(от грен, atmos - шар и sphaira - среда) - газовая оболочка, окружающая земной шар. Масса атмосферы примерно в миллион раз меньше массы Земли.
Газ, который образует атмосферу, называется воздухом. Как всякий газ, воздух занимает все свободное пространство, поэтому на поверхности земли нет места, где бы не было воздуха. У земли воздух удерживается силой тяжести. По мере увеличения высоты воздух становится все более разреженным. На высоте 100 км остается меньше одной миллионной доли общей массы атмосферы, однако полярные сияния, которые наблюдаются на высоте 1000 км, свидетельствуют о наличии там воздуха. Верхней границы у атмосферы нет, она постепенно переходит в космическое пространство.
Воздух представляет собой смесь газов. При температурах, наблюдающихся на Земле, все составляющие воздуха находятся в газообразном состоянии и подчиняются закону идеальных газов. В воздухе всегда присутствует водяной пар - газообразная фаза воды. При различных температурах и давлении водяной пар может находиться в атмосфере или в жидком состоянии (вода), или в твердом (лед). Поступает он в атмосферу главным образом с поверхности океанов и растительного покрова благодаря транспирации (от лат. trans - сквозь, через и spiro — дышу, выдыхаю).
В атмосферном воздухе соотношение газов естественного происхождения, кроме , постоянно. Это относится как к основным газам - азоту, кислороду и аргону, образующим 99,95% массы атмосферы, так и к малым газовым примесям - неону, гелию, метану, криптону, водороду и другим, содержание которых составляет десятитысячные, миллионные и миллиардные доли процента. Напротив, содержание диоксида углерода (СО2 — углекислый газ) и озона (03) меняется в зависимости от сезона и места.
Общая масса этих газов небольшая, но они оказывают влияние на тепловой режим атмосферы и земной поверхности. Диоксид углерода интенсивно потребляется на суше растениями, а в океанах водорослями, которые в процессе фотосинтеза преобразуют его в живое вещество, служащее питанием животному миру.
В до индустриальную эпоху газовый состав атмосферы в течение многих сотен лет не менялся, но с началом индустриальной эпохи сжигание ископаемого топлива - угля, нефти, природного газа — привело к нарушению природного баланса и росту в атмосфере углекислого газа (частей на миллион): в 1890 г. — 295, в 1935 г. — 310, в 1962 г. — 320, в 1973 г. — 324, в 1991 г. — 330, в 1994 г. — 352, в 1996 г. — 363. В химическом отношении углекислый газ пассивен (время жизни молекулы С02 - около 4,5 года), поэтому он может длительно находиться в атмосфере и накапливаться.
В атмосфере во взвешенном состоянии плавают мельчайшие твердые и жидкие частицы, называемые аэрозолями. Размер их составляет 0,001 - 5 мкм (микрометров).
К образованию аэрозолей приводят такие естественные процессы, как ветровое волнение над океанами, разбрызгивающее пену, ветровая эрозия горных пород и поднимаемая при этом пыль, лесные и торфяные пожары, вулканические извержения.
Кроме естественных аэрозолей в атмосфере находится большое количество аэрозолей индустриального происхождения. Это дымы промышленных предприятий, вентиляционные выбросы различных производств (например, цементных заводов), транспорта и т. д. Концентрация аэрозолей весьма неравномерна: во всей атмосфере в целом аэрозолей естественного происхождения содержится во много раз больше, чем техногенных, а в промышленных районах наоборот.
За исключением водяного пара и аэрозолей, газовый состав воздуха постоянен до высоты около 100 км. Постоянство состава обусловлено сильным перемешиванием воздуха как по вертикали, так и по горизонтали.
По мере увеличения высоты преобладают более легкие газы. Кроме этого, под действием ультрафиолетовой происходит расщепление молекул кислорода и малых газовых примесей на атомы. Начиная с высоты 800 км и выше преобладают водород и гелий. Некоторые молекулы и атомы благодаря столкновениям приобретают вторую космическую скорость и улетают в космическое пространство.
Cтраница 1
Воздушный океан обладает способностью к самочищению от загрязняющих веществ. Аэрозоли вымываются из атмосферы осадками, ионы оседают под влиянием электрического поля атмосферы, а также вследствие гравитации. За это время при скорости ветра 2 м / с выброс из трубы будет отнесен на 10 км, частицы меньшего диаметра осядут на еще большем расстоянии. Оседанию способствует сорбция их на поверхности более крупных частиц. В отсутствие атмосферных осадков происходит выпадение аэрозолей в результате соприкосновения нижнего слоя воздуха с земной поверхностью и предметами, расположенными на ней. Так, воздушные потоки, переносящие загрязнения, очищаются, встречая на своем пути лес. На деревьях осаждаются не только твердые частицы, но и летучие вещества.
Воздушный океан, окутывающий Землю, предохраняет ее поверхность от прямого воздействия первичных космических лучей.
Воздушный океан сейчас содержит более 500 млн. т угарного газа. Две третьих из них создано индустриальной деятельностью человека. Больше 200 млн. т угарного газа выпустили в воздух планеты автомобили, суммарная мощность, которых в СССР в 2 раза, а в масштабах Земли в 10 раз превышает мощность всех электростанций.
Воздушный океан, окружающий наше тело, не приходит в соприкосновение с внутренними органами. Но ни одна клетка не может существовать, если не получает в достаточном количестве кислород и не удаляет отработанные продукты обмена веществ. Вот почему у сложных многоклеточных организмов в процессе эволюционного развития возникла особая внутренняя среда, в известной мере отгороженная от окружающего мира.
Размеры воздушного океана нашей планеты огромны, и может показаться, что сотни миллионов тонн загрязнений, поступающих ежегодно в атмосферу и составляющих менее одной десятитысячной доли процента от массы атмосферы, являются лишь каплей в море. Однако это далеко не так, потому что с течением времени количество загрязняющих атмосферу веществ накапливается. Загрязняющие атмосферу вещества распределены неравномерно, и в некоторых местах их концентрация уже теперь является недопустимо высокой. И, наконец, даже весьма малые концентрации некоторых веществ являются опасными.
Окружающий нас воздушный океан состоит из молекул азота и кислорода со следами аргона, диоксида углерода и других газов. Эти молекулы постоянно бомбардируют все предметы на поверхности Земли, и поэтому открытая поверхность ртути в широком сосуде барометра испытывает действие давления, которое вталкивает ртуть в трубку на высоту около 760 мм. Изменения погоды сопровождаются изменениями атмосферного давления, что приводит к изменениям показаний барометра. Изменения атмосферного давления обычно происходят за 12 - 24 ч перед изменениями погоды, и это дает возможность делать предсказания погоды.
Атмосферой или воздушным океаном называется слой газов, следующий за суточным движением Земли. Атмосфера распространяется от поверхности Земли па несколько тысяч километров. Общая масса атмосферы равна примерно (5 - 6) 1015 т, что составляет около одной миллионной массы Земли. Несмотря на относительно большую вертикальную протяженность атмосферы, более половины общей массы ее сосредоточено в слоях ниже 5 км.
Как известно, воздушный океан неоднороден по вертикали. Самой агрессивной частью является околоземный слой, где скапливаются мельчайшие частицы самого различного состава и происхождения.
Атмосферой, или воздушным океаном, называется слой газов, следующий за суточным движением Земли. Атмосфера распространяется от поверхности Земли на несколько тысяч километров. Общая масса атмосферы равна примерно (5 - 6) 1015 т, что составляет около одной миллионной массы Земли. Несмотря на относительно большую вертикальную протяженность атмосферы, более половины общей массы ее сосредоточено в слоях ниже 5 км.
А Высоко в голубом воздушном океане пролетает самолет.
Я доказал, что воздушный океан, на дне которого мы живем, насыщен зародышами этих микроскопических существ, всегда готовых к размножению на останках отжившей материи, чтобы выполнить свою роль разрушителей, которая для них и есть проявление жизни. И если бы законы развития, управляющие изменениями тканей и жидкостей в организме животных, не препятствовали бы размножению этих существ (или, точнее, не сдерживали бы его в пределах, совместимых с нормальной жизнью и здоровьем), то нас в любой момент мог бы захлестнуть их неудержимый поток. Но как только жизнь угасает, ничто уже не препятствует тому, чтобы любая часть животного или растительного организма стала пищей для этих микроскопических существ. Короче говоря после смерти жизнь проявляется в новой форме и в новом качестве. Рассеянные повсюду зародыши микроорганизмов начинают развиваться, и под их влиянием либо органическая материя переходит в газообразное состояние за счет процессов брожения, либо кислород воздуха связывается с ней в большом количестве и вызывает ее постепенное и полное сгорание.
Мы живем на дне воздушного океана, и наш слух приспособлен к восприятию звуковых волн, распространяющихся в воздухе.
Энергия пятого океана-так нередко называют воздушный океан - колоссальна. По подсчетам ученых, ветер может дать в 3000 раз больше энергии, чем человечество получает сейчас из угля, сжигаемого во всем мире. Так, может быть, надо пересмотреть наше отношение к этому источнику энергии.
Огромные энергетические возможности заложены в воздушном океане, в кинетической энергии ветра. Подсчитано, что только в 90-метровом слое от поверхности земли над всей территорией Советского Союза энергия ветра составляет 130 млрд. киловатт. Ежегодно на одном квадратном километре земной поверхности за счет силы ветра можно получить 250 - 750 киловатт мощности, или 2 19 - 6 57 киловатт-часов электроэнергии.
© Текст. ООО «Детское издательство Елена», 2015
© Издание, оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2015
Все права защищены. Никакая часть электронной версии этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для частного и публичного использования без письменного разрешения владельца авторских прав.
© Электронная версия книги подготовлена компанией ЛитРес ()
* * *
Давайте знакомиться!
Здравствуйте, ребята! Меня зовут Чевостик. Я живу на книжной полке, в библиотеке у дяди Кузи. Не удивляйтесь, я небольшого роста, а нижняя полка в книжном шкафу дяди Кузи очень высокая и просторная, поэтому мне на ней хорошо и удобно. Какой я? Похож на обыкновенного мальчишку, волосы рыжие, характер весёлый. Дядя Кузя в шутку зовёт меня Чевочка с хвостиком. Но никакого хвоста у меня нет, зато есть ушки на макушке. Больше всего на свете я люблю узнавать новое, поэтому всё время задаю всякие вопросы дяде Кузе. О чём бы я ни спросил, он всё знает и мне рассказывает. Это потому что дядя Кузя очень умный. Он прочитал много-много разных книг. А ещё мы с ним любим путешествовать! В путешествиях нам помогает времяскок. Это такой прибор, его дядя Кузя изобрёл. Набираешь на времяскоке место и время, куда хочешь попасть, раз, два – и уже там! Сегодня мы наверняка тоже куда-нибудь отправимся!
Путешествие начинается
Материки и океаны
– Чевоостик!
– Чевочка с хвостиком. Привет! Собирайся скорее, нам пора! Нас ждёт знакомство с Землёй.
– Тогда нужно захватить лопатку и ведёрко. Чтобы копать было удобнее.
– Чевостик, я говорю не о той земле, которую лопатой копают, а о нашей планете. Как ты думаешь, что я держу в руках?
– Шар на палочке. На нём нарисованы всякие цветные пятна.
– Этот шар называется глобус. Он изображает нашу Землю – планету, на которой мы живём. Коричневым, жёлтым, зелёным цветами изображена суша. Синим – вода, белым – лёд.
– Не понимаю, дядя Кузя, зачем столько цветов? Сделали бы сушу чёрной, а воду белой. Так ведь понятнее!
– Чевостик, наша планета не гладкий шарик. Есть места высокие, есть низкие. Глубокие места окрашены на глобусе тёмно-синим цветом, места, где глубина небольшая – голубым. На суше низкие места обозначены зелёным, жёлтым цветами, горы – коричневым. Чем темнее коричневый цвет, тем гора выше.
– А какая гора самая высокая на свете?
– Эверест. Она находится в горной системе Гималаи. Высота её почти 9 километров!
– Ого! А где эти Гималаи?
– На востоке материка Евразия.
– А что такое материк?
– Сейчас объясню. Обрати внимание, Чевостик, на глобусе изображено много участков суши. Маленькие кусочки суши, со всех сторон окружённые водой – это острова, большие – это материки. Материков на Земле всего шесть. Первый – Евразия. Это самый крупный материк, на нём находится и наша страна, Россия. Ниже, под Евразией – жаркая Африка. Справа внизу, самый маленький материк – Австралия. С другой стороны глобуса – Северная и Южная Америки. Наконец, в самом низу глобуса, материк Антарктида, который покрыт снегом и льдом. Запомнил?
– Кажется, запомнил. Между прочим, дядя Кузя, ты про ещё один материк забыл!
– Это какой же?
– А вот здесь, наверху глобуса такая же белая шапочка, как внизу.
– Ах, вот ты о чём! Это Арктика, Чевостик. Она – не материк. Здесь, как и в Антарктиде, много льда, только суши под ним нет.
– А что же есть?
– Вода. Северный Ледовитый океан.
– Теперь объясни, что такое океан?
– Огромные участки водной оболочки Земли, разделённые материками, называются океанами. Тебе нелишним будет запомнить их названия. Самый большой обманчиво зовётся Тихий. Моряки прекрасно знают, какой он на самом деле суровый и капризный. Второй по величине океан – Атлантический. Третий – Индийский, он расположен в тёплых тропических широтах. Четвёртый ты уже знаешь – Северный Ледовитый, покрытый ледяной шапкой. И, наконец, последний океан – Южный. Правда, учёные до сих пор спорят, признавать ли его отдельным или считать частью Атлантического.
– Попробую перечислить. Значит так: всего океанов пять. Самый большой – Тихий. Северный Ледовитый покрыт снегом и льдом, а Индийский – тёплый. Остался Атлантический. И Южный, про которые учёные спорят. Ничего не забыл?
– Всё запомнил, настоящий географ!
– Кто-кто?
– Географ. Учёный, который изучает Землю. География – наука о нашей планете – Земле.
– Дядя Кузя, а мне кажется, что на глобусе воды больше, чем суши.
– Ты прав, Чевостик. Вода занимает более двух третей поверхности Земного шара. На нашей планете кроме океанов есть ещё моря, множество озёр и рек.
Воздушный океан Земли
Земля
На этом уроке мы узнаем, что такое атмосфера, познакомимся с ее свойствами и характеристиками. А также узнаем, как она взаимодействует с другими частями планеты.
Тема: Земля
Урок: Воздушный океан Земли
Атмосфера — газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология. Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.
Воздух — естественная смесь газов, образующая земную атмосферу. Воздух необходим для нормального существования подавляющего числа наземных живых организмов.
В настоящее время атмосфера Земли состоит, в основном, из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).
Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды и углекислого газа.
Рис. 1. Состав атмосферы Земли ()
Воздушным океаном атмосферу можно назвать из-за огромных размеров, циркуляции и схожих с гидросферой процессов.
Загрязнение воздуха является изменчивым процессом; множество различных загрязнителей участвует в этом. После выброса загрязняющих веществ в воздух они взаимодействуют друг с другом и окружающей средой, вступая в сложные реакции в зависимости от температуры, влажности и прочих условий внешней среды. Загрязняющие вещества можно разбить на две группы:
Первичные загрязняющие вещества - вещества, образующиеся в ходе деятельности человека;
Вторичные загрязняющие вещества - вещества, образующиеся в результате взаимодействия первичных загрязняющих веществ с атмосферой. Воздух загрязняют машины, заводы.
Рис. 2. Загрязнение воздуха ()
Толщина атмосферы — примерно 120 км от поверхности Земли.
Атмосфера имеет следующее строение:
Рис. 3. Строение атмосферы ()
Чем выше от поверхности Земли, тем ниже становится температура.
Облака - скопления взвешенных в атмосфере водяных капель и ледяных кристаллов. Облака образуются главным образом в тропосфере.
Облака бывают трех типов:
Рис. 4. Перистые облака ()
Рис. 5. Кучевые облака ()
Рис. 6. Слоистые облака ()
Кучевые и слоистые облака участвуют в выпадении осадков.
К характеристикам атмосферы относятся: температура, давление, скорость ветра.
Погода - это состояние нижнего слоя атмосферы, в определенном месте и в определенное время.
Климат - многолетний режим погоды. На формирование климата оказывают влияние ряд причин, которые называются климатообразующими факторами: количество солнечной энергии, рельеф, Мировой океан, географическое положение, морские течения.
Основной характеристикой погоды является температура воздуха.
В атмосфере происходит постоянная циркуляция воздуха: холодный опускается вниз, а горячий поднимается вверх. Таким образом, происходит вертикальное перемещение воздуха.
Ветер - это горизонтальный поток воздуха. Основными его характеристиками являются скорость и направление.
Молния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране и др. Ток в разряде молнии достигает 10—100 тысяч ампер, напряжение — миллионов вольт (иногда достигает 50 млн. вольт), тем не менее, погибает после удара молнией лишь 47,3 % людей.
Гроза — атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветром.
1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н. Природоведение: учеб. для 3,5 кл. сред. шк. - 8-е изд. - М.: Просвещение, 1992. - 240 с.: ил.
2. Бахчиева О.А., Ключникова Н.М., Пятунина С.К. и др. Природоведение 5. - М.: Учебная литература.
3. Еськов К.Ю. и др. Природоведение 5 / Под ред. Вахрушева А.А. - М.: Баласс.
1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н. Природоведение: учеб. для 3,5 кл. сред. шк. - 8-е изд. - М.: Просвещение, 1992. - с. 173, задания и вопрос. 1, 2, 5.
2. Какие бывают облака?
3. Что такое погода и климат?
4. * Подготовьте небольшое сообщение о крупной грозе. Какой ущерб она нанесла?
Каждый из нас с малых лет знает, что он дышит воздухом, что без воздуха и дыхания невозможна жизнь. Глядя на безоблачное синее летнее небо, на вершины гор, каждый спрашивал себя, есть ли там, в вышине, такой же воздух, каким мы дышим на поверхности Земли, как велик «воздушный океан», сколь он глубок, из чего он состоит, везде ли одинаков.
Исследователи-географы и альпинисты побывали на многих самых высоких вершинах гор и убедились, что воздух там есть, хотя чем выше горы, тем труднее дышать.
Стратонавты и летчики поднимались на стратостатах и самолетах с особыми приборами для нормального дыхания выше самых высоких горных вершин, покрытых вечными снегами и льдами. На высоте 5000 м и выше дышать без особого прибора, подающего кислород, человеку уже трудно. На этой высоте свободно могут дышать лишь некоторые птицы.
Самые отдаленные облака, как показывают измерения, плывут на высоте около 80 км. Если бы там не было атмосферы , они не могли бы держаться на этой высоте.
В ясные ночи нередко можно видеть «падающие звезды» - это метеориты, влетающие в атмосферу Земли. Некоторая часть метеоритов падает на поверхность Земли в виде каменных или железных обломков, пролетев всю толщу атмосферы.
Попав в воздушную оболочку Земли, метеорит сталкивается с молекулами воздуха. Впереди него образуется как бы подушка - слой сжатого и сильно нагретого (до 20 тыс. градусов) воздуха, который светится вместе с самим метеоритом. Это свечение начинается на высоте около 120 км. Следовательно, воздух имеется и на этой высоте, хотя он здесь в миллион раз разреженнее, чем у поверхности Земли.
Наконец, верхняя граница полярных сияний достигает высоты 1000-1200 км от поверхности Земли. Если бы там не было газов, полярные сияния не могли бы возникать.
Вблизи земной поверхности содержится азота в сухом воздухе по объему 78,03%, кислорода - 20,99%, аргона - 0,94%, углекислого газа - 0,03%, водорода - 0,01 % и крайне ничтожные доли («следы») других газов - гелия, неона, криптона, ксенона и т. д.
В воздухе всегда имеется некоторое количество водяного пара - от 0,1 до 4%. Кроме газов, в воздухе довольно много мельчайшей пыли. Пылинок в 1 см³ воздуха, даже самого чистого, например в открытом месте после дождя, может насчитываться в нижних слоях атмосферы до 30 000, а при других условиях - сотни тысяч, даже миллионы.
Выше 100 км от поверхности Земли кислород и азот содержатся в воздухе не в таком виде, как в нижних слоях атмосферы. Внизу каждая молекула кислорода состоит из двух атомов (О2), а выше 100 км молекулы его распадаются на отдельные атомы и получается атомный кислород (О1). Выше 200 км на атомы распадается и азот.
Таков состав внешней оболочки Земли - атмосферы.
СФЕРА ЖИЗНИ
Кроме перечисленных выше основных оболочек, или геосфер, образующих Землю, некоторые ученые выделяют в качестве самостоятельной геосферы Земли еще одну - биосферу , т. е. то пространство, в котором существует на нашей планете жизнь (по-гречески «биос» - жизнь).
Это совершенно особая по своим качествам геосфера. Ведь жизнь во всем бесконечном многообразии ее форм распространена в нескольких из перечисленных выше геосфер. Она имеется в нижних слоях атмосферы, во всей толще воды Мирового океана, т. е. в океанах, морях, реках, болотах и т. п., на поверхности почти всей суши и даже на некоторой глубине в коре земного шара.
Биосфера состоит из всех наиболее распространенных в природе химических элементов, но характерными для нее являются элементы, входящие в состав живого вещества,- водород, кислород, азот, сера и особенно углерод.
ПЛОТНОСТЬ ЗЕМЛИ
Среднюю плотность (удельный вес) Земли удалось определить в самом конце XVIII в. при помощи чрезвычайно чувствительного прибора - крутильных весов. Этот прибор позволил сравнить притяжение небольшого свинцового шарика большим свинцовым шаром и Землей. Крутильные весы представляют собой легкий стержень, подвешенный за середину на тонкой металлической нити. По концам стержня укреплены два небольших свинцовых шарика. Два больших свинцовых шара подвешены так, что они находятся по разные стороны от стержня.
Когда стали приближать большие шары к маленьким, то они притянули к себе маленькие шарики и закрутили нить.
Так как сила сопротивления нити закручиванию была заранее измерена, то по углу, на который повернулся стержень, можно было вычислить силу притяжения большим свинцовым шаром маленького шарика. Притяжение же маленького свинцового шарика Землей - его вес. Значит, легко было узнать, во сколько раз слабее, чем Земля, большой свинцовый шар притягивает маленький шарик крутильных весов.
По закону всемирного тяготения, открытому Ньютоном, можно было вычислить, во сколько раз масса Земли больше массы большого свинцового шара. Так как радиус Земли известен,то легко было определить ее объем, а разделив массу на объем, найти среднюю плотность Земли; она равна 5,52
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .