Атмосфера. Часть 1

На этой странице вы узнаете    

• Какой газ доминирует в составе атмосферы? 
• Можно ли голодать из-за недостатка воздуха? 
• Какие 3 мм ежедневно спасают нас от гибели?

Знакома ли вам фраза «Иди на улицу, проветрись, подыши воздухом?» Понятно, что в деревне и в промышленном городе состав воздуха будет различаться, так же, как и воздух на разной высоте. Давайте сегодня подробно поговорим о составе атмосферы и ее делении на элементы.

Атмосфера 

Атмосфера – это газовая оболочка Земли. 

Какие у нее есть особенности?

• Не имеет точного верхнего предела, рассчитанного в километрах от поверхности. Условно ее границей считают высоту 150–200 км.
• Постепенно переходит в околоземную часть космического пространства.
• Движется вместе с Землей, так как на нее действует сила гравитации (сила притяжения земли). 

Какой газ доминирует в составе атмосферы? Атмосферный воздух представляет собой смесь газов – азота, кислорода, аргона и других. В наибольшем количестве в составе атмосферы содержится азот. Кислород, благодаря которому существуем мы и все живые организмы, составляет всего 1/5 долю от общего состава воздуха.

Теперь применим полученные знания на практике.
На ОГЭ уже в самом первом задании может попасться такой вопрос:

На какой газ из перечисленных приходится наименьшая доля в составе воздуха атмосферы? 

1) азот
2) водород
3) кислород
4) аргон

Вспоминаем диаграмму, приведенную выше. Доля содержания азота — 78%, кислорода — 21%, аргона — 0,9% и 0,1% — «остальные газы». Кажется, что правильный ответ «4 — аргон»? Но здесь есть небольшая ловушка. Важно понимать, что водород — это тоже газ и он присутствует на диаграмме в составе «других» газов. 

Так что правильный ответ: 2.  

Именно благодаря наличию атмосферы, на Земле сформировалась жизнь в том виде, в котором она сейчас существует. 

Зачем нам вообще атмосфера? 

Ответ заключается в том, что она позволяет существовать всему живому на планете. А точнее: 

1. Защищает нас от солнечных лучей благодаря наличию озонового слоя. 
2. Стоит на охране температурного баланса. Благодаря ей нет значительных скачков между дневными и ночными значениями температур.
3. Обеспечивает нас кислородом, который нужен и растениям, и людям, и животным. 
4. Способствует поддержанию атмосферного давления.

Кроме того, человек научился использовать атмосферные газы в своих целях.

Что можно сделать из атмосферного воздуха? 

• Азотные удобрения – первый пример. Их можно получать искусственно почти в неограниченных количествах из углеводородного сырья и атмосферного азота, так как его в атмосфере «хоть отбавляй». Азот принимает участие в формировании протеинов (белков) в растениях, улучшая их рост, выносливость и урожайность.

• Аргон широко применяется в пищевой промышленности как упаковочный газ, в качестве вещества для тушения пожаров, в медицине для очистки воздуха и в качестве наркоза. Однако самое распространенное применение этот газ получил в сварочных работах.

Можно ли голодать из-за недостатка воздуха?   Можно. Кислородное голодание мозга – это результат пониженного содержания кислорода в организме. Его первые признаки: головные боли, сонливость, заторможенность, быстрая утомляемость, нарушение концентрации внимания. Потому что в условиях нехватки кислорода в первую очередь страдает именно наш мозг.     С каждым километром высоты концентрация кислорода падает на 2%. Атмосфера может содержать кислород до 115 км, но на высоте 5 км у неподготовленного человека возникает кислородное голодание. На высоте 9 км уже невозможно дышать самостоятельно.    Обратите внимание: если вы не ходите в горы, это не значит, что вы не сможете с этим столкнуться в обычной жизни. Кислородное голодание также может наступить в душных помещениях, при плавании, игре на духовых инструментах или чрезмерных физических нагрузках.

Как любая оболочка Земли, атмосфера имеет не только сложный состав, но и особенное строение.

Слои атмосферы 

Атмосфера имеет слоистое строение. С изменением высоты меняются различные характеристики воздуха, такие как температура, плотность, состав. Поэтому мы и выделяем разные слои. Каждый из них, кроме верхнего, имеет более-менее точные границы. 

Слоев у нас всего 5 начиная от поверхности планеты, это:

• тропосфера,
• стратосфера,
• мезосфера,
• термосфера, 
• экзосфера.

Тропосфера 

Толщина этого слоя на экваторе (~ 15 км) будет больше, нежели на полюсах (~ 10 км). В тропосфере содержится более 80% массы атмосферы и примерно 90% всего водяного пара. В этом слое происходит почти вся жизнь людей, выше него уже не летают самолеты и именно здесь происходит образование кучевых облаков.

В чем главная особенность тропосферы? Здесь формируются облака, воздушные вихри (циклоны и антициклоны), и выпадают осадки. В общем, здесь формируется погода.

В этом слое температура с увеличением высоты понижается в среднем на 0,6 градуса каждые 100 м (или 6 градусов каждый километр). Мы можем это заметить, посмотрев на фотографии горы Эверест. Она покрыта снегом, хотя находится далеко не в полярных широтах.

А давление падает на 100 мм.рт.ст. каждые 100 м, поэтому метеопатам (людям, патологически реагирующим на метеорологические изменения) нужно быть особенно осторожными в горах. Да и любому неподготовленному к горным восхождениям человеку с определенной высоты будут ощутимы изменения давления и температуры.

Стратосфера 

Здесь содержится чуть менее 20% массы атмосферы. С увеличением высоты температура медленно повышается, дует сильный ветер, воздух разряжен (менее плотный), формируются перламутровые облака. Верхняя граница слоя доходит до 40–55 км.

Какие 3 мм ежедневно спасают нас от гибели? В стратосфере находится главный наш защитник от разрушительного действия ультрафиолетовых лучей – озоновый слой. Он располагается на высоте от 20 до 40 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20). Но если распределить его равномерно по планете, то его толщина составит всего 3 мм.

Мезосфера  

Этот слой не очень мощный, верхняя граница проходит уже на 70–80 км. Здесь плотность воздуха в 200 раз меньше, чем на поверхности земли (воздух очень сильно разряжен), температура с высотой понижается. В мезосфере образуются самые высокие облака – серебристые. 

Термосфера (или ионосфера)

Температура сильно растет с высотой. Именно здесь «обитают» полярные сияния, на высоте примерно 90–150 км. При этом верхняя граница слоя доходит до 800 км. Также здесь летают спутники и метеориты, которые, попадая в термосферу, начинают гореть, но полностью сгорают в мезосфере. 

Экзосфера 

Тот слой, границы которого мы можем определять лишь условно. Слабое повышение температуры с высотой и очень-очень разреженный воздух. В этом слое свободно летают космические спутники, ведь верхняя граница находится от 1600 км и выше.

Чтобы не перепутать последовательность слоев, держите интересную запоминалку по первым буквам названий слоев:

Между всеми слоями существуют переходные границы (паузы). 

Каждой из них дается название, однокоренное названию нижнего слоя. Например, между тропосферой (1 слой поверхности) и стратосферой (2 слой) существует тропопауза, между стратосферой и мезосферой (3 слой) – стратопауза и т.д.

Как уже было сказано, мы живем в тропосфере. И именно здесь происходят самые динамичные явления и изменения в атмосфере, которые мы знаем как погоду.

Погода 

Погода – состояние нижних слоев атмосферы здесь и сейчас, либо за какой-то небольшой промежуток времени (до месяца) на определенной местности. 

С пониманием термина «погода» проблем возникнуть не должно. Это то, что у вас сейчас за окном. Но важно понимать, что погода характеризуется элементами и явлениями. 

• Элементы погоды: температура воздуха, влажность, давление, ветер. 
• К явлениям погоды относят туманы, метели, дождь, радугу и другие. Некоторые, такие как ураганы, ливни, засухи, могут носить разрушающий характер.  

Климат – многолетний режим погоды: из года в год повторяются одни и те же характеристики. 

Климат характеризуется среднегодовыми показателями: температуры, влажности, осадков и т.д.

Иными словами, погода меняется быстро: только что на улице было ясно, но вот небо затянулось тучами и начался дождь. А климат — это некие средние показатели погоды, которые повторяются каждый год: летом солнечно и жарко, а зимой идет снег. Климат тоже может меняться, но на это уходят годы, а иногда и века.

На ОГЭ в задании №21 могут спросить следующее:

В каких двух из перечисленных высказываний содержится информация о погоде?

1. Завтра в Красноярске прогнозируется сильный дождь и порывистый ветер.
2. В Казани среднегодовая влажность воздуха составляет 75 %. 
3. Сейчас над Дзержинском проходит антициклон, он принес безоблачность.
4. Среднегодовая температура в Елабуге составляет около 5,0 °С.
5. Зима в Калининграде мягкая и изменчивая. Средняя температура в январе составляет всего около 1,5 градусов мороза.

Для решения данного задания вспоминаем разницу климата и погоды. Климат — всегда, погода — здесь и сейчас. В высказываниях 2, 4 и 5 говорится о состоянии атмосферы в данных местах на протяжении долгого времени, значит, это климат. А в высказываниях 1 и 3 — состояние атмосферы в данный момент.

Верный ответ: 13.

Погода и климат зависят от множества факторов: солнечной радиации, температуры, давления. Подробнее об этом мы рассказываем в статье «Атмосфера. Часть 2».

Фактчек

• Атмосфера более чем на 99% состоит из азота, кислорода и аргона. В ней выделяют пять слоев: 1 – тропосфера, 2 – стратосфера, 3 – мезосфера, 4 – термосфера (или ионосфера), 5 – экзосфера. 
• В тропосфере и стратосфере содержится практически 100% всей массы атмосферы. 
• С высотой в тропосфере температура воздуха понижается в среднем на 0,6 градуса каждые 100 м (или 6 градусов каждый километр). В ней же формируется погода. В стратосфере содержится озоновый слой.
• Погода – состояние нижнего слоя атмосферы в данный момент. Ее можно описать с помощью элементов и явлений. Например, сегодня погода дождливая, в некоторых местах идет ливень.
• Климат — это многолетний режим погоды, характерный для данной местности в силу ее географического положения.

Проверь себя 

Задание 1. 
Температура у подножья горы Монблан (4800 м) 0°C. Вычислите температуру на вершине горы?

1. -10,5°C
2. -12,5°C
3. -28,8°C
4. -12,3°C

Задание 2. 
Что из перечисленного характерно для тропосферы?

1. понижение давления с высотой 
2. перламутровые облака
3. резкое повышение температуры с высотой
4. полярные сияния

Задание 3.
Вставьте пропущенные слова:

Стратосфера — слой атмосферы, расположенный над (…) на высоте от 8 до 50 км. Цвет неба в этом слое кажется фиолетовым, что объясняется (…) воздуха, из-за которой солнечные лучи почти не (…).   

Список слов:

1. мезосфера
2. рассеивается
3. разреженность
4. проникать
5. плотность
6. тропосфера

Задание 4.
Выберите верные утверждения:

1. Воздух тропосферы прогревается от суши и воды.
2. В газовом составе атмосферы преобладает кислород.
3. В тропосфере расположен озоновый слой. 
4. Чем выше от поверхности, тем более разрежен воздух.

Ответы: 1. — 3; 2. — 1; 3. — 6, 3, 2; 4. — 1, 4.