Интересные факты о воздухе, свойства, состав, распространение

Основные источники загрязнения воздуха

Загрязнение воздуха бывает естественное и искусственное, то есть в результате человеческой деятельности. Каждый вид имеет свою классификацию.

Природные источники загрязнения атмосферы

Сильный ветер, который поднимает камни и пыль на воздух. В результате атмосфера засоряется, образуется риск для птиц. Совместно с другими видами загрязнения, вред от ветра может влиять на жизнь животных и растений.

Испарения при извержении вулканов. Вулканическая деятельность сопровождается выбросами в атмосферу огромного количества сажи. Раскаленные газы и пыль загрязняют воздух. Пепел от вулкана представляет смертельную опасность в случае попадания в каналы дыхания. От этого вида загрязнения страдают птицы, земноводные и организмы, живущие в воде.

Выделение океанической и морской соли. Ежегодно испаряется порядка 450 тысяч км2 воды. Конденсат выделяет большое количество тепла. Этим обусловлено то, что в атмосферу поступает огромная паровая энергия. Однако это не столь значительный вред для экологии.

Продукты жизнедеятельности животных и растений. Загрязнение воздуха происходит из-за бактерий, спор грибов, которые переносятся ветром. Также опасность представляют экскременты животных, поскольку они выделяют газы, растворяющиеся в воздухе. Гниющие остатки флоры образуют риск для окружающей среды.

Лесные пожары. Каждый год в России пожары уничтожают до 40 миллионов гектаров леса

Как правило, их причиной является неосторожное обращение человека с огнем или удары молнии. Количество пепла и сажи, которое попадает в атмосферу, исчисляется тоннами.

Космическая пыль

При образовании звездных систем в космосе остаются частицы, которые потом попадают на нашу планету. После приземления метеорита остаются кратер, а камни и пыль поднимаются в небо.

Антропогенные источники

Вследствие человеческой деятельности появляются такие источники засорения воздуха:

  1. Транспортный. Выхлопные газы составляют 17% от всех парниковых газов Земли. Автомобили являются источниками выделения таких веществ, как оксид углерода и азота, диоксида серы, углеводорода и сажи. По сути, грузовик выделяет больше вредных газов, чем легковая машина. Но поскольку легковой транспорт наиболее распространен, ущерб от него больше.
  2. Промышленный. Самый большой урон экологии наносят заводы, занимающиеся черной и цветной металлургией и химическая отрасль промышленности. В результате деятельности таких предприятий в атмосферу попадают опасные вещества и газы: диоксид серы, свинец, сероуглерод, ксилол.
  3. Выбросы энергетических предприятий. Тепловые электрические станции осуществляют свою деятельность на угле, при сгорании которого в воздух выделяется диоксид углерода, угарный газ, свинец, углеводород, сажа.
  4. Нефтяная промышленность и добыча полезных ископаемых. Пожары на природных месторождениях представляют огромный риск для окружающей среды. Поскольку в этих местах большое количество топлива, специалистам непросто справится с горением оперативно. Продолжающийся неделями пожар служит причиной смога, который охватывает большие территории.
  5. Загрязнения от сельского хозяйства. В агрономической промышленности используются химические удобрения. Из-за ветра пестициды попадают не только на обрабатываемые участка, но и на новые территории, просачиваясь в почву и воду. Животноводство также представляет опасность для природы, поскольку в кишечных газах и навозе присутствует метан.
  6. Курение. При сгорании сигареты в воздух выделяются вредные вещества, которые оказывают отрицательное влияние на качество атмосферы.

Как измеряется плотность паров по воздуху? ^

Также плотность определяется и влажностью воздуха. Наличие водяных поров приводит к уменьшению плотности воздуха, что объясняется низкой молярной массой воды (18 г/моль) на фоне молярной массы сухого воздуха (29 г/моль). Влажный воздух можно рассмотреть как смесь идеальных газов, в каждом из которых комбинация плотностей позволяет получить требуемое значение плотности для их смеси.

Такая, своего рода, интерпретация позволяет определять значения плотности с уровнем погрешности менее 0,2% в диапазоне температур от −10 °C до 50 °C. Плотность воздуха позволяет получить величину его влагосодержания, которая вычисляется путем деления плотности водяного пара (в граммах), который содержится в воздухе, на показатель плотности сухого воздуха в килограммах.

Основное уравнение статики не позволяет решать постоянно возникающие практические задачи в реальных условиях изменяющейся атмосферы. Поэтому его решают при различных упрощенных предположениях, которые соответствуют фактическим реальным условиям, за счет выдвижения ряда частных предположений.

Основное уравнение статики дает возможность получить значение вертикального градиента давления, который выражает изменение давления при подъеме или спуске на единицу высоты, т. е. изменение давления на единицу расстояния по вертикали.

Вместо вертикального градиента нередко используют обратную ему величину — барическую ступень в метрах на миллибар (иногда еще встречается устаревший вариант термина «градиент давления» — барометрический градиент).

Низкая плотность воздуха определяет незначительное сопротивление передвижению. Многими наземными животными, в ходе эволюции, использовались экологические выгоды этого свойства воздушной среды, за счет чего они приобрели способность к полету. 75% всех видов наземных животных способны к активному полету. По большей части это насекомые и птицы, но встречаются млекопитающие и рептилии.

Видео на тему «Определение плотности воздуха»

https://youtube.com/watch?v=wsnDGOTczdQ

Как плотность воздуха зависит от температуры? ^

При изменении барометрического давления и температуры плотность воздуха изменяется. Исходя из закона Бойля-Мариотта, чем больше давление, тем больше будет плотность воздуха. Однако с уменьшением давления с высотой, уменьшается и плотности воздуха, что привносит свои коррективы, в результате чего закон изменения давления по вертикали становится сложнее.

Уравнение, которое выражает данный закон изменения давления с высотой в атмосфере, находящейся в покое, называется основным уравнением статики.

Оно гласит, что с увеличением высоты давление изменяется в меньшую сторону и при подъеме на одну и ту же высоту уменьшение давления тем больше, чем больше сила тяжести и плотность воздуха.

Важная роль в этом уравнении принадлежит изменениям плотности воздуха. В итоге можно сказать, что чем выше подниматься, тем меньше будет падать давление при подъеме на одинаковую высоту. Плотность воздуха от температуры зависит следующим образом: в теплом воздухе давление уменьшается менее интенсивно, чем в холодном, следовательно, на одинаково равной высоте в теплой воздушной массе давление более высокое, чем в холодной.

При изменяющихся значениях температуры и давления массовая плотность воздуха вычисляется по формуле: ρ = 0,0473хВ / Т. Здесь В – это барометрическое давление, измеряемое в мм ртутного столба, Т — температура воздуха, измеряемая в Кельвинах.

В помещении воздух намного грязнее, чем на улице

Американским ученым удалось выяснить, что воздух, который есть в помещении, в 30 раз грязнее, и люди его ежедневно вдыхают. На сегодняшний день за счет присутствия пластиковых окон и кондиционеров, дома людей превращаются в «вакуумные коробки», в которых воздух почти не циркулирует.

К этому всему стоит прибавить еще и испарения материалов, которые используются для внутренней отделки или при создании мебели. Вредные вещества, которые выделяются изготовлением пищи из кухни: дым и пары, тоже имеют свое влияние. Грибок, пыль от ковров и остальные «элементы комфортной жизни не менее загрязняют воздух в помещении. Все это в результате приводит к тому, что люди становятся склонными к заболеваниям. У них возникают аллергические реакции, проблемы с дыханием. По мнению ученых в одном глотке кислорода присутствует 2 столовых ложки аллергенов.

Другие свойства атмосферы и воздействие на человеческий организм

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 9 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

В постоянно содержится около 3 л альвеолярного воздуха. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе при нормальном атмосферном давлении составляет 110 мм рт. ст., давление углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды — 47 мм рт. ст. С увеличением высоты давление кислорода падает, а суммарное давление паров воды и углекислоты в лёгких остаётся почти постоянным — около 87 мм рт. ст. Поступление кислорода в лёгкие полностью прекратится, когда давление окружающего воздуха станет равным этой величине.

С точки зрения физиологии человека «космос» начинается уже на высоте около 19—20 км. На этой высоте давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст. и температура кипения воды равна температуре тела — 36,6 °C, что приводит к кипению воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметичной кабины на этих высотах смерть наступает почти мгновенно.

Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

По мере подъёма на всё большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и другие.

В разрежённых слоях воздуха распространение звука оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического полёта. Но начиная с высот 100—130 км, знакомые каждому лётчику понятия числа М и звукового барьера теряют свой смысл: там проходит условная линия Кармана, за которой начинается область чисто баллистического полёта, управлять которым можно, лишь используя реактивные силы.

На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства — способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции (то есть с помощью перемешивания воздуха). Это значит, что различные элементы оборудования, аппаратуры орбитальной космической станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на самолёте, — с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов. На такой высоте, как и вообще в космосе, единственным способом передачи тепла является тепловое излучение.

Свойства атмосферы[править]

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 15 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

В лёгких человека постоянно содержится около 3 л альвеолярного воздуха. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе при нормальном атмосферном давлении составляет 110 мм рт. ст., давление углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды −47 мм рт. ст. С увеличением высоты давление кислорода падает, а суммарное давление паров воды и углекислоты в лёгких остаётся почти постоянным — около 87 мм рт. ст. Поступление кислорода в лёгкие полностью прекратится, когда давление окружающего воздуха станет равным этой величине.

На высоте около 19—20 км давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст. Поэтому на данной высоте начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметической кабины на этих высотах смерть наступает почти мгновенно. Таким образом, с точки зрения физиологии человека «космос» начинается уже на высоте 15—19 км.

Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

По мере подъёма на все большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и др.

В разреженных слоях воздуха распространение звука оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического полёта. Но начиная с высот 100—130 км знакомые каждому лётчику понятия числа М ‘ и звукового барьера теряют свой смысл, хотя при больших скоростях полёта там ещё можно применить аэродинамическое крыло.

На высотах же 180—200 км начинается сфера чисто баллистического полёта, управлять которым можно, лишь используя реактивные силы. Если при таком полёте развивается центробежная сила, равная силе тяжести на данной высоте, то летательный аппарат становится искусственным спутником Земли.

На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства — способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции (т. е. с помощью перемешивания воздуха). Это значит, что различные элементы оборудования, аппаратуры орбитальной космической станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на самолёте, — с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов. На такой высоте, как и вообще в космосе, единственным способом передачи тепла является радиационное излучение.

Азот

Азот – главная составляющая воздуха. Перевод названия элемента – «безжизненный» – может относится к азоту как простому веществу, но азот в связанном состоянии является одним из главных элементов жизни, входит в состав белков, нуклеиновых кислот, витаминов и т. д.

Азот – элемент второго периода, не имеет возбужденных состояний, так как атом не имеет свободных орбиталей. Однако азот способен проявлять в основном состоянии валентность не только III, но и IV за счет образования ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму с участием неподеленной электронной пары азота. Степень окисления, которую может проявлять азот, изменяется в широких пределах: от -3 до +5.

В природе азот встречается в виде простого вещества – газа N2 и в связанном состоянии. В молекуле азота атомы связаны прочной тройной связью (энергия связи 940 кДж/моль). При обычной температуре азот может взаимодействовать только с литием. После предварительной активизации молекул путем нагревания, облучения или действием катализаторов азот вступает в реакции с металлами и неметаллами.

Физические свойства воздуха:

Наименование параметра Значение
Цвет бесцветный
Вкус без вкуса
Запах без запаха
Прозрачность полностью прозрачен
Средняя молярная масса (средняя масса одного моля вещества), г/моль 28,98
Плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении (101 325 Па или 1 атм.) и температуре 0 °C , кг/м3 1,292
Плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении (101 325 Па или 1 атм.) и температуре 0 °C , г/см3 0,001292
Плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении (101 325 Па или 1 атм.) и температуре 20 °C , кг/м3 1,2041
Плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении (101 325 Па или 1 атм.) и температуре 20 °C , г/см3 0,0012041
Температура кипения воздуха при нормальном атмосферном давлении, оС -192
Температура плавления воздуха при нормальном атмосферном давлении, оС -213
Средняя удельная теплоемкость при постоянном давлении (101 325 Па или 1 атм.), кДж / (кг·К) 1,006
Средняя удельная теплоемкость при постоянном объеме (при нормальном атмосферном давлении), кДж/(кг·К) 0,717
Показатель адиабаты воздуха (отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме) (при нормальном атмосферном давлении) 1,40
Теплопроводность воздуха при 0 ℃ и нормальном атмосферном давлении, Вт / (м·К) 0,0243
Скорость звука в воздухе при нормальных условиях, м/с (км/ч) 331 (1193)
Средний коэффициент теплового расширения воздуха в интервале температур 0-100°C (изменение объема при постепенном увеличении температуры при постоянном нормальном атмосферном давлении), 1/К 3,67·10−3
Коэффициент динамической вязкости воздуха при нормальных условиях и нормальном атмосферном давлении (динамическая вязкость – внутреннее сопротивление молекул движению внутри вещества согласно закону Ньютона), мкПа·с 17,2
Растворимость воздуха в воде, см3/л 29,18
Показатель преломления воздуха при нормальных условиях и нормальном атмосферном давлении (показатель преломления означает изменение угла движения световых и любых других волн в веществе) 1,0002926
Коэффициент изменения показателя преломления (при нормальных условиях и нормальном атмосферном давлении), 1/Pa 2,8·10−9
Средняя поляризуемость молекулы (при нормальных условиях и нормальном атмосферном давлении) 1,7·10−30

Примечание:  Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

Коэффициент востребованности
3 777

Термосфера

Термосфера расположена над мезосферой и ниже экзосферы. Толщина этого слоя составляет около 513 км, что намного больше, чем у всех нижних слоёв вместе взятых.

Хотя термосфера считается частью Земной атмосферы, плотность воздуха настолько низкая, что бóльшую часть слоя ошибочно рассматривают как космическое пространство. Эта идея подкрепляется тем фактом, что в слое недостаточно молекул для перемещения звуковых волн.

В термосфере ультрафиолетовое излучение вызывает явления фотоионизации молекул, т. е. образование ионов в результате контакта фотона с атомом. Это явление ответственно за создание ионосферы, расположенной внутри термосферы. Ионосфера играет важную роль в распространении радиоволн в отдалённые районы Земли.

Именно в термосфере спутники вращаются вокруг Международной космической станции (МКС). Кроме того, именно в термосфере происходит северное сияние.

Северное сияние происходит при столкновении солнечных частиц с плотностью Земной атмосферы.

Читайте подробнее про Северное сияние.

Слово «термосфера» происходит от греческого thermos (что значит «тепло»), что отражает тот факт, что температура в этом слое чрезвычайно высока.

Граница между термосферой и экзосферой называется термопаузой.

Состав термосферы

В отличие от слоёв ниже, где смешиваются газы, в термосфере частицы редко сталкиваются, что приводит к равномерному разделению элементов. Кроме этого, большинство молекул в термосфере разрушаются солнечным светом.

Верхние части термосферы состоят из атомарного кислорода, атомарного азота и гелия.

Температура термосферы

Температура в термосфере может варьироваться от 500º C до 2000º C. Это происходит потому, что большая часть солнечного света поглощается в этом слое.

Что встречается в термосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в термосфере:

  • спутники;
  • раньше, многоразовый транспортный космический корабль Спейс шаттл;
  • МКС;
  • северное сияние;
  • ионосфера.

Атмосфера Земли в астрономии

В заглавной статье мы упоминали о том, что Земля служит главным инструментом познания других миров. Не является исключением и ее атмосфера — сопоставляя земные и инопланетные явления, астрономы узнают древнюю историю близких и не очень планет.

К примеру, цвет атмосферы других планет открывает нам тайны ее состава. Атмосфера Марса имеет такой же красный оттенок, как и его поверхность. Это связано с тем, что доминирующий газ на Марсе — это углекислый газ. То же самое касается экзопланет. Анализируя их цветовой спектр, мы можем узнать о составе атмосферы — даже не представляя, как планета выглядит.

А состав атмосферы, как мы знаем, может многое рассказать нам о планете. Если много углекислого газа — значит, на планете бушуют вулканы и происходят активные геологические процессы. Водные пары в атмосфере не гарантируют океанов на поверхности, но зато являются источником кислорода. А существующий избыток кислорода является почти стопроцентной гарантией наличие жизни. Ведь мы с вами уже знаем, что кислород из неживых источников сразу же тратится на химические реакции, и для его накапливания требуется биотический источник.

На Марсе тоже есть атмосфера и даже облака

Кроме того, все газы и жидкости циркулируют по схожим химическим законам. Хотя вода и является уникальным по свойствам веществом, она не является незаменимым компонентом атмосферы. На Титане, спутнике Сатурна, существует газовая оболочка, схожая по строению с земной. В ней формируются все те же классы облаков, так же циркулирует жидкость в атмосфере — но ее температура на сотню градусов ниже, а вместо воды фигурирует метан!

А еще атмосфера оставляет ярко выраженные следы на поверхности Земли. Признаки ветровой эрозии остаются даже после того, как космический объект потеряет свою атмосферу. Сравнивая инопланетные и Земные ландшафты, можно с точностью определить их историю — так, теоретические изыскания, сделанные по спутниковым снимкам рельефа Марса, нашли свое подтверждение во время работы марсоходов.

Малый парад планет особенно хорош утромМалый парад планет особенно хорош утром

Планеты Солнечной системы
Карликовые планеты Плутон· Церера· Хаумеа· Макемаке· Эрида
Планеты Земной группы Меркурий· Венера· Земля· Марс
Газовые гиганты Юпитер· Сатурн· Уран· Нептун

Эксперимент в ИДГ РАН

Самой правдоподобной представляется третья гипотеза, которая считает, что атмосфера появилась в результате выделения газов из мантии земной коры приблизительно 4 млрд. лет назад. Эту концепцию удалось проверить в ИДГ РАН в ходе эксперимента под названием «Царев 2», когда в вакууме был разогрет образец вещества метеорного происхождения. Тогда было зафиксировано выделение таких газов как Н 2 , СН 4 , СО, Н 2 О, N 2 и др. Поэтому ученые справедливо предположили, что химический состав первичной атмосферы Земли включал в себя водяной и углекислый газ, пары фтороводорода (HF), угарного газа (CO), сероводорода (H 2 S), соединений азота, водород, метан (СН 4), пары аммиака (NH 3), аргон и др. Водный пар из первичной атмосферы участвовал в образовании гидросферы, углекислый газ оказался в большей мере в связанном состоянии в органических веществах и горных породах, азот перешел в состав современного воздуха, а также опять в осадочные породы и органические вещества.

Состав первичной атмосферы Земли не позволил бы современным людям находиться в ней без дыхательных аппаратов, так как кислорода в требуемых количествах тогда не было. Этот элемент в значительных объемах появился полтора миллиарда лет назад, как полагают, в связи с развитием процесса фотосинтеза у сине-зеленых и других водорослей, которые являются древнейшими обитателями нашей планеты.

В термосфере — плюс 2000 К!

Химический состав атмосферы Земли в термосфере (начинается после мезопаузы с высот около 85-90 до 800 км) определяет возможность такого явления, как постепенный нагрев слоев весьма разреженного «воздуха» под воздействием солнечного излучения. В этой части «воздушного покрывала» планеты встречаются температуры от 200 до 2000 К, которые получаются в связи с ионизацией кислорода (выше 300 км находится атомарный кислород), а также рекомбинацией атомов кислорода в молекулы, сопровождающейся выделением большого количества тепла. Термосфера — это место возникновения полярных сияний.

Выше термосферы находится экзосфера — внешний слой атмосферы, из которого легкие и быстро перемещающиеся атомы водорода могут уходить в космическое пространство. Химический состав атмосферы Земли здесь представлен больше отдельными атомами кислорода в нижних слоях, атомами гелия в средних, и почти исключительно атомами водорода — в верхних. Здесь господствуют высокие температуры — около 3000 К и отсутствует атмосферное давление.

3. Физические свойства

Очищенный от посторонних примесей, водяного пара и углекислого газа воздуха совсем бесцветное и прозрачное. Оно не имеет ни запаха, ни вкуса. Масса 1 дм 3 воздуха при температуре 0 C и атмосферного давления 760 мм. рт. ст. равна 1,293 г. Отсюда следует, что его средняя молярная масса 22,4 дм 3 / моль 1,293 г / дм 3 = 28,96 г / моль.

Воздух образует газовую оболочку вокруг земного шара толщиной свыше 1000 км. С увеличением высоты разреженность воздуха непрерывно увеличивается, а давление все время уменьшается. Состав воздуха на разных высотах тоже меняется. При температуре -140,7 С и давлении около 40 атм воздуха сжижается в бесцветную легкоподвижные жидкость с плотностью 0,9 г/см3. Несмотря на очень низкую температуру кипения (около -192 С при обычном давлении) жидкий воздух можно длительное время хранить в открытых специальных сосудах с двойными стенками, между которыми создан вакуум (откачан воздух). В таких сосудах жидкий воздух испаряется очень медленно.

При температуре сжиженного воздуха резко меняются свойства веществ. Так, спирт и эфир превращаются в твердые. Твердыми веществами становятся также хлор, сероводород, углекислый газ и аммиак. Ртуть превращается в ковкий металл, а резина становится такой хрупкой, что при ударе рассыпается на мелкие кусочки.

При осторожном кипячении сжиженного воздуха его составные части улетучиваются неравномерно. Сначала испаряется почти чистый азот (t кип -196 C), а затем аргон (t кип -186 C)

В результате остается почти чистый кислород (t кип -183 C). На этом основано применение жидкого воздуха в технике для получения азота, кислорода и аргона.

Физические свойства воздуха:
Параметр Значение
Средняя молярная масса 28,96 г / моль
Плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении (101325 Па)
Температура, С Значение плотности, кг / м
-25 1,424
1,2929
2 1,284
4 1,275
6 1,266
8 1,257
10 1,247
12 1,239
14 1,230
16 1,221
18 1,213
20 1,2047
22 1,197
24 1,189
26 1,181
28 1,173
30 1,165
100 0,946
225 0,7083
Плотность сжиженного воздуха при -192 С 960 кг / м
Температура кипения сжиженного воздуха -192,0 С
Средняя удельная теплоемкость при постоянном давлении c p 1,006 кДж / (кг К)
Средняя удельная теплоемкость при постоянном объема c v 0,717 кДж / (кг К)
Показатель адиабаты 1,40
Скорость звука (за нормальных условиях) 331,46 м / с (1193 км / ч)
Средний коэффициент теплового расширения в интервале температур 0-100 С 3,67 10 -3 1 / К
Коэффициент динамической вязкости воздуха (при нормальных условиях) 17,2 мкПа с
Растворимость в воде 29,18 см 3 / л
Коэффициент теплопроводности воздуха при нормальном атмосферном давлении (101325 Па)
Температура, С Значеня теплопроводности, Вт / (м К)
-173 0.00922
-143 0.01204
-113 0.01404
-83 0.01741
-53 0.01983
-23 0.02207
-3 0.02348
0,1 0.02370
7 0.02417
17 0.02485
27 0.02553
37 0.02621
67 0.02836
97 0.03026
Показатель преломления (при нормальных условиях) 1,0002926
Коэффициент изменения показателя преломления 2,8 10 -9 1/Pa
Средняя поляризуемость молекулы 2 10 -29

стратосфера

Стратосфера является вторым по величине слоем атмосферы, а также вторым, ближайшим к земной поверхности. По оценкам, он содержит около 15% от общей массы Земли в атмосфере.

Толщина стратосферы составляет 35 км от тропопаузы, что означает, что она расположена между тропосферой и мезосферой. Термин стратосфера происходит от греческого страто (слоя), чтобы обозначить тот факт, что сама стратосфера подразделяется на другие меньшие слои.

Слои стратосферы образуются из-за отсутствия климатических явлений, которые смешивают воздух. Таким образом, существует четкое разделение между холодным и тяжелым воздухом, который расположен ниже, и теплым, легким воздухом, расположенным выше. Таким образом, с точки зрения температуры стратосфера функционирует так, что это противоречит тропосфере

Будучи высокостабильным регионом (потому что нет никаких изменений воздуха), пилоты самолетов, как правило, остаются в начале стратосферы, чтобы избежать турбулентности. Именно на этой высоте самолеты и воздушные шары достигают максимальной эффективности.

Некоторые самолеты, особенно реактивные, поднимаются в стратосферу, чтобы избежать трения и изменений воздуха.

Стратосфера также содержит известный озоновый слой, который отвечает за поглощение большей части ультрафиолетового излучения, испускаемого солнцем. Без озонового слоя жизнь на Земле, как мы ее знаем, была бы невозможна.

Подобно тропосфере, стратосфера также имеет область, которая ограничивает ее конец и отмечает начало мезосферы, называемую стратопаузой.

Состав стратосферы

Большинство элементов, найденных на поверхности Земли и в тропосфере, не достигают стратосферы. Вместо этого они обычно:

  • разлагается в тропосфере
  • быть устраненным солнечным светом
  • быть возвращены на поверхность Земли через дождь или другие дожди

Из-за инверсии в динамике температуры между тропосферой и стратосферой почти не происходит воздухообмена между двумя слоями, в результате чего пары воды существуют в стратосфере только в незначительных количествах. По этой причине формирование облаков в этом слое чрезвычайно затруднено.

Что касается газов, стратосферу формирует преимущественно озон, присутствующий в озоновом слое. Считается, что 90% всего озона в атмосфере находится в этом регионе. Кроме того, стратосфера содержит элементы, переносимые извержениями вулканов, такие как оксиды азота, азотная кислота, галогены и т. Д.

Температура в стратосфере

Температура в стратосфере увеличивается с увеличением высоты, варьируя от -51 ° C в самой низкой точке (тропопауза) до -3 ° C в самой высокой точке (стратопауза).

Что такое воздух

Древние греки использовали два слова в качестве определения для воздуха: аир, что означало нижние слои атмосферы (Дим), а эфир означал яркие верхние слои атмосферы (заоблачное пространство).

В алхимии символ воздуха – это треугольник, разделенный надвое горизонтальной линией.

В современном мире, ему подошло бы такое определение – газовая смесь, окружающая планету, которая защищает от проникновения радиации солнца и больших доз ультрафиолета.

За многомиллионный период развития планета преобразовала газовые вещества и создала уникальный защитный щит, увидеть который практически невозможно. Массовая доля их несоизмеримо мала для космоса.

Ничто больше не оказывает влияние на мирообразование. Если вспомнить, что часть воздушных масс – это кислород, то, что произойдет на земле без него? Здания и сооружения рухнут.

Металлические мосты и прочие конструкции, завораживающие миллионы туристов, превратятся в единой ком из-за малого количества молекул кислорода (в данной ситуации близкой к нулю). Ухудшится жизнь всех живых организмов на планете, а некоторых приведет к смерти.

Моря и океаны, испаряясь в виде водорода, исчезнут. И когда планета станет похожей на Луну, воцарится радиационный пожар, выжигающий остатки флоры, поскольку без кислорода температура очень сильно увеличится, а вот без атмосферы не будет защиты от солнца.

Структура и слои земной атмосферы

Атмосферная толща нашей планеты делится на следующие слои:

  1. тропосфера;
  2. стратосфера;
  3. мезосфера;
  4. термосфера;
  5. экзосфера.

Тропосфера распространяется на высоту от 8 до 18 км в зависимости от географической широты и времени года. Самый тонкий слой находится в полярных широтах, самый толстый – в тропических. Зимой толщина тропосферы сокращается, летом – увеличивается.

Нижний (пограничный) слой, простирающийся в высоту на 1-2 км, содержит порядка 80% общей массы атмосферного воздуха и почти 90% водяного пара.

В тропосфере из-за разности температур (она может достигать 100оС) и давления постоянно образуются турбулентные и конвекционные воздушные потоки, возникают облака, формируются циклоны, антициклоны и другие атмосферные явления, формирующие погодные условия.

Стратосфера располагается на высоте 12-50 км. Её характерной особенностью является тот факт, что в нижнем слое (на участке 12-25 км) температура меняется незначительно, а далее начинается её рост (от – 50 до 0оС).

В средних слоях стратосферы находится озоновый слой, защищающий Землю от ультрафиолетовых лучей.

Газовая оболочка, расположенная ниже озонового экрана, составляет биосферу (это что?), состав и строение которой в значительной степени определяют живые организмы. В стратосфере сосредоточено около 20% массы атмосферы. В ней время от времени формируются тонкие перламутровые облака, которые иногда можно увидеть на закате.

Мезосфера начинается с высоты 45-50 км и заканчивается на отметке 85-90 км. В мезосфере наблюдается устойчивое понижение температуры (от 0 до – 100оС) при среднем градиенте 0,3оС на каждые 100 м, а также активный лучевой теплообмен и фотохимические процессы.

В этом слое, как и в стратосфере, всё ещё присутствует небольшое количество водяного пара, которого хватает для образования самых высоких облаков – серебристых.

Мезосфера малопригодна для полётов: для самолётов воздух слишком разреженный, а для космических летательных аппаратов – слишком плотный.

Термосфера – её верхний предел находится на высотах 500 — 800 км. Этот слой характеризуется устойчивым ростом температуры (от – 100 до + 1200оС!) на протяжении пятисоткилометровой толщи, после чего она стабилизируется и остаётся практически постоянной на большом участке.

В тропосфере расположена основная часть ионосферы, где происходит ионизация воздуха, а на больших высотах преобладает атомарный кислород.

При низкой активности Солнца (циклическая активность составляет 11 лет) размер термосферы заметно уменьшается.

Экзосфера – это очень разреженный внешний слой (в переводе с др. -греческого – наружный шар) атмосферы выше отметки 500 км с очень высокими температурами (до 2500оС), обусловленными высокой солнечной радиацией. Отсюда идёт утечка (рассеивание) частиц газов в межпланетное пространство (диссипация), что ведёт к постепенному «похудению» атмосферы в целом.

Переход от слоя к слою протекает плавно, в этой связи выделяют промежуточные этапы:

  1. тропопауза (между тропо- и стратосферой);
  2. стратопауза (между страто- и мезосферой);
  3. мезопауза (между мезо- и термосферой);
  4. термопауза (между термо- и экзосферой).
Атмосфера строение, значение, изучениеАтмосфера строение, значение, изучение
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий