพื้นผิวโลก:

โทรโพสเฟียร์

สตราโตสเฟียร์

มีโซสเฟียร์

เทอร์โมสเฟียร์

เอกโซสเฟียร์

แต่ละชั้นไม่มีขอบเขตที่แหลมคมระหว่างกัน และความสูงของชั้นจะขึ้นอยู่กับละติจูดและฤดูกาล โครงสร้างชั้นนี้เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ระดับความสูงต่างกัน ต้องขอบคุณบรรยากาศที่ทำให้เรามองเห็นดาวระยิบระยับ

โครงสร้างของชั้นบรรยากาศโลกตามชั้นต่างๆ:

บรรยากาศของโลกประกอบด้วยอะไรบ้าง?

แต่ละชั้นบรรยากาศมีความแตกต่างกันในด้านอุณหภูมิ ความหนาแน่น และองค์ประกอบ ความหนารวมของบรรยากาศคือ 1.5-2.0 พันกิโลเมตร บรรยากาศของโลกประกอบด้วยอะไรบ้าง? ปัจจุบันเป็นส่วนผสมของก๊าซที่มีสารเจือปนต่างๆ

โทรโพสเฟียร์

โครงสร้างของชั้นบรรยากาศโลกเริ่มต้นด้วยชั้นโทรโพสเฟียร์ซึ่งเป็นส่วนล่างของชั้นบรรยากาศที่มีระดับความสูงประมาณ 10-15 กม. อากาศในชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่กระจุกอยู่ที่นี่ ลักษณะเฉพาะโทรโพสเฟียร์ - อุณหภูมิจะลดลง 0.6 ˚C เมื่อคุณสูงขึ้นทุกๆ 100 เมตร โทรโพสเฟียร์รวบรวมไอน้ำในชั้นบรรยากาศเกือบทั้งหมด และนี่คือจุดที่เมฆก่อตัว

ความสูงของชั้นโทรโพสเฟียร์เปลี่ยนแปลงทุกวัน นอกจากนี้ค่าเฉลี่ยจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับละติจูดและฤดูกาลของปี ความสูงเฉลี่ยของโทรโพสเฟียร์เหนือเสาคือ 9 กม. เหนือเส้นศูนย์สูตร - ประมาณ 17 กม. อุณหภูมิอากาศเฉลี่ยต่อปีเหนือเส้นศูนย์สูตรอยู่ใกล้กับ +26 ˚C และเหนือขั้วโลกเหนือ -23 ˚C เส้นบนของโทรโพสเฟียร์เหนือเส้นศูนย์สูตรมีอุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีประมาณ -70 °C และสูงกว่า ขั้วโลกเหนือวี เวลาฤดูร้อน-45 ˚C และ -65 ˚C ในฤดูหนาว ดังนั้น ยิ่งสูง อุณหภูมิก็จะยิ่งต่ำลง รังสีของดวงอาทิตย์ส่องผ่านชั้นโทรโพสเฟียร์โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง ทำให้พื้นผิวโลกร้อนขึ้น ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์จะถูกกักเก็บโดยคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และไอน้ำ

สตราโตสเฟียร์

เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์คือสตราโตสเฟียร์ซึ่งมีความสูง 50-55 กม. ลักษณะเฉพาะของชั้นนี้คืออุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นตามความสูง ระหว่างชั้นโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์จะมีชั้นการเปลี่ยนแปลงที่เรียกว่าโทรโพพอสอยู่

จากระยะทางประมาณ 25 กิโลเมตร อุณหภูมิของชั้นสตราโตสเฟียร์จะเริ่มเพิ่มขึ้นและเมื่อไปถึง ความสูงสูงสุด 50 กม. ใช้ค่าตั้งแต่ +10 ถึง +30 ˚C

มีไอน้ำน้อยมากในชั้นสตราโตสเฟียร์ บางครั้งที่ระดับความสูงประมาณ 25 กม. คุณสามารถพบเมฆค่อนข้างบางซึ่งเรียกว่า "เมฆมุก" ใน ตอนกลางวันพวกมันไม่สังเกตเห็นได้ชัดเจน แต่ในเวลากลางคืนพวกมันจะเรืองแสงเนื่องจากการส่องสว่างของดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ต่ำกว่าขอบฟ้า องค์ประกอบของเมฆเนเครรัสประกอบด้วยหยดน้ำที่มีความเย็นยิ่งยวด สตราโตสเฟียร์ประกอบด้วยโอโซนเป็นส่วนใหญ่

มีโซสเฟียร์

ความสูงของชั้นมีโซสเฟียร์ประมาณ 80 กม. ที่นี่เมื่อมันสูงขึ้นอุณหภูมิจะลดลงและที่ด้านบนสุดจะถึงค่าหลายสิบC˚ที่ต่ำกว่าศูนย์ ในชั้นมีโซสเฟียร์ ยังสามารถสังเกตเมฆได้ ซึ่งสันนิษฐานว่าก่อตัวจากผลึกน้ำแข็ง เมฆเหล่านี้เรียกว่า "น็อคทิลูเซนท์" มีโซสเฟียร์มีลักษณะเฉพาะมากที่สุด อุณหภูมิเย็นในบรรยากาศ: จาก -2 ถึง -138 ˚C

เทอร์โมสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศนี้ได้รับชื่อมาจาก อุณหภูมิสูง. เทอร์โมสเฟียร์ประกอบด้วย:

ไอโอโนสเฟียร์

เอกโซสเฟียร์

ไอโอโนสเฟียร์มีลักษณะเป็นอากาศที่ทำให้บริสุทธิ์ แต่ละเซนติเมตรที่ระดับความสูง 300 กม. ประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุล 1 พันล้านอะตอมและที่ระดับความสูง 600 กม. - มากกว่า 100 ล้าน

ไอโอโนสเฟียร์ยังมีลักษณะพิเศษคือการแตกตัวเป็นไอออนในอากาศสูง ไอออนเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอมออกซิเจนที่มีประจุ โมเลกุลที่มีประจุของอะตอมไนโตรเจน และอิเล็กตรอนอิสระ

เอกโซสเฟียร์

ชั้นนอกอวกาศเริ่มต้นที่ระดับความสูง 800-1,000 กม. อนุภาคก๊าซ โดยเฉพาะอนุภาคที่เบา เคลื่อนที่มาที่นี่ด้วยความเร็วมหาศาล เอาชนะแรงโน้มถ่วงได้ อนุภาคดังกล่าวเนื่องจากการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจึงบินออกจากชั้นบรรยากาศสู่อวกาศและกระจัดกระจาย ดังนั้นเอกโซสเฟียร์จึงเรียกว่าทรงกลมแห่งการกระจายตัว อะตอมของไฮโดรเจนซึ่งประกอบเป็นชั้นที่สูงที่สุดของเอกโซสเฟียร์ส่วนใหญ่บินไปในอวกาศ ต้องขอบคุณอนุภาคในชั้นบรรยากาศชั้นบนและอนุภาคจากลมสุริยะ เราจึงสามารถมองเห็นแสงเหนือได้

ดาวเทียมและจรวดธรณีฟิสิกส์ทำให้สามารถสร้างการปรากฏตัวในชั้นบนของบรรยากาศของแถบรังสีของโลกได้ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า - อิเล็กตรอนและโปรตอน

องค์ประกอบของโลก อากาศ

อากาศเป็นส่วนผสมทางกลของก๊าซหลายชนิดที่ประกอบเป็นชั้นบรรยากาศของโลก อากาศจำเป็นต่อการหายใจ สิ่งมีชีวิตมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

ความจริงที่ว่าอากาศเป็นส่วนผสมและไม่ใช่สารที่เป็นเนื้อเดียวกันได้รับการพิสูจน์แล้วในระหว่างการทดลองของโจเซฟ แบล็ก นักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อต ในช่วงหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าเมื่อแมกนีเซียสีขาว (แมกนีเซียมคาร์บอเนต) ถูกทำให้ร้อน “อากาศที่ถูกผูกไว้” จะถูกปล่อยออกมา นั่นคือ คาร์บอนไดออกไซด์และเกิดแมกนีเซียที่ถูกเผา (แมกนีเซียมออกไซด์) เมื่อเผาหินปูน ในทางกลับกัน “อากาศที่ถูกผูกไว้” จะถูกกำจัดออกไป จากการทดลองเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าความแตกต่างระหว่างคาร์บอนไดออกไซด์และด่างกัดกร่อนก็คือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ชนิดแรกประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของอากาศ ปัจจุบัน เราทราบแล้วว่านอกจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แล้ว องค์ประกอบของอากาศในโลกยังรวมถึง:

อัตราส่วนของก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลกที่ระบุในตารางเป็นเรื่องปกติสำหรับชั้นล่างซึ่งสูงถึง 120 กม. ในพื้นที่เหล่านี้มีบริเวณที่เป็นเนื้อเดียวกันผสมปนเปกันอย่างดีเรียกว่าโฮโมสเฟียร์ เหนือโฮโมสเฟียร์นั้นมีเฮเทอโรสเฟียร์อยู่ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือการสลายตัวของโมเลกุลก๊าซให้เป็นอะตอมและไอออน ภูมิภาคต่างๆ ถูกแยกออกจากกันด้วยการหยุดชั่วคราวแบบเทอร์โบ

ปฏิกิริยาเคมีที่โมเลกุลสลายตัวเป็นอะตอมภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์และคอสมิกเรียกว่าโฟโตดิสโซซิเอชัน การสลายตัวของโมเลกุลออกซิเจนทำให้เกิดออกซิเจนอะตอมมิก ซึ่งเป็นก๊าซหลักของบรรยากาศที่ระดับความสูงมากกว่า 200 กม. ที่ระดับความสูงมากกว่า 1,200 กม. ไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งเป็นก๊าซที่เบาที่สุดจะเริ่มมีอิทธิพลเหนือกว่า

เนื่องจากอากาศส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นล่างทั้ง 3 ชั้น การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบอากาศที่ระดับความสูงมากกว่า 100 กม. จึงไม่ส่งผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อองค์ประกอบโดยรวมของบรรยากาศ

ไนโตรเจนเป็นก๊าซที่พบมากที่สุด ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าสามในสี่ของปริมาณอากาศของโลก ไนโตรเจนสมัยใหม่เกิดจากการออกซิเดชันของบรรยากาศแอมโมเนีย-ไฮโดรเจนในยุคแรกโดยออกซิเจนโมเลกุล ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ปัจจุบันไนโตรเจนจำนวนเล็กน้อยเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการแยกไนตริฟิเคชัน - กระบวนการลดไนเตรตเป็นไนไตรต์ ตามด้วยการก่อตัวของก๊าซออกไซด์และไนโตรเจนโมเลกุลซึ่งผลิตโดยโปรคาริโอตแบบไม่ใช้ออกซิเจน ไนโตรเจนบางส่วนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ

ในชั้นบนของบรรยากาศเมื่อสัมผัสกับการปล่อยกระแสไฟฟ้าโดยมีส่วนร่วมของโอโซน โมเลกุลไนโตรเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็นไนโตรเจนมอนอกไซด์:

ไม่มี 2 + O 2 → 2NO

ภายใต้สภาวะปกติ มอนนอกไซด์จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนทันทีจนเกิดเป็นไนตรัสออกไซด์:

2NO + O 2 → 2N 2 O

ไนโตรเจนเป็นสิ่งจำเป็น องค์ประกอบทางเคมีชั้นบรรยากาศของโลก ไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนและให้สารอาหารแร่ธาตุแก่พืช มันกำหนดความเร็วทางชีวภาพ ปฏิกริยาเคมีมีบทบาทเป็นตัวเจือจางออกซิเจน

ก๊าซที่พบมากเป็นอันดับสองในชั้นบรรยากาศของโลกคือออกซิเจน การก่อตัวของก๊าซนี้สัมพันธ์กับการสังเคราะห์ด้วยแสง กิจกรรมของพืชและแบคทีเรีย และยิ่งสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงมีความหลากหลายและมีจำนวนมากขึ้น กระบวนการของปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศก็มีความสำคัญมากขึ้นเท่านั้น ออกซิเจนหนักจำนวนเล็กน้อยจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการกำจัดแก๊สของเนื้อโลก

ในชั้นบนของโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ (เราแสดงว่าเป็นhν) โอโซนจะเกิดขึ้น:

O 2 + hν → 2O

ผลจากรังสีอัลตราไวโอเลตเดียวกันทำให้โอโซนสลายตัว:

O 3 + hν → O 2 + O

О 3 + O → 2О 2

จากปฏิกิริยาแรก ออกซิเจนอะตอมมิกจึงเกิดขึ้น และผลจากปฏิกิริยาที่สอง ออกซิเจนโมเลกุลจึงเกิดขึ้น ปฏิกิริยาทั้ง 4 เรียกว่า "กลไกแชปแมน" ซึ่งตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ซิดนีย์ แชปแมน ผู้ค้นพบกลไกดังกล่าวในปี พ.ศ. 2473

ออกซิเจนใช้สำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิต ด้วยความช่วยเหลือทำให้เกิดกระบวนการออกซิเดชั่นและการเผาไหม้

โอโซนทำหน้าที่ปกป้องสิ่งมีชีวิตจาก รังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งทำให้เกิดการกลายพันธุ์แบบถาวร ความเข้มข้นสูงสุดของโอโซนนั้นพบได้ในสตราโตสเฟียร์ตอนล่างภายในสิ่งที่เรียกว่า ชั้นโอโซนหรือตะแกรงโอโซน อยู่ที่ระดับความสูง 22-25 กม. ปริมาณโอโซนมีน้อย: ที่ความดันปกติ โอโซนทั้งหมดในชั้นบรรยากาศโลกจะมีความหนาเพียง 2.91 มม.

การก่อตัวของก๊าซที่พบมากเป็นอันดับสามในบรรยากาศ ได้แก่ อาร์กอน นีออน ฮีเลียม คริปทอน และซีนอน มีความสัมพันธ์กับการระเบิดของภูเขาไฟและการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฮีเลียมเป็นผลมาจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียม ทอเรียม และเรเดียม: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (ในปฏิกิริยาเหล่านี้ อนุภาค α คือนิวเคลียสฮีเลียมซึ่งอยู่ในระหว่างกระบวนการสูญเสียพลังงานจะจับอิเล็กตรอนและกลายเป็น 4 He)

อาร์กอนเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของโพแทสเซียม: 40 K → 40 Ar + γ

นีออนหลุดออกมาจากหินอัคนี

คริปทอนก่อตัวเป็นผลผลิตจากการสลายตัวของยูเรเนียม (235 U และ 238 U) และทอเรียม Th

คริปทอนในชั้นบรรยากาศจำนวนมากก่อตัวขึ้นในช่วงแรกของวิวัฒนาการของโลกอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของธาตุทรานยูเรนิกซึ่งมีครึ่งชีวิตสั้นอย่างน่าประหลาดใจหรือมาจากอวกาศ โดยที่คริปทอนมีปริมาณสูงกว่าบนโลกถึงสิบล้านเท่า

ซีนอนเป็นผลมาจากการแยกตัวของยูเรเนียมแต่ก๊าซส่วนใหญ่ยังคงอยู่ด้วย ระยะแรกการก่อตัวของโลกจากชั้นบรรยากาศปฐมภูมิ

คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการปะทุของภูเขาไฟและระหว่างการสลายตัวของสารอินทรีย์ เนื้อหาในชั้นบรรยากาศของละติจูดกลางของโลกจะแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับฤดูกาลของปี: ในฤดูหนาวปริมาณ CO 2 จะเพิ่มขึ้นและในฤดูร้อนจะลดลง ความผันผวนนี้เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของพืชที่ใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

ไฮโดรเจนเกิดขึ้นจากการสลายตัวของน้ำโดยรังสีดวงอาทิตย์ แต่เนื่องจากเป็นก๊าซที่เบาที่สุดที่ประกอบเป็นบรรยากาศ จึงระเหยออกสู่อวกาศอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นปริมาณก๊าซในบรรยากาศจึงน้อยมาก

ไอน้ำเป็นผลมาจากการระเหยของน้ำจากผิวน้ำของทะเลสาบ แม่น้ำ ทะเล และพื้นดิน

ความเข้มข้นของก๊าซหลักในชั้นล่างของบรรยากาศ ยกเว้นไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์จะคงที่ ในปริมาณเล็กน้อย บรรยากาศจะประกอบด้วยซัลเฟอร์ออกไซด์ SO 2, แอมโมเนีย NH 3, คาร์บอนมอนอกไซด์ CO, โอโซน O 3, ไฮโดรเจนคลอไรด์ HCl, ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ HF, ไนโตรเจนมอนนอกไซด์ NO, ไฮโดรคาร์บอน, ไอปรอท Hg, ไอโอดีน I 2 และอื่นๆ อีกมากมาย ในชั้นบรรยากาศชั้นล่างที่เรียกว่าโทรโพสเฟียร์ จะมีอนุภาคของแข็งและของเหลวแขวนลอยจำนวนมากอยู่เสมอ

แหล่งที่มาของฝุ่นละอองในชั้นบรรยากาศโลก ได้แก่ การระเบิดของภูเขาไฟ ละอองเกสรดอกไม้ จุลินทรีย์ และ เมื่อเร็วๆ นี้และกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในระหว่างการผลิต อนุภาคฝุ่นที่เล็กที่สุดซึ่งเป็นนิวเคลียสของการควบแน่น ทำให้เกิดหมอกและเมฆ หากไม่มีฝุ่นละอองอยู่ในชั้นบรรยากาศตลอดเวลา ฝนก็จะไม่ตกลงมายังโลก

บรรยากาศ (จากภาษากรีกโบราณ ἀτμός - ไอน้ำ และ σφαῖρα - บอล) เป็นเปลือกก๊าซ (จีโอสเฟียร์) ที่ล้อมรอบดาวเคราะห์โลก พื้นผิวด้านในครอบคลุมไฮโดรสเฟียร์และเปลือกโลกบางส่วน ในขณะที่พื้นผิวด้านนอกล้อมรอบส่วนที่ใกล้โลกของอวกาศ

ชุดสาขาฟิสิกส์และเคมีที่ศึกษาบรรยากาศมักเรียกว่าฟิสิกส์บรรยากาศ บรรยากาศเป็นตัวกำหนดสภาพอากาศบนพื้นผิวโลก อุตุนิยมวิทยาศึกษาสภาพอากาศ และภูมิอากาศวิทยาเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในระยะยาว

คุณสมบัติทางกายภาพ

ความหนาของชั้นบรรยากาศอยู่ห่างจากพื้นผิวโลกประมาณ 120 กิโลเมตร มวลอากาศทั้งหมดในบรรยากาศคือ (5.1-5.3) 1,018 กิโลกรัม ในจำนวนนี้มวลอากาศแห้งคือ (5.1352 ± 0.0003) 1,018 กิโลกรัมมวลไอน้ำทั้งหมดโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 1.27 1,016 กิโลกรัม

มวลโมลของอากาศแห้งสะอาดคือ 28.966 กรัม/โมล และความหนาแน่นของอากาศที่ผิวน้ำทะเลอยู่ที่ประมาณ 1.2 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ความดันที่ 0 °C ที่ระดับน้ำทะเลคือ 101.325 kPa; อุณหภูมิวิกฤต- −140.7 °C (~132.4 เคลวิน); ความดันวิกฤต - 3.7 MPa; Cp ที่ 0 °C - 1.0048·103 J/(kg·K), Cv - 0.7159·103 J/(kg·K) (ที่ 0 °C) ความสามารถในการละลายของอากาศในน้ำ (โดยมวล) ที่ 0 °C - 0.0036% ที่ 25 °C - 0.0023%

ด้านหลัง " สภาวะปกติ» ที่พื้นผิวโลก ยอมรับสิ่งต่อไปนี้: ความหนาแน่น 1.2 กก./ลบ.ม. ความดันบรรยากาศ 101.35 kPa อุณหภูมิบวก 20 °C และความชื้นสัมพัทธ์ 50% ตัวบ่งชี้แบบมีเงื่อนไขเหล่านี้มีความสำคัญทางวิศวกรรมล้วนๆ

องค์ประกอบทางเคมี

ชั้นบรรยากาศของโลกเกิดขึ้นจากการปล่อยก๊าซระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟ ด้วยการถือกำเนิดของมหาสมุทรและชีวมณฑล ก๊าซดังกล่าวก่อตัวขึ้นจากการแลกเปลี่ยนก๊าซกับน้ำ พืช สัตว์ และผลิตภัณฑ์ที่มาจากการสลายตัวในดินและหนองน้ำ

ปัจจุบันชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยก๊าซและสิ่งสกปรกต่างๆ เป็นส่วนใหญ่ (ฝุ่น หยดน้ำ ผลึกน้ำแข็ง เกลือทะเล, ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้)

ความเข้มข้นของก๊าซที่ประกอบเป็นบรรยากาศแทบจะคงที่ ยกเว้นน้ำ (H2O) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

องค์ประกอบของอากาศแห้ง

นอกจากก๊าซที่ระบุในตารางแล้ว บรรยากาศยังประกอบด้วย SO2, NH3, CO, โอโซน, ไฮโดรคาร์บอน, HCl, HF, ไอปรอท, I2 รวมถึง NO และก๊าซอื่น ๆ อีกมากมายในปริมาณเล็กน้อย โทรโพสเฟียร์ประกอบด้วยอนุภาคของแข็งและของเหลวแขวนลอย (ละอองลอย) จำนวนมากอย่างต่อเนื่อง

โครงสร้างของชั้นบรรยากาศ

โทรโพสเฟียร์

ขีดจำกัดบนอยู่ที่ระดับความสูง 8-10 กม. ในขั้วโลก, 10-12 กม. ในเขตอบอุ่น และ 16-18 กม. ในละติจูดเขตร้อน ในฤดูหนาวต่ำกว่าในฤดูร้อน ชั้นบรรยากาศหลักชั้นล่างประกอบด้วยมากกว่า 80% ของมวลอากาศในบรรยากาศทั้งหมด และประมาณ 90% ของไอน้ำทั้งหมดที่มีอยู่ในบรรยากาศ ความปั่นป่วนและการพาความร้อนได้รับการพัฒนาอย่างมากในโทรโพสเฟียร์ เมฆเกิดขึ้น และพายุไซโคลนและแอนติไซโคลนก็พัฒนาขึ้น อุณหภูมิจะลดลงตามความสูงที่เพิ่มขึ้นโดยมีความลาดชันตามแนวตั้งเฉลี่ย 0.65°/100 ม

โทรโปพอส

ชั้นเปลี่ยนผ่านจากชั้นโทรโพสเฟียร์ไปยังชั้นสตราโตสเฟียร์ ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศที่อุณหภูมิลดลงเมื่อความสูงหยุดลง

สตราโตสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 11 ถึง 50 กม. โดดเด่นด้วยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อยในชั้น 11-25 กม. (ชั้นล่างของสตราโตสเฟียร์) และการเพิ่มขึ้นของชั้น 25-40 กม. จาก −56.5 เป็น 0.8 ° C ( ชั้นบนสตราโตสเฟียร์หรือบริเวณผกผัน) เมื่อถึงค่าประมาณ 273 K (เกือบ 0 °C) ที่ระดับความสูงประมาณ 40 กม. อุณหภูมิจะคงที่จนถึงระดับความสูงประมาณ 55 กม. บริเวณที่มีอุณหภูมิคงที่นี้เรียกว่าสตราโตสเฟียร์และเป็นขอบเขตระหว่างสตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์

สเตรโทพอส

ชั้นขอบเขตของชั้นบรรยากาศระหว่างสตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์ ในการกระจายอุณหภูมิแนวตั้งจะมีค่าสูงสุด (ประมาณ 0 °C)

มีโซสเฟียร์

มีโซสเฟียร์เริ่มต้นที่ระดับความสูง 50 กม. และขยายไปถึง 80-90 กม. อุณหภูมิลดลงตามความสูงโดยมีความลาดเอียงในแนวตั้งเฉลี่ย (0.25-0.3)°/100 ม. กระบวนการพลังงานหลักคือการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสี กระบวนการโฟโตเคมีที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับอนุมูลอิสระ โมเลกุลที่กระตุ้นด้วยแรงสั่นสะเทือน ฯลฯ ทำให้เกิดการเรืองแสงในชั้นบรรยากาศ

วัยหมดประจำเดือน

ชั้นเปลี่ยนผ่านระหว่างมีโซสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์ มีการกระจายอุณหภูมิในแนวตั้งขั้นต่ำ (ประมาณ -90 °C)

สายคาร์มาน

ความสูงเหนือระดับน้ำทะเลซึ่งเป็นที่ยอมรับตามอัตภาพว่าเป็นขอบเขตระหว่างชั้นบรรยากาศของโลกและอวกาศ ตามคำจำกัดความของ FAI เส้น Karman ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 100 กม. เหนือระดับน้ำทะเล

ขอบเขตของชั้นบรรยากาศโลก

เทอร์โมสเฟียร์

ขีดจำกัดบนคือประมาณ 800 กม. อุณหภูมิจะสูงขึ้นถึงระดับความสูง 200-300 กม. โดยจะถึงค่าลำดับ 1,500 K หลังจากนั้นจะยังคงเกือบคงที่จนถึงระดับความสูงสูง ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์และรังสีคอสมิกไอออไนซ์ของอากาศ ("แสงออโรร่า") เกิดขึ้น - พื้นที่หลักของไอโอโนสเฟียร์อยู่ภายในเทอร์โมสเฟียร์ ที่ระดับความสูงมากกว่า 300 กม. อะตอมออกซิเจนจะมีอิทธิพลเหนือกว่า ขีดจำกัดบนของเทอร์โมสเฟียร์ถูกกำหนดโดยกิจกรรมปัจจุบันของดวงอาทิตย์เป็นส่วนใหญ่ ในช่วงที่มีกิจกรรมต่ำ - ตัวอย่างเช่นในปี 2551-2552 ขนาดของเลเยอร์นี้ลดลงอย่างเห็นได้ชัด

เทอร์โมพอส

บริเวณชั้นบรรยากาศที่อยู่ติดกับเทอร์โมสเฟียร์ ในภูมิภาคนี้ การดูดกลืนรังสีดวงอาทิตย์ไม่มีนัยสำคัญ และอุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลงตามระดับความสูงจริงๆ

เอกโซสเฟียร์ (ทรงกลมกระเจิง)

นอกโซสเฟียร์เป็นเขตการกระจายตัวซึ่งเป็นส่วนนอกของเทอร์โมสเฟียร์ ซึ่งอยู่ห่างจาก 700 กม. ขึ้นไป ก๊าซในชั้นนอกโซสเฟียร์ถูกทำให้บริสุทธิ์มาก และจากจุดนี้อนุภาคของก๊าซก็รั่วไหลไปสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ (การกระจาย)

ขึ้นไปที่ระดับความสูง 100 กม. บรรยากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันและผสมกันอย่างดี ในชั้นที่สูงกว่า การกระจายตัวของก๊าซตามความสูงขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุล ความเข้มข้นของก๊าซที่หนักกว่าจะลดลงเร็วขึ้นตามระยะห่างจากพื้นผิวโลก เนื่องจากความหนาแน่นของก๊าซลดลง อุณหภูมิจึงลดลงจาก 0 °C ในชั้นสตราโตสเฟียร์เป็น −110 °C ในชั้นมีโซสเฟียร์ อย่างไรก็ตาม พลังงานจลน์ของอนุภาคแต่ละตัวที่ระดับความสูง 200-250 กม. สอดคล้องกับอุณหภูมิ ~150 °C เหนือ 200 กม. สังเกตความผันผวนของอุณหภูมิและความหนาแน่นของก๊าซในเวลาและอวกาศอย่างมีนัยสำคัญ

ที่ระดับความสูงประมาณ 2,000-3,500 กม. เอกโซสเฟียร์จะค่อยๆ กลายเป็นสุญญากาศใกล้อวกาศซึ่งเต็มไปด้วยอนุภาคก๊าซระหว่างดาวเคราะห์ที่มีการทำให้บริสุทธิ์สูง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอะตอมของไฮโดรเจน แต่ก๊าซนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของสสารระหว่างดาวเคราะห์เท่านั้น อีกส่วนหนึ่งประกอบด้วยอนุภาคฝุ่นที่มีต้นกำเนิดจากดาวหางและอุกกาบาต นอกจากอนุภาคฝุ่นที่หายากมากแล้ว การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและรังสีคอร์ปัสกูลาของแหล่งกำเนิดสุริยะและกาแล็กซียังแทรกซึมเข้าไปในอวกาศนี้อีกด้วย

โทรโพสเฟียร์คิดเป็นประมาณ 80% ของมวลบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ - ประมาณ 20%; มวลของมีโซสเฟียร์ไม่เกิน 0.3% เทอร์โมสเฟียร์น้อยกว่า 0.05% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าในบรรยากาศ นิวโทรโนสเฟียร์และไอโอโนสเฟียร์มีความโดดเด่น ปัจจุบันเชื่อกันว่าบรรยากาศขยายไปถึงระดับความสูง 2,000-3,000 กม.

ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของก๊าซในบรรยากาศ โฮโมสเฟียร์และเฮเทอโรสเฟียร์มีความโดดเด่น เฮเทอโรสเฟียร์เป็นพื้นที่ที่แรงโน้มถ่วงส่งผลต่อการแยกก๊าซ เนื่องจากการปะปนของก๊าซที่ระดับความสูงดังกล่าวนั้นน้อยมาก นี่แสดงถึงองค์ประกอบที่แปรผันของเฮเทอโรสเฟียร์ ด้านล่างเป็นส่วนที่ผสมกันและเป็นเนื้อเดียวกันของบรรยากาศที่เรียกว่าโฮโมสเฟียร์ ขอบเขตระหว่างชั้นเหล่านี้เรียกว่าเทอร์โบพอส ซึ่งอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 120 กม.

คุณสมบัติอื่นของบรรยากาศและผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์

เมื่ออยู่ที่ระดับความสูง 5 กม. เหนือระดับน้ำทะเล คนที่ไม่ได้รับการฝึกจะเริ่มประสบกับภาวะขาดออกซิเจน และหากไม่มีการปรับตัว ประสิทธิภาพของบุคคลจะลดลงอย่างมาก โซนสรีรวิทยาของบรรยากาศสิ้นสุดที่นี่ การหายใจของมนุษย์จะเป็นไปไม่ได้ที่ระดับความสูง 9 กม. แม้ว่าบรรยากาศจะสูงถึงประมาณ 115 กม. แต่บรรยากาศก็ยังมีออกซิเจนอยู่

บรรยากาศทำให้เรามีออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการหายใจ แต่เนื่องจากฤดูใบไม้ร่วง ความดันรวมบรรยากาศ เมื่อคุณสูงขึ้น ความดันบางส่วนของออกซิเจนจะลดลงตามไปด้วย

ปอดของมนุษย์มีถุงลมประมาณ 3 ลิตรอยู่ตลอดเวลา ความดันย่อยของออกซิเจนในถุงลมที่ความดันบรรยากาศปกติคือ 110 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ ความดันคาร์บอนไดออกไซด์ - 40 มม. ปรอท ศิลปะ และไอน้ำ - 47 มม. ปรอท ศิลปะ. เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความดันออกซิเจนลดลง และความดันไอรวมของน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในปอดยังคงเกือบคงที่ - ประมาณ 87 มม. ปรอท ศิลปะ. การจ่ายออกซิเจนไปยังปอดจะหยุดลงอย่างสมบูรณ์เมื่อความกดอากาศโดยรอบเท่ากับค่านี้

ที่ระดับความสูงประมาณ 19-20 กม. ความดันบรรยากาศจะลดลงเหลือ 47 มม. ปรอท ศิลปะ. ดังนั้นที่ระดับความสูงนี้ น้ำและของเหลวคั่นระหว่างหน้าจึงเริ่มเดือดในร่างกายมนุษย์ นอกห้องโดยสารที่มีแรงดันอากาศที่ระดับความสูงเหล่านี้ ความตายจะเกิดขึ้นแทบจะในทันที ดังนั้นจากมุมมองของสรีรวิทยาของมนุษย์ "อวกาศ" เริ่มต้นที่ระดับความสูง 15-19 กม.

ชั้นอากาศหนาแน่น - โทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ - ปกป้องเราจากผลเสียหายของรังสี ด้วยการทำให้อากาศบริสุทธิ์เพียงพอที่ระดับความสูงมากกว่า 36 กม. รังสีคอสมิกปฐมภูมิ - รังสีคอสมิกหลัก - มีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อร่างกาย ที่ระดับความสูงมากกว่า 40 กม. ส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมแสงอาทิตย์เป็นอันตรายต่อมนุษย์

เมื่อเราสูงขึ้นไปเหนือพื้นผิวโลก ปรากฏการณ์ที่คุ้นเคยซึ่งสังเกตได้ในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศ เช่น การแพร่กระจายของเสียง การเกิดขึ้นของการยกและลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ การถ่ายเทความร้อนโดยการพาความร้อน ฯลฯ จะค่อยๆ ลดลงและหายไปโดยสิ้นเชิง

ในชั้นอากาศที่ทำให้บริสุทธิ์ การแพร่กระจายของเสียงเป็นไปไม่ได้ จนถึงระดับความสูง 60-90 กม. ยังคงสามารถใช้แรงต้านอากาศและแรงยกเพื่อควบคุมการบินตามหลักอากาศพลศาสตร์ได้ แต่เริ่มต้นจากระดับความสูง 100-130 กม. แนวคิดของหมายเลข M และแผงกั้นเสียงที่นักบินทุกคนคุ้นเคยนั้นสูญเสียความหมาย: มีเส้น Karman แบบดั้งเดิมอยู่ ซึ่งเกินกว่าขอบเขตของการบินด้วยขีปนาวุธล้วนๆ ซึ่งสามารถทำได้เท่านั้น ถูกควบคุมโดยใช้แรงปฏิกิริยา

ที่ระดับความสูงมากกว่า 100 กม. บรรยากาศไม่มีคุณสมบัติที่โดดเด่นอีกประการหนึ่ง นั่นคือ ความสามารถในการดูดซับ การนำและส่งผ่าน พลังงานความร้อนโดยการพาความร้อน (เช่น โดยการผสมอากาศ) ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบต่างๆ ของอุปกรณ์บนสถานีอวกาศในวงโคจรจะไม่สามารถระบายความร้อนจากภายนอกได้ในลักษณะเดียวกับที่ทำบนเครื่องบินตามปกติ - ด้วยความช่วยเหลือของไอพ่นและหม้อน้ำอากาศ ที่ระดับความสูงนี้ เช่นเดียวกับในอวกาศ วิธีเดียวที่จะถ่ายโอนความร้อนได้คือการแผ่รังสีความร้อน

ประวัติความเป็นมาของการก่อตัวของชั้นบรรยากาศ

ตามทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุด ชั้นบรรยากาศของโลกมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันสามประการเมื่อเวลาผ่านไป เริ่มแรกประกอบด้วยก๊าซเบา (ไฮโดรเจนและฮีเลียม) ที่ถูกจับจากอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ นี่คือสิ่งที่เรียกว่าบรรยากาศปฐมภูมิ (ประมาณสี่พันล้านปีก่อน) ในระยะต่อไป การระเบิดของภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ส่งผลให้บรรยากาศอิ่มตัวด้วยก๊าซอื่นที่ไม่ใช่ไฮโดรเจน (คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย ไอน้ำ) นี่คือวิธีที่ชั้นบรรยากาศทุติยภูมิเกิดขึ้น (ประมาณสามพันล้านปีก่อนยุคปัจจุบัน) บรรยากาศแบบนี้กำลังฟื้นฟู นอกจากนี้กระบวนการก่อตัวของบรรยากาศยังถูกกำหนดโดยปัจจัยต่อไปนี้:

• การรั่วไหลของก๊าซเบา (ไฮโดรเจนและฮีเลียม) สู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์
• ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในบรรยากาศภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต การปล่อยฟ้าผ่า และปัจจัยอื่น ๆ

ปัจจัยเหล่านี้ค่อยๆ นำไปสู่การก่อตัวของบรรยากาศตติยภูมิ โดยมีไฮโดรเจนน้อยกว่ามากและไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น (เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีจากแอมโมเนียและไฮโดรคาร์บอน)

ไนโตรเจน

การก่อตัวของไนโตรเจน N2 จำนวนมากเกิดจากการออกซิเดชันของบรรยากาศแอมโมเนีย-ไฮโดรเจนโดยโมเลกุลออกซิเจน O2 ซึ่งเริ่มมาจากพื้นผิวโลกอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงเริ่มต้นเมื่อ 3 พันล้านปีก่อน ไนโตรเจน N2 ยังถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการแยกไนเตรตของไนเตรตและสารประกอบที่มีไนโตรเจนอื่นๆ ไนโตรเจนจะถูกออกซิไดซ์โดยโอโซนเป็น NO ในบรรยากาศชั้นบน

ไนโตรเจน N2 จะทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะเฉพาะเท่านั้น (เช่น ระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า) ออกซิเดชันของโมเลกุลไนโตรเจนกับโอโซนระหว่างการปล่อยกระแสไฟฟ้าจะใช้ในปริมาณเล็กน้อยในการผลิตภาคอุตสาหกรรม ปุ๋ยไนโตรเจน. ออกซิไดซ์ด้วยการใช้พลังงานต่ำและแปลงเป็นสารชีวภาพ แบบฟอร์มที่ใช้งานอยู่ไซยาโนแบคทีเรีย (สาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว) และแบคทีเรียปมที่ก่อให้เกิด symbiosis ของไรโซเบียมกับพืชตระกูลถั่วที่เรียกว่า ปุ๋ยพืชสด

ออกซิเจน

องค์ประกอบของบรรยากาศเริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงตามการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตบนโลกอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงพร้อมกับการปล่อยออกซิเจนและการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ เริ่มแรกออกซิเจนถูกใช้ไปในการเกิดออกซิเดชันของสารประกอบรีดิวซ์ - แอมโมเนีย, ไฮโดรคาร์บอน, เหล็กในรูปเหล็กที่มีอยู่ในมหาสมุทร ฯลฯ ในตอนท้ายของขั้นตอนนี้ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศเริ่มเพิ่มขึ้น บรรยากาศสมัยใหม่ที่มีคุณสมบัติออกซิไดซ์จะค่อยๆก่อตัวขึ้น เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้เกิดเรื่องร้ายแรงและ การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันกระบวนการต่างๆ มากมายที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ เปลือกโลก และชีวมณฑล เหตุการณ์นี้เรียกว่าภัยพิบัติออกซิเจน

ในช่วงฟาเนโรโซอิก องค์ประกอบของบรรยากาศและปริมาณออกซิเจนมีการเปลี่ยนแปลง มีความสัมพันธ์กับอัตราการสะสมของตะกอนอินทรีย์เป็นหลัก ดังนั้นในช่วงที่มีการสะสมถ่านหิน ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศจึงเกินระดับปัจจุบันอย่างมีนัยสำคัญ

คาร์บอนไดออกไซด์

ปริมาณ CO2 ในชั้นบรรยากาศขึ้นอยู่กับการปะทุของภูเขาไฟและ กระบวนการทางเคมีในเปลือกโลก แต่ที่สำคัญที่สุดคือความเข้มข้นของการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการสลายตัวของสารอินทรีย์ในชีวมณฑลของโลก ชีวมวลเกือบทั้งหมดของโลกในปัจจุบัน (ประมาณ 2.4,1,012 ตัน) เกิดขึ้นเนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศในชั้นบรรยากาศ สารอินทรีย์ที่ฝังอยู่ในมหาสมุทร หนองน้ำ และป่าไม้ จะกลายเป็นถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ

ก๊าซมีตระกูล

แหล่งที่มาของก๊าซมีตระกูล ได้แก่ อาร์กอน ฮีเลียม และคริปทอน เกิดจากการปะทุของภูเขาไฟและการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี โลกโดยทั่วไปและชั้นบรรยากาศโดยเฉพาะมีก๊าซเฉื่อยหมดไปเมื่อเทียบกับอวกาศ เชื่อกันว่าสาเหตุนี้อยู่ที่การรั่วไหลของก๊าซเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์อย่างต่อเนื่อง

มลพิษทางอากาศ

เมื่อเร็ว ๆ นี้มนุษย์เริ่มมีอิทธิพลต่อวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศ ผลลัพธ์ของกิจกรรมของเขาคือปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่สะสมในยุคทางธรณีวิทยาก่อนหน้านี้ CO2 จำนวนมากถูกใช้ไปในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและถูกดูดซับโดยมหาสมุทรของโลก ก๊าซนี้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศเนื่องจากการสลายตัวของคาร์บอเนต หินและ อินทรียฺวัตถุแหล่งกำเนิดพืชและสัตว์ ตลอดจนสาเหตุจากภูเขาไฟและกิจกรรมทางอุตสาหกรรมของมนุษย์ ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา ปริมาณ CO2 ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น 10% โดยส่วนใหญ่ (360 พันล้านตัน) มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง หากอัตราการเติบโตของการเผาไหม้เชื้อเพลิงยังคงดำเนินต่อไป ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในอีก 200-300 ปีข้างหน้าและอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกได้

การเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นสาเหตุหลักของก๊าซก่อมลพิษ (CO, NO, SO2) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในชั้นบรรยากาศให้เป็น SO3 และไนโตรเจนออกไซด์เป็น NO2 ในชั้นบนของบรรยากาศ ซึ่งในทางกลับกันจะมีปฏิกิริยากับไอน้ำ และผลที่ได้คือ กรดซัลฟูริก H2SO4 และ กรดไนตริก HNO3 ตกลงบนพื้นผิวโลกในรูปแบบที่เรียกว่า ฝนกรด. การใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในทำให้เกิดมลภาวะในบรรยากาศอย่างมากด้วยไนโตรเจนออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน และสารประกอบตะกั่ว (ตะกั่วเตตระเอทิล) Pb(CH3CH2)4

มลพิษจากละอองลอยในชั้นบรรยากาศมีสาเหตุจากทั้งสาเหตุตามธรรมชาติ (การระเบิดของภูเขาไฟ พายุฝุ่น การลอยตัวของน้ำทะเลและละอองเกสรดอกไม้ ฯลฯ) และกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ (การขุดแร่และวัสดุก่อสร้าง การเผาเชื้อเพลิง การทำซีเมนต์ ฯลฯ ). การปล่อยอนุภาคของแข็งขนาดใหญ่ออกสู่ชั้นบรรยากาศเป็นหนึ่งในนั้น เหตุผลที่เป็นไปได้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลก

(เข้าชม 63 ครั้ง, 1 ครั้งในวันนี้)

เปลือกก๊าซของโลกของเราที่เรียกว่าชั้นบรรยากาศก็หมุนรอบตัวโลกเช่นกัน กระบวนการที่เกิดขึ้นจะกำหนดสภาพอากาศบนโลกของเราและยังเป็นชั้นบรรยากาศที่ปกป้องสัตว์และ โลกผักจากอิทธิพลที่เป็นอันตราย รังสีอัลตราไวโอเลต, จัดเตรียมให้ อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดและอื่น ๆ การระบุไม่ใช่เรื่องง่าย และนี่คือเหตุผล

บรรยากาศดิน กม

บรรยากาศเป็นพื้นที่ก๊าซ ขีดจำกัดบนของมันไม่ได้ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจน เนื่องจากยิ่งก๊าซสูงเท่าไร พวกมันก็จะยิ่งทำให้บริสุทธิ์มากขึ้นเท่านั้น และค่อยๆ เคลื่อนตัวออกสู่อวกาศรอบนอก หากเราพูดถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของชั้นบรรยากาศโลกโดยประมาณนักวิทยาศาสตร์จะเรียกตัวเลขนี้ว่าประมาณ 2-3 พันกิโลเมตร

บรรยากาศของโลกประกอบด้วยอะไรบ้าง?สี่ชั้นซึ่งยังเปลี่ยนเข้าหากันได้อย่างราบรื่น นี้:

• โทรโพสเฟียร์;
• สตราโตสเฟียร์;
• มีโซสเฟียร์;
• ไอโอโนสเฟียร์ (เทอร์โมสเฟียร์)

อนึ่ง, ความจริงที่น่าสนใจ: ดาวเคราะห์โลกที่ไม่มีบรรยากาศก็จะเงียบสงบเหมือนดวงจันทร์ เนื่องจากเสียงคือการสั่นสะเทือนของอนุภาคอากาศ และความจริงที่ว่าท้องฟ้าเป็นสีฟ้านั้นอธิบายได้จากลักษณะเฉพาะของการสลายตัว แสงอาทิตย์ผ่านชั้นบรรยากาศ

ลักษณะพิเศษของชั้นบรรยากาศแต่ละชั้น

ความหนาของโทรโพสเฟียร์อยู่ที่แปดถึงสิบกิโลเมตร (ในละติจูดพอสมควร - สูงถึง 12 และเหนือเส้นศูนย์สูตร - สูงถึง 18 กิโลเมตร) อากาศในชั้นนี้จะได้รับความร้อนจากพื้นดินและน้ำมากขึ้น รัศมีของชั้นบรรยากาศโลกยิ่งอุณหภูมิต่ำลง 80 เปอร์เซ็นต์ของมวลบรรยากาศทั้งหมดกระจุกอยู่ที่นี่และไอน้ำก็กระจุกตัว พายุฝนฟ้าคะนอง พายุ เมฆ การตกตะกอนเกิดขึ้น อากาศเคลื่อนที่ในแนวตั้งและแนวนอน

สตราโตสเฟียร์ตั้งอยู่จากชั้นโทรโพสเฟียร์ที่ระดับความสูง 8 ถึง 50 กิโลเมตร อากาศที่นี่เบาบาง รังสีดวงอาทิตย์จึงไม่กระจาย และสีของท้องฟ้าเปลี่ยนเป็นสีม่วง ชั้นนี้ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตเนื่องจากโอโซน

มีโซสเฟียร์นั้นอยู่สูงกว่า - ที่ระดับความสูง 50-80 กิโลเมตร ที่นี่ท้องฟ้าดูมืดมนไปแล้ว และอุณหภูมิของชั้นก็สูงถึงลบเก้าสิบองศา ถัดมาเป็นเทอร์โมสเฟียร์ ที่นี่อุณหภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็วแล้วหยุดที่ระดับความสูง 600 กม. ที่ประมาณ 240 องศา

ชั้นที่ทำให้บริสุทธิ์มากที่สุดคือชั้นไอโอโนสเฟียร์ซึ่งมีลักษณะของการใช้พลังงานไฟฟ้าสูงและสะท้อนคลื่นวิทยุที่มีความยาวต่างกันเหมือนกระจก นี่คือจุดที่แสงเหนือก่อตัวขึ้น

อัปเดต: 31 มีนาคม 2559 โดย: แอนนา โวโลโซเวตส์

สตราโตสเฟียร์เป็นหนึ่งในชั้นบนของเปลือกอากาศของโลกของเรา เริ่มต้นที่ระดับความสูงประมาณ 11 กม. เหนือพื้นดิน เครื่องบินโดยสารไม่บินที่นี่อีกต่อไปและเมฆก็ไม่ค่อยก่อตัว ชั้นโอโซนของโลกตั้งอยู่ในสตราโตสเฟียร์ซึ่งเป็นเปลือกบาง ๆ ที่ปกป้องโลกจากการแทรกซึมของรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตราย

เปลือกอากาศของดาวเคราะห์

ชั้นบรรยากาศเปรียบเสมือนเปลือกก๊าซของโลกที่อยู่ติดกัน พื้นผิวด้านในสู่อุทกสเฟียร์และ เปลือกโลก. ขอบเขตด้านนอกของมันค่อยๆ เคลื่อนออกไปสู่อวกาศ องค์ประกอบของบรรยากาศประกอบด้วยก๊าซ ไนโตรเจน ออกซิเจน อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และอื่นๆ รวมถึงสิ่งเจือปนในรูปของฝุ่น หยดน้ำ ผลึกน้ำแข็ง และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ อัตราส่วนขององค์ประกอบหลักของเปลือกอากาศยังคงที่ ข้อยกเว้นคือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ - ปริมาณในบรรยากาศมักจะเปลี่ยนแปลง

ชั้นของเปลือกก๊าซ

ชั้นบรรยากาศแบ่งออกเป็นหลายชั้น โดยอยู่เหนือชั้นบรรยากาศอื่นๆ และมีลักษณะดังนี้

ชั้นขอบเขต - ติดกับพื้นผิวดาวเคราะห์โดยตรงซึ่งขยายไปถึงความสูง 1-2 กม.

โทรโพสเฟียร์ - ชั้นที่สองขอบเขตด้านนอกตั้งอยู่โดยเฉลี่ยที่ระดับความสูง 11 กม. ไอน้ำเกือบทั้งหมดในบรรยากาศกระจุกตัวอยู่ที่นี่รูปแบบเมฆพายุไซโคลนและแอนติไซโคลนเกิดขึ้นและเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้นอุณหภูมิก็จะสูงขึ้น

tropopause - เลเยอร์การเปลี่ยนแปลงที่โดดเด่นด้วยการหยุดอุณหภูมิที่ลดลง;

สตราโตสเฟียร์เป็นชั้นที่ขยายไปถึงความสูง 50 กม. และแบ่งออกเป็นสามโซน: จาก 11 ถึง 25 กม. อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยจาก 25 เป็น 40 - อุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 40 เป็น 50 - อุณหภูมิคงที่ (สตราโตสเฟียร์ );

มีโซสเฟียร์ขยายไปถึงความสูง 80-90 กม.

เทอร์โมสเฟียร์สูงถึง 700-800 กม. เหนือระดับน้ำทะเล ที่นี่ที่ระดับความสูง 100 กม. คือเส้นคาร์มานซึ่งถือเป็นขอบเขตระหว่างชั้นบรรยากาศและอวกาศของโลก

นอกโซสเฟียร์เรียกอีกอย่างว่าโซนกระเจิง อนุภาคของสสารหายไปอย่างมากที่นี่และพวกมันก็บินออกไปในอวกาศ

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในสตราโตสเฟียร์

ดังนั้น สตราโตสเฟียร์จึงเป็นส่วนหนึ่งของเปลือกก๊าซของดาวเคราะห์ที่อยู่ถัดจากโทรโพสเฟียร์ ที่นี่อุณหภูมิของอากาศคงที่ตลอดทั้งโทรโพพอสเริ่มเปลี่ยนแปลง ความสูงของสตราโตสเฟียร์อยู่ที่ประมาณ 40 กม. ขีดจำกัดล่างคือ 11 กม. เหนือระดับน้ำทะเล ตั้งแต่จุดนี้เป็นต้นไป อุณหภูมิจะมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ที่ระดับความสูง 25 กม. อัตราความร้อนเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ที่ความสูง 40 กม. เหนือระดับน้ำทะเล อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจาก -56.5° ถึง +0.8°С จากนั้นจะยังคงใกล้กับศูนย์องศาจนถึงระดับความสูง 50-55 กม. โซนระหว่าง 40 ถึง 55 กิโลเมตรเรียกว่าสตราโตพอสเนื่องจากอุณหภูมิที่นี่ไม่เปลี่ยนแปลง เป็นเขตเปลี่ยนผ่านจากสตราโตสเฟียร์เป็นมีโซสเฟียร์

คุณสมบัติของสตราโตสเฟียร์

สตราโตสเฟียร์ของโลกมีมวลประมาณ 20% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด อากาศที่นี่หายากมากจนเป็นไปไม่ได้ที่บุคคลจะอยู่โดยไม่มีชุดอวกาศพิเศษ ความจริงข้อนี้เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้การบินเข้าสู่สตราโตสเฟียร์เริ่มดำเนินการเมื่อไม่นานมานี้

คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของเปลือกก๊าซของโลกที่ระดับความสูง 11-50 กม. ก็คือไอน้ำจำนวนน้อยมาก ด้วยเหตุนี้ เมฆจึงแทบไม่เคยก่อตัวในสตราโตสเฟียร์เลย มันไม่ใช่สำหรับพวกเขา วัสดุก่อสร้าง. อย่างไรก็ตาม แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสังเกตเห็นสิ่งที่เรียกว่าเมฆหอยมุกซึ่งมีการ "ตกแต่ง" สตราโตสเฟียร์ (ภาพด้านล่าง) ที่ระดับความสูง 20-30 กม. เหนือระดับน้ำทะเล การก่อตัวบางๆ ราวกับเรืองแสงจากภายใน สามารถสังเกตได้หลังพระอาทิตย์ตกดินหรือก่อนพระอาทิตย์ขึ้น รูปร่างของเมฆเนเคอร์สมีลักษณะคล้ายกับเซอร์รัสหรือเซอร์โรคิวมูลัส

ชั้นโอโซนของโลก

บ้าน ลักษณะเด่นสตราโตสเฟียร์คือความเข้มข้นสูงสุดของโอโซนในบรรยากาศทั้งหมด มันถูกสร้างขึ้นภายใต้อิทธิพลของแสงแดดและปกป้องสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกจากรังสีทำลายล้าง ชั้นโอโซนของโลกตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 20-25 กม. เหนือระดับน้ำทะเล โมเลกุล O 3 กระจายไปทั่วสตราโตสเฟียร์และยังมีอยู่ใกล้พื้นผิวโลกด้วย แต่ในระดับนี้ความเข้มข้นสูงสุดจะสังเกตได้

ควรสังเกตว่าชั้นโอโซนของโลกมีขนาดเพียง 3-4 มม. นี่จะเป็นความหนาของมันหากอนุภาคของก๊าซนี้ถูกวางไว้ภายใต้สภาวะความดันปกติ เช่น ใกล้พื้นผิวโลก โอโซนเกิดขึ้นจากการสลายโมเลกุลออกซิเจนภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตออกเป็นสองอะตอม หนึ่งในนั้นรวมกับโมเลกุล "เต็ม" และโอโซนก็เกิดขึ้น - O 3

ผู้พิทักษ์อันตราย

ดังนั้น ปัจจุบัน สตราโตสเฟียร์จึงเป็นชั้นบรรยากาศที่มีการสำรวจมากกว่าเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม อนาคตของชั้นโอโซนซึ่งหากไม่มีชีวิตบนโลกก็คงไม่เกิดขึ้น แต่ก็ยังไม่ชัดเจนนัก ในขณะที่ประเทศต่างๆ กำลังลดการผลิตฟรีออน นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าวว่าสิ่งนี้จะไม่ก่อให้เกิดประโยชน์มากนัก อย่างน้อยก็ในอัตรานี้ ในขณะที่คนอื่นๆ บอกว่าไม่จำเป็นเลย เนื่องจากส่วนใหญ่ สารอันตรายถูกสร้างขึ้น ตามธรรมชาติ. เวลาจะตัดสินว่าใครถูก