Dünyanın atmosferi ne kadar kalın? Atmosferin bileşimi ve yapısı

Atmosfer olarak bilinen Dünya gezegenimizi çevreleyen gaz örtüsü beş ana katmandan oluşur. Bu katmanlar gezegenin yüzeyinde deniz seviyesinden (bazen aşağıda) kaynaklanır ve aşağıdaki sırayla uzaya yükselir:

• Troposfer;
• Stratosfer;
• Mezosfer;
• Termosfer;
• Ekzosfer.

Dünya atmosferinin ana katmanlarının şeması

Bu beş ana katmanın her birinin arasında hava sıcaklığı, bileşimi ve yoğunluğunda değişikliklerin meydana geldiği "duraklamalar" adı verilen geçiş bölgeleri bulunur. Dünya'nın atmosferi duraklamalarla birlikte toplam 9 katmandan oluşur.

Troposfer: Havanın meydana geldiği yer

Troposfer, atmosferin tüm katmanları arasında (farkında olsanız da olmasanız da) en aşina olduğumuz katmandır, çünkü onun dibinde, yani gezegenin yüzeyinde yaşıyoruz. Dünyanın yüzeyini kaplar ve birkaç kilometre yukarıya doğru uzanır. Troposfer kelimesi "yerkürenin değişmesi" anlamına gelir. Bu katman günlük hava koşullarının oluştuğu yer olduğundan çok uygun bir isim.

Troposfer, gezegenin yüzeyinden başlayarak 6 ila 20 km yüksekliğe kadar yükselir. Bize en yakın olan katmanın alt üçte birlik kısmı tüm atmosferik gazların %50'sini içerir. Bu, tüm atmosferin nefes alan tek kısmıdır. Havanın, Güneş'in termal enerjisini emen dünya yüzeyi tarafından aşağıdan ısıtılması nedeniyle, yükseklik arttıkça troposferin sıcaklığı ve basıncı azalır.

En üstte tropopoz adı verilen ve troposfer ile stratosfer arasında bir tampon görevi gören ince bir katman vardır.

Stratosfer: ozonun evi

Stratosfer atmosferin bir sonraki katmanıdır. Dünya yüzeyinden 6-20 km'den 50 km'ye kadar uzanır. Bu, çoğu ticari uçağın uçtuğu ve sıcak hava balonlarının seyahat ettiği katmandır.

Burada hava yukarı aşağı akmaz, çok hızlı hava akımlarıyla yüzeye paralel hareket eder. Yükseldikçe, güneş radyasyonu ve oksijenin bir yan ürünü olan ve güneşin zararlı ultraviyole ışınlarını absorbe etme yeteneğine sahip, doğal olarak oluşan ozonun (O3) bolluğu sayesinde sıcaklık artar (meteorolojide rakımla sıcaklıktaki herhangi bir artış bilinmektedir) "tersine çevirme" olarak).

Stratosferin alt kısmı daha sıcak, üst kısmı daha soğuk olduğundan, atmosferin bu kısmında konveksiyon (hava kütlelerinin dikey hareketi) nadirdir. Aslında, troposferde şiddetli bir fırtınayı stratosferden görebilirsiniz çünkü katman, fırtına bulutlarının nüfuz etmesini önleyen bir konveksiyon başlığı görevi görür.

Stratosferden sonra yine bu kez stratopoz adı verilen bir tampon tabaka bulunur.

Mezosfer: orta atmosfer

Mezosfer, Dünya yüzeyinden yaklaşık 50-80 km uzaklıkta bulunur. Üst mezosfer, sıcaklıkların -143°C'nin altına düşebildiği, Dünya üzerindeki en soğuk doğal yerdir.

Termosfer: Üst atmosfer

Mezosfer ve mezopozdan sonra, gezegenin yüzeyinin 80 ila 700 km yukarısında yer alan termosfer gelir ve atmosferik zarftaki toplam havanın %0,01'inden azını içerir. Buradaki sıcaklıklar +2000°C'ye kadar ulaşıyor ancak havanın aşırı ince olması ve ısıyı aktaracak gaz moleküllerinin bulunmaması nedeniyle bu yüksek sıcaklıklar çok soğuk olarak algılanıyor.

Ekzosfer: Atmosfer ile uzay arasındaki sınır

Dünya yüzeyinden yaklaşık 700-10.000 km yükseklikte ekzosfer bulunur - atmosferin dış kenarı, uzayı çevreleyen. Burada hava durumu uyduları Dünya'nın etrafında dönüyor.

İyonosfer ne olacak?

İyonosfer ayrı bir katman olmayıp aslında terim 60 ila 1000 km yükseklik arasındaki atmosferi ifade etmek için kullanılıyor. Mezosferin en üst kısımlarını, termosferin tamamını ve ekzosferin bir kısmını içerir. İyonosfer adını alır çünkü atmosferin bu kısmında Güneş'ten gelen radyasyon, Dünya'nın manyetik alanlarından geçerken iyonize olur. Bu fenomen yerden kuzey ışıkları olarak gözlemlenmektedir.

10,045×10 3 J/(kg*K) (0-100°C sıcaklık aralığında), C v 8,3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500°C). Havanın sudaki çözünürlüğü 0°C'de %0,036, 25°C - %0,22'dir.

Atmosfer bileşimi

Atmosfer oluşumunun tarihi

Erken tarih

Şu anda bilim, Dünya'nın oluşumunun tüm aşamalarını yüzde yüz doğrulukla izleyemiyor. En yaygın teoriye göre, Dünya'nın atmosferi zaman içinde dört farklı bileşime sahip olmuştur. Başlangıçta gezegenler arası uzaydan yakalanan hafif gazlardan (hidrojen ve helyum) oluşuyordu. Bu sözde birincil atmosfer. Bir sonraki aşamada aktif volkanik aktivite, atmosferin hidrojen dışındaki gazlarla (hidrokarbonlar, amonyak, su buharı) doymasına neden oldu. Bu şekilde oluştu ikincil atmosfer. Bu atmosfer onarıcıydı. Ayrıca, atmosfer oluşum süreci aşağıdaki faktörlerle belirlendi:

• gezegenler arası uzaya sürekli hidrojen sızıntısı;
• ultraviyole radyasyon, yıldırım deşarjı ve diğer bazı faktörlerin etkisi altında atmosferde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar.

Yavaş yavaş bu faktörler oluşumuna yol açtı. üçüncül atmosfer, çok daha düşük bir hidrojen içeriği ve çok daha yüksek bir nitrojen ve karbon dioksit içeriği (amonyak ve hidrokarbonlardan gelen kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak oluşur) ile karakterize edilir.

Hayatın ve oksijenin ortaya çıkışı

Fotosentez sonucu canlı organizmaların Dünya'da ortaya çıkması, oksijenin salınması ve karbondioksitin emilmesiyle birlikte atmosferin bileşimi değişmeye başladı. Bununla birlikte, atmosferik oksijenin jeolojik kökenini gösteren veriler (atmosferik oksijenin izotopik bileşiminin ve fotosentez sırasında salınanların analizi) mevcuttur.

Başlangıçta oksijen, indirgenmiş bileşiklerin (hidrokarbonlar, okyanuslarda bulunan demirin demir formu vb.) oksidasyonu için harcandı. Bu aşamanın sonunda, atmosferdeki oksijen içeriği artmaya başladı.

1990'larda kapalı bir ekolojik sistem (“Biyosfer 2”) oluşturmak için deneyler yapıldı; bu sırada tek tip hava bileşimine sahip kararlı bir sistem oluşturmanın mümkün olmadığı görüldü. Mikroorganizmaların etkisi oksijen seviyelerinde bir azalmaya ve karbondioksit miktarında bir artışa yol açtı.

Azot

Büyük miktarda N2 oluşumu, birincil amonyak-hidrojen atmosferinin, sözde yaklaşık 3 milyar yıl önce fotosentez sonucu gezegenin yüzeyinden gelmeye başlayan moleküler O2 ile oksidasyonundan kaynaklanmaktadır (göre) başka bir versiyona göre atmosferik oksijen jeolojik kökenlidir). Azot, atmosferin üst katmanlarında sanayide kullanılan ve azot sabitleyici bakteriler tarafından bağlanan NO'ya oksitlenirken, nitratların ve diğer azot içeren bileşiklerin denitrifikasyonu sonucu atmosfere N2 salınır.

Azot N2 inert bir gazdır ve yalnızca belirli koşullar altında (örneğin, yıldırım düşmesi sırasında) reaksiyona girer. Siyanobakteriler ve bazı bakteriler (örneğin baklagil bitkilerle rizobiyal simbiyoz oluşturan nodül bakterileri) onu oksitleyebilir ve biyolojik forma dönüştürebilir.

Moleküler nitrojenin elektriksel deşarjlarla oksidasyonu, nitrojenli gübrelerin endüstriyel üretiminde kullanıldı ve aynı zamanda Şili Atacama Çölü'nde benzersiz nitrat yataklarının oluşmasına da yol açtı.

soy gazlar

Yakıtın yanması kirletici gazların (CO, NO, SO2) ana kaynağıdır. Kükürt dioksit, atmosferin üst katmanlarında, H2O ve NH3 buharlarıyla etkileşime giren hava O2'den SO3'e oksitlenir ve ortaya çıkan H2SO4 ve (NH4)2SO4, Dünya yüzeyine geri döner. yağışla birlikte. İçten yanmalı motorların kullanımı nitrojen oksitler, hidrokarbonlar ve Pb bileşiklerinden oluşan önemli atmosferik kirliliğe yol açmaktadır.

Atmosferdeki aerosol kirliliği hem doğal nedenlerden (volkanik patlamalar, toz fırtınaları, deniz suyu damlacıklarının ve bitki polen parçacıklarının taşınması, vb.) hem de insani ekonomik faaliyetlerden (madencilik cevherleri ve inşaat malzemeleri, yakıt yakma, çimento yapımı vb.) kaynaklanır. .) . Partikül maddenin atmosfere yoğun ve büyük ölçekli salınımı, gezegendeki iklim değişikliğinin olası nedenlerinden biridir.

Atmosferin yapısı ve bireysel kabukların özellikleri

Atmosferin fiziksel durumu hava ve iklim tarafından belirlenir. Atmosferin temel parametreleri: hava yoğunluğu, basınç, sıcaklık ve bileşim. Yükseklik arttıkça hava yoğunluğu ve atmosfer basıncı azalır. Yükseklik değiştikçe sıcaklık da değişir. Atmosferin dikey yapısı, farklı sıcaklık ve elektriksel özellikler ve farklı hava koşulları ile karakterize edilir. Atmosferdeki sıcaklığa bağlı olarak aşağıdaki ana katmanlar ayırt edilir: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer, ekzosfer (saçılma küresi). Atmosferin komşu kabuklar arasındaki geçiş bölgelerine sırasıyla tropopoz, stratopoz vb. denir.

Troposfer

Stratosfer

Stratosferde, ultraviyole radyasyonun (180-200 nm) kısa dalga kısmının çoğu tutulur ve kısa dalgaların enerjisi dönüştürülür. Bu ışınların etkisi altında manyetik alanlar değişir, moleküller parçalanır, iyonlaşma meydana gelir, yeni gaz ve diğer kimyasal bileşiklerin oluşumu meydana gelir. Bu süreçler kuzey ışıkları, şimşekler ve diğer parıltılar şeklinde gözlemlenebilir.

Stratosferde ve daha yüksek katmanlarda, güneş radyasyonunun etkisi altında, gaz molekülleri atomlara ayrışır (80 km'nin üzerinde CO2 ve H2 ayrışır, 150 km'nin üzerinde - O2, 300 km'nin üzerinde - H2). 100-400 km yükseklikte, iyonosferde gazların iyonlaşması da meydana gelir; 320 km yükseklikte, yüklü parçacıkların konsantrasyonu (O + 2, O - 2, N + 2) ~ 1/300'dür. Nötr parçacıkların konsantrasyonu. Atmosferin üst katmanlarında serbest radikaller vardır - OH, HO2, vb.

Stratosferde neredeyse hiç su buharı yoktur.

Mezosfer

100 km yüksekliğe kadar atmosfer homojen, iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yüksekliğe göre dağılımı molekül ağırlıklarına bağlıdır; daha ağır gazların konsantrasyonu, Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gaz yoğunluğunun azalması nedeniyle sıcaklık stratosferde 0°C'den mezosferde -110°C'ye düşer. Ancak 200-250 km yükseklikteki tekil parçacıkların kinetik enerjisi ~1500°C sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üzerinde zaman ve mekanda sıcaklık ve gaz yoğunluğunda önemli dalgalanmalar gözlemleniyor.

Yaklaşık 2000-3000 km yükseklikte, ekzosfer yavaş yavaş, esas olarak hidrojen atomları olmak üzere, gezegenler arası gazın oldukça nadir parçacıklarıyla dolu olan sözde yakın uzay boşluğuna dönüşür. Ancak bu gaz gezegenler arası maddenin yalnızca bir kısmını temsil ediyor. Diğer kısım kuyruklu yıldız ve meteor kökenli toz parçacıklarından oluşur. Bu son derece nadir parçacıklara ek olarak, güneş ve galaktik kökenli elektromanyetik ve korpüsküler radyasyon da bu uzaya nüfuz eder.

Troposfer, atmosferin kütlesinin yaklaşık% 80'ini, stratosfer - yaklaşık% 20'sini oluşturur; mezosferin kütlesi% 0,3'ten fazla değildir, termosfer ise atmosferin toplam kütlesinin% 0,05'inden azdır. Atmosferdeki elektriksel özelliklere göre nötronosfer ve iyonosfer birbirinden ayrılır. Şu anda atmosferin 2000-3000 km yüksekliğe kadar uzandığına inanılıyor.

Atmosferdeki gazın bileşimine bağlı olarak yayarlar. homosfer Ve heterosfer. Heterosfer- Bu, yerçekiminin gazların ayrılmasını etkilediği alandır, çünkü bu yükseklikte gazların karışması ihmal edilebilir düzeydedir. Bu, heterosferin değişken bir bileşimini ima eder. Bunun altında atmosferin homojen ve iyi karışmış bir kısmı olan homosfer bulunur. Bu katmanlar arasındaki sınıra turbopause adı verilir ve yaklaşık 120 km yükseklikte yer alır.

atmosferik özellikler

Zaten deniz seviyesinden 5 km yükseklikte, eğitimsiz bir kişi oksijen açlığı yaşamaya başlar ve uyum sağlamadan kişinin performansı önemli ölçüde azalır. Atmosferin fizyolojik bölgesi burada bitiyor. Yaklaşık 115 km'ye kadar atmosferde oksijen bulunmasına rağmen, 15 km yükseklikte insanın nefes alması imkansız hale gelir.

Atmosfer bize nefes almamız için gerekli olan oksijeni sağlar. Ancak atmosferin toplam basıncının düşmesi nedeniyle yükseklere çıkıldıkça oksijenin kısmi basıncı da buna bağlı olarak azalır.

İnsan akciğerleri sürekli olarak yaklaşık 3 litre alveoler hava içerir. Normal atmosfer basıncında alveolar havadaki kısmi oksijen basıncı 110 mmHg'dir. Art., karbondioksit basıncı - 40 mm Hg. Art. ve su buharı −47 mm Hg. Sanat. Yükseklik arttıkça oksijen basıncı düşer ve akciğerlerdeki su ve karbondioksitin toplam buhar basıncı neredeyse sabit kalır - yaklaşık 87 mm Hg. Sanat. Ortam hava basıncı bu değere eşitlendiğinde akciğerlere oksijen verilmesi tamamen duracaktır.

Yaklaşık 19-20 km yükseklikte atmosfer basıncı 47 mm Hg'ye düşer. Sanat. Dolayısıyla bu yükseklikte insan vücudunda su ve dokulararası sıvı kaynamaya başlar. Bu irtifalarda basınçlı kabinin dışında ölüm neredeyse anında meydana gelir. Dolayısıyla insan fizyolojisi açısından “uzay” zaten 15-19 km yükseklikte başlıyor.

Yoğun hava katmanları - troposfer ve stratosfer - bizi radyasyonun zararlı etkilerinden korur. Havanın yeterli miktarda seyreltilmesiyle, 36 km'den daha yüksek rakımlarda iyonlaştırıcı radyasyon - birincil kozmik ışınlar - vücut üzerinde yoğun bir etkiye sahiptir; 40 km'nin üzerindeki rakımlarda güneş spektrumunun ultraviyole kısmı insanlar için tehlikelidir.

Dünyanın ATMOSFERİ(Yunan atmosferi buharı + sphaira küresi) - Dünyayı çevreleyen gazlı bir kabuk. Atmosferin kütlesi yaklaşık 5,15 10 15'tir. Atmosferin biyolojik önemi çok büyüktür. Atmosferde canlı ve cansız doğa, flora ve fauna arasında kütle ve enerji alışverişi meydana gelir. Atmosferdeki nitrojen mikroorganizmalar tarafından emilir; Bitkiler güneş enerjisini kullanarak karbondioksit ve sudan organik maddeleri sentezler ve oksijeni serbest bırakır. Atmosferin varlığı, canlı organizmaların varlığı için de önemli bir koşul olan Dünya üzerindeki suyun korunmasını sağlar.

Yüksek irtifa jeofizik roketleri, yapay Dünya uyduları ve gezegenler arası otomatik istasyonlar kullanılarak yapılan çalışmalar, dünya atmosferinin binlerce kilometreye kadar uzandığını ortaya koydu. Atmosferin sınırları kararsızdır, Ay'ın çekim alanından ve güneş ışınlarının akışının basıncından etkilenirler. Ekvatorun üzerinde dünyanın gölge bölgesinde atmosfer yaklaşık 10.000 km yüksekliğe ulaşır ve kutupların üzerinde sınırları dünya yüzeyinden 3.000 km uzaktadır. Atmosferin büyük bir kısmı (%80-90) 12-16 km'ye kadar olan yüksekliklerde bulunur; bu durum, yükseklik arttıkça gaz ortamının yoğunluğundaki azalmanın (nadirleşme) üstel (doğrusal olmayan) doğasıyla açıklanır. .

Canlı organizmaların çoğunun doğal koşullarda varlığı, gaz bileşimi, sıcaklık, basınç ve nem gibi atmosferik faktörlerin gerekli kombinasyonunun gerçekleştiği atmosferin daha da dar sınırları içinde, 7-8 km'ye kadar mümkündür. Havanın hareketi ve iyonizasyonu, yağış ve atmosferin elektriksel durumu da hijyenik öneme sahiptir.

Gaz bileşimi

Atmosfer, esas olarak nitrojen ve oksijenden (%78,08 ve 20,95 hacim) oluşan gazların fiziksel bir karışımıdır (Tablo 1). Atmosferdeki gazların oranı 80-100 km yüksekliğe kadar hemen hemen aynıdır. Atmosferin gaz bileşiminin ana kısmının sabitliği, canlı ve cansız doğa arasındaki gaz değişim süreçlerinin göreceli dengelenmesi ve hava kütlelerinin yatay ve dikey yönlerde sürekli karıştırılmasıyla belirlenir.

Tablo 1. DÜNYA YÜZEYİNDEKİ KURU ATMOSFERİK HAVANIN KİMYASAL BİLEŞİMİNİN ÖZELLİKLERİ

Gaz bileşimi	Hacim konsantrasyonu, %
Oksijen
Karbon dioksit
nitröz oksit
Kükürt dioksit	0 ila 0,0001
	Yazın 0'dan 0,000007'ye, kışın 0'dan 0,000002'ye
Nitrojen dioksit	0'dan 0,000002'ye
Karbonmonoksit

100 km'nin üzerindeki rakımlarda, yerçekimi ve sıcaklığın etkisi altında dağınık tabakalaşmalarıyla ilişkili bireysel gazların yüzdesinde bir değişiklik vardır. Ayrıca 100 km veya daha fazla yükseklikte kısa dalga boylu ultraviyole ve x ışınlarının etkisi altında oksijen, nitrojen ve karbondioksit molekülleri atomlara ayrışır. Yüksek rakımlarda bu gazlar yüksek oranda iyonize olmuş atomlar halinde bulunur.

Dünyanın farklı bölgelerinin atmosferindeki karbondioksit içeriği daha az sabittir; bu, kısmen havayı kirleten büyük sanayi işletmelerinin eşit olmayan dağılımının yanı sıra, Dünya üzerindeki bitki örtüsünün ve su havzalarının eşit olmayan dağılımından kaynaklanmaktadır. karbon dioksit. Atmosferdeki değişkenler arasında, volkanik patlamalar, güçlü yapay patlamalar ve endüstriyel işletmelerden kaynaklanan kirlilik sonucu oluşan aerosollerin (bkz.) içeriği de (havada asılı duran, boyutları birkaç milimikrondan birkaç on mikrona kadar değişen parçacıklar) değişkendir. Aerosollerin konsantrasyonu yükseklikle birlikte hızla azalır.

Atmosferin değişken bileşenleri arasında en değişken ve önemli olanı, dünya yüzeyindeki konsantrasyonu %3 (tropiklerde) ile %2 × 10-10 (Antarktika'da) arasında değişebilen su buharıdır. Hava sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, diğer şeyler eşit olmak üzere atmosferde o kadar fazla nem bulunabilir ve bunun tersi de geçerlidir. Su buharının büyük kısmı atmosferde 8-10 km yüksekliğe kadar yoğunlaşır. Atmosferdeki su buharının içeriği buharlaşma, yoğunlaşma ve yatay taşınmanın birleşik etkisine bağlıdır. Yüksek rakımlarda sıcaklığın azalması ve buharların yoğunlaşması nedeniyle hava neredeyse kurudur.

Dünya atmosferi, moleküler ve atomik oksijene ek olarak, konsantrasyonu çok değişken olan ve yılın yüksekliğine ve zamanına bağlı olarak değişen az miktarda ozon da içerir (bkz.). Ozonun büyük bir kısmı kutup gecesinin sonuna doğru 15-30 km yükseklikte yukarı ve aşağı doğru keskin bir azalmayla kutup bölgesinde bulunur. Ozon, ultraviyole güneş radyasyonunun oksijen üzerindeki fotokimyasal etkisinin bir sonucu olarak, özellikle 20-50 km rakımlarda ortaya çıkar. Diatomik oksijen molekülleri kısmen atomlara ayrışır ve ayrışmamış molekülleri birleştirerek triatomik ozon moleküllerini (oksijenin polimerik, allotropik bir formu) oluşturur.

Bir grup sözde inert gazın (helyum, neon, argon, kripton, ksenon) atmosferindeki varlığı, doğal radyoaktif bozunma işlemlerinin sürekli meydana gelmesiyle ilişkilidir.

Gazların biyolojik önemi atmosfer çok harika. Çok hücreli organizmaların çoğu için, gaz veya sulu ortamdaki belirli bir moleküler oksijen içeriği, solunum sırasında başlangıçta fotosentez sırasında oluşturulan organik maddelerden enerji salınımını belirleyen, varoluşları için vazgeçilmez bir faktördür. Biyosferin üst sınırlarının (yerküre yüzeyinin bir kısmı ve atmosferin yaşamın var olduğu alt kısmı) yeterli miktarda oksijenin varlığıyla belirlenmesi tesadüf değildir. Evrim sürecinde organizmalar atmosferdeki belli bir oksijen seviyesine uyum sağlamışlar; Oksijen içeriğindeki bir değişikliğin azalması veya artması olumsuz bir etkiye sahiptir (bkz. Yükseklik hastalığı, Hiperoksi, Hipoksi).

Oksijenin ozon allotropik formunun da belirgin bir biyolojik etkisi vardır. Tatil bölgeleri ve deniz kıyıları için tipik olan 0,0001 mg/l'yi aşmayan konsantrasyonlarda ozonun iyileştirici bir etkisi vardır - nefes almayı ve kardiyovasküler aktiviteyi uyarır ve uykuyu iyileştirir. Ozon konsantrasyonundaki artışla birlikte toksik etkisi ortaya çıkar: göz tahrişi, solunum yolu mukozasının nekrotik iltihabı, akciğer hastalıklarının alevlenmesi, otonom nevrozlar. Ozon, hemoglobin ile birleşerek methemoglobin oluşturur ve bu da kanın solunum fonksiyonunun bozulmasına yol açar; oksijenin akciğerlerden dokulara transferi zorlaşır ve boğulma gelişir. Atomik oksijenin vücut üzerinde benzer olumsuz etkileri vardır. Ozon, güneş ışınımının ve karasal ışınımın son derece güçlü emilimi nedeniyle atmosferin çeşitli katmanlarının termal rejimlerinin oluşturulmasında önemli bir rol oynar. Ozon, ultraviyole ve kızılötesi ışınları en yoğun şekilde emer. Dalga boyu 300 nm'nin altında olan güneş ışınlarının neredeyse tamamı atmosferik ozon tarafından emilir. Böylece Dünya, birçok organizmayı Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun yıkıcı etkilerinden koruyan bir tür "ozon perdesi" ile çevrelenmiştir. Atmosferdeki azot, öncelikle sözde bir kaynak olarak büyük biyolojik öneme sahiptir. sabit nitrojen - bitkisel (ve sonuçta hayvansal) besin kaynağı. Azotun fizyolojik önemi, yaşam süreçleri için gerekli olan atmosferik basınç seviyesinin yaratılmasına katılımıyla belirlenir. Belirli basınç değişimi koşulları altında nitrojen, vücutta bir takım bozuklukların gelişmesinde önemli bir rol oynar (bkz. Dekompresyon hastalığı). Azotun, oksijenin vücut üzerindeki toksik etkisini zayıflattığı ve atmosferden sadece mikroorganizmalar tarafından değil aynı zamanda yüksek hayvanlar tarafından da emildiği varsayımları tartışmalıdır.

Atmosferin inert gazları (ksenon, kripton, argon, neon, helyum) normal şartlarda oluşturdukları kısmi basınçta biyolojik olarak kayıtsız gazlar olarak sınıflandırılabilir. Kısmi basınçta önemli bir artışla bu gazların narkotik etkisi vardır.

Atmosferdeki karbondioksitin varlığı, yaşam boyunca sürekli olarak ortaya çıkan, değişen ve ayrışan karmaşık karbon bileşiklerinin fotosentezi yoluyla güneş enerjisinin biyosferde birikmesini sağlar. Bu dinamik sistem, güneş ışığının enerjisini yakalayan ve bunu karbondioksit (bkz.) ve suyu çeşitli organik bileşiklere dönüştürerek oksijen açığa çıkaran alglerin ve kara bitkilerinin faaliyetleriyle sürdürülür. Biyosferin yukarıya doğru genişlemesi, kısmen, 6-7 km'nin üzerindeki rakımlarda, karbondioksitin düşük kısmi basıncı nedeniyle klorofil içeren bitkilerin yaşayamaması nedeniyle sınırlıdır. Karbondioksit fizyolojik olarak da oldukça aktiftir, çünkü metabolik süreçlerin düzenlenmesinde, merkezi sinir sisteminin aktivitesinde, solunumda, kan dolaşımında ve vücudun oksijen rejiminde önemli bir rol oynar. Ancak bu düzenlemeye atmosferden gelmeyen, vücudun kendisi tarafından üretilen karbondioksitin etkisi aracılık eder. Hayvanların ve insanların doku ve kanındaki karbondioksitin kısmi basıncı, atmosferdeki basıncından yaklaşık 200 kat daha yüksektir. Ve yalnızca atmosferdeki karbondioksit içeriğinde önemli bir artış (% 0,6-1'den fazla) ile vücutta hiperkapni terimiyle tanımlanan rahatsızlıklar gözlenir (bkz.). Solunan havadaki karbondioksitin tamamen ortadan kaldırılması, insan vücudu ve hayvanlar üzerinde doğrudan olumsuz bir etkiye sahip olamaz.

Karbondioksit, uzun dalga boylu radyasyonun emilmesinde ve Dünya yüzeyindeki sıcaklıkların artmasına neden olan "sera etkisinin" sürdürülmesinde rol oynar. Endüstriyel atık olarak havaya büyük miktarlarda giren karbondioksitin termal ve diğer atmosferik koşullar üzerindeki etkisi de araştırılıyor.

Atmosferdeki su buharı (havanın nemi) insan vücudunu, özellikle çevreyle olan ısı alışverişini de etkiler.

Atmosferdeki su buharının yoğunlaşması sonucu bulutlar oluşur ve yağış (yağmur, dolu, kar) düşer. Güneş ışınımını saçan su buharı, Dünya'nın ve atmosferin alt katmanlarının termal rejiminin oluşturulmasına ve meteorolojik koşulların oluşumuna katılır.

Atmosfer basıncı

Atmosfer basıncı (barometrik), yerçekiminin etkisi altında atmosferin Dünya yüzeyine uyguladığı basınçtır. Atmosferdeki her bir noktadaki bu basıncın büyüklüğü, ölçüm yerinin üzerinden atmosferin sınırlarına kadar uzanan tek tabanlı üstteki hava sütununun ağırlığına eşittir. Atmosfer basıncı bir barometre (cm) ile ölçülür ve milibar cinsinden, metrekare başına newton cinsinden veya bir barometredeki cıva sütununun yüksekliği 0°'ye ve yerçekimi ivmesinin normal değerine indirgenmiş olarak milimetre cinsinden ifade edilir. Masada Tablo 2, atmosfer basıncının en yaygın kullanılan ölçüm birimlerini göstermektedir.

Farklı coğrafi enlemlerde kara ve su üzerinde bulunan hava kütlelerinin eşit olmayan şekilde ısınması nedeniyle basınç değişiklikleri meydana gelir. Sıcaklık arttıkça havanın yoğunluğu ve yarattığı basınç azalır. Düşük basınçlı (çevreden girdabın merkezine doğru basınçta bir azalma ile) hızlı hareket eden havanın büyük bir birikimine, yüksek basınçlı (girdabın merkezine doğru basınçta bir artışla) siklon denir - antisiklon. Hava tahmini için, hareket eden büyük kütlelerde meydana gelen ve antisiklonların ve siklonların ortaya çıkması, gelişmesi ve yok edilmesiyle ilişkili atmosferik basınçtaki periyodik olmayan değişiklikler önemlidir. Atmosfer basıncındaki özellikle büyük değişiklikler tropik siklonların hızlı hareketiyle ilişkilidir. Bu durumda atmosfer basıncı günde 30-40 mbar kadar değişebilir.

100 km'lik bir mesafe boyunca atmosferik basınçtaki milibar cinsinden düşüşe yatay barometrik eğim denir. Tipik olarak yatay barometrik eğim 1-3 mbar'dır, ancak tropik siklonlarda bazen 100 km'de onlarca milibara kadar yükselir.

Yükseklik arttıkça atmosferik basınç logaritmik olarak azalır: önce çok keskin bir şekilde, sonra giderek daha az fark edilir şekilde (Şekil 1). Bu nedenle barometrik basınç değişim eğrisi üsteldir.

Birim dikey mesafe başına basınçtaki azalmaya dikey barometrik gradyan denir. Çoğunlukla bunun tersi olan barometrik aşamayı kullanırlar.

Barometrik basınç, havayı oluşturan gazların kısmi basınçlarının toplamı olduğundan, rakımın artmasıyla birlikte atmosferin toplam basıncının azalmasıyla birlikte havayı oluşturan gazların kısmi basıncının da artacağı açıktır. da azalır. Atmosferdeki herhangi bir gazın kısmi basıncı aşağıdaki formülle hesaplanır:

burada Px, gazın kısmi basıncıdır, Pz, Z yüksekliğindeki atmosferik basınçtır, %X, kısmi basıncının belirlenmesi gereken gazın yüzdesidir.

Pirinç. 1. Deniz seviyesinden yüksekliğe bağlı olarak barometrik basınçtaki değişim.

Pirinç. 2. Hava ve oksijen solunduğunda rakımdaki değişikliklere bağlı olarak alveolar havadaki kısmi oksijen basıncındaki değişiklikler ve arteriyel kanın oksijenle doygunluğu. Oksijen solumak 8,5 km yükseklikte başlar (basınç odasında deney).

Pirinç. 3. Havayı (I) ve oksijeni (II) solurken hızlı bir yükselişten sonra farklı irtifalarda bir kişide dakika cinsinden ortalama aktif bilinç değerlerinin karşılaştırmalı eğrileri. 15 km'nin üzerindeki irtifalarda, oksijen ve hava solunduğunda aktif bilinç eşit derecede bozulur. 15 km'ye kadar olan rakımlarda, oksijen soluması aktif bilinç süresini önemli ölçüde uzatır (basınç odasında deney).

Atmosfer gazlarının yüzdesel bileşimi nispeten sabit olduğundan, herhangi bir gazın kısmi basıncını belirlemek için yalnızca belirli bir yükseklikteki toplam barometrik basıncı bilmeniz gerekir (Şekil 1 ve Tablo 3).

Tablo 3. STANDART ATMOSFER TABLOSU (GOST 4401-64) 1

Geometrik yükseklik (m)	Sıcaklık		Barometrik basınç			Oksijen kısmi basıncı (mmHg)
				mmHg Sanat.

1 Kısaltılmış biçimde verilmiş ve “Kısmi oksijen basıncı” sütunu ile desteklenmiştir..

Nemli havadaki bir gazın kısmi basıncını belirlerken, doymuş buharların basıncını (esnekliğini) barometrik basınç değerinden çıkarmak gerekir.

Nemli havadaki kısmi gaz basıncını belirleme formülü, kuru havadan biraz farklı olacaktır:

burada pH 2 O su buharı basıncıdır. t° 37°'de doymuş su buharının basıncı 47 mm Hg'dir. Sanat. Bu değer, yer ve yüksek irtifa koşullarında alveoler hava gazlarının kısmi basınçlarının hesaplanmasında kullanılır.

Yüksek ve düşük tansiyonun vücut üzerindeki etkisi. Barometrik basınçtaki yukarı veya aşağı doğru değişikliklerin hayvanların ve insanların vücudu üzerinde çeşitli etkileri vardır. Artan basıncın etkisi, gazlı ortamın mekanik ve delici fiziksel ve kimyasal etkisi (sözde sıkıştırma ve delici etkiler) ile ilişkilidir.

Sıkıştırma etkisi şu şekilde kendini gösterir: organlar ve dokular üzerindeki mekanik basınç kuvvetlerinde eşit bir artışın neden olduğu genel hacimsel sıkıştırma; çok yüksek barometrik basınçta eşit hacimsel sıkıştırmanın neden olduğu mekanonarkozis; dış hava ile boşluktaki hava arasında, örneğin orta kulak, paranazal boşluklar (bkz. Barotravma) arasında kopuk bir bağlantı olduğunda, gaz içeren boşlukları sınırlayan dokular üzerinde lokal eşit olmayan basınç; Dış solunum sistemindeki gaz yoğunluğunun artması, bu da özellikle zorla nefes alma sırasında (fiziksel stres, hiperkapni) solunum hareketlerine karşı direncin artmasına neden olur.

Delici etki, oksijen ve kayıtsız gazların toksik etkisine yol açabilir; kan ve dokulardaki içeriğin artması narkotik reaksiyona neden olur; insanlarda nitrojen-oksijen karışımı kullanıldığında ilk kesik belirtileri ortaya çıkar. 4-8 atm basınç. Kısmi oksijen basıncındaki bir artış, fizyolojik hipokseminin düzenleyici etkisinin ortadan kalkması nedeniyle başlangıçta kardiyovasküler ve solunum sistemlerinin işleyiş düzeyini azaltır. Akciğerlerdeki kısmi oksijen basıncı 0,8-1 ata'dan fazla arttığında toksik etkisi ortaya çıkar (akciğer dokusunda hasar, kasılmalar, çökme).

Artan gaz basıncının delici ve kompresyon etkileri, klinik tıpta genel ve lokal oksijen tedarikinde bozulma olan çeşitli hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır (bkz. Baroterapi, Oksijen tedavisi).

Basınçtaki bir azalmanın vücut üzerinde daha belirgin bir etkisi vardır. Son derece seyrekleştirilmiş bir atmosfer koşullarında, birkaç saniye içinde bilinç kaybına ve 4-5 dakika içinde ölüme yol açan ana patojenik faktör, solunan havadaki ve ardından alveollerdeki kısmi oksijen basıncının azalmasıdır. hava, kan ve dokular (Şekil 2 ve 3). Orta derecede hipoksi, öncelikle hayati organlara (beyin, kalp) oksijen tedarikini sürdürmeyi amaçlayan solunum ve hemodinamik sistemlerin adaptif reaksiyonlarının gelişmesine neden olur. Belirgin bir oksijen eksikliği ile oksidatif süreçler inhibe edilir (solunum enzimleri nedeniyle) ve mitokondrideki aerobik enerji üretimi süreçleri bozulur. Bu durum öncelikle hayati organların fonksiyonlarının bozulmasına, daha sonra ise vücutta geri dönüşü olmayan yapısal hasarlara ve ölüme yol açmaktadır. Uyarlanabilir ve patolojik reaksiyonların gelişimi, vücudun fonksiyonel durumundaki değişiklikler ve atmosferik basınç düştüğünde kişinin performansı, solunan havadaki kısmi oksijen basıncındaki azalmanın derecesi ve hızı, yükseklikte kalma süresi ile belirlenir. , yapılan işin yoğunluğu ve vücudun başlangıç ​​durumu (bkz. Yükseklik hastalığı).

İrtifalarda basınçtaki azalma (oksijen eksikliği hariç tutulsa bile), vücutta "dekompresyon bozuklukları" kavramıyla birleşen ciddi bozukluklara neden olur: yüksek irtifa şişkinliği, barotit ve barozinüzit, yüksek irtifa dekompresyon hastalığı ve yüksek -yükseklik doku amfizemi.

Yüksek irtifa şişkinliği, 7-12 km veya daha yüksek rakımlara çıkıldığında karın duvarındaki barometrik basıncın azalmasıyla birlikte gastrointestinal sistemdeki gazların genleşmesi nedeniyle gelişir. Bağırsak içeriğinde çözünmüş gazların salınımı da büyük önem taşımaktadır.

Gazların genleşmesi mide ve bağırsakların gerilmesine, diyaframın yükselmesine, kalbin pozisyonunda değişikliklere, bu organların reseptör aparatlarının tahriş olmasına ve nefes almayı ve kan dolaşımını bozan patolojik reflekslerin ortaya çıkmasına neden olur. Karın bölgesinde keskin ağrı sıklıkla görülür. Bazen dalgıçlar arasında derinlikten yüzeye çıkarken benzer olaylar meydana gelir.

Orta kulak veya paranazal boşluklarda sırasıyla tıkanıklık ve ağrı hissi ile kendini gösteren barotit ve barozinüzit gelişim mekanizması, yüksek irtifa şişkinliğinin gelişimine benzer.

Basıncın azalması, vücut boşluklarında bulunan gazların genleşmesinin yanı sıra, gazların deniz seviyesinde veya derinlerde basınç koşullarında çözündüğü sıvılardan ve dokulardan salınmasına ve gaz kabarcıklarının oluşmasına da neden olur. vücut.

Çözünmüş gazların (öncelikle nitrojen) bu salınım süreci, dekompresyon hastalığının gelişmesine neden olur (bkz.).

Pirinç. 4. Suyun kaynama noktasının deniz seviyesinden yüksekliğe ve barometrik basınca bağlılığı. Basınç numaraları karşılık gelen yükseklik numaralarının altında bulunur.

Atmosfer basıncı azaldıkça sıvıların kaynama noktası düşer (Şekil 4). Barometrik basıncın vücut sıcaklığındaki (37°) doymuş buharın esnekliğine eşit (veya bundan daha az) olduğu 19 km'den daha yüksek bir rakımda, vücudun interstisyel ve hücreler arası sıvısında "kaynama" meydana gelebilir; büyük damarlar, plevra boşluğunda, midede, perikardda gevşek yağ dokusunda yani hidrostatik ve interstisyel basıncın düşük olduğu bölgelerde su buharı kabarcıkları oluşur ve yüksek irtifa doku amfizemi gelişir. Yüksek irtifadaki "kaynama" hücresel yapıları etkilemez, yalnızca hücreler arası sıvı ve kanda lokalize olur.

Büyük buhar kabarcıkları kalbi ve kan dolaşımını tıkayabilir ve hayati sistem ve organların işleyişini bozabilir. Bu, yüksek irtifalarda gelişen akut oksijen açlığının ciddi bir komplikasyonudur. Yüksek irtifa doku amfizeminin önlenmesi, yüksek irtifa ekipmanı kullanılarak vücutta dıştan sırt basıncı oluşturularak sağlanabilir.

Belirli parametreler altında barometrik basıncı düşürme (dekompresyon) işlemi zarar verici bir faktör haline gelebilir. Hıza bağlı olarak dekompresyon yumuşak (yavaş) ve patlayıcı olarak ikiye ayrılır. İkincisi 1 saniyeden daha kısa sürede meydana gelir ve buna güçlü bir patlama (ateşlendiğinde olduğu gibi) ve sis oluşumu (genişleyen havanın soğuması nedeniyle su buharının yoğunlaşması) eşlik eder. Tipik olarak, basınçlı bir kabinin veya basınçlı elbisenin camı kırıldığında irtifalarda patlayıcı dekompresyon meydana gelir.

Patlayıcı dekompresyon sırasında ilk etkilenenler akciğerlerdir. İntrapulmoner aşırı basınçta hızlı bir artış (80 mm Hg'den fazla), akciğer dokusunun önemli ölçüde gerilmesine yol açar, bu da akciğerlerin yırtılmasına neden olabilir (eğer 2,3 kat genişlerse). Patlayıcı dekompresyon aynı zamanda gastrointestinal sisteme de zarar verebilir. Akciğerlerde oluşan aşırı basıncın miktarı büyük ölçüde dekompresyon sırasında akciğerlerden hava çıkış hızına ve akciğerlerdeki hava hacmine bağlı olacaktır. Dekompresyon sırasında üst solunum yollarının kapalı olması (yutma sırasında, nefesinizi tutma) veya dekompresyonun, akciğerlerin büyük miktarda hava ile dolduğu derin inhalasyon aşamasına denk gelmesi özellikle tehlikelidir.

Atmosfer sıcaklığı

Atmosferin sıcaklığı başlangıçta rakım arttıkça azalır (yerde ortalama 15°'den 11-18 km yükseklikte -56,5°'ye). Atmosferin bu bölgesindeki dikey sıcaklık gradyanı her 100 metrede yaklaşık 0,6°'dir; gün ve yıl boyunca değişmektedir (Tablo 4).

Tablo 4. SSCB BÖLGESİNİN ORTA BANT ÜZERİNDE DİKEY SICAKLIK gradyanındaki DEĞİŞİKLİKLER

Pirinç. 5. Farklı yüksekliklerde atmosfer sıcaklığındaki değişiklikler. Kürelerin sınırları noktalı çizgilerle gösterilmiştir.

11 - 25 km rakımlarda sıcaklık sabit kalır ve -56,5°'ye ulaşır; daha sonra sıcaklık artmaya başlar, 40 km yükseklikte 30-40°'ye, 50-60 km yükseklikte 70°'ye ulaşır (Şekil 5), bu da güneş ışınımının ozon tarafından yoğun olarak emilmesiyle ilişkilidir. 60-80 km yükseklikten itibaren hava sıcaklığı tekrar hafif bir düşüşle (60°'ye) daha sonra giderek artarak 120 km yükseklikte 270°, 220 km yükseklikte 800°, 300 km yükseklikte 1500° olur. , Ve

uzayla sınırda - 3000°'den fazla. Bu rakımlardaki gazların yüksek oranda seyrekleşmesi ve düşük yoğunluğu nedeniyle, ısı kapasitelerinin ve daha soğuk cisimleri ısıtma yeteneklerinin çok önemsiz olduğu unutulmamalıdır. Bu koşullar altında bir cisimden diğerine ısı transferi yalnızca ışınım yoluyla gerçekleşir. Atmosferdeki sıcaklıktaki dikkate alınan tüm değişiklikler, termal enerjinin Güneş'ten doğrudan ve yansıyan hava kütleleri tarafından emilmesiyle ilişkilidir.

Atmosferin Dünya yüzeyine yakın alt kısmında, sıcaklık dağılımı güneş ışınımının akışına bağlıdır ve bu nedenle esas olarak enlemsel bir karaktere sahiptir, yani eşit sıcaklık çizgileri - izotermler - enlemlere paraleldir. Alt katmanlardaki atmosfer, dünya yüzeyi tarafından ısıtıldığından, yatay sıcaklık değişimi, termal özellikleri farklı olan kıtaların ve okyanusların dağılımından güçlü bir şekilde etkilenir. Tipik olarak referans kitapları, toprak yüzeyinden 2 m yüksekliğe monte edilmiş bir termometre ile ağ meteorolojik gözlemleri sırasında ölçülen sıcaklığı gösterir. En yüksek sıcaklıklar (58°C'ye kadar) İran çöllerinde ve SSCB'de - Türkmenistan'ın güneyinde (50°C'ye kadar), en düşük sıcaklıklar (-87°'ye kadar) Antarktika'da ve SSCB - Verkhoyansk ve Oymyakon bölgelerinde (-68°'ye kadar). Kışın dikey sıcaklık eğimi bazı durumlarda 0,6° yerine 100 m'de 1°'yi aşabilir, hatta negatif bir değer bile alabilir. Sıcak mevsimde gün boyunca 100 m'de onlarca dereceye eşit olabilir. Ayrıca genellikle izotermin 100 km'lik normal mesafesini ifade eden yatay bir sıcaklık gradyanı da vardır. Yatay sıcaklık gradyanının büyüklüğü 100 km'de derecenin onda biri kadardır ve ön bölgelerde 100 m'de 10°'yi aşabilir.

İnsan vücudu, dış hava sıcaklığındaki oldukça dar bir dalgalanma aralığında - 15 ila 45 ° arasında termal homeostazisi (bkz.) koruma yeteneğine sahiptir. Dünyaya yakın ve irtifalardaki atmosferik sıcaklıktaki önemli farklılıklar, yüksek irtifa ve uzay uçuşları sırasında insan vücudu ile dış ortam arasında termal dengeyi sağlamak için özel koruyucu teknik araçların kullanılmasını gerektirir.

Atmosfer parametrelerindeki (sıcaklık, basınç, kimyasal bileşim, elektriksel durum) karakteristik değişiklikler, atmosferin koşullu olarak bölgelere veya katmanlara bölünmesini mümkün kılar. Troposfer- Üst sınırı ekvatorda 17-18 km'ye, kutuplarda 7-8 km'ye, orta enlemlerde 12-16 km'ye kadar uzanan Dünya'ya en yakın katman. Troposfer, basınçta üstel bir düşüş, sabit bir dikey sıcaklık gradyanının varlığı, hava kütlelerinin yatay ve dikey hareketleri ve hava neminde önemli değişiklikler ile karakterize edilir. Troposfer, atmosferin büyük bir kısmını ve biyosferin önemli bir bölümünü içerir; Tüm ana bulut türleri burada ortaya çıkar, hava kütleleri ve cepheler oluşur, siklonlar ve antisiklonlar gelişir. Troposferde, güneş ışınlarının Dünya'nın kar örtüsü tarafından yansıtılması ve yüzeydeki hava katmanlarının soğuması nedeniyle, inversiyon adı verilen bir olay meydana gelir, yani atmosferdeki sıcaklık, sıcaklık yerine aşağıdan yukarıya doğru artar. olağan düşüş.

Sıcak mevsim boyunca troposferde hava kütlelerinin sürekli türbülanslı (düzensiz, kaotik) karışımı ve hava akımları (konveksiyon) yoluyla ısı transferi meydana gelir. Konveksiyon sisleri yok eder ve atmosferin alt katmanındaki tozu azaltır.

Atmosferin ikinci katmanı ise stratosfer.

Troposferden sabit sıcaklıkta (tropopoz) dar bir bölgede (1-3 km) başlar ve yaklaşık 80 km yüksekliğe kadar uzanır. Stratosferin bir özelliği, havanın ilerleyici inceliği, aşırı yüksek ultraviyole radyasyon yoğunluğu, su buharının olmaması, büyük miktarda ozonun varlığı ve sıcaklıktaki kademeli artıştır. Yüksek ozon içeriği bir dizi optik olaya (serap) neden olur, seslerin yansımasına neden olur ve elektromanyetik radyasyonun yoğunluğu ve spektral bileşimi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Stratosferde sürekli hava karışımı vardır, bu nedenle bileşimi troposferinkine benzer, ancak stratosferin üst sınırlarındaki yoğunluğu son derece düşüktür. Stratosferde hakim rüzgarlar batıdan esiyor ve üst bölgede doğu rüzgarlarına geçiş var.

Atmosferin üçüncü katmanı iyonosfer stratosferden başlayıp 600-800 km yüksekliğe kadar uzanır.

İyonosferin ayırt edici özellikleri, gazlı ortamın aşırı derecede seyrekleşmesi, yüksek moleküler ve atomik iyon konsantrasyonu ve serbest elektronların yanı sıra yüksek sıcaklıktır. İyonosfer, radyo dalgalarının yayılmasını etkileyerek onların kırılmasına, yansımasına ve emilmesine neden olur.

Atmosferin yüksek katmanlarındaki iyonlaşmanın ana kaynağı Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyondur. Bu durumda, elektronlar gaz atomlarından çıkarılır, atomlar pozitif iyonlara dönüşür ve devrilen elektronlar serbest kalır veya negatif iyonlar oluşturmak üzere nötr moleküller tarafından yakalanır. İyonosferin iyonizasyonu, Güneş'ten gelen meteorlar, korpüsküler, X-ışını ve gama radyasyonunun yanı sıra iyonosferde akustik dalgalar üreten Dünya'nın sismik süreçlerinden (depremler, volkanik patlamalar, güçlü patlamalar) etkilenir. atmosferik parçacıkların salınımlarının genliği ve hızı ve gaz moleküllerinin ve atomların iyonizasyonunu teşvik eder (bkz. Aeroiyonizasyon).

İyonosferdeki yüksek iyon ve elektron konsantrasyonuyla ilişkili elektriksel iletkenlik çok yüksektir. İyonosferin artan elektriksel iletkenliği, radyo dalgalarının yansımasında ve auroraların oluşmasında önemli bir rol oynamaktadır.

İyonosfer, yapay Dünya uydularının ve kıtalararası balistik füzelerin uçuş alanıdır. Şu anda uzay tıbbı, atmosferin bu kısmındaki uçuş koşullarının insan vücudu üzerindeki olası etkilerini araştırıyor.

Atmosferin dördüncü, dış katmanı - ekzosfer. Buradan atmosferik gazlar, dağılma (yerçekimi kuvvetlerinin moleküller tarafından aşılması) nedeniyle uzaya dağılır. Daha sonra atmosferden gezegenler arası uzaya kademeli bir geçiş var. Ekzosfer, Dünya'nın 2. ve 3. radyasyon kuşaklarını oluşturan çok sayıda serbest elektronun varlığında ikincisinden farklıdır.

Atmosferin 4 katmana bölünmesi oldukça keyfidir. Böylece, elektriksel parametrelere göre, atmosferin tüm kalınlığı 2 katmana ayrılır: nötr parçacıkların baskın olduğu nötrosfer ve iyonosfer. Sıcaklığa bağlı olarak troposfer, stratosfer, mezosfer ve termosfer sırasıyla tropopoz, stratosfer ve mezopoz ile ayrılır. Atmosferin 15 ila 70 km arasında yer alan ve yüksek ozon içeriğiyle karakterize edilen katmanına ozonosfer adı verilir.

Pratik amaçlar için, aşağıdaki koşulların kabul edildiği Uluslararası Standart Atmosferin (MCA) kullanılması uygundur: t° 15°'de deniz seviyesindeki basınç 1013 mbar'a (1,013 X 10 5 nm2 veya 760 mm) eşittir Hg); sıcaklık 1 km'de 6,5° düşerek 11 km'ye (koşullu stratosfer) düşer ve sonra sabit kalır. SSCB'de GOST 4401 - 64 standart atmosferi benimsendi (Tablo 3).

Yağış. Atmosferdeki su buharının büyük bir kısmı troposferde yoğunlaştığından, çökelmeye neden olan suyun faz geçiş süreçleri ağırlıklı olarak troposferde meydana gelir. Troposferik bulutlar genellikle tüm dünya yüzeyinin yaklaşık %50'sini kaplarken, sırasıyla sedefli ve gece parlayan olarak adlandırılan stratosferdeki (20-30 km yükseklikte) ve mezopozun yakınındaki bulutlar nispeten nadir görülür. Troposferde su buharının yoğunlaşması sonucu bulutlar oluşur ve yağış meydana gelir.

Yağışın niteliğine göre yağışlar 3 türe ayrılır: şiddetli, sağanak ve çiseleyen yağmur. Yağış miktarı, düşen su tabakasının milimetre cinsinden kalınlığına göre belirlenir; Yağış, yağmur ölçerler ve yağış ölçerler kullanılarak ölçülür. Yağış yoğunluğu dakikada milimetre cinsinden ifade edilir.

Yağışın bireysel mevsimlerde ve günlerde ve ayrıca bölge üzerindeki dağılımı, atmosferik dolaşım ve Dünya yüzeyinin etkisinden dolayı son derece dengesizdir. Böylece, Hawaii Adaları'nda yılda ortalama 12.000 mm düşer ve Peru ve Sahra'nın en kurak bölgelerinde yağış 250 mm'yi geçmez ve bazen birkaç yıl boyunca düşmez. Yıllık yağış dinamiklerinde aşağıdaki türler ayırt edilir: ekvatoral - ilkbahar ve sonbahar ekinoksundan sonra maksimum yağışla; tropikal - yazın maksimum yağışla; muson - yaz aylarında ve kuru kış aylarında çok belirgin bir zirve ile; subtropikal - kışın maksimum yağış ve yazın kuru; kıtasal ılıman enlemler - yazın maksimum yağışla; deniz ılıman enlemleri - kışın maksimum yağış ile.

Hava durumunu oluşturan iklimsel ve meteorolojik faktörlerin atmosferik-fiziksel kompleksinin tamamı, sağlığın teşviki ve geliştirilmesi, sertleşme ve tıbbi amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır (bkz. Klimatoterapi). Bununla birlikte, bu atmosferik faktörlerdeki keskin dalgalanmaların vücuttaki fizyolojik süreçleri olumsuz yönde etkileyerek çeşitli patolojik durumların gelişmesine ve meteotropik reaksiyonlar adı verilen hastalıkların alevlenmesine neden olabileceği tespit edilmiştir (bkz. Klimapatoloji). Bu bağlamda özellikle önemli olan, sık görülen uzun vadeli atmosferik rahatsızlıklar ve meteorolojik faktörlerdeki keskin ani dalgalanmalardır.

Meteotropik reaksiyonlar, kardiyovasküler sistem hastalıkları, poliartrit, bronşiyal astım, peptik ülser ve cilt hastalıklarından muzdarip kişilerde daha sık görülür.

Kaynakça: Belinsky V. A. ve Pobiyaho V. A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; Biyosfer ve kaynakları, ed. V. A. Kovdy, M., 1971; Danilov A.D. İyonosferin Kimyası, Leningrad, 1967; Kolobkov N.V. Atmosfer ve hayatı, M., 1968; Kalitin N.H. Tıpta uygulanan atmosfer fiziğinin temelleri, Leningrad, 1935; Matveev L. T. Genel meteorolojinin temelleri, Atmosfer Fiziği, Leningrad, 1965, bibliogr.; Minkh A. A. Hava iyonizasyonu ve hijyenik önemi, M., 1963, bibliogr.; diğer adıyla, Hijyenik araştırma yöntemleri, M., 1971, bibliogr.; Tverskoy P.N. Meteoroloji Kursu, L., 1962; Umansky S.P. Uzaydaki Adam, M., 1970; Khvostikov I. A. Atmosferin yüksek katmanları, Leningrad, 1964; X r g i an A. X. Atmosferin fiziği, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. Coğrafi fakülteler için meteoroloji ve klimatoloji, Leningrad, 1968.

Yüksek ve düşük tansiyonun vücut üzerindeki etkisi- Armstrong G. Havacılık Tıbbı, çev. English'ten, M., 1954, bibliogr.; Zaltsman G.L. Bir kişinin yüksek çevresel gaz basıncı koşullarında kalmasının fizyolojik temelleri, L., 1961, bibliogr.; Ivanov D.I. ve Khromushkin A.I. Yüksek irtifa ve uzay uçuşları sırasında insan yaşam destek sistemleri, M., 1968, bibliogr.; Isakov P.K. ve diğerleri. Havacılık tıbbının teorisi ve uygulaması, M., 1971, bibliogr.; Kovalenko E. A. ve Chernyakov I. N. Aşırı uçuş faktörleri altında doku oksijeni, M., 1972, bibliogr.; Miles S. Sualtı tıbbı, çev. English'ten, M., 1971, bibliogr.; Busby D. E. Uzay klinik tıbbı, Dordrecht, 1968.

I. N. Chernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.

Dünyanın atmosferi bir hava kabuğudur.

Dünya yüzeyinin üzerinde özel bir topun varlığı, atmosfere buhar veya gaz topu adını veren eski Yunanlılar tarafından kanıtlanmıştır.

Bu, gezegenin jeosferlerinden biridir ve onsuz tüm canlıların varlığı mümkün olmazdı.

Atmosfer nerede

Atmosfer, dünya yüzeyinden başlayarak gezegenleri yoğun bir hava tabakasıyla çevreler. Hidrosfer ile temas eder, litosferi kaplar ve uzaya kadar uzanır.

Atmosfer nelerden oluşur?

Dünyanın hava katmanı esas olarak toplam kütlesi 5,3 * 1018 kilograma ulaşan havadan oluşur. Bunların hastalıklı kısmı kuru hava, çok daha azı ise su buharıdır.

Deniz üzerinde atmosferin yoğunluğu metreküp başına 1,2 kilogramdır. Atmosferdeki sıcaklık –140,7 dereceye ulaşabilir, hava sıfır sıcaklıkta suda çözünür.

Atmosfer birkaç katmandan oluşur:

• Troposfer;
• Tropopoz;
• Stratosfer ve stratopoz;
• Mezosfer ve mezopoz;
• Karman hattı adı verilen deniz seviyesinden özel bir hat;
• Termosfer ve termopause;
• Saçılma bölgesi veya ekzosfer.

Her katmanın kendine has özellikleri vardır; bunlar birbirine bağlıdır ve gezegenin hava zarfının işleyişini sağlar.

Atmosferin sınırları

Atmosferin en alt kenarı hidrosferden ve litosferin üst katmanlarından geçer. Üst sınır, gezegenin yüzeyinden 700 kilometre uzakta bulunan ekzosferde başlıyor ve 1,3 bin kilometreye ulaşacak.

Bazı haberlere göre atmosfer 10 bin kilometreye ulaşıyor. Bilim adamları, burada havacılık artık mümkün olmadığından, hava katmanının üst sınırının Karman hattı olması gerektiği konusunda hemfikirdi.

Bu alanda yapılan sürekli çalışmalar sayesinde bilim adamları, atmosferin 118 kilometre yükseklikte iyonosferle temas ettiğini tespit etti.

Kimyasal bileşim

Dünyanın bu katmanı, yanma artıkları, deniz tuzu, buz, su ve tozu içeren gazlardan ve gaz halindeki yabancı maddelerden oluşur. Atmosferde bulunabilen gazların bileşimi ve kütlesi neredeyse hiç değişmez, yalnızca su ve karbondioksit konsantrasyonu değişir.

Suyun bileşimi enleme bağlı olarak yüzde 0,2 ila yüzde 2,5 arasında değişebilir. Ek elementler klor, nitrojen, kükürt, amonyak, karbon, ozon, hidrokarbonlar, hidroklorik asit, hidrojen florür, hidrojen bromür, hidrojen iyodürdür.

Ayrı bir kısım cıva, iyot, brom ve nitrik oksit tarafından işgal edilir. Ayrıca troposferde aerosol adı verilen sıvı ve katı parçacıklar da bulunur. Gezegendeki en nadir gazlardan biri olan radon atmosferde bulunur.

Kimyasal bileşim açısından, azot atmosferin% 78'inden fazlasını, oksijen - neredeyse% 21'ini, karbondioksit -% 0,03'ünü, argon - neredeyse% 1'ini kaplar, maddenin toplam miktarı% 0,01'den azdır. Bu hava bileşimi, gezegen ilk ortaya çıktığında ve gelişmeye başladığında oluşmuştu.

Yavaş yavaş üretime geçen insanın gelişiyle kimyasal bileşim değişti. Özellikle karbondioksit miktarı sürekli artmaktadır.

Atmosferin işlevleri

Hava katmanındaki gazlar çeşitli işlevleri yerine getirir. İlk olarak ışınları ve radyant enerjiyi emerler. İkincisi, atmosferde ve Dünya'da sıcaklığın oluşumunu etkilerler. Üçüncüsü, yaşamı ve onun Dünya üzerindeki seyrini sağlar.

Ayrıca bu katman, hava ve iklimi, ısı dağıtım modunu ve atmosfer basıncını belirleyen termoregülasyonu sağlar. Troposfer, hava kütlelerinin akışını düzenlemeye, suyun hareketini ve ısı değişim süreçlerini belirlemeye yardımcı olur.

Atmosfer sürekli olarak litosfer ve hidrosfer ile etkileşime girerek jeolojik süreçleri sağlar. En önemli işlevi meteor kökenli tozlardan, uzayın ve güneşin etkisinden koruma sağlamasıdır.

Veri

• Oksijen, Dünya'da emisyonlar, kayaların ayrışması ve organizmaların oksidasyonu sırasında çok önemli olan katı kayadaki organik maddenin ayrışmasıyla sağlanır.
• Karbondioksit fotosentezin oluşmasına yardımcı olur ve aynı zamanda kısa güneş ışınımı dalgalarının iletilmesine ve uzun termal dalgaların emilmesine katkıda bulunur. Bu olmazsa, sera etkisi denilen şey gözlenir.
• Atmosferle ilgili temel sorunlardan biri fabrikaların işleyişinden ve otomobil emisyonlarından kaynaklanan kirliliktir. Bu nedenle, birçok ülke özel çevre kontrolü uygulamaya koymuştur ve uluslararası düzeyde emisyonları ve sera etkisini düzenlemek için özel mekanizmalar yürütülmektedir.

Troposfer

Üst sınırı kutuplarda 8-10 km, ılıman enlemlerde 10-12 km ve tropik enlemlerde 16-18 km yükseklikte; kışın yaza göre daha düşüktür. Atmosferin alt ana katmanı, atmosferik havanın toplam kütlesinin %80'inden fazlasını ve atmosferde bulunan toplam su buharının yaklaşık %90'ını içerir. Troposferde türbülans ve konveksiyon oldukça gelişmiştir, bulutlar oluşur, siklonlar ve antisiklonlar gelişir. Sıcaklık, rakım arttıkça ortalama 0,65°/100 m dikey eğimle azalır

Tropopoz

Troposferden stratosfere geçiş katmanı, atmosferin yükseklikle birlikte sıcaklık düşüşünün durduğu bir katman.

Stratosfer

Atmosferin 11 ila 50 km yükseklikte bulunan katmanı. 11-25 km'lik katmanda (stratosferin alt katmanı) sıcaklıkta hafif bir değişiklik ve 25-40 km'lik katmanda sıcaklığın -56,5'ten 0,8 ° C'ye (stratosferin üst katmanı veya inversiyon bölgesi) artmasıyla karakterize edilir. . Yaklaşık 40 km yükseklikte yaklaşık 273 K (neredeyse 0 °C) değerine ulaşan sıcaklık, yaklaşık 55 km yüksekliğe kadar sabit kalır. Sabit sıcaklıktaki bu bölgeye stratopoz adı verilir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır.

Stratopoz

Atmosferin stratosfer ile mezosfer arasındaki sınır tabakası. Dikey sıcaklık dağılımında bir maksimum (yaklaşık 0 °C) vardır.

Mezosfer

Mezosfer 50 km yükseklikte başlar ve 80-90 km'ye kadar uzanır. Sıcaklık yükseklikle birlikte ortalama (0,25-0,3)°/100 m dikey eğimle azalır. Ana enerji süreci radyant ısı transferidir. Serbest radikalleri, titreşimle uyarılan molekülleri vb. içeren karmaşık fotokimyasal süreçler atmosferik lüminesansa neden olur.

Mezopoz

Mezosfer ve termosfer arasındaki geçiş tabakası. Dikey sıcaklık dağılımında bir minimum vardır (yaklaşık -90 °C).

Karman Hattı

Geleneksel olarak Dünya atmosferi ile uzay arasındaki sınır olarak kabul edilen deniz seviyesinden yükseklik. Karman hattı deniz seviyesinden 100 km yükseklikte bulunmaktadır.

Dünya atmosferinin sınırı

Termosfer

Üst sınır yaklaşık 800 km'dir. Sıcaklık 200-300 km yüksekliğe kadar yükselir, burada 1500 K mertebesindeki değerlere ulaşır, daha sonra yüksek rakımlara kadar neredeyse sabit kalır. Ultraviyole ve x-ışını güneş radyasyonunun ve kozmik radyasyonun etkisi altında, havanın iyonlaşması (“auroras”) meydana gelir - iyonosferin ana bölgeleri termosferin içinde bulunur. 300 km'nin üzerindeki rakımlarda atomik oksijen hakimdir. Termosferin üst sınırı büyük ölçüde Güneş'in mevcut aktivitesi tarafından belirlenir. Aktivitenin düşük olduğu dönemlerde bu katmanın boyutunda gözle görülür bir azalma meydana gelir.

Termopause

Atmosferin termosfere bitişik bölgesi. Bu bölgede güneş ışınımının emilimi ihmal edilebilir düzeydedir ve sıcaklık gerçekte yükseklikle değişmez.

Ekzosfer (saçılma küresi)

120 km yüksekliğe kadar atmosferik katmanlar

Ekzosfer, termosferin dış kısmı olan ve 700 km'nin üzerinde bulunan bir dağılım bölgesidir. Ekzosferdeki gaz çok nadirdir ve parçacıkları buradan gezegenler arası uzaya sızar (dağılım).

100 km yüksekliğe kadar atmosfer homojen, iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yüksekliğe göre dağılımı molekül ağırlıklarına bağlıdır; daha ağır gazların konsantrasyonu, Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gaz yoğunluğunun azalması nedeniyle sıcaklık stratosferde 0 °C'den mezosferde -110 °C'ye düşer. Bununla birlikte, 200-250 km yükseklikteki bireysel parçacıkların kinetik enerjisi, ~150 °C sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üzerinde zaman ve mekanda sıcaklık ve gaz yoğunluğunda önemli dalgalanmalar gözlemleniyor.

Yaklaşık 2000-3500 km yükseklikte, ekzosfer yavaş yavaş, esas olarak hidrojen atomları olmak üzere, gezegenler arası gazın oldukça nadir parçacıklarıyla dolu olan sözde yakın uzay boşluğuna dönüşür. Ancak bu gaz gezegenler arası maddenin yalnızca bir kısmını temsil ediyor. Diğer kısım kuyruklu yıldız ve meteor kökenli toz parçacıklarından oluşur. Son derece inceltilmiş toz parçacıklarına ek olarak, güneş ve galaktik kökenli elektromanyetik ve korpüsküler radyasyon bu boşluğa nüfuz eder.

Troposfer, atmosferin kütlesinin yaklaşık% 80'ini, stratosfer - yaklaşık% 20'sini oluşturur; mezosferin kütlesi% 0,3'ten fazla değildir, termosfer ise atmosferin toplam kütlesinin% 0,05'inden azdır. Atmosferdeki elektriksel özelliklere göre nötronosfer ve iyonosfer birbirinden ayrılır. Şu anda atmosferin 2000-3000 km yüksekliğe kadar uzandığına inanılıyor.

Atmosferdeki gazın bileşimine bağlı olarak homosfer ve heterosfer ayırt edilir. Heterosfer, yerçekiminin gazların ayrılmasını etkilediği bir alandır, çünkü bu yükseklikte gazların karışması ihmal edilebilir düzeydedir. Bu, heterosferin değişken bir bileşimini ima eder. Bunun altında atmosferin homojen ve iyi karışmış bir kısmı olan homosfer bulunur. Bu katmanlar arasındaki sınıra turbopause denir; yaklaşık 120 km yükseklikte bulunur.