зарина 1 тема. Состав и давление атмосферы. Засуха, влажность и её влияние на биологические процессы Факультет естественных наук
 Скачать 266.7 Kb.
|
150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве. Реферат По предмету: Общая физика. На тему: Состав и давление атмосферы. Засуха, влажность и её влияние на биологические процессы Факультет естественных наук. Кафедра общей и неорганической химии. Сдала: студентка 1 курса группы 2-3 ким-22( рус ) Нарзуллаева Зарина План 1. Атмосфера земли. 2. Граница атмосферы. 3. Физические свойства. 4.Состав. 5.Строение атмосферы. 6.Обзор. 7.История образования атмосферы. 8.Первичная атмосфера. 9.Вторичная атмосфера. 10.Атмосферное давление. 11. Засуха, её типы и последствия. 12.Влажность и её последствия. Атмосфе́ра Земли́ (от. др.-греч. ἀτμός — пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка, окружающая планету Земля, одна из геосфер. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя переходит в околоземную часть космического пространства. Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Состояние атмосферы определяет погоду и климат на поверхности Земли. Изучением погоды занимается метеорология, а климатом и его вариациями — климатология. Граница атмосферы Атмосферой принято считать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землёй как единое целое. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, в экзосфере, начинающейся на высоте 500—1000 км от поверхности Земли. По определению, предложенному Международной авиационной федерацией, граница атмосферы и космоса проводится по линии Кармана, расположенной на высоте 100 км, выше которой авиационные полёты становятся полностью невозможными. NASA использует в качестве границы атмосферы отметку в 122 километра (400 000 футов), где при возвращении на Землю «шаттлы» переключались с маневрирования с помощью двигателей на аэродинамическое маневрирование.  Атмосфера Земли (снимок с МКС, 2006). На больших высотах атмосфера становится очень разрежённой, так что её присутствием можно пренебречь. Физические свойстваСуммарная масса воздуха в атмосфере — (5,1—5,3)⋅1018 кг. Из них масса сухого воздуха составляет (5,1352 ± 0,0003)⋅1018 кг, общая масса водяных паров в среднем равна 1,27⋅1016 кг. Молярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966 г/моль, плотность воздуха у поверхности моря приблизительно равна 1,2 кг/м3. Давление при 0 °C на уровне моря составляет 101,325 кПа; критическая температура — −140,7 °C ( Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до +0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой. В середине XIX века полагали, что на высоте 12 км (6 тыс. туазов) заканчивается атмосфера Земли (Пять недель на воздушном шаре, 13 гл). В стратосфере располагается озоновый слой, который защищает Землю от ультрафиолетового излучения. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
при 0 °C — 1,0048⋅103 Дж/(кг·К), 
— 0,7159⋅103 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0 °C — 0,0036 %, при 25 °C — 0,0023 %.
| Состав сухого воздуха | ||
| Газ | Содержание по объёму, % | Содержание по массе, % |
| Азот | 78,084 | 75,51 |
| Кислород | 20,946 | 23,14 |
| Аргон | 0,934 | 1,3 |
| Углекислый газ | 0,03 — 0,04[7] | 0,05[8] |
| Неон | 1,818⋅10−3 | 1,2⋅10−3 |
| Гелий | 5,24⋅10−4 | 8⋅10−5[источник не указан 1538 дней] |
| Метан | 1,7⋅10−4 — 2⋅10−4[9] | |
| Криптон | 1,14⋅10−4 | 2,9⋅10−4 |
| Водород | 5⋅10−5 | 3,5⋅10−6 |
| Ксенон | 8,7⋅10−6 | 3,6⋅10−5 |
и другие 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
,
, 
, 
, пары 
, 
, 
, а также многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (
.
На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен редкими частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разрежённых пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.
Анализ данных прибора SWAN на космическом аппарате SOHO показал, что самая внешняя часть экзосферы Земли (геокорона) простирается примерно на 100 радиусов Земли или около 640 тыс. км, то есть гораздо дальше орбиты Луны.
Обзор
На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы.
На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу.
В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.
История образования атмосферы
Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли на протяжении истории последней перебыла в трёх различных составах:
Так называемая первичная атмосфера, первоначально состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства.
На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера. Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами: утечка лёгких газов (водорода и гелия) в межпланетное пространство и химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.
Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим — азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).
Первичная атмосфера
Первичная атмосфера состояла из газов солнечной туманности, прежде всего водорода. Вероятно, в состав атмосферы также входили простые гидриды, которые сейчас обнаруживаются в атмосферах газовых гигантов (Юпитера и Сатурна) — водяной пар, метан и аммиак.
Вторичная атмосфера
Выделение газа в результате вулканизма, а также газы, образовавшиеся во время поздней тяжелой бомбардировки Земли астероидами, привели к появлению атмосферы, состоящей в основном из азота, двуокиси углерода и инертных газов. Большая часть выбросов двуокиси углерода растворялась в воде и реагировала с металлами, такими как кальций и магний, появившимися в результате выветривания пород земной коры, с образованием карбонатов, которые откладывались в виде осадков. Были обнаружены связанные с водой отложения возрастом 3,8 млрд лет.
Около 3,4 миллиарда лет назад азот составлял большую часть тогдашней стабильной «второй атмосферы». Влияние жизни должно быть принято во внимание довольно скоро в истории атмосферы, потому что намёки на ранние формы жизни появляются уже 3,5 миллиарда лет назад. Как Земля в то время поддерживала климат, достаточно тёплый для жидкой воды и жизни, если раннее Солнце излучало на 30% меньше солнечной радиации, чем сегодня, является загадкой, известной как «парадокс слабого молодого Солнца».
Однако геологическая летопись показывает непрерывную относительно тёплую поверхность в течение всей ранней температурной записи Земли, за исключением одной холодной ледниковой фазы около 2,4 миллиарда лет назад. В позднем архее начала развиваться кислородсодержащая атмосфера, по-видимому, созданная фотосинтезирующими цианобактериями (см. Кислородная катастрофа), которые были обнаружены в виде окаменелостей строматолитов 2,7 млрд лет назад. Ранняя основная изотопия углерода (en:Stable isotope ratio) убедительно свидетельствует об условиях, подобных нынешним, и о том, что фундаментальные черты геохимического углеродного цикла установились уже 4 млрд лет назад.
Древние отложения в Габоне, датируемые примерно 2,15–2,08 млрд лет назад, свидетельствуют о динамической эволюции оксигенации Земли. Эти колебания оксигенации, вероятно, были вызваны изотопной аномалией Ломагунди.
Атмосфе́рное давле́ние — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере, на единицу площади поверхности по нормали к ней. В покоящейся стационарной атмосфере давление равно отношению веса вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения. Атмосферное давление является одним из термодинамических параметров состояния атмосферы, оно изменяется в зависимости от места и времени. Давление — величина скалярная, имеющая размерность L−1MT−2, измеряется барометром.
Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa). Кроме того, в Российской Федерации в качестве внесистемных единиц давления допущены к использованию бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба, метр водяного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр и атмосфера техническая[3]. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C, называется нормальным атмосферным давлением (101 325 Па).
Изменчивость и влияние на погоду
Изобары на синоптической карте России
1 мая 1890 года
На земной поверхности атмосферное давление изменяется время от времени и от места к месту. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816 мм рт. ст. (в центральной части смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба).
На картах атмосферное давление изображается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря.Атмосферное давление — очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.
Известно, что одним из неблагоприятных факторов для растений является засуха, действие которой приводит к нарушениям синтетической способности растений, распаду белков, к изменениям коллоидно-химического состояния цитоплазмы и, в целом, снижению количества накапливаемого растениями органического вещества
За́суха — это явление продолжительной нехватки воды, будь то атмосферные (осадки ниже среднего), поверхностные или грунтовые воды. Засуха может длиться месяцами или годами.
Типы засухи
Атмосферные (или метеорологические) засухи происходят, когда в течение продолжительного времени в местности выпадает меньше среднего количества осадков. Метеорологическая засуха обычно предшествует другим видам засух.
Сельскохозяйственные засухи влияют на урожайность сельскохозяйственных культур или экологию ареала. Это состояние также может возникать независимо от любого изменения уровня осадков, когда либо усиление орошения, либо почвенные условия, а также эрозия, вызванная плохо спланированными сельскохозяйственными усилиями, вызывают нехватку воды, доступной для сельскохозяйственных культур. Однако при традиционной засухе это вызвано продолжительным периодом осадков ниже среднего
Гидрологические засухи возникают, когда запасы воды в таких источниках, как водоносные горизонты, озёра и водохранилища, падают ниже порогового уровня, необходимого для поддержания жизнедеятельности растительности для региона. Гидрологическая засуха имеет тенденцию проявляться медленнее, потому что она связана с накопленной водой, которая используется, но не пополняется. Подобно сельскохозяйственной засухе, это может быть вызвано не только отсутствием осадков. Например, в 2007 году Всемирный банк выделил Казахстану крупную сумму денег на восстановление воды, которая была отведена другим странам из Аральского моря при советской власти. Подобные причины также ставят самое большое озеро Казахстана — Балхаш, под угрозу полного высыхания.
По мере того, как засуха продолжается, условия вокруг неё постепенно ухудшаются, и ее воздействие на местное население усиливается.
Последствия
Последствия засухи и нехватки воды можно разделить на три группы: экологические, экономические и социальные.
Экологические — более низкие уровни поверхностных и подземных вод, более низкие уровни стока (снижение ниже минимального, что ведет к прямой опасности для жизни земноводных), повышенное загрязнение поверхностных вод, высыхание водно-болотных угодий, увеличение количества пожаров, более высокая интенсивность дефляции, потеря биоразнообразия, ухудшение здоровья деревьев и появление вредителей и болезней дендроидов.
Экономические — снижение объёмов производства сельскохозяйственных культур, лесов, дичи и рыболовства, более высокие затраты на производство продуктов питания, более низкие уровни производства энергии на гидроэлектростанциях, убытки, вызванные истощением водных ресурсов, приносимых туризмом и транспортными доходами, проблемы с водоснабжением для энергетического сектора и технологических процессов в металлургической, горнодобывающей, химической, бумажной, деревообрабатывающей, пищевой промышленности и т. д., нарушение водоснабжения муниципальных хозяйств.
Социальные — негативное воздействие на здоровье людей, непосредственно подвергшихся воздействию засухи (чрезмерная жара), возможное ограничение водоснабжения, повышенный уровень загрязнения, высокие затраты на продукты питания, стресс, вызванный неурожаем, и т. Это объясняет, почему засухи и нехватка пресной воды являются факторами, увеличивающими разрыв между развитыми и развивающимися странами.
Эффекты различаются в зависимости от уязвимости. Например, фермеры, ведущие натуральное хозяйство, с большей вероятностью будут мигрировать во время засухи, потому что у них нет альтернативных источников пищи. Районы, население которых зависит от источников воды как основного источника пищи, более уязвимы для голода.
Общие последствия засухи
Общие последствия засухи включают:
Снижение роста или продуктивности урожая и продуктивности домашнего скота;
Пыльные бури, когда засуха поражает территорию, страдающую от опустынивания и эрозии;
Ущерб среде обитания, затрагивающий как наземных, так и водных животных;
Голод — засуха дает слишком мало воды для выращивания продовольственных культур;
Недоедание, обезвоживание и сопутствующие им заболевания;
Массовая миграция, приводящая к внутренним миграциям и международным беженцам;
Снижение производства электроэнергии из-за уменьшения расхода воды через плотины гидроэлектростанций;
Нехватка воды для промышленных пользователей;
Миграция змей, которая приводит к укусам змей;
Социальная нестабильность
Война за природные ресурсы, включая воду и продукты питания
Лесные пожары, такие как лесные пожары в Австралии, становятся более обычным явлением во время засухи и могут привести к гибели людей;
Воздействие и окисление кислых сульфатных почв из-за падения уровня поверхностных и грунтовых вод;
Накопление цианотоксинов в пищевых цепочках и водоснабжении (некоторые из них являются одними из самых сильных токсинов, известных науке) может в долгосрочной перспективе вызывать рак с низким уровнем воздействия. Высокие уровни микроцистина были обнаружены в моллюсках и пресноводных источниках в Сан-Франциско в штате Калифорния в 2016 году.
Только в Африке с 1970 по 2010 годы число погибших от засух составляет 1 млн человек .
В Центральной России в 1972, 1992, 2002 и 2010 годах из-за продолжительной жары и засухи возникли многочисленные лесные и торфяные пожары, что привело к задымлению Москвы и многих других городов и многочисленным нарушениям здоровья у людей.
Вла́жность — показатель содержания воды в физических телах или средах. Для измерения влажности используются различные единицы, часто внесистемные.
Общие сведения
Влажность зависит от природы вещества, а в твёрдых телах, кроме того, от степени измельчённости или пористости. Содержание химически связанной, так называемой конституционной воды, например гидроокисей, выделяющейся только при химическом разложении, а также воды кристаллогидратной не входит в понятие влажности.
Влажность воздуха
Абсолютная влажность в зависимости от температуры. Красная линия 100 % относительной влажности, Зелёная 50 %
Влажность воздуха — это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли — одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.
Влажность воздуха в земной атмосфере колеблется в широких пределах. Так, у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2 % по объёму в высоких широтах до 2,5 % в тропиках. Упругость пара в полярных широтах зимой меньше 1 мбар (иногда лишь сотые доли мбар) и летом ниже 5 мбар; в тропиках же она возрастает до 30 мбар, а иногда и больше. В субтропических пустынях упругость пара понижена до 5—10 мбар.
Абсолютная влажность воздуха (f) — это количество водяного пара, фактически содержащегося в 1 м³ воздуха. Определяется как отношение массы содержащегося в воздухе водяного пара к объёму влажного воздуха.
Обычно используемая единица абсолютной влажности — грамм на метр кубический, [г/м³], реже [г/кг].
Относительная влажность воздуха (φ) — это отношение его текущей абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре. Она также определяется как отношение парциального давления водяного пара в газе к равновесному давлению насыщенного пара.
Относительная влажность очень высока в экваториальной зоне (среднегодовая до 85 % и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы. Низкие значения относительной влажности наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах ( 50 % и ниже).
С высотой влажность быстро убывает. На высоте 1,5-2 км упругость пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности. На тропосферу приходится 99 % водяного пара атмосферы. В среднем над каждым квадратным метром земной поверхности в воздухе содержится 28,5 кг водяного пара.
Высокая влажность увеличивает отдачу тепла от тела человека. Самочувствие ухудшается, появляется слабость. Избыток влаги может вызвать обострение сердечно-сосудистых заболеваний. В помещении может появляться грибок, плесень, портится мебель.