Атмосфера и её роль в формировании климата

НОУ ВПО «Мурманский гуманитарный институт»

Факультет юриспруденции

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Концепция современного естествознания»

 

ТЕМА:

Атмосфера и её роль в  формировании климата

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                  Выполнила:

                                                                              студент 1 курса

   Филиппова О.Ю.

 

 

 

 

г. Мурманск

2012 г.

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………..	3
1 Состав и строение атмосферы………………………………………………..	4
2 Значение амтосферы  для географической оболочки………………………	8
3 Погода и климат……………………………………………………………..	9
4 Общая циркуляция  атмосферы……………………………………………..	13
Заключение…………………………………………………………………….	19
Список использованных источников………………………………………….	20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Атмосфера всегда содержит определённое количество примесей, поступающих  от естественных и антропогенных  источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли); туман, дымы  и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др.

Естественные источники загрязнений бывают либо распределёнными, например выпадение космической пыли, либо кратковременными стихийными, например лесные и степные пожары, извержения вулканов и т.п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Более устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенной загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Если в начале 20 века в промышленности применялось 19 химических элементов, то в середине века  промышленное производство стало использовать около 50 элементов, а в 70–х годах – прозаически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы, в частности, аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе, радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами .  

 

 

 

 

         

 

 

1 Состав и  строение атмосферы

Атмосфера – воздушная  оболочка Земли, связанная с ней  силой тяжести и принимающая  участие во вращении планеты. Нижней границей атмосферы является земная поверхность, а верхняя граница размыта, так как с увеличением высоты воздух становится все разреженнее. Атмос (греч.) – пар, газ, сфера (греч.) – шар, оболочка. Косвенными доказательствами существования атмосферы на больших высотах служат серебристые облака на уровне 70-80 км; метеоры, сгорающие из-за трения о воздух на высоте 100-300 км; полярные сияния на высоте до 1000 км. Условно за верхнюю границу атмосферы принимают высоту 1000-2000 км. над поверхностью Земли, а более высокие слои считаются земной короной.

Атмосферный воздух –  смесь газов, в котором во взвешенном состоянии находятся жидкие и  твердые частицы. В сухом чистом воздухе у земной поверхности их соотношение по объему: азот (78 %), кисород (21 %), аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%), а также водород, гелий, озон, неон, метан, водяной пар и другие газы.Каждый газ воздуха выполняет в географической оболочке определенные функции. Свободный кислород обеспечивает дыхание и горение.

Кислород атмосферы  в основном биогенного происхождения  – фотосинтетический.

Азот химически мало активени регулирует темп окисления, также  биогенного происхождения и входит в состав белков, нуклеиновых кислот. Диоксида углерода в атмосфере мало, но это утеплитель Земли, т.к. пропускает коротковолновую солнечную радиацию, но задерживает тепловое излучение земной поверхности, обуславливая парниковый эффект. Он является строительным материалом для синтеза органического вещества при фотосинтезе. Содержание двуокиси углерода с середины прошлого столетия возрастает как следствие НТР. Важна роль озона, хотя его в атмосфере немного. Толщина слоя озона при нормальном давлении и температуре 0 град С составила бы всего 3 мм. Количество его достигает максимума на высотах около 25 км. и сходит на нет на высоте 70 км.

Слой повышенной концентрации озона называют нередко озоновым экраном. Озон – своеобразный фильтр атмосферы, т.к. поглощает значительную долю ультрафиолетовой радиации, которая губительно действует на живые организмы. Поглощая солнечную радиацию, озон повышает температуру воздуха в стратосфере. В последние годы замечено глобальное сокращение озона, что часто связывают с выбрасом фреона и окислов азота. Уменьшение толщины озонового слоя вредно для всего живого. Поэтому нужна коллективная мудрость человечества для его сохранения.

Важной составной частью воздуха является невидимый газ  – водяной пар. Это весьма переменный компонент атмосферы: его содержание в воздухе колеблется от 0,2% в ледяных  пустынях до 3-4% во влажных экваториальных лесах (по объему). Поскольку водяной  пар поступает в воздух за счет испарения с водяной поверхности, почвы и транспирации растений, его количество зависит от температуры: чем она выше, тем его больше. С высотой количество водяного пара уменьшается, около 90% его заключено в нижнем слое воздуха. Значение водяного пара исключительно велико. Он представляет собой важное звено влагооборота, так как при определенных условиях происходит его конденсация, образуются облака и осадки. Велика роль водяного пара наряду с двуокисью углерода, и в создании парникового эффекта, так как именно он задерживает основную часть теплового излучения земной поверхности. Фазовые превращения водяного пара и воды, сопровождающиеся поглощением тепла  (при испарении и таянии снега и льда) или выделением тепла (при конденсации) отражаются на температуре окружающего воздуха. Такова роль водяного пара в тепло-влагообороте на Земле. Он выполняет определенные функции и в жизнедеятельности организмов.

Наряду с газами в атмосфере  присутствуют твердые частицы, различные  по составу и происхождению, причем большинство их невидимо простым глазом. Мельчайшие твердые и жидкие частицы естественного и антропогенного происхождения, находящиеся в воздухе во взвешанном состоянии, называются аэрозолями (т.наз. “аэрозольные частицы»). К ним относятся пыль (космическая, вулканическая, почвенная, органическая), соль, копоть. Особенно опасны среди аэрозолей продукты искусственного радиоактивного распада. Твердые частицы выполняют в атмосфере роль ядер конденсации, их обилие ускоряет образование туманов и облаков. Аэрозоли уменьшают прозрачность атмосферы, ослабляя солнечную радиацию и ухудшая видимость. Состав атмосферы не всегда был таким, как сейчас. Предполагают, что первичная атмосфера состояла из водорода и гелия. В результате разогрева недр Земли произошло их рассеяние и возникла собственная атмосфера из газов, выделявшихся изнутри: метана, аммиака, диоксида углерода, азота и др. С появлением и развитием растительности, особенно во второй половине палеозоя, резко возросла роль кислорода, а углекислый газ вошел в состав углей и карбонатов. Таков путь от водородно-гелиевой атмосферы до современной, главную роль в которой играют азот и кислород биогенного происхождения.

Большое влияние на изменение  состава атмосферы оказывает  человеческая деятельность (увеличивается содержание оксидов серы, углекислого газа, тяжелых металлов, изменияется количество озона и т.п.).

Строение атмосферы.

По характеру изменения  температуры в вертикальном направлении  и другим физическим свойствам атмосферу  делят на пять концентрических оболочек: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу, которые разделены тонкими (1-2 км) переходными слоями тропо-, страто-, мезо- и термо- паузами.

Верхняя граница атмосферы  условна, ее проводят на высоте 2-3 тыс.км от земной поверхности. По вертикали в атмосфере выделяют несколько слоев (сфер). В основе их выделения – особенности изменения температуры. Кроме этого, каждый слой характеризуется особым химическим составом, плотностью и другими показателями.

Тропосфера – самая  низкая и наиболее плотная часть атмосферы. В ней содержится 80% всей массы атмосферы. Верхняя граница – от 8 км. в полярных широтах, до 18 км. в районе экватора. Температура с высотой понижается в среднем на каждый километр на 6˚С, на верхней границе достигая до - 70˚С.

Стратосфера простирается до высоты 50-55 км. Воздух здесь разрежен. На восоте 20-25 км. содержится значительное количество озона, т.наз. “озоновый слой”. Температура в стратосфере сначала не изменяется (до высоты 25 км), она такая же, как на верхней границе тропосферы. Выше температура растет и у верхней границы достигает от 0 до 10˚С. Возможно, это объясняется наличием озона, который поглощая ультрафиолетовое солнечное излучение, нагревает воздух.

На высоте 22-27 км. изредка наблюдаются тонкие перламутровые облака, состоящие из кристалликов льда и капелек воды. В стратосфере происходит интенсивная циркуляция воздуха, образуются “струйные течения” со скоростью до 300 км/час.

Мезосфера имеет верхнюю  границу около 80 км. Температура  здесь резко понижается, у верхней границы достигая -75 – - 90˚С (самая низкая температура в атмосфере). Из газов преобладают азот и кислород, нет аргона, углекислого газа, почти нет водяного пара, хотя изредка можно наблюдать “серебристые облака” (выше мезосферы облаков не бывает).

Термосфера выделяется до высоты 800 км. В ней газы очень  разрежены, находятся в ионизированном состоянии. Наиболее ионизированный слой находится на высоте 90-100 км, т.наз. ионосфера.

В термосфере температура  с высотой растет. На высоте 150 км. она достигает 220˚С, на высоте 600 км - 1500˚С.

Экзосфера простирается до верхней границы атмосферы  – до 2-3 тыс.км. температура досгигает 2000˚С. Газы в ней очень разрежены. Преобладают водород, гелий, неон. Двигаясь с огромной скоростью, они могут  преодолевать силу земного притяжения и улетать в космос. Так образуется вокруг Земли “корона”, которая заканчивается на высоте 20 тыс. км.

С точки зрения ионизации  атмосфера делится на нейтросферу (три нижних слоя) и ионосферу (два  верхних слоя). В ионосфере наблюдаются полярные сияния, магнитные бури. Изучение нижних слоев атмосферы и свойств воздуха началось во второй половине ХVIII в. с систематических инструментальных измерений и визуальных наблюдений за отдельными метеорологическими элементами в приземных слоях воздуха. С 30-х годов ХХ века слали осуществляться аэрологические наблюдения за состоянием свободной атмосферы с помощью аэростатов и стратостатов. Затем начали применять шары-зонды, поднимающиеся до высоты 15-16 км, и радиозонды – до высоты 40-50 км. После второй мировой войны появились метеорологические ракеты, поднимающиеся до 100-120 км. Для исследования ионосферы начали использовать географические ракеты ( в том числе с подопытными животными) достигшие высоты почти 500 км. Первый искусственный спутник земли был запущен в СССР 4 октября 1957 г, а 12 апреля 1961- корабль «Восток», пилотируемый Ю.А.Гагариным. Начиная с 60-х годов высокие слои атмосферы систематически исследуются с помощью метеорологических спутников серии              « Космос», « Метеор» и др. В настоящее время наблюдения из космоса осуществляют геостационарные спутники. Орбита последних совапдает с плоскостью экватора, они движутся с той же угловой скоростью, что и Земля. Эти спутники способны передавать неприрывную информацию о температуре земной и морской поверхности, облачности, ведут наблюдения за снежным и ледовом покровом и т.д.

 

   2 Значение атмосферы для географической оболочки

 

1.Значение атмосферы  исключительно велико и многообразно, поскольку она является посредником  между Землей и Космосом и тесно взаимодействует со всеми другими земными оболочками –гидросферой (особенно океаносферой), литосферой, биосферой.

2.Атмосфера защищает органический мир Земли от пагубного воздействия ультрафиолетовой солнечной радиации, корпускулярных потоков, космических лучей различного происхождения. Она служит броней для железо-каменных метеорных потоков. Она создает благоприятные тепловые условия для жизни на земной поверхности, предохраняя ее от губительного зноя и леденящего холода. Без атмосферы не было бы ни осадков, ни ветра, ни звука, ни сумерек, ни полярных сияний и никаких других метеорологических явлений. Воздух атмосферы современного состава, будучи сам в значительной степени продуктом жизнедеятельности организмов, нужен всему живому. Таким образом, Земля защищена атмосферой от губительного для всего живого ультрафиолетового излучения, от метеоритов, от перегрева днем и ночного переохлаждения.

3. Между атмосферой  и живой поверхностью происходит  непрерывный обмен теплом и  влагой. Причем, основным аккумулятором тепла и поставщиком влаги является Мировой океан. Кроме того, Мировой океан, наряду с зеленым покровом суши, выполняет функции легких нашей планеты: он активный поглотитель двуокиси углерода, содержащейся в воздухе, и в то же время – место обитания водорослей вносящих большой вклад в снабжение атмосферы кислородом.

4. Атмосфера в своем  развитии тесно связана и с  литосферой. Благодаря геологическим  и геохимическим процессам она  получила и продолжает получать  из недр Земли значительную  часть газов. Колебания температуры, ветер, осадки являются экзогенными факторами рельефообразования.

5.Воздух необходим  для дыхания.

6. Атмосфера играет  важную роль в хозяйственной  деятельности человека и испытывает  серьезное антропогенное воздействие,  особенно в последние десятилетия. Оно чаще всего отрицательное. Тому много примеров глобального масштаба. Загрязнение атмосферы диоксидом углерода и другими газами способствует поглощению земного излучения и повышению температуры воздуха. Уничтожение лесов, особенно экваториальных, ослабляет поступление в атмосферу кислорода. Рост концентраций аэрозолей, выбросы тепловых отходов, разрушение озонового слоя, изменения в характере поверхности суши ( распашка земель, мелиорация) и океана (нефтяная пленка), военные действия – все это влияет на атмосферу и климат и может вызвать цепную реакцию ряда нежелательных природных явлений.