Средний химический состав атмосферы

Тропосфера представляет собой зону вертикальной циркуляции воздушных масс, величина которой связана с интенсивностью солнечной радиации на разных географических широтах. Поэтому мощность тропосферы в полярных странах низкая (5 - 8 км), а в области экватора достигает 16 - 18 км. В тропосфере с увеличением высоты температура воздуха понижается в среднем на 0,6° С на 100 м. Верхняя граница тропосферы отмечается тропопаузой - слоем постоянной температуры (примерно - 55° С). Через тропосферу осуществляется непрерывный круговорот воды, что определяет присутствие влаги и формирование облаков.

Рис. 5. Строение атмосферы Земли: 1 - уровень моря, 2 - тропосфера, 3 - тропопауза, 4 - стратосфера, 5 - стратопауза, 6 - мезосфера, 7 - мезопауза, 8 - термосфера, 9 - главный максимум ионизации, 10 - экзосфера, 11 - ионосфера.

Стратосфера - находится выше, до высоты 50 -55 км. Для нее характерно турбулентное перемешивание воздуха. Температура у ее верхней границы повышается (озоновый пояс).

Мезосфера - слой атмосферы, располагающийся выше стратосферы и достигающий высот 80 - 85 км. Характеризуется понижением температуры от 0 до -90° С. Этот минимум соответствует мезопаузе. В мезосферу в малом количестве попадают водяные пары из нижележащих слоев атмосферы и их конденсация приводит к образованию светящихся серебристых облаков. На высоте около 80 км поглощается ультрафиолетовая радиация Солнца и поток космических лучей, что приводит к ионизации - отрыву электронов от присутствующих атомов и молекул азота и кислорода. Максимальные проявления ионизации в широком масштабе осуществляются выше в гетеросфере. Эта ионизация приводит к явлениям северных и южных полярных сияний под действием магнитных воздействий.

Термосфера (ионосфера) располагается до высоты 800 км. Она характеризуется высокими температурами (в среднем ~ 1500° С).

Экзосфера представляет собой по существу внешнюю атмосферу до высоты 2000 - 3000 км, из которой легкие атомы и молекулы непрерывно поступают в межпланетное пространство.

В атмосфере можно выделить постоянные и переменные компоненты в зависимости от длительности их пребывания в ней. К переменным можно отнести О₃, SО₂, NО₂, CH₂О, NaCl, NH₃, CO, H₂O, содержание которых изменчиво. Однако подразделение составных частей атмосферы на постоянные и переменные носит сугубо относительный характер, поскольку в разрезе крупных интервалов геологического времени, все составные части атмосферы Земли по существу выступают как переменные.

Основные компоненты земной атмосферы - азот, кислород и углекислый газ, составляющие 99% ее общей массы, непрерывно обмениваются с другими частями биосферы. Они поступают в атмосферу и удаляются при взаимодействии с гидросферой, литосферой и живым веществом.

ГИДРОСФЕРА

Вода является важнейшим веществом биосферы Земли, создавая водную оболочку планеты - гидросферу. Воде принадлежит исключительно важная роль в геологической истории Земли, в возникновении и развитии жизни, в формировании физико-химических условий среды, климата и погоды на поверхности земного шара. Свойства воды определяют целый ряд геохимических и биогеохимических процессов.

В связи со своей высокой подвижностью природные воды проникают повсеместно в различные части биосферы и земной коры. Они находятся в виде паров и облаков в земной атмосфере, формируют океаны и моря, существуют в замороженном состоянии в высокогорных районах и в виде мощных ледяных панцирей покрывают полярные области суши.

Распределение водных масс в биосфере Земли показано в таблице 8. В океанах сосредоточена большая часть воды нашей планеты, а меньшая часть приходится на озера, болота, реки, ледники и подземные воды. Площадь водной поверхности Земли 360,8x10⁶ км². Средняя глубина Мирового океана 3,8 км. Присутствие растворенных веществ определяет соленость океанических вод. Соленость определяется общей масссой в граммах растворенного вещества в 1000 г морской воды и выражается в промилле (%о). Хлорность воды определяется как содержание хлора в граммах на 1000 г морской воды, где бром и йод полностью замещены хлором. Согласно элементарной формуле М. Кнудсена, между соленостью и хлорностью существует прямая зависимость:

S = 0,03 + 1,805 С1,

где S - соленость, С1 - хлорность.

Таблица 8