Formazione dell'atmosfera. Informazioni e fatti sull'atmosfera. Atmosfera della Terra. Storia della formazione atmosferica

Atmosfera(dal greco atmos - vapore e spharia - palla) - il guscio d'aria della Terra, che ruota con esso. Lo sviluppo dell'atmosfera era strettamente correlato ai processi geologici e geochimici che si verificano sul nostro pianeta, nonché alle attività degli organismi viventi.

Il confine inferiore dell'atmosfera coincide con la superficie della Terra, poiché l'aria penetra nei pori più piccoli del suolo e si dissolve anche nell'acqua.

Il confine superiore ad un'altitudine di 2000-3000 km passa gradualmente nello spazio.

Grazie all'atmosfera, che contiene ossigeno, la vita sulla Terra è possibile. L'ossigeno atmosferico viene utilizzato nel processo di respirazione di esseri umani, animali e piante.

Se non ci fosse l’atmosfera, la Terra sarebbe silenziosa come la Luna. Dopotutto, il suono è la vibrazione delle particelle d'aria. Il colore blu del cielo è spiegato dal fatto che i raggi del sole, attraversando l'atmosfera, come attraverso una lente, vengono scomposti nei colori che li compongono. In questo caso, i raggi dei colori blu e blu sono maggiormente dispersi.

L'atmosfera intrappola la maggior parte della radiazione ultravioletta del sole, che ha un effetto dannoso sugli organismi viventi. Inoltre trattiene il calore vicino alla superficie terrestre, impedendo al nostro pianeta di raffreddarsi.

La struttura dell'atmosfera

Nell'atmosfera si possono distinguere diversi strati, di diversa densità (Fig. 1).

Troposfera

Troposfera- lo strato più basso dell'atmosfera, il cui spessore sopra i poli è di 8-10 km, alle latitudini temperate - 10-12 km e sopra l'equatore - 16-18 km.

Riso. 1. La struttura dell'atmosfera terrestre

L'aria nella troposfera viene riscaldata dalla superficie terrestre, cioè dalla terra e dall'acqua. Pertanto, la temperatura dell'aria in questo strato diminuisce con l'altezza in media di 0,6 °C ogni 100 m, mentre al limite superiore della troposfera raggiunge i -55 °C. Allo stesso tempo, nella regione dell'equatore, al limite superiore della troposfera, la temperatura dell'aria è di -70 °C, e nella regione del Polo Nord di -65 °C.

Circa l'80% della massa dell'atmosfera è concentrata nella troposfera, quasi tutto il vapore acqueo si trova, si verificano temporali, tempeste, nuvole e precipitazioni e si verifica il movimento dell'aria verticale (convezione) e orizzontale (vento).

Possiamo dire che il tempo si forma principalmente nella troposfera.

Stratosfera

Stratosfera- uno strato dell'atmosfera situato sopra la troposfera ad un'altitudine compresa tra 8 e 50 km. Il colore del cielo in questo strato appare viola, il che si spiega con la magrezza dell'aria, grazie alla quale i raggi del sole non sono quasi dispersi.

La stratosfera contiene il 20% della massa dell'atmosfera. L'aria in questo strato è rarefatta, praticamente non c'è vapore acqueo e quindi non si formano quasi nuvole e precipitazioni. Tuttavia, nella stratosfera si osservano correnti d'aria stabili, la cui velocità raggiunge i 300 km/h.

Questo strato è concentrato ozono(schermo dell'ozono, ozonosfera), uno strato che assorbe i raggi ultravioletti, impedendo loro di raggiungere la Terra e proteggendo così gli organismi viventi sul nostro pianeta. Grazie all'ozono, la temperatura dell'aria al limite superiore della stratosfera varia da -50 a 4-55 °C.

Tra la mesosfera e la stratosfera c'è una zona di transizione: la stratopausa.

Mesosfera

Mesosfera- uno strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine di 50-80 km. La densità dell'aria qui è 200 volte inferiore a quella della superficie terrestre. Il colore del cielo nella mesosfera appare nero e le stelle sono visibili durante il giorno. La temperatura dell'aria scende a -75 (-90)°C.

Ad un'altitudine di 80 km inizia termosfera. La temperatura dell'aria in questo strato sale bruscamente fino a un'altezza di 250 m, per poi diventare costante: a 150 km di altitudine raggiunge i 220-240 ° C; ad un'altitudine di 500-600 km supera i 1500 °C.

Nella mesosfera e nella termosfera, sotto l'influenza dei raggi cosmici, le molecole di gas si disintegrano in particelle di atomi cariche (ionizzate), quindi questa parte dell'atmosfera è chiamata ionosfera- uno strato di aria molto rarefatta, situato ad un'altitudine compresa tra 50 e 1000 km, costituito principalmente da atomi di ossigeno ionizzato, molecole di ossido di azoto ed elettroni liberi. Questo strato è caratterizzato da un'elevata elettrificazione e da esso vengono riflesse le onde radio lunghe e medie, come da uno specchio.

Nella ionosfera compaiono le aurore - il bagliore di gas rarefatti sotto l'influenza di particelle caricate elettricamente che volano dal Sole - e si osservano forti fluttuazioni nel campo magnetico.

Esosfera

Esosfera- lo strato esterno dell'atmosfera situato al di sopra dei 1000 km. Questo strato è anche chiamato sfera di dispersione, poiché le particelle di gas si muovono qui ad alta velocità e possono essere disperse nello spazio.

Composizione atmosferica

L'atmosfera è una miscela di gas composta da azoto (78,08%), ossigeno (20,95%), anidride carbonica (0,03%), argon (0,93%), una piccola quantità di elio, neon, xeno, kripton (0,01%), ozono e altri gas, ma il loro contenuto è trascurabile (Tabella 1). La composizione moderna dell'aria terrestre è stata stabilita più di cento milioni di anni fa, ma il forte aumento dell'attività produttiva umana ha comunque portato al suo cambiamento. Attualmente si registra un aumento del contenuto di CO 2 di circa il 10-12%.

I gas che compongono l'atmosfera svolgono vari ruoli funzionali. Tuttavia, il significato principale di questi gas è determinato principalmente dal fatto che assorbono fortemente l'energia radiante e quindi hanno un impatto significativo sul regime di temperatura della superficie terrestre e dell'atmosfera.

Tabella 1. Composizione chimica dell'aria atmosferica secca vicino alla superficie terrestre

	Concentrazione in volume. %	Peso molecolare, unità

Ossigeno

Diossido di carbonio





Ossido nitroso
	da 0 a 0,00001
Diossido di zolfo	da 0 a 0.000007 in estate; da 0 a 0.000002 in inverno
	Da 0 a 0,000002	46,0055/17,03061
Biossido di azog

Monossido di carbonio

Azoto, Il gas più comune nell'atmosfera, è chimicamente inattivo.

Ossigeno, a differenza dell'azoto, è un elemento chimicamente molto attivo. La funzione specifica dell'ossigeno è l'ossidazione della materia organica degli organismi eterotrofi, delle rocce e dei gas sottoossidati emessi nell'atmosfera dai vulcani. Senza ossigeno non ci sarebbe la decomposizione della materia organica morta.

Il ruolo dell’anidride carbonica nell’atmosfera è estremamente ampio. Entra nell'atmosfera a seguito di processi di combustione, respirazione di organismi viventi e decadimento ed è, prima di tutto, il principale materiale da costruzione per la creazione di materia organica durante la fotosintesi. Inoltre, di grande importanza è la capacità dell'anidride carbonica di trasmettere la radiazione solare a onde corte e di assorbire parte della radiazione termica a onde lunghe, che creerà il cosiddetto effetto serra, di cui parleremo di seguito.

Anche i processi atmosferici, in particolare il regime termico della stratosfera, ne sono influenzati ozono. Questo gas funge da assorbitore naturale della radiazione ultravioletta del sole e l'assorbimento della radiazione solare porta al riscaldamento dell'aria. I valori medi mensili del contenuto totale di ozono nell'atmosfera variano a seconda della latitudine e del periodo dell'anno nell'intervallo 0,23-0,52 cm (questo è lo spessore dello strato di ozono alla pressione e alla temperatura del suolo). Si osserva un aumento del contenuto di ozono dall'equatore ai poli e un ciclo annuale con un minimo autunnale e un massimo primaverile.

Una proprietà caratteristica dell'atmosfera è che il contenuto dei principali gas (azoto, ossigeno, argon) cambia leggermente con l'altitudine: a un'altitudine di 65 km nell'atmosfera il contenuto di azoto è dell'86%, ossigeno - 19, argon - 0,91 , ad un'altitudine di 95 km - azoto 77, ossigeno - 21,3, argon - 0,82%. La costanza della composizione dell'aria atmosferica verticalmente e orizzontalmente è mantenuta dalla sua miscelazione.

Oltre ai gas, l'aria contiene vapore acqueo E particelle solide. Questi ultimi possono avere origine sia naturale che artificiale (antropogenica). Si tratta di polline, minuscoli cristalli di sale, polvere stradale e impurità aerosol. Quando i raggi del sole penetrano dalla finestra, possono essere visti ad occhio nudo.

Ci sono soprattutto molte particelle di particolato nell'aria delle città e dei grandi centri industriali, dove agli aerosol si aggiungono le emissioni di gas nocivi e le loro impurità formate durante la combustione del carburante.

La concentrazione di aerosol nell'atmosfera determina la trasparenza dell'aria, che influenza la radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre. Gli aerosol più grandi sono i nuclei di condensazione (dal lat. condensazione- compattazione, ispessimento) - contribuiscono alla trasformazione del vapore acqueo in goccioline d'acqua.

L'importanza del vapore acqueo è determinata principalmente dal fatto che esso ritarda la radiazione termica a onde lunghe proveniente dalla superficie terrestre; rappresenta l'anello principale dei grandi e piccoli cicli di umidità; aumenta la temperatura dell'aria durante la condensazione dei letti ad acqua.

La quantità di vapore acqueo nell’atmosfera varia nel tempo e nello spazio. Pertanto, la concentrazione del vapore acqueo sulla superficie terrestre varia dal 3% ai tropici al 2-10 (15)% in Antartide.

Il contenuto medio di vapore acqueo nella colonna verticale dell'atmosfera alle latitudini temperate è di circa 1,6-1,7 cm (questo è lo spessore dello strato di vapore acqueo condensato). Le informazioni relative al vapore acqueo nei diversi strati dell'atmosfera sono contraddittorie. Si è ipotizzato, ad esempio, che nell'intervallo di altitudine compreso tra 20 e 30 km l'umidità specifica aumenti fortemente con l'altitudine. Tuttavia, misurazioni successive indicano una maggiore secchezza della stratosfera. A quanto pare, l'umidità specifica nella stratosfera dipende poco dall'altitudine ed è di 2-4 mg/kg.

La variabilità del contenuto di vapore acqueo nella troposfera è determinata dall'interazione dei processi di evaporazione, condensazione e trasporto orizzontale. Come risultato della condensazione del vapore acqueo, si formano le nuvole e le precipitazioni cadono sotto forma di pioggia, grandine e neve.

I processi di transizione di fase dell'acqua si verificano prevalentemente nella troposfera, motivo per cui le nubi nella stratosfera (ad altitudini di 20-30 km) e nella mesosfera (vicino alla mesopausa), chiamate perlescenti e argentate, si osservano relativamente raramente, mentre le nubi troposferiche spesso coprono circa il 50% dell'intera superficie terrestre.

La quantità di vapore acqueo che può essere contenuta nell'aria dipende dalla temperatura dell'aria.

1 m 3 di aria ad una temperatura di -20 ° C non può contenere più di 1 g di acqua; a 0 °C - non più di 5 g; a +10 °C - non più di 9 g; a +30 °C - non più di 30 g di acqua.

Conclusione: Maggiore è la temperatura dell'aria, maggiore è la quantità di vapore acqueo che può contenere.

L'aria potrebbe esserlo ricco E non saturo vapore acqueo. Quindi, se alla temperatura di +30 °C 1 m 3 di aria contiene 15 g di vapore acqueo, l'aria non è satura di vapore acqueo; se 30 g - saturo.

Umidità assolutaè la quantità di vapore acqueo contenuta in 1 m3 di aria. È espresso in grammi. Ad esempio, se dicono "l'umidità assoluta è 15", significa che 1 ml contiene 15 g di vapore acqueo.

Umidità relativa- questo è il rapporto (in percentuale) tra il contenuto effettivo di vapore acqueo in 1 m 3 di aria e la quantità di vapore acqueo che può essere contenuta in 1 m L ad una data temperatura. Ad esempio, se la radio trasmette un bollettino meteorologico secondo cui l'umidità relativa è del 70%, significa che l'aria contiene il 70% del vapore acqueo che può trattenere a quella temperatura.

Maggiore è l'umidità relativa, ad es. Quanto più l’aria è vicina allo stato di saturazione, tanto più probabile è la precipitazione.

Nella zona equatoriale si osserva un'umidità relativa dell'aria sempre elevata (fino al 90%), poiché la temperatura dell'aria rimane elevata durante tutto l'anno e si verifica una grande evaporazione dalla superficie degli oceani. L'umidità relativa è elevata anche nelle regioni polari, ma perché a basse temperature anche una piccola quantità di vapore acqueo rende l'aria satura o quasi satura. Alle latitudini temperate, l'umidità relativa varia con le stagioni: è più alta in inverno, più bassa in estate.

L'umidità relativa dell'aria nei deserti è particolarmente bassa: 1 m 1 d'aria contiene da due a tre volte meno vapore acqueo di quanto sia possibile a una determinata temperatura.

Per misurare l'umidità relativa si utilizza un igrometro (dal greco hygros - umido e meterco - misuro).

Una volta raffreddata, l'aria satura non può trattenere la stessa quantità di vapore acqueo; si addensa (condensa), trasformandosi in goccioline di nebbia. La nebbia può essere osservata in estate in una notte limpida e fresca.

Nuvole- questa è la stessa nebbia, solo che non si forma sulla superficie terrestre, ma ad una certa altezza. Quando l'aria sale, si raffredda e il vapore acqueo al suo interno si condensa. Le minuscole goccioline d'acqua risultanti formano le nuvole.

Coinvolge anche la formazione delle nuvole particolato sospeso nella troposfera.

Le nuvole possono avere forme diverse, che dipendono dalle condizioni della loro formazione (Tabella 14).

Le nuvole più basse e pesanti sono gli strati. Si trovano ad un'altitudine di 2 km dalla superficie terrestre. Ad un'altitudine compresa tra 2 e 8 km si possono osservare cumuli più pittoreschi. I più alti e leggeri sono i cirri. Si trovano ad un'altitudine compresa tra 8 e 18 km sopra la superficie terrestre.

Famiglie	Tipi di nuvole	Aspetto
A. Nubi in alta quota - sopra i 6 km	I. Cirro	Filiforme, fibroso, bianco
	II. Circocumulo	Strati e creste di piccoli fiocchi e riccioli, bianchi
	III. Cirrostrato	Velo biancastro trasparente
B. Nubi di medio livello - sopra i 2 km	IV. Altocumuli	Strati e creste di colore bianco e grigio
B. Nubi di medio livello - sopra i 2 km	V. Altostratificato	Velo liscio di colore grigio latte
B. Nubi basse - fino a 2 km	VI. Nimbostrato	Strato grigio solido e informe
	VII. Stratocumulo	Strati e creste non trasparenti di colore grigio
	VIII. Stratificato	Velo grigio non trasparente
D. Nuvole di sviluppo verticale - dal livello inferiore a quello superiore	IX. Cumulo	Le mazze e le cupole sono di un bianco brillante, con i bordi strappati dal vento
	X. Cumulonembo	Potenti masse cumuliformi di colore piombo scuro

Protezione atmosferica

Le fonti principali sono le imprese industriali e le automobili. Nelle grandi città il problema dell’inquinamento da gas sulle principali vie di trasporto è molto acuto. Ecco perché molte grandi città del mondo, compreso il nostro Paese, hanno introdotto il controllo ambientale della tossicità dei gas di scarico dei veicoli. Secondo gli esperti, il fumo e la polvere nell'aria possono ridurre della metà la fornitura di energia solare alla superficie terrestre, il che porterà a un cambiamento delle condizioni naturali.

L'atmosfera è una miscela di vari gas. Si estende dalla superficie terrestre fino a un'altezza di 900 km, proteggendo il pianeta dallo spettro dannoso delle radiazioni solari e contiene i gas necessari per tutta la vita sul pianeta. L'atmosfera intrappola il calore del sole, riscaldando la superficie terrestre e creando un clima favorevole.

Composizione atmosferica

L'atmosfera terrestre è costituita principalmente da due gas: azoto (78%) e ossigeno (21%). Inoltre, contiene impurità di anidride carbonica e altri gas. nell'atmosfera esiste sotto forma di vapore, goccioline di umidità nelle nuvole e cristalli di ghiaccio.

Strati dell'atmosfera

L'atmosfera è composta da molti strati, tra i quali non esistono confini chiari. Le temperature dei diversi strati differiscono notevolmente l'una dall'altra.

Magnetosfera senz'aria. È qui che la maggior parte dei satelliti della Terra vola al di fuori dell'atmosfera terrestre.
Esosfera (450-500 km dalla superficie). Quasi nessun gas. Alcuni satelliti meteorologici volano nell'esosfera. La termosfera (80-450 km) è caratterizzata da temperature elevate, che raggiungono i 1700°C nello strato superiore.
Mesosfera (50-80 km). In questa zona la temperatura diminuisce man mano che aumenta l'altitudine. È qui che brucia la maggior parte dei meteoriti (frammenti di rocce spaziali) che entrano nell'atmosfera.
Stratosfera (15-50 km). Contiene strato di ozono, cioè uno strato di ozono che assorbe la radiazione ultravioletta del sole. Ciò fa sì che le temperature vicino alla superficie terrestre aumentino. Gli aerei a reazione di solito volano qui perché La visibilità in questo strato è molto buona e non c'è quasi nessuna interferenza causata dalle condizioni atmosferiche.
Troposfera. L'altezza varia da 8 a 15 km dalla superficie terrestre. È qui che si forma il clima del pianeta, poiché in Questo strato contiene la maggior parte di vapore acqueo, polvere e venti. La temperatura diminuisce con la distanza dalla superficie terrestre.

Pressione atmosferica

Anche se non lo sentiamo, gli strati dell'atmosfera esercitano una pressione sulla superficie terrestre. È più alto vicino alla superficie e man mano che ci si allontana da essa diminuisce gradualmente. Dipende dalla differenza di temperatura tra terra e oceano, e quindi in zone situate alla stessa altitudine sul livello del mare spesso si hanno pressioni diverse. La bassa pressione porta tempo umido, mentre l'alta pressione solitamente porta tempo sereno.

Movimento delle masse d'aria nell'atmosfera

E le pressioni costringono gli strati inferiori dell’atmosfera a mescolarsi. Ecco come nascono i venti, che soffiano da zone di alta pressione verso zone di bassa pressione. In molte regioni si formano venti locali anche a causa delle differenze di temperatura tra terra e mare. Anche le montagne hanno un’influenza significativa sulla direzione dei venti.

Effetto serra

L'anidride carbonica e altri gas che compongono l'atmosfera terrestre intrappolano il calore del sole. Questo processo è comunemente chiamato effetto serra, poiché ricorda per molti versi la circolazione del calore nelle serre. L’effetto serra provoca il riscaldamento globale del pianeta. Nelle zone di alta pressione - anticicloni - inizia il tempo sereno e soleggiato. Le aree di bassa pressione - i cicloni - di solito presentano un tempo instabile. Calore e luce che entrano nell'atmosfera. I gas intrappolano il calore riflesso dalla superficie terrestre, provocando così un aumento della temperatura sulla Terra.

Nella stratosfera c'è uno speciale strato di ozono. L'ozono blocca la maggior parte delle radiazioni ultraviolette del sole, proteggendo la Terra e tutta la vita su di essa. Gli scienziati hanno scoperto che la causa della distruzione dello strato di ozono sono gli speciali gas di biossido di clorofluorocarburo contenuti in alcuni aerosol e apparecchiature di refrigerazione. Sopra l'Artico e l'Antartide sono stati scoperti enormi buchi nello strato di ozono, che contribuiscono ad un aumento della quantità di radiazioni ultraviolette che colpiscono la superficie terrestre.

L'ozono si forma nella bassa atmosfera a causa della radiazione solare e di vari fumi e gas di scarico. Di solito è disperso nell'atmosfera, ma se uno strato chiuso di aria fredda si forma sotto uno strato di aria calda, si concentra l'ozono e si verifica lo smog. Sfortunatamente, questo non può sostituire l’ozono perso nei buchi dell’ozono.

In questa fotografia satellitare è chiaramente visibile un buco nello strato di ozono sopra l’Antartide. La dimensione del buco varia, ma gli scienziati ritengono che sia in costante crescita. Si stanno compiendo sforzi per ridurre il livello dei gas di scarico nell'atmosfera. L’inquinamento atmosferico dovrebbe essere ridotto e nelle città dovrebbero essere utilizzati combustibili senza fumo. Lo smog provoca irritazione agli occhi e soffocamento per molte persone.

La nascita e l'evoluzione dell'atmosfera terrestre

L'atmosfera moderna della Terra è il risultato di un lungo sviluppo evolutivo. È nato come risultato dell'azione combinata di fattori geologici e dell'attività vitale degli organismi. Nel corso della storia geologica, l’atmosfera terrestre ha subito diversi profondi cambiamenti. Sulla base dei dati geologici e delle premesse teoriche, l'atmosfera primordiale della giovane Terra, che esisteva circa 4 miliardi di anni fa, potrebbe essere costituita da una miscela di gas inerti e nobili con una piccola aggiunta di azoto passivo (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). Attualmente, la visione sulla composizione e la struttura dell'atmosfera primordiale è leggermente cambiata. L'atmosfera primaria (proto-atmosfera) nel primo stadio protoplanetario, cioè più vecchia di 4,2 miliardi anni, potrebbe essere costituito da una miscela di metano, ammoniaca e anidride carbonica.A seguito del degassamento del mantello e dei processi di alterazione attiva che avvengono sulla superficie terrestre, vapore acqueo, composti del carbonio sotto forma di CO 2 e CO, zolfo e suoi iniziarono ad entrare nell'atmosfera composti, così come forti acidi alogenati - HCI, HF, HI e acido borico, a cui furono aggiunti metano, ammoniaca, idrogeno, argon e alcuni altri gas nobili nell'atmosfera. Questa atmosfera primaria era estremamente sottile. Pertanto, la temperatura sulla superficie terrestre era vicina alla temperatura di equilibrio radiativo (A. S. Monin, 1977).

Nel corso del tempo, la composizione del gas dell'atmosfera primaria ha cominciato a trasformarsi sotto l'influenza dei processi di alterazione delle rocce sporgenti sulla superficie terrestre, dell'attività dei cianobatteri e delle alghe blu-verdi, dei processi vulcanici e dell'azione della luce solare. Ciò ha portato alla decomposizione del metano in anidride carbonica, dell'ammoniaca in azoto e idrogeno; L'anidride carbonica, che lentamente affondò sulla superficie terrestre, e l'azoto iniziarono ad accumularsi nell'atmosfera secondaria. Grazie all'attività vitale delle alghe blu-verdi, nel processo di fotosintesi si cominciò a produrre ossigeno, che però all'inizio veniva speso principalmente per “l'ossidazione dei gas atmosferici, e poi delle rocce. Allo stesso tempo, l'ammoniaca, ossidata in azoto molecolare, iniziò ad accumularsi intensamente nell'atmosfera. Si presume che una quantità significativa di azoto nell'atmosfera moderna sia relitta. Il metano e il monossido di carbonio furono ossidati in anidride carbonica. Lo zolfo e l'idrogeno solforato furono ossidati in SO 2 e SO 3 che, a causa della loro elevata mobilità e leggerezza, furono rapidamente rimossi dall'atmosfera. Pertanto, l'atmosfera da un'atmosfera riducente, come era nell'Archeano e nel Proterozoico inferiore, si trasformò gradualmente in un'atmosfera ossidante.

L'anidride carbonica è entrata nell'atmosfera sia a seguito dell'ossidazione del metano che a seguito del degassamento del mantello e dell'erosione delle rocce. Nel caso in cui tutta l'anidride carbonica rilasciata nel corso dell'intera storia della Terra fosse preservata nell'atmosfera, la sua pressione parziale attualmente potrebbe diventare la stessa di Venere (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Ma sulla Terra era in atto il processo inverso. Una parte significativa dell'anidride carbonica proveniente dall'atmosfera veniva dissolta nell'idrosfera, nella quale veniva utilizzata dagli idrobionti per costruire i loro gusci e convertita biogenicamente in carbonati. Successivamente da essi si sono formati spessi strati di carbonati chemogenici e organogeni.

L'ossigeno è entrato nell'atmosfera da tre fonti. Per molto tempo, a partire dal momento in cui è apparsa la Terra, è stato rilasciato durante il degassamento del mantello ed è stato utilizzato principalmente nei processi ossidativi. Un'altra fonte di ossigeno era la fotodissociazione del vapore acqueo da parte della forte radiazione solare ultravioletta. Apparizioni; l'ossigeno libero nell'atmosfera portò alla morte della maggior parte dei procarioti che vivevano in condizioni riducenti. Gli organismi procarioti hanno cambiato il loro habitat. Hanno lasciato la superficie della Terra nelle sue profondità e nelle aree dove rimanevano ancora le condizioni di recupero. Furono sostituiti dagli eucarioti, che iniziarono a convertire energicamente l'anidride carbonica in ossigeno.

Durante l'Archeano e una parte significativa del Proterozoico, quasi tutto l'ossigeno derivante sia in modo abiogenico che biogenico veniva speso principalmente per l'ossidazione del ferro e dello zolfo. Alla fine del Proterozoico, tutto il ferro metallico bivalente situato sulla superficie terrestre si ossidava o si spostava nel nucleo terrestre. Ciò causò un cambiamento nella pressione parziale dell'ossigeno nell'atmosfera del Proterozoico iniziale.

A metà del Proterozoico, la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera raggiunse il punto Jury e ammontava allo 0,01% del livello moderno. A partire da questo momento, l'ossigeno cominciò ad accumularsi nell'atmosfera e, probabilmente, già alla fine del Riphean il suo contenuto raggiunse il punto Pasteur (0,1% del livello moderno). È possibile che lo strato di ozono sia apparso nel periodo Vendiano e che non sia mai scomparso.

La comparsa dell'ossigeno libero nell'atmosfera terrestre stimolò l'evoluzione della vita e portò alla nascita di nuove forme con metabolismo più avanzato. Se le prime alghe unicellulari eucariotiche e la cyanea, apparse all'inizio del Proterozoico, richiedevano un contenuto di ossigeno nell'acqua di soli 10 -3 della sua concentrazione moderna, con l'emergere dei metazoi non scheletrici alla fine del Vendiano inferiore, cioè circa 650 milioni di anni fa, la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera dovrebbe essere significativamente più alta. Dopotutto, Metazoa utilizzava la respirazione dell'ossigeno e ciò richiedeva che la pressione parziale dell'ossigeno raggiungesse un livello critico: il punto Pasteur. In questo caso il processo di fermentazione anaerobica è stato sostituito da un metabolismo dell'ossigeno energeticamente più promettente e progressivo.

Successivamente, si è verificato abbastanza rapidamente un ulteriore accumulo di ossigeno nell'atmosfera terrestre. Il progressivo aumento del volume delle alghe azzurre ha contribuito al raggiungimento nell'atmosfera del livello di ossigeno necessario al sostentamento vitale del mondo animale. Una certa stabilizzazione del contenuto di ossigeno nell'atmosfera si è verificata dal momento in cui le piante hanno raggiunto la terra, circa 450 milioni di anni fa. L'emergere delle piante sulla terra, avvenuto nel periodo Siluriano, portò alla stabilizzazione finale dei livelli di ossigeno nell'atmosfera. Da quel momento in poi la sua concentrazione cominciò a fluttuare entro limiti piuttosto ristretti, senza mai superare i limiti dell'esistenza della vita. La concentrazione di ossigeno nell'atmosfera si è completamente stabilizzata dalla comparsa delle piante da fiore. Questo evento si verificò a metà del periodo Cretaceo, cioè circa 100 milioni di anni fa.

La maggior parte dell'azoto si è formata nelle prime fasi dello sviluppo della Terra, principalmente a causa della decomposizione dell'ammoniaca. Con la comparsa degli organismi iniziò il processo di legame dell'azoto atmosferico nella materia organica e di seppellimento nei sedimenti marini. Dopo che gli organismi raggiunsero la terra, l'azoto cominciò a essere sepolto nei sedimenti continentali. I processi di lavorazione dell'azoto libero si sono particolarmente intensificati con l'avvento delle piante terrestri.

A cavallo tra il Criptozoico e il Fanerozoico, cioè circa 650 milioni di anni fa, il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera è sceso a decimi di punto percentuale, e ha raggiunto un contenuto vicino al livello moderno solo di recente, circa 10-20 milioni di anni fa.

Pertanto, la composizione gassosa dell'atmosfera non solo ha fornito spazio vitale agli organismi, ma ha anche determinato le caratteristiche della loro attività vitale e ha contribuito all'insediamento e all'evoluzione. Le interruzioni emergenti nella distribuzione della composizione gassosa dell'atmosfera favorevole agli organismi, sia per ragioni cosmiche che planetarie, portarono alle estinzioni di massa del mondo organico, che si verificarono ripetutamente durante il Criptozoico e ad alcuni confini della storia del Fanerozoico.

Funzioni etnosferiche dell'atmosfera

L'atmosfera terrestre fornisce le sostanze, l'energia necessarie e determina la direzione e la velocità dei processi metabolici. La composizione del gas dell'atmosfera moderna è ottimale per l'esistenza e lo sviluppo della vita. Essendo l'area in cui si formano il tempo e il clima, l'atmosfera deve creare condizioni confortevoli per la vita delle persone, degli animali e della vegetazione. Le deviazioni in una direzione o nell'altra nella qualità dell'aria atmosferica e delle condizioni meteorologiche creano condizioni estreme per la vita della flora e della fauna, compreso l'uomo.

L'atmosfera terrestre non solo fornisce le condizioni per l'esistenza dell'umanità, ma è il fattore principale nell'evoluzione dell'etnosfera. Allo stesso tempo risulta essere una risorsa energetica e di materia prima per la produzione. In generale, l'atmosfera è un fattore che preserva la salute umana, e alcune aree, a causa delle condizioni fisico-geografiche e della qualità dell'aria atmosferica, fungono da aree ricreative e sono aree destinate al trattamento sanatorio-resort e alla ricreazione delle persone. Pertanto, l’atmosfera è un fattore di impatto estetico ed emotivo.

Le funzioni etnosfera e tecnosfera dell'atmosfera, definite abbastanza recentemente (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), richiedono uno studio indipendente e approfondito. Pertanto, lo studio delle funzioni energetiche atmosferiche è molto rilevante, sia dal punto di vista del verificarsi e del funzionamento di processi che danneggiano l'ambiente, sia dal punto di vista dell'impatto sulla salute e sul benessere delle persone. In questo caso stiamo parlando dell'energia dei cicloni e degli anticicloni, dei vortici atmosferici, della pressione atmosferica e di altri fenomeni atmosferici estremi, il cui utilizzo efficace contribuirà alla riuscita soluzione del problema di ottenere fonti energetiche alternative che non inquinino l'ambiente. ambiente. Dopotutto, l'ambiente aereo, in particolare quella parte che si trova sopra l'Oceano Mondiale, è un'area in cui viene rilasciata un'enorme quantità di energia libera.

Ad esempio, è stato accertato che i cicloni tropicali di media intensità rilasciano un'energia equivalente a quella di 500mila bombe atomiche sganciate su Hiroshima e Nagasaki in un solo giorno. In 10 giorni di esistenza di un simile ciclone, viene rilasciata energia sufficiente per soddisfare tutto il fabbisogno energetico di un paese come gli Stati Uniti per 600 anni.

Negli ultimi anni sono stati pubblicati un gran numero di lavori di scienziati naturali, che in un modo o nell'altro si occupano di vari aspetti dell'attività e dell'influenza dell'atmosfera sui processi terrestri, il che indica l'intensificazione delle interazioni interdisciplinari nelle moderne scienze naturali. Allo stesso tempo si manifesta il ruolo integrativo di alcune delle sue direzioni, tra le quali va segnalata la direzione funzionale-ecologica in geoecologia.

Questa direzione stimola l'analisi e la generalizzazione teorica sulle funzioni ecologiche e sul ruolo planetario delle varie geosfere, e questo, a sua volta, è un prerequisito importante per lo sviluppo di metodologie e basi scientifiche per lo studio olistico del nostro pianeta, l'uso razionale e la protezione delle risorse naturali. le sue risorse naturali.

L'atmosfera terrestre è costituita da diversi strati: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera, ionosfera ed esosfera. Nella parte superiore della troposfera e nella parte inferiore della stratosfera si trova uno strato arricchito di ozono, chiamato scudo di ozono. Sono stati stabiliti alcuni modelli (giornalieri, stagionali, annuali, ecc.) nella distribuzione dell'ozono. Fin dalla sua origine, l'atmosfera ha influenzato il corso dei processi planetari. La composizione primaria dell'atmosfera era completamente diversa da quella attuale, ma nel tempo la quota e il ruolo dell'azoto molecolare aumentarono costantemente, circa 650 milioni di anni fa apparve l'ossigeno libero, la cui quantità aumentava continuamente, ma la concentrazione di anidride carbonica diminuito di conseguenza. L'elevata mobilità dell'atmosfera, la sua composizione gassosa e la presenza di aerosol determinano il suo ruolo eccezionale e la partecipazione attiva a una varietà di processi geologici e della biosfera. L'atmosfera gioca un ruolo importante nella ridistribuzione dell'energia solare e nello sviluppo di fenomeni naturali catastrofici e disastri. Vortici atmosferici: tornado (tornado), uragani, tifoni, cicloni e altri fenomeni hanno un impatto negativo sul mondo organico e sui sistemi naturali. Le principali fonti di inquinamento, insieme ai fattori naturali, sono varie forme di attività economica umana. Gli impatti antropogenici sull’atmosfera si esprimono non solo nella comparsa di vari aerosol e gas serra, ma anche nell’aumento della quantità di vapore acqueo e si manifestano sotto forma di smog e piogge acide. I gas serra modificano il regime di temperatura della superficie terrestre; le emissioni di alcuni gas riducono il volume dello strato di ozono e contribuiscono alla formazione dei buchi dell'ozono. Il ruolo etnosferico dell'atmosfera terrestre è grande.

Il ruolo dell'atmosfera nei processi naturali

L'atmosfera superficiale, nel suo stato intermedio tra la litosfera e lo spazio esterno e la sua composizione gassosa, crea le condizioni per la vita degli organismi. Allo stesso tempo, l'erosione e l'intensità della distruzione delle rocce, il trasferimento e l'accumulo di materiale clastico dipendono dalla quantità, natura e frequenza delle precipitazioni, dalla frequenza e dalla forza dei venti e soprattutto dalla temperatura dell'aria. L’atmosfera è una componente centrale del sistema climatico. Temperatura e umidità dell'aria, nuvolosità e precipitazioni, vento: tutto ciò caratterizza il tempo, ad es. lo stato dell'atmosfera in continuo cambiamento. Allo stesso tempo, questi stessi componenti caratterizzano il clima, cioè il regime meteorologico medio a lungo termine.

La composizione dei gas, la presenza di nuvole e varie impurità, chiamate particelle di aerosol (cenere, polvere, particelle di vapore acqueo), determinano le caratteristiche del passaggio della radiazione solare attraverso l'atmosfera e impediscono la fuoriuscita della radiazione termica terrestre nello spazio.

L'atmosfera terrestre è molto mobile. I processi che si verificano in esso e i cambiamenti nella composizione del gas, nello spessore, nella torbidità, nella trasparenza e nella presenza di alcune particelle di aerosol in esso influenzano sia il tempo che il clima.

L'azione e la direzione dei processi naturali, così come la vita e l'attività sulla Terra, sono determinate dalla radiazione solare. Fornisce il 99,98% del calore fornito alla superficie terrestre. Ogni anno ammonta a 134 * 10 19 kcal. Questa quantità di calore può essere ottenuta bruciando 200 miliardi di tonnellate di carbone. Le riserve di idrogeno che creano questo flusso di energia termonucleare nella massa del Sole dureranno almeno altri 10 miliardi di anni, cioè per un periodo doppio dell'esistenza del nostro pianeta e di esso stesso.

Circa 1/3 della quantità totale di energia solare che arriva al limite superiore dell'atmosfera viene riflessa nello spazio, il 13% viene assorbito dallo strato di ozono (compresa quasi tutta la radiazione ultravioletta). Il 7% - il resto dell'atmosfera e solo il 44% raggiunge la superficie terrestre. La radiazione solare totale che raggiunge la Terra ogni giorno è pari all'energia che l'umanità ha ricevuto bruciando tutti i tipi di carburante nell'ultimo millennio.

La quantità e la natura della distribuzione della radiazione solare sulla superficie terrestre dipendono strettamente dalla nuvolosità e dalla trasparenza dell'atmosfera. La quantità di radiazione diffusa è influenzata dall'altezza del Sole sopra l'orizzonte, dalla trasparenza dell'atmosfera, dal contenuto di vapore acqueo, polvere, dalla quantità totale di anidride carbonica, ecc.

La quantità massima di radiazione diffusa raggiunge le regioni polari. Più il Sole è basso sopra l'orizzonte, meno calore entra in una determinata area del terreno.

La trasparenza atmosferica e la nuvolosità sono di grande importanza. In una giornata estiva nuvolosa di solito è più fredda che in una giornata limpida, poiché la nuvolosità diurna impedisce il riscaldamento della superficie terrestre.

La polverosità dell'atmosfera gioca un ruolo importante nella distribuzione del calore. Le particelle solide finemente disperse di polvere e cenere in esso presenti, che ne alterano la trasparenza, influiscono negativamente sulla distribuzione della radiazione solare, la maggior parte della quale viene riflessa. Le particelle fini entrano nell'atmosfera in due modi: o con la cenere emessa durante le eruzioni vulcaniche, o con la polvere del deserto trasportata dai venti provenienti dalle aride regioni tropicali e subtropicali. Soprattutto molta di questa polvere si forma durante i periodi di siccità, quando le correnti di aria calda la trasportano negli strati superiori dell'atmosfera e possono rimanervi a lungo. Dopo l'eruzione del vulcano Krakatoa nel 1883, la polvere lanciata nell'atmosfera per decine di chilometri rimase nella stratosfera per circa 3 anni. A seguito dell'eruzione del vulcano El Chichon (Messico) del 1985, la polvere ha raggiunto l'Europa, e quindi si è verificato un leggero calo della temperatura superficiale.

L'atmosfera terrestre contiene quantità variabili di vapore acqueo. In termini assoluti in peso o volume, la sua quantità varia dal 2 al 5%.

Il vapore acqueo, come l’anidride carbonica, aumenta l’effetto serra. Nelle nuvole e nelle nebbie che si formano nell'atmosfera si verificano processi fisici e chimici peculiari.

La fonte primaria di vapore acqueo nell'atmosfera è la superficie degli oceani. Da esso evapora ogni anno uno strato d'acqua con uno spessore compreso tra 95 e 110 cm, una parte dell'umidità ritorna nell'oceano dopo la condensazione, mentre l'altra parte viene diretta dalle correnti d'aria verso i continenti. Nelle aree con clima umido variabile, le precipitazioni inumidiscono il suolo e nei climi umidi creano riserve di acque sotterranee. Pertanto, l'atmosfera è un accumulatore di umidità e un serbatoio di precipitazioni. e le nebbie che si formano nell'atmosfera forniscono umidità alla copertura del suolo e svolgono quindi un ruolo decisivo nello sviluppo della flora e della fauna.

L'umidità atmosferica è distribuita sulla superficie terrestre a causa della mobilità dell'atmosfera. È caratterizzato da un sistema molto complesso di distribuzione dei venti e della pressione. A causa del fatto che l'atmosfera è in continuo movimento, la natura e l'entità della distribuzione dei flussi di vento e della pressione cambiano costantemente. La scala della circolazione varia da quella micrometeorologica, con una dimensione di sole poche centinaia di metri, a quella globale di diverse decine di migliaia di chilometri. Enormi vortici atmosferici partecipano alla creazione di sistemi di correnti d'aria su larga scala e determinano la circolazione generale dell'atmosfera. Inoltre, sono fonti di fenomeni atmosferici catastrofici.

La distribuzione delle condizioni meteorologiche e climatiche e il funzionamento della materia vivente dipendono dalla pressione atmosferica. Se la pressione atmosferica oscilla entro limiti limitati, non gioca un ruolo decisivo nel benessere delle persone e nel comportamento degli animali e non influisce sulle funzioni fisiologiche delle piante. Le variazioni di pressione sono solitamente associate a fenomeni frontali e cambiamenti meteorologici.

La pressione atmosferica è di fondamentale importanza per la formazione del vento che, essendo un fattore di formazione dei rilievi, ha un forte impatto sul mondo animale e vegetale.

Il vento può sopprimere la crescita delle piante e allo stesso tempo favorire il trasferimento dei semi. Il ruolo del vento nel modellare le condizioni meteorologiche e climatiche è eccezionale. Agisce anche come regolatore delle correnti marine. Il vento, come uno dei fattori esogeni, contribuisce all'erosione e allo sgonfiamento del materiale esposto agli agenti atmosferici su lunghe distanze.

Ruolo ecologico e geologico dei processi atmosferici

Una diminuzione della trasparenza dell'atmosfera dovuta alla comparsa di particelle di aerosol e polvere solida al suo interno influenza la distribuzione della radiazione solare, aumentando l'albedo o la riflettività. Allo stesso risultato portano varie reazioni chimiche che provocano la decomposizione dell'ozono e la generazione di nubi “perlate” costituite da vapore acqueo. I cambiamenti globali nella riflettività, così come i cambiamenti nei gas atmosferici, principalmente i gas serra, sono responsabili del cambiamento climatico.

Il riscaldamento irregolare, che provoca differenze nella pressione atmosferica su diverse parti della superficie terrestre, porta alla circolazione atmosferica, che è la caratteristica della troposfera. Quando si verifica una differenza di pressione, l’aria si sposta dalle aree ad alta pressione verso quelle a bassa pressione. Questi movimenti delle masse d'aria, insieme all'umidità e alla temperatura, determinano le principali caratteristiche ecologiche e geologiche dei processi atmosferici.

A seconda della velocità, il vento compie vari lavori geologici sulla superficie terrestre. Ad una velocità di 10 m/s scuote i grossi rami degli alberi sollevando e trasportando polvere e sabbia fine; rompe i rami degli alberi ad una velocità di 20 m/s, trasporta sabbia e ghiaia; con una velocità di 30 m/s (tempesta) strappa i tetti delle case, sradica alberi, rompe pali, sposta sassi e trasporta piccole macerie, e un vento di uragano con una velocità di 40 m/s distrugge case, rompe e demolisce energia elettrica linea pali, sradica alberi di grandi dimensioni.

Burrasche e tornado (tornado) - i vortici atmosferici che si formano nella stagione calda su potenti fronti atmosferici, con velocità fino a 100 m/s, hanno un grande impatto ambientale negativo con conseguenze catastrofiche. Le raffiche sono trombe d'aria orizzontali con velocità del vento da uragano (fino a 60-80 m/s). Sono spesso accompagnati da forti acquazzoni e temporali che durano da alcuni minuti a mezz'ora. Le raffiche coprono aree larghe fino a 50 km e percorrono una distanza di 200-250 km. Nel 1998 un temporale a Mosca e nella regione di Mosca danneggiò i tetti di molte case e abbatté alberi.

I tornado, chiamati tornado in Nord America, sono potenti vortici atmosferici a forma di imbuto, spesso associati a nubi temporalesche. Si tratta di colonne d'aria che si assottigliano al centro con un diametro da diverse decine a centinaia di metri. Un tornado ha l'aspetto di un imbuto, molto simile alla proboscide di un elefante, che scende dalle nuvole o sale dalla superficie della terra. Possedendo una forte rarefazione e un'elevata velocità di rotazione, un tornado percorre fino a diverse centinaia di chilometri, attirando polvere, acqua da serbatoi e vari oggetti. I potenti tornado sono accompagnati da temporali, pioggia e hanno un grande potere distruttivo.

I tornado si verificano raramente nelle regioni subpolari o equatoriali, dove fa costantemente freddo o caldo. Ci sono pochi tornado in mare aperto. I tornado si verificano in Europa, Giappone, Australia, Stati Uniti e in Russia sono particolarmente frequenti nella regione centrale della Terra Nera, nelle regioni di Mosca, Yaroslavl, Nizhny Novgorod e Ivanovo.

I tornado sollevano e spostano automobili, case, carrozze e ponti. Negli Stati Uniti si osservano tornado particolarmente distruttivi. Ogni anno si verificano dai 450 ai 1500 tornado con un bilancio medio delle vittime di circa 100 persone. I tornado sono processi atmosferici catastrofici ad azione rapida. Si formano in soli 20-30 minuti e la loro durata è di 30 minuti. Pertanto, è quasi impossibile prevedere l'ora e il luogo dei tornado.

Altri vortici atmosferici distruttivi ma di lunga durata sono i cicloni. Si formano a causa della differenza di pressione, che in determinate condizioni contribuisce all'emergere di un movimento circolare dei flussi d'aria. I vortici atmosferici hanno origine attorno a potenti flussi ascendenti di aria calda umida e ruotano ad alta velocità in senso orario nell'emisfero meridionale e in senso antiorario in quello settentrionale. I cicloni, a differenza dei tornado, hanno origine dagli oceani e producono i loro effetti distruttivi sui continenti. I principali fattori distruttivi sono forti venti, intense precipitazioni sotto forma di nevicate, acquazzoni, grandine e inondazioni. I venti con velocità di 19 - 30 m/s formano una tempesta, 30 - 35 m/s una tempesta e più di 35 m/s un uragano.

I cicloni tropicali - uragani e tifoni - hanno una larghezza media di diverse centinaia di chilometri. La velocità del vento all'interno del ciclone raggiunge la forza di un uragano. I cicloni tropicali durano da alcuni giorni a diverse settimane e si muovono a velocità comprese tra 50 e 200 km/h. I cicloni alle medie latitudini hanno un diametro maggiore. Le loro dimensioni trasversali vanno da mille a diverse migliaia di chilometri e la velocità del vento è tempestosa. Si muovono nell'emisfero settentrionale da ovest e sono accompagnati da grandine e nevicate, che sono di natura catastrofica. In termini di numero di vittime e danni causati, i cicloni e gli uragani e i tifoni ad essi associati rappresentano il più grande fenomeno atmosferico naturale dopo le inondazioni. Nelle aree densamente popolate dell’Asia, il bilancio delle vittime degli uragani è di migliaia. Nel 1991, in Bangladesh, durante un uragano che causò la formazione di onde marine alte 6 metri, morirono 125mila persone. I tifoni causano gravi danni agli Stati Uniti. Allo stesso tempo muoiono decine e centinaia di persone. Nell’Europa occidentale, gli uragani causano meno danni.

I temporali sono considerati un fenomeno atmosferico catastrofico. Si verificano quando l'aria calda e umida sale molto rapidamente. Al confine tra le zone tropicali e subtropicali i temporali si verificano 90-100 giorni all'anno, nella zona temperata 10-30 giorni. Nel nostro paese, il maggior numero di temporali si verifica nel Caucaso settentrionale.

I temporali di solito durano meno di un'ora. Particolarmente pericolosi sono gli acquazzoni intensi, la grandine, i fulmini, le raffiche di vento e le correnti d'aria verticali. Il pericolo di grandine è determinato dalla dimensione dei chicchi di grandine. Nel Caucaso settentrionale, la massa dei chicchi di grandine una volta raggiungeva 0,5 kg e in India sono stati registrati chicchi di grandine del peso di 7 kg. Le aree urbane più pericolose del nostro paese si trovano nel Caucaso settentrionale. Nel luglio 1992, la grandine danneggiò 18 aerei all'aeroporto Mineralnye Vody.

I fenomeni atmosferici pericolosi includono i fulmini. Uccidono persone, bestiame, provocano incendi e danneggiano la rete elettrica. Ogni anno nel mondo circa 10.000 persone muoiono a causa dei temporali e delle loro conseguenze. Inoltre, in alcune zone dell'Africa, della Francia e degli Stati Uniti, il numero delle vittime dei fulmini è maggiore rispetto ad altri fenomeni naturali. Il danno economico annuale derivante dai temporali negli Stati Uniti ammonta ad almeno 700 milioni di dollari.

La siccità è tipica delle regioni desertiche, steppiche e forestali. La mancanza di precipitazioni provoca l'essiccamento del suolo, l'abbassamento del livello delle falde acquifere e dei bacini artificiali fino al completo prosciugamento. La carenza di umidità porta alla morte della vegetazione e dei raccolti. La siccità è particolarmente grave in Africa, nel Vicino e Medio Oriente, in Asia centrale e nel Sud del Nord America.

La siccità modifica le condizioni di vita umana e ha un effetto negativo sull’ambiente naturale attraverso processi quali la salinizzazione del suolo, i venti secchi, le tempeste di polvere, l’erosione del suolo e gli incendi boschivi. Gli incendi sono particolarmente gravi durante i periodi di siccità nelle regioni della taiga, nelle foreste tropicali e subtropicali e nelle savane.

Le siccità sono processi a breve termine che durano una stagione. Quando la siccità dura più di due stagioni, c’è il rischio di carestia e mortalità di massa. Tipicamente, la siccità colpisce il territorio di uno o più paesi. Siccità prolungate con conseguenze tragiche si verificano particolarmente spesso nella regione africana del Sahel.

Fenomeni atmosferici come nevicate, forti piogge di breve durata e piogge persistenti e prolungate causano ingenti danni. Le nevicate provocano massicce valanghe in montagna, mentre il rapido scioglimento della neve caduta e le piogge prolungate provocano inondazioni. L'enorme massa d'acqua che cade sulla superficie terrestre, soprattutto nelle zone prive di alberi, provoca una grave erosione del suolo. Si registra una crescita intensiva dei sistemi a travi. Le alluvioni si verificano a seguito di grandi inondazioni durante periodi di forti precipitazioni o di acqua alta dopo un improvviso riscaldamento o scioglimento primaverile della neve e, quindi, sono fenomeni di origine atmosferica (sono discussi nel capitolo sul ruolo ecologico dell'idrosfera).

Cambiamenti atmosferici antropogenici

Attualmente esistono molte diverse fonti antropiche che causano inquinamento atmosferico e portano a gravi disturbi nell’equilibrio ecologico. In termini di scala, due fonti hanno il maggiore impatto sull’atmosfera: i trasporti e l’industria. In media, i trasporti rappresentano circa il 60% dell'inquinamento atmosferico totale, l'industria - 15, l'energia termica - 15, le tecnologie per la distruzione dei rifiuti domestici e industriali - 10%.

I trasporti, a seconda del carburante utilizzato e del tipo di ossidanti, emettono nell'atmosfera ossidi di azoto, zolfo, ossidi e biossidi di carbonio, piombo e suoi composti, fuliggine, benzopirene (una sostanza del gruppo degli idrocarburi policiclici aromatici, che è un forte cancerogeno che provoca il cancro della pelle).

L'industria emette nell'atmosfera anidride solforosa, ossidi e biossido di carbonio, idrocarburi, ammoniaca, idrogeno solforato, acido solforico, fenolo, cloro, fluoro e altri composti chimici. Ma la posizione dominante tra le emissioni (fino all'85%) è occupata dalle polveri.

A causa dell’inquinamento, la trasparenza dell’atmosfera cambia, provocando aerosol, smog e piogge acide.

Gli aerosol sono sistemi dispersi costituiti da particelle solide o goccioline liquide sospese in un ambiente gassoso. La dimensione delle particelle della fase dispersa è solitamente 10 -3 -10 -7 cm A seconda della composizione della fase dispersa, gli aerosol sono divisi in due gruppi. Uno include aerosol costituiti da particelle solide disperse in un mezzo gassoso, il secondo include aerosol che sono una miscela di fasi gassose e liquide. I primi sono chiamati fumi e i secondi nebbie. Nel processo della loro formazione, i centri di condensazione svolgono un ruolo importante. Come nuclei di condensazione agiscono la cenere vulcanica, la polvere cosmica, i prodotti delle emissioni industriali, vari batteri, ecc.. Il numero delle possibili fonti di nuclei di concentrazione è in costante aumento. Quindi, ad esempio, quando l'erba secca viene distrutta da un incendio su un'area di 4000 m 2, si formano in media 11 * 10 22 nuclei di aerosol.

Gli aerosol hanno cominciato a formarsi dal momento in cui è apparso il nostro pianeta e hanno influenzato le condizioni naturali. Tuttavia la loro quantità e le loro azioni, in equilibrio con il ciclo generale delle sostanze presenti in natura, non hanno provocato profondi cambiamenti ambientali. I fattori antropogenici della loro formazione hanno spostato questo equilibrio verso significativi sovraccarichi della biosfera. Questa caratteristica è diventata particolarmente evidente da quando l'umanità ha iniziato a utilizzare aerosol appositamente creati sia sotto forma di sostanze tossiche che per la protezione delle piante.

I più pericolosi per la vegetazione sono gli aerosol di anidride solforosa, acido fluoridrico e azoto. Quando entrano in contatto con la superficie fogliare umida, formano acidi che hanno un effetto dannoso sugli esseri viventi. Le nebbie acide entrano negli organi respiratori degli animali e dell'uomo insieme all'aria inalata e hanno un effetto aggressivo sulle mucose. Alcuni di essi decompongono i tessuti viventi e gli aerosol radioattivi provocano il cancro. Tra gli isotopi radioattivi, l'Sg 90 è particolarmente pericoloso non solo per la sua cancerogenicità, ma anche come analogo del calcio, sostituendolo nelle ossa degli organismi, provocandone la decomposizione.

Durante le esplosioni nucleari, nell'atmosfera si formano nubi di aerosol radioattivi. Piccole particelle con un raggio compreso tra 1 e 10 micron cadono non solo negli strati superiori della troposfera, ma anche nella stratosfera, dove possono rimanere a lungo. Nuvole di aerosol si formano anche durante il funzionamento dei reattori negli impianti industriali che producono combustibile nucleare, nonché a seguito di incidenti nelle centrali nucleari.

Lo smog è una miscela di aerosol con fasi liquide e solide disperse, che formano una cortina di nebbia sulle aree industriali e sulle grandi città.

Esistono tre tipi di smog: ghiacciato, umido e secco. Lo smog ghiacciato è chiamato smog dell’Alaska. Si tratta di una combinazione di inquinanti gassosi con l'aggiunta di particelle di polvere e cristalli di ghiaccio che si formano quando le goccioline di nebbia e il vapore degli impianti di riscaldamento si congelano.

Lo smog umido, o smog di tipo londinese, è talvolta chiamato smog invernale. Si tratta di una miscela di inquinanti gassosi (principalmente anidride solforosa), particelle di polvere e goccioline di nebbia. Il prerequisito meteorologico per la comparsa dello smog invernale è il tempo senza vento, in cui uno strato di aria calda si trova sopra lo strato di aria fredda del suolo (sotto i 700 m). In questo caso non c’è solo scambio orizzontale, ma anche verticale. Gli inquinanti, solitamente dispersi negli strati alti, in questo caso si accumulano nello strato superficiale.

Lo smog secco si verifica durante l'estate ed è spesso chiamato smog di tipo Los Angeles. È una miscela di ozono, monossido di carbonio, ossidi di azoto e vapori acidi. Tale smog si forma a seguito della decomposizione degli inquinanti ad opera della radiazione solare, in particolare della sua parte ultravioletta. Il prerequisito meteorologico è l'inversione atmosferica, espressa nella comparsa di uno strato di aria fredda sopra l'aria calda. Tipicamente i gas e le particelle solide sollevate dalle correnti d'aria calda vengono poi disperse negli strati freddi superiori, ma in questo caso si accumulano nello strato di inversione. Nel processo di fotolisi, i biossidi di azoto formati durante la combustione del carburante nei motori delle automobili si decompongono:

NO2 → NO+O

Quindi avviene la sintesi dell'ozono:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

I processi di fotodissociazione sono accompagnati da un bagliore giallo-verde.

Inoltre si verificano reazioni del tipo: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, cioè si forma acido solforico forte.

Con un cambiamento delle condizioni meteorologiche (comparsa del vento o cambiamento dell'umidità), l'aria fredda si dissipa e lo smog scompare.

La presenza di sostanze cancerogene nello smog porta a problemi respiratori, irritazione delle mucose, disturbi circolatori, soffocamento asmatico e spesso alla morte. Lo smog è particolarmente pericoloso per i bambini piccoli.

Le piogge acide sono precipitazioni atmosferiche acidificate dalle emissioni industriali di ossidi di zolfo, di azoto e di vapori di acido perclorico e cloro in essi disciolti. Nel processo di combustione del carbone e del gas, la maggior parte dello zolfo in esso contenuto, sia sotto forma di ossido che in composti con ferro, in particolare in pirite, pirrotite, calcopirite, ecc., viene convertito in ossido di zolfo, che insieme con anidride carbonica, viene emesso nell'atmosfera. Quando l'azoto atmosferico e le emissioni tecniche si combinano con l'ossigeno, si formano vari ossidi di azoto e il volume degli ossidi di azoto formati dipende dalla temperatura di combustione. La maggior parte degli ossidi di azoto si verifica durante il funzionamento di veicoli e locomotive diesel, mentre una percentuale minore si verifica nel settore energetico e nelle imprese industriali. Gli ossidi di zolfo e di azoto sono i principali formatori di acidi. Quando reagiscono con l'ossigeno atmosferico e il vapore acqueo in esso contenuto, si formano acidi solforico e nitrico.

È noto che l'equilibrio acido-alcalino dell'ambiente è determinato dal valore del pH. Un ambiente neutro ha un valore di pH pari a 7, un ambiente acido ha un valore di pH pari a 0 e un ambiente alcalino ha un valore di pH pari a 14. Nell'era moderna il valore di pH dell'acqua piovana è 5,6, anche se nel recente passato era neutrale. Una diminuzione del valore del pH di uno corrisponde ad un aumento di dieci volte dell'acidità e, quindi, attualmente, la pioggia con maggiore acidità cade quasi ovunque. L'acidità massima della pioggia registrata nell'Europa occidentale era di 4-3,5 pH. Va tenuto presente che un valore pH di 4-4,5 è letale per la maggior parte dei pesci.

Le piogge acide hanno un effetto aggressivo sulla vegetazione terrestre, sugli edifici industriali e residenziali e contribuiscono ad una significativa accelerazione del disfacimento delle rocce esposte. L'aumento dell'acidità impedisce l'autoregolazione della neutralizzazione dei terreni in cui si dissolvono i nutrienti. A sua volta, ciò porta ad una forte diminuzione della resa e provoca il degrado della copertura vegetale. L'acidità del suolo favorisce il rilascio di terreni pesanti legati, che vengono gradualmente assorbiti dalle piante, causando gravi danni ai tessuti e penetrando nella catena alimentare umana.

Un cambiamento nel potenziale acido-alcalino delle acque marine, soprattutto in acque poco profonde, porta alla cessazione della riproduzione di molti invertebrati, provoca la morte dei pesci e sconvolge l'equilibrio ecologico negli oceani.

A causa delle piogge acide, le foreste dell’Europa occidentale, dei Paesi baltici, della Carelia, degli Urali, della Siberia e del Canada rischiano di essere distrutte.

Il ruolo dell'atmosfera nella vita della Terra

L'atmosfera è la fonte di ossigeno che le persone respirano. Tuttavia, man mano che si sale in quota, la pressione atmosferica totale diminuisce, il che porta ad una diminuzione della pressione parziale dell'ossigeno.

I polmoni umani contengono circa tre litri di aria alveolare. Se la pressione atmosferica è normale, la pressione parziale dell'ossigeno nell'aria alveolare sarà di 11 mm Hg. Art., pressione dell'anidride carbonica - 40 mm Hg. Art. e vapore acqueo - 47 mm Hg. Arte. All'aumentare dell'altitudine, la pressione dell'ossigeno diminuisce e la pressione totale del vapore acqueo e dell'anidride carbonica nei polmoni rimarrà costante, circa 87 mmHg. Arte. Quando la pressione dell'aria raggiunge questo valore, l'ossigeno smetterà di fluire nei polmoni.

A causa della diminuzione della pressione atmosferica ad un'altitudine di 20 km, qui l'acqua e il fluido interstiziale nel corpo umano bolliranno. Se non si utilizza una cabina pressurizzata, a tale altezza una persona morirà quasi all'istante. Pertanto, dal punto di vista delle caratteristiche fisiologiche del corpo umano, lo “spazio” ha origine da un'altezza di 20 km sul livello del mare.

Il ruolo dell'atmosfera nella vita della Terra è molto grande. Ad esempio, grazie agli strati d'aria densi: la troposfera e la stratosfera, le persone sono protette dall'esposizione alle radiazioni. Nello spazio, nell'aria rarefatta, ad un'altitudine di oltre 36 km, agiscono le radiazioni ionizzanti. Ad un'altitudine di oltre 40 km - ultravioletto.

Quando si sale sopra la superficie terrestre fino ad un'altezza di oltre 90-100 km, si osserverà un graduale indebolimento e quindi la completa scomparsa dei fenomeni familiari all'uomo osservati nello strato atmosferico inferiore:

Nessun suono viaggia.

Non c'è forza aerodinamica o resistenza.

Il calore non viene trasferito per convezione, ecc.

Lo strato atmosferico protegge la Terra e tutti gli organismi viventi dalle radiazioni cosmiche, dai meteoriti, ed è responsabile della regolazione delle fluttuazioni stagionali della temperatura, del bilanciamento e del livellamento dei cicli giornalieri. In assenza di un’atmosfera sulla Terra, le temperature giornaliere oscillerebbero entro +/- 200°C. Lo strato atmosferico è un "cuscinetto" vivificante tra la superficie terrestre e lo spazio, un portatore di umidità e calore; nell'atmosfera si svolgono i processi di fotosintesi e di scambio energetico - i processi più importanti della biosfera.

Strati dell'atmosfera in ordine dalla superficie terrestre

L'atmosfera è una struttura a strati costituita dai seguenti strati dell'atmosfera in ordine dalla superficie terrestre:

Troposfera.

Stratosfera.

Mesosfera.

Termosfera.

Esosfera

Ogni strato non ha confini netti tra loro e la loro altezza è influenzata dalla latitudine e dalle stagioni. Questa struttura a strati si è formata a causa delle variazioni di temperatura a diverse altitudini. È grazie all'atmosfera che vediamo le stelle scintillanti.

Struttura dell'atmosfera terrestre per strati:

Da cosa è composta l'atmosfera terrestre?

Ogni strato atmosferico differisce per temperatura, densità e composizione. Lo spessore totale dell'atmosfera è di 1,5-2,0 mila km. Da cosa è composta l'atmosfera terrestre? Attualmente è una miscela di gas con varie impurità.

Troposfera

La struttura dell'atmosfera terrestre inizia con la troposfera, che è la parte inferiore dell'atmosfera con un'altitudine di circa 10-15 km. Qui è concentrata la maggior parte dell'aria atmosferica. Una caratteristica della troposfera è un calo di temperatura di 0,6 ˚C ogni 100 metri. La troposfera concentra quasi tutto il vapore acqueo atmosferico ed è qui che si formano le nuvole.

L'altezza della troposfera cambia ogni giorno. Inoltre, il suo valore medio varia a seconda della latitudine e della stagione dell'anno. L'altezza media della troposfera sopra i poli è di 9 km, sopra l'equatore - circa 17 km. La temperatura media annuale dell'aria sopra l'equatore è vicina a +26 ˚C, e sopra il Polo Nord -23 ˚C. La linea superiore del confine troposferico sopra l'equatore ha una temperatura media annuale di circa -70 ˚C, e sopra il Polo Nord in estate -45 ˚C e in inverno -65 ˚C. Pertanto, maggiore è l'altitudine, minore è la temperatura. I raggi del sole attraversano senza ostacoli la troposfera, riscaldando la superficie terrestre. Il calore emesso dal sole viene trattenuto dall'anidride carbonica, dal metano e dal vapore acqueo.

Stratosfera

Sopra lo strato della troposfera si trova la stratosfera, che è alta 50-55 km. La particolarità di questo strato è che la temperatura aumenta con l'altezza. Tra la troposfera e la stratosfera si trova uno strato di transizione chiamato tropopausa.

A partire da una quota di 25 chilometri circa, la temperatura dello strato stratosferico comincia ad aumentare e, raggiunta la quota massima di 50 km, acquisisce valori da +10 a +30 ˚C.

C'è pochissimo vapore acqueo nella stratosfera. A volte ad un'altitudine di circa 25 km si possono trovare nuvole piuttosto sottili, chiamate "nuvole di perle". Di giorno non si notano, ma di notte brillano a causa dell'illuminazione del sole, che è sotto l'orizzonte. La composizione delle nuvole madreperlacee è costituita da goccioline d'acqua superraffreddate. La stratosfera è costituita principalmente da ozono.

Mesosfera

L'altezza dello strato della mesosfera è di circa 80 km. Qui, salendo verso l'alto, la temperatura diminuisce e in alto raggiunge valori di diverse decine di C˚ sotto lo zero. Nella mesosfera si possono osservare anche nuvole, presumibilmente formate da cristalli di ghiaccio. Queste nuvole sono chiamate "nottilucenti". La mesosfera è caratterizzata dalla temperatura più fredda dell'atmosfera: da -2 a -138 ˚C.

Termosfera

Questo strato atmosferico ha preso il nome dalle sue alte temperature. La termosfera è composta da:

Ionosfera.

Esosfera.

La ionosfera è caratterizzata da aria rarefatta, ogni centimetro della quale ad un'altitudine di 300 km è costituito da 1 miliardo di atomi e molecole, e ad un'altitudine di 600 km - più di 100 milioni.

La ionosfera è inoltre caratterizzata da un'elevata ionizzazione dell'aria. Questi ioni sono costituiti da atomi di ossigeno carichi, molecole cariche di atomi di azoto ed elettroni liberi.

Esosfera

Lo strato esosferico inizia ad un'altitudine di 800-1000 km. Le particelle di gas, soprattutto quelle leggere, si muovono qui a una velocità incredibile, superando la forza di gravità. Tali particelle, a causa del loro rapido movimento, volano fuori dall'atmosfera nello spazio e si dissipano. Pertanto, l'esosfera è chiamata sfera di dispersione. Per lo più volano nello spazio gli atomi di idrogeno, che costituiscono gli strati più alti dell'esosfera. Grazie alle particelle dell'alta atmosfera e alle particelle del vento solare, possiamo vedere l'aurora boreale.

Satelliti e razzi geofisici hanno permesso di stabilire la presenza negli strati superiori dell'atmosfera della cintura di radiazione del pianeta, costituita da particelle caricate elettricamente: elettroni e protoni.

È invisibile, eppure non possiamo vivere senza di lui.

Ognuno di noi capisce quanto sia necessaria l'aria per la vita. L'espressione "È necessario come l'aria" può essere ascoltata quando si parla di qualcosa di molto importante per la vita di una persona. Sappiamo fin dall'infanzia che vivere e respirare sono praticamente la stessa cosa.

Sai quanto tempo una persona può vivere senza aria?

Non tutte le persone sanno quanta aria respirano. Si scopre che in un giorno, effettuando circa 20.000 inalazioni ed espirazioni, una persona fa passare 15 kg di aria attraverso i polmoni, mentre assorbe solo circa 1,5 kg di cibo e 2-3 kg di acqua. Allo stesso tempo, l’aria è qualcosa che diamo per scontato, come l’alba ogni mattina. Purtroppo lo sentiamo solo quando non ce n’è abbastanza o quando è inquinato. Dimentichiamo che tutta la vita sulla Terra, sviluppandosi nel corso di milioni di anni, si è adattata alla vita in un'atmosfera di una certa composizione naturale.

Vediamo in cosa consiste l'aria.

E concludiamo: l'aria è una miscela di gas. L'ossigeno in esso contenuto è di circa il 21% (circa 1/5 in volume), l'azoto rappresenta circa il 78%. I restanti componenti richiesti sono gas inerti (principalmente argon), anidride carbonica e altri composti chimici.

Lo studio della composizione dell'aria iniziò nel XVIII secolo, quando i chimici impararono a raccogliere i gas e a condurre esperimenti con essi. Se ti interessa la storia della scienza, guarda un cortometraggio dedicato alla storia della scoperta dell'aria.

L'ossigeno contenuto nell'aria è necessario per la respirazione degli organismi viventi. Qual è l'essenza del processo di respirazione? Come sai, nel processo di respirazione il corpo consuma ossigeno dall'aria. L'ossigeno dell'aria è necessario per numerose reazioni chimiche che si verificano continuamente in tutte le cellule, i tessuti e gli organi degli organismi viventi. Durante queste reazioni, con la partecipazione dell'ossigeno, le sostanze presenti nel cibo “bruciano” lentamente per formare anidride carbonica. Allo stesso tempo, l'energia in essi contenuta viene rilasciata. Grazie a questa energia, il corpo esiste e lo utilizza per tutte le funzioni: la sintesi di sostanze, la contrazione muscolare, il funzionamento di tutti gli organi, ecc.

In natura esistono anche alcuni microrganismi che possono utilizzare l'azoto nel corso della vita. A causa dell'anidride carbonica contenuta nell'aria, avviene il processo di fotosintesi e la biosfera terrestre nel suo insieme vive.

Come sapete, l'involucro d'aria della Terra è chiamato atmosfera. L'atmosfera si estende per circa 1000 km dalla Terra: è una sorta di barriera tra la Terra e lo spazio. A seconda della natura dei cambiamenti di temperatura nell'atmosfera, ci sono diversi strati:

Atmosfera- Questa è una sorta di barriera tra la Terra e lo spazio. Attenua gli effetti delle radiazioni cosmiche e fornisce le condizioni sulla Terra per lo sviluppo e l'esistenza della vita. È l'atmosfera del primo guscio terrestre che incontra i raggi del sole e assorbe la dura radiazione ultravioletta del Sole, che ha un effetto dannoso su tutti gli organismi viventi.

Un altro “merito” dell’atmosfera è legato al fatto che assorbe quasi completamente la radiazione termica invisibile (infrarossa) della Terra e ne restituisce la maggior parte. Cioè l’atmosfera, trasparente ai raggi del sole, rappresenta allo stesso tempo una “coperta” d’aria che non permette alla Terra di raffreddarsi. Pertanto, il nostro pianeta mantiene una temperatura ottimale per la vita di una varietà di esseri viventi.

La composizione dell'atmosfera moderna è unica, l'unica nel nostro sistema planetario.

L'atmosfera primaria della Terra era costituita da metano, ammoniaca e altri gas. Insieme allo sviluppo del pianeta, l'atmosfera è cambiata in modo significativo. Gli organismi viventi hanno svolto un ruolo di primo piano nella formazione della composizione dell'aria atmosferica che è sorta e si mantiene con la loro partecipazione al momento attuale. Puoi guardare più in dettaglio la storia della formazione dell'atmosfera sulla Terra.

I processi naturali sia di consumo che di formazione dei componenti atmosferici si bilanciano approssimativamente tra loro, cioè assicurano una composizione costante dei gas che compongono l'atmosfera.

Senza l'attività economica umana, la natura affronta fenomeni come l'ingresso nell'atmosfera di gas vulcanici, fumo di incendi naturali e polvere di tempeste di polvere naturali. Queste emissioni si disperdono nell'atmosfera, si depositano o cadono sulla superficie terrestre sotto forma di precipitazioni. Per loro vengono presi i microrganismi del suolo e alla fine li trasformano in anidride carbonica, zolfo e composti di azoto del suolo, cioè nei componenti “ordinari” dell'aria e del suolo. Questo è il motivo per cui l'aria atmosferica ha, mediamente, una composizione costante. Con la comparsa dell'uomo sulla Terra, prima gradualmente, poi rapidamente e ora minacciosamente, è iniziato il processo di modifica della composizione gassosa dell'aria e di distruzione della naturale stabilità dell'atmosfera.Circa 10.000 anni fa, le persone impararono a usare il fuoco. I prodotti della combustione di vari tipi di combustibili sono stati aggiunti alle fonti naturali di inquinamento. All'inizio si trattava di legno e altri tipi di materiale vegetale.

Attualmente, il più dannoso per l'atmosfera è causato dal carburante prodotto artificialmente: prodotti petroliferi (benzina, cherosene, gasolio, olio combustibile) e carburante sintetico. Quando bruciati formano ossidi di azoto e di zolfo, monossido di carbonio, metalli pesanti e altre sostanze tossiche di origine non naturale (inquinanti).

Considerando l’enorme utilizzo della tecnologia al giorno d’oggi, si può immaginare quanti motori di automobili, aeroplani, navi e altre attrezzature vengono generati ogni secondo. ha ucciso l'atmosfera Aleksashina I.Yu., Kosmodamiansky A.V., Oreshchenko N.I. Scienze naturali: libro di testo per il 6o grado degli istituti di istruzione generale. – San Pietroburgo: SpetsLit, 2001. – 239 pag. .

Perché filobus e tram sono considerati modi di trasporto rispettosi dell'ambiente rispetto agli autobus?

Particolarmente pericolosi per tutti gli esseri viventi sono quei sistemi di aerosol stabili che si formano nell'atmosfera insieme a rifiuti industriali acidi e molti altri rifiuti industriali gassosi. L’Europa è una delle parti più densamente popolate e industrializzate del mondo. Un potente sistema di trasporti, una grande industria, un elevato consumo di combustibili fossili e di materie prime minerali portano ad un notevole aumento delle concentrazioni di sostanze nocive nell'aria. In quasi tutte le principali città d'Europa c'è smog Lo smog è un aerosol costituito da fumo, nebbia e polvere, uno dei tipi di inquinamento atmosferico nelle grandi città e nei centri industriali. Per maggiori dettagli vedere: http://ru.wikipedia.org/wiki/Smog e nell'aria si registra regolarmente un aumento dei livelli di inquinanti pericolosi come ossidi di azoto e zolfo, monossido di carbonio, benzene, fenoli, polveri sottili, ecc.

Non c'è dubbio che esiste una connessione diretta tra l'aumento del contenuto di sostanze nocive nell'atmosfera e l'aumento delle malattie allergiche e respiratorie, nonché di una serie di altre malattie.

Sono necessarie misure serie in relazione all'aumento del numero di automobili nelle città e allo sviluppo industriale previsto in alcune città russe, che inevitabilmente aumenterà la quantità di emissioni inquinanti nell'atmosfera.

Guarda come vengono risolti i problemi della purezza dell'aria nella "capitale verde d'Europa" - Stoccolma.

Un insieme di misure per migliorare la qualità dell’aria deve necessariamente includere il miglioramento delle prestazioni ambientali delle automobili; costruzione di sistemi di purificazione del gas presso imprese industriali; l’uso del gas naturale, anziché del carbone, come combustibile nelle imprese energetiche. Ora in ogni paese sviluppato esiste un servizio per monitorare lo stato di pulizia dell'aria nelle città e nei centri industriali, che ha in qualche modo migliorato l'attuale brutta situazione. Pertanto, a San Pietroburgo esiste un sistema automatizzato per il monitoraggio dell'aria atmosferica di San Pietroburgo (ASM). Grazie ad esso, non solo le autorità statali e locali, ma anche i residenti delle città possono conoscere lo stato dell'aria atmosferica.

La salute dei residenti di San Pietroburgo - una metropoli con una rete sviluppata di autostrade di trasporto - è influenzata principalmente dai principali inquinanti: monossido di carbonio, ossido di azoto, biossido di azoto, sostanze sospese (polvere), anidride solforosa, che entrano nell'aria atmosferica della città dalle emissioni delle centrali termoelettriche, dell'industria e dei trasporti. Attualmente, la quota di emissioni dei veicoli a motore rappresenta l’80% delle emissioni totali dei principali inquinanti. (Secondo le stime degli esperti, in più di 150 città della Russia, il trasporto automobilistico ha l'influenza predominante sull'inquinamento atmosferico).

Come vanno le cose nella tua città? Cosa pensi che si possa e si debba fare per rendere l’aria nelle nostre città più pulita?

Vengono fornite informazioni sul livello di inquinamento atmosferico nelle aree in cui si trovano le stazioni AFM a San Pietroburgo.

Va detto che a San Pietroburgo si è osservata una tendenza alla diminuzione delle emissioni di sostanze inquinanti nell'atmosfera, tuttavia le ragioni di questo fenomeno sono legate principalmente alla diminuzione del numero di imprese operative. È chiaro che da un punto di vista economico questo non è il modo migliore per ridurre l’inquinamento.

Traiamo le conclusioni.

Il guscio d'aria della Terra - l'atmosfera - è necessario per l'esistenza della vita. I gas che compongono l'aria sono coinvolti in processi importanti come la respirazione e la fotosintesi. L'atmosfera riflette e assorbe la radiazione solare e quindi protegge gli organismi viventi dai dannosi raggi X e dai raggi ultravioletti. L'anidride carbonica intrappola la radiazione termica proveniente dalla superficie terrestre. L'atmosfera della Terra è unica! La nostra salute e la nostra vita dipendono da questo.

L'uomo accumula sconsideratamente nell'atmosfera i rifiuti derivanti dalle sue attività, il che causa seri problemi ambientali. Dobbiamo tutti non solo renderci conto della nostra responsabilità per lo stato dell’atmosfera, ma anche, al meglio delle nostre capacità, fare il possibile per preservare la pulizia dell’aria, base della nostra vita.

L'atmosfera è l'involucro gassoso della Terra, è grazie all'atmosfera che sono diventati possibili l'origine e l'ulteriore sviluppo della vita sul nostro pianeta. L'importanza dell'atmosfera per la Terra è colossale: l'atmosfera scomparirà, il pianeta scomparirà. Ma ultimamente, dagli schermi televisivi e dagli altoparlanti radiofonici, sentiamo sempre più spesso parlare del problema dell'inquinamento atmosferico, del problema della distruzione dello strato di ozono e degli effetti dannosi delle radiazioni solari sugli organismi viventi, compreso l'uomo. Qua e là si verificano disastri ambientali che hanno vari gradi di impatto negativo sull’atmosfera terrestre, influenzando direttamente la composizione del gas. Purtroppo dobbiamo ammettere che con ogni anno di attività industriale umana l'atmosfera diventa sempre meno adatta al normale funzionamento degli organismi viventi.

L'aspetto dell'atmosfera

L'età dell'atmosfera è solitamente equiparata all'età del pianeta Terra stesso: circa 5000 milioni di anni. Nella fase iniziale della sua formazione, la Terra si è riscaldata fino a raggiungere temperature impressionanti. “Se, come crede la maggior parte degli scienziati, la Terra appena formata fosse estremamente calda (avesse una temperatura di circa 9000 ° C), la maggior parte dei gas che componevano l'atmosfera l'avrebbero lasciata. Man mano che la Terra si raffreddava e solidificava gradualmente, i gas disciolti nella crosta liquida fuoriuscivano da essa”. Da questi gas si formò l'atmosfera terrestre primaria, grazie alla quale divenne possibile l'origine della vita.

Non appena la Terra si è raffreddata, attorno ad essa si è formata un'atmosfera dai gas rilasciati. Sfortunatamente, non è possibile determinare l'esatta percentuale di elementi nella composizione chimica dell'atmosfera primaria, ma si può presumere con precisione che i gas inclusi nella sua composizione fossero simili a quelli ora emessi dai vulcani: anidride carbonica, acqua vapore e azoto. “I gas vulcanici sotto forma di vapore acqueo surriscaldato, anidride carbonica, azoto, idrogeno, ammoniaca, fumi acidi, gas nobili e ossigeno formavano la protoatmosfera. In questo momento non si verificava l'accumulo di ossigeno nell'atmosfera, poiché veniva speso per l'ossidazione dei fumi acidi (HCl, SiO 2, H 2 S)” (1).

Esistono due teorie sull'origine dell'elemento chimico più importante per la vita: l'ossigeno. Quando la Terra si raffreddò, la temperatura scese a circa 100° C, la maggior parte del vapore acqueo si condensò e cadde sulla superficie terrestre sotto forma di prima pioggia, dando luogo alla formazione di fiumi, mari e oceani: l'idrosfera. “Il guscio d’acqua sulla Terra ha fornito la possibilità di accumulare ossigeno endogeno, diventando il suo accumulatore e (una volta saturo) fornitore dell’atmosfera, che a questo punto era già stata ripulita da acqua, anidride carbonica, fumi acidi e altri gas come risultato dei temporali passati” (1).

Un'altra teoria afferma che l'ossigeno si formò durante la fotosintesi come risultato dell'attività vitale degli organismi cellulari primitivi, quando gli organismi vegetali si stabilirono su tutta la Terra, la quantità di ossigeno nell'atmosfera iniziò ad aumentare rapidamente. Tuttavia, molti scienziati tendono a considerare entrambe le versioni senza esclusione reciproca.

Cambiamenti nella composizione dell'atmosfera terrestre

Fasi di sviluppo della vita sulla Terra		Cambiamento nella composizione atmosferica
Educazione del pianeta	4,5 – 5 miliardi di anni fa	Nessuna atmosfera
La comparsa di segni di vita sulla Terra	2,5 – 3 miliardi di anni fa	L'atmosfera primaria non contiene ossigeno
Conquista attiva della Terra da parte degli organismi viventi

Formazione dell'atmosfera. Informazioni e fatti sull'atmosfera. Atmosfera della Terra. Storia della formazione atmosferica

La struttura dell'atmosfera

Troposfera

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Composizione atmosferica

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Effetto serra

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