logo
lektsii_meteorologia

Проблемная лекция 2 из модуля 1.

«ОБЩИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ.

ОСНОВНЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ,

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ»

СОСТАВ НИЖНИХ СЛОЕВ АТМОСФЕРЫ

Атмосфера Земли - это газовая оболочка, что окружает Землю и вращается вместе с ней под действием силы притяжения и имеет четко выраженную нижнюю и неопределенную верхнюю границу 1000-1200 км.

Воздухпредставляет собой механическую смесь многих газов. Основными газами, которые составляют воздух, есть азот, кислород и небольшое количество аргона. В небольшом количестве в воздухе находится гелий, неон, криптон, ксенон, водород. В результате распада радиоактивных элементов, которые имеются в земной коре, в атмосферу проникают радиоактивные газы радон, торон, актинон. Кроме указанных газов, в воздухе в переменном количестве постоянно присутствуют водяной пар, углекислый газ, озон, аммиак, метан, оксиды азота, пыль и др.

Атмосферный воздух – это механическая смесь газов, в которой во взвешенном состоянии находятся твердые и жидкие частички (аэрозоли).

Твердые частицы в атмосфере могут быть разного рода:

Состав сухого воздуха, очищенного от взвешенных и других загрязняющих веществ, одинаковый на всему земному шару и остается постоянным до сравнительно большой высоты.

Химический состав нижних слоев воздуха: % об.:

Атмосферный воздух возле земной поверхности, как правило, является влажным. Это значит, что в его состав, вместе с другими газами, входит водяной пар, то есть вода в газообразном состоянии. Содержание водяного пара в воздухе меняется в значительных пределах, в отличие от других составных частей воздуха. Это поясняется тем, что при существующих в атмосфере условиях водяной пар может переходить в жидкое или твердое состояние и, наоборот, может поступать в атмосферу снова вследствие испарения с земной поверхности. Воздух без водяного пара называют сухим воздухом.

Водяной пар

Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу путем испарения с водных поверхностей, с влажной почвы и путем транспирации растений, при этом в разных местах и в разное время он поступает в разных количествах. От земной поверхности он распространяется вверх, а воздушными массами переносится с одних мест Земли в другие. При снижении температуры часть водяного пара конденсируется, переходит в жидкое или твердое состояние. В воздухе возникают водяные капельки и ледяные кристаллики облаков и тумана. Облака могут снова испаряться; в других случаях капельки и кристаллики облаков, укрупняются и могут выпадать на земную поверхность в виде осадков. Вследствие всего этого содержание водяного пара в разных частях атмосферы непрерывно меняется.

С водяным паром в воздухе и с его переходами из газообразного состояния в жидкое и твердое связаны важнейшие процессы погоды и особенности климата. Наличие водяного пара в атмосфере существенным образом сказывается на тепловых условиях атмосферы и земной поверхности. А именно:

Процентное содержание водяного пара в воздухе меняется с высотой. Водяной пар постоянно поступает в атмосферу снизу, а распространяясь вверх, конденсируется и сгущается. На высоте 5 км содержание водяного пара в воздухе в десять раз меньше, чем у земной поверхности, а на высоте 8 км - в сто раз меньше. Таким образом, выше 10-15 км содержание водяного пара в воздухе ничтожно мало.

Концентрация водяного пара убывает по высоте по следующему закону:

, (2.1)

где еz– упругость водяного пара на высоте z, гПа;

е0– упругость водяного пара на равные моря (В метеорологии за нулевую оценку принятый уровень моря);

β – эмпирический коэффициент (для нижних слоев атмосферы β = 5000).

Озон

Изменение с высотой содержания озона в воздухе особенно интересное. У земной поверхности озон имеется в незначительных количествах. С высотой содержимое его возрастает, причем не только в процентном отношении, но и по абсолютному значению. Максимальное содержание озона наблюдается на высотах 25-30 км; выше он убывает и на высотах около 60 км его практически нет. Процесс образования озона из кислорода происходит в слоях от 60 до 15 км при поглощении кислородом ультрафиолетовой солнечной радиации. Часть двухатомных молекул кислорода распадается на атомы, а атомы присоединяются к молекулам кислорода и образовывают трехатомные молекулы озона. Одновременно происходит обратный процесс превращения озона в кислород. В слои ниже 15 км озон заносится из выше лежащих слоев при перемешивании воздуха. Возрастание содержания озона с высотой практически не сказывается на судьбах азота и кислорода, так как в сравнении с ними озона и в верхних слоях очень имело. Если бы можно было сосредоточить весь атмосферный озон под нормальным давлением, он образовал бы слой около 3 мм толщиной. Но и в таком незначительном количестве озон важен потому, что, сильно поглощая солнечную радиацию, он повышает температуру тех слоев атмосферы, в которых он находится. Ультрафиолетовую радиацию Солнца с длиной волн от 0,15 до 0,29 мкм (один микрон - тысячная частица миллиметра) он поглощает целиком. Эта радиация оказывает физиологически вредное действие, и озон, поглощая ее, предохраняет от нее живые организмы на земной поверхности.

Диоксид углерода

Диоксид углерода хорошо поглощает и излучает длинноволновую лучистую энергию. CO2играет большое значение в жизни людей, растений. Поступает в атмосферу главным образом при вулканических извержениях, а также в результате гниения и разложение органических веществ, в процессе дыхания, при сжигании топлива и др.

Исследования содержания диоксида углерода (углекислого газа) в атмосфере показали увеличение его содержания за последние десятилетия. Известно, что этот газ пропускает солнечную радиацию и не пропускает назад инфракрасное (тепловое) излучения Земли. Тот самим создается так называемый парниковый эффект.

Радиоактивные загрязненияатмосферы создают отходы предприятий атомной промышленности, атмосферные и наземные ядерные и термоядерные взрывы. Радиоактивные вещества переносятся воздушными потоками и сохраняются в атмосфере на протяжении десятилетий. При чем еще не найденные способы искусственного удаления радиоактивных продуктов из атмосферы.