Хемијски састав Земљине атмосфере. Састав Земљине атмосфере у процентима

Структура и састав Земљине атмосфере, мора се рећи, нису увек биле константне вредности у једном или другом периоду развоја наше планете. Данас је вертикална структура овог елемента, који има укупну „дебљину“ од 1.5-2.0 хиљада км, представљена са неколико главних слојева, укључујући:

1. Тропоспхере.
2. Тропопаусе.
3. Стратосфера.
4. Стратопаусе.
5. Месоспхере и Месопаусе.
6. Тхермал Спхере.
7. Екоспхере.

Главни елементи атмосфере

Тропосфера је слој у коме се уочавају јаки вертикални и хоризонтални покрети, овде настају временски услови, седиментни феномени, климатски услови. Протеже се на 7-8 километара од површине планете скоро свуда, са изузетком поларних региона (има и до 15 км). У тропосфери се постепено смањује температура, око 6.4 ° Ц са сваким километром висине. Овај индикатор се може разликовати за различите географске ширине и годишња доба.

Састав Земљине атмосфере у овом делу је представљен следећим елементима и њиховим процентима:

- азот - око 78 процената;

- кисеоник - скоро 21 проценат;

- аргон - око један посто;

- угљен диоксид - мање од 0,05%.

Појединачна композиција до висине од 90 километара

Поред тога, можете наћи прашину, водене капљице, водену пару, продукте сагоревања, кристале леда, морске соли, многе честице аеросола итд. Овај састав Земљине атмосфере се посматра до око деведесет километара у висину, тако да је ваздух приближно исти у хемијском саставу, не само у тропосфери, али иу слојевима изнад. Али тамо атмосфера има фундаментално различите физичке особине. Слој који има општи хемијски састав назива се хомосфера.

Који су елементи још увијек дио Земљине атмосфере? У процентима (запремински, у сувом ваздуху), такви гасови као криптон (око 1,14 к 10 ^-4 ), ксенон (8,7 к 10 ^-7 ), водоник (5,0 к 10 ^-5 ), метан (око 1,7 к 10 ^{- 4} ), азотни оксид (5.0 к 10 ^-5 ) и др., Као проценат масе ових компоненти, највише су азотни оксид и водоник, затим хелијум, криптон, итд.

Физичке особине различитих атмосферских слојева

Физичке особине тропосфере су блиско повезане са његовим приањањем на површину планете. Одавде се рефлектована сунчева топлота у облику инфрацрвених зрака шаље натраг према горе, укључујући процесе провођења топлине и конвекције. Због тога се температура смањује са удаљености од земљине површине. Овакав феномен се посматра до висине стратосфере (11-17 километара), затим температура постаје готово непромењена до нивоа од 34-35 км, а затим се температура поново повећава на висине од 50 километара (горња граница стратосфере). Између стратосфере и тропосфере постоји танак средњи слој тропопаузе (до 1-2 км), где се константне температуре посматрају изнад екватора - око минус 70 ° Ц и ниже. Изнад полова, тропопауза се љети загрева до минус 45 ° Ц, а зими температуре овдје варирају око ознаке -65 ° С.

Састав гаса Земљине атмосфере укључује тако важан елемент као што је озон. Она је релативно мала на површини (десет до минус шест посто), јер се гас ствара под утицајем сунчеве светлости из атомског кисеоника у горњим деловима атмосфере. Посебно, највећи дио озона је на надморској висини од око 25 км, а цијели "озонски екран" се налази у подручјима од 7-8 км у пољу полова, од 18 км на екватору и до педесет километара опћенито изнад површине планете.

Атмосфера штити од сунчевог зрачења

Композиција ваздуха Земљина атмосфера игра веома важну улогу у спашавању живота, јер поједини хемијски елементи и композиције успјешно ограничавају приступ сунчевог зрачења на површину Земље и људе, животиње и биљке које живе на њему. На пример, молекули водене паре ефикасно апсорбују скоро све опсеге. инфрацрвено зрачење осим дужина у распону од 8 до 13 микрона. Озон упија ултраљубичасто светло до таласне дужине на 3100 А. Без танког слоја (просек од само 3 мм ако се постави на површину планете), само вода на дубини од више од 10 метара и подземне пећине у којима сунчево зрачење не достиже може бити насељено.

Нула Целзијуса у стратопаузи

Између следећих два нивоа атмосфере, стратосфере и мезосфере, постоји изузетан слој - стратопауза. Отприлике одговара висини максимума озона и овдје се види релативно угодна температура за људе - око 0 ° Ц. Изнад стратопаузе, у мезосфери (почиње негдје на надморској висини од 50 км и завршава се на надморској висини од 80-90 км), опет долази до пада температуре са повећањем удаљености од Земљине површине (до минус 70-80 ° Ц). У мезосфери метеори обично изгоре.

У термосфери - плус 2000 К!

Хемијски састав Земљине атмосфере у термосфери (почиње након меопаузе од висина од око 85–90 до 800 км) одређује могућност таквог феномена као што је постепено загревање веома разређених “ваздушних” слојева под утицајем сунчевог зрачења. У овом делу "ваздушног покривача" планете постоје температуре од 200 до 2000 К, које се добијају у вези са јонизацијом кисеоника (атомски кисеоник је изнад 300 км), као и рекомбинација атома кисеоника у молекуле, праћено ослобађањем великих количина топлоте. Термосфера је место где се појављују ауроре.

Изнад термосфере налази се егзосфера - спољашњи слој атмосфере, из којег се светлосни и брзо покретљиви атоми водоника могу извући у свемир. Хемијски састав Земљине атмосфере овде је више представљен појединачним атомима кисеоника у нижим слојевима, хелијумским атомима у средини, и готово искључиво атомима водоника у горњим. Овде превладавају високе температуре - око 3000 К и нема атмосферског притиска.

Како је настала земљина атмосфера?

Али, као што је горе поменуто, планета није увек имала такав састав атмосфере. Укупно постоје три концепта поријекла овог елемента. Прва хипотеза сугерише да је атмосфера преузета у процесу акрекције из протопланетарног облака. Међутим, данас је ова теорија подложна значајним критикама, јер таква примарна атмосфера требало је уништити Сунчев "ветар" из звезде у нашем планетарном систему. Поред тога, претпоставља се да се хлапљиви елементи не могу држати у зони формирања планета по типу Земљине групе због превисоких температура.

Композиција примарне атмосфере Земље, као што то сугерише друга хипотеза, могла је настати због активног бомбардовања површине астероидима и кометама, који су дошли из близине Сунчевог система у раним фазама развоја. Потврдити или негирати овај концепт је прилично тешко.

Експеримент на ИДГ РАС

Трећа хипотеза се чини највјеродостојнијом, која сматра да је атмосфера настала као резултат емисије гасова из коре од око 4 милијарде година. Овај концепт је тестиран на ИДГ РАС-у током експеримента названог "Тсарев 2", када је узорак супстанце метеорског порекла загрејан у вакууму. Затим је забележено ослобађање таквих гасова као што су Х ₂ , ЦХ ₄ , ЦО, Х ₂ О, Н ₂ , итд., Због чега су научници с правом претпоставили да хемијски састав примарне атмосфере Земље укључује воду и угљен диоксид, флуороводоник (ХФ), угљеник гас (ЦО), водоник сулфид (Х ₂ С), азотна једињења, водоник, метан (ЦХ ₄ ), паре амонијака (НХ ₃ ), аргон, итд. Водена пара из примарне атмосфере учествовала је у формирању хидросфере, а угљен диоксид је био више боунд ин органска материја и стена, азот је пренешен у састав модерног ваздуха, а такође поново у седиментне стене и органску материју.

Састав примарне атмосфере Земље не би допустио да савремени људи буду у њему без апарата за дисање, јер у то време није било кисеоника у траженим количинама. Овај елемент у значајним количинама појавио се пре пола милијарде година, сматра се да је последица развоја процеса фотосинтезе у плаво-зеленим и другим алгама, које су најстарији становници наше планете.

Минимум кисика

Чињеница да је композиција Земљине атмосфере у почетку била скоро без кисеоника указује да се у најстаријим (катарским) стенама лако оксидује, али не оксидира, графит (угљеник). Касније су се појавиле такозване гвоздене руде, које су укључивале слојеве обогаћених оксида гвожђа, што значи да се на планети појављује моћан извор кисеоника у молекуларној форми. Али ови елементи су се појављивали само периодично (можда су се исти алги или други произвођачи кисеоника појавили на малим острвима у пустињи без кисеоника), док је остатак света био анаеробан. У прилог потоњем је чињеница да је лако оксидован пирит пронађен у облику шљунка, обрађен за готово без икаквих трагова хемијских реакција. Будући да се текуће воде не могу слабо проветрити, развијен је поглед да је атмосфера прије почетка камбрија садржавала мање од једног посто кисика из садашњег састава.

Револуционарна промена састава ваздуха

Приближно у средини протерозоика (пре 1.8 милијарди година), догодила се "кисеоничка револуција", када је свет прешао на аеробну респирацију, током које се 38, а не два, могу добити из једног хранљивог молекула (глукозе). енергетске јединице. Састав Земљине атмосфере, у смислу кисеоника, почео је да прелази један проценат модерног, озонски омотач је почео да се појављује који штити организме од зрачења. Од ње се "сакрила" под дебелим шкољкама, на пример, такве древне животиње као трилобити. Од тада па до данас, садржај главног "респираторног" елемента се постепено и полако повећавао, пружајући разноликост развоја животних облика на планети.