|
|
Состав и строенные атмосферы. Состав и строение атмосферы Состав атмосферы Атмосфера
Состав и строенные атмосферы
План:
1. Состав атмосферы
2. Состав воздуха атмосферы
3. Атмосфера Земли
Состав и строение атмосферы
Состав атмосферы
Атмосфера — это газовая (воздушная) оболочка Земли. Атмосфера удерживается силой тяжести Земли и совершает совместное вращение с нашей планетой.
Атмосфера состоит из воздуха. Воздух — это смесь газов. В составе воздуха больше всего азота (78%) и кислорода (21%). Доля всех остальных газов, в том числе углекислого, составляет 1%. Соотношение газов в атмосфере почти не меняется.
Состав воздуха атмосферы
Каждый газ в составе атмосферного воздуха по-своему необходим для жизни на Земле. Кислород выделяют зелёные растения, он необходим для дыхания животным и человеку. Благодаря кислороду на земной поверхности происходят многие изменения, например химическое выветривание горных пород.
В стратосфере на высоте 25–30 км сосредоточен другой газ — озон (разновидность кислорода). В приземном слое атмосферы количество озона увеличивается после грозы.
Углекислый газ составляет всего 0,03% воздуха атмосферы. Он поступает в атмосферу при дыхании животных и человека, а также при горении и гниении. Углекислый газ необходим растениям: они его поглощают. Содержание углекислого газа в атмосфере может меняться. Например, его больше в воздухе больших городов.
Углекислый газ пропускает на земную поверхность солнечное тепло, препятствует его возвращению в космическое пространство. Следовательно, увеличение углекислого газа в атмосфере может привести к нежелательному повышению температуры приземного слоя воздуха. Это явление называют парниковым эффектом.
Степень загрязнения воздуха зависит от количества примесей. Это могут быть твёрдые частицы — обломки разрушенных выветриванием горных пород, вулканическая, космическая и промышленная пыль.
Строение атмосферы.Атмосфера состоит из нескольких слоёв. Верхняя граница атмосферы заметна на расстоянии около 1000 км от поверхности нашей планеты.
Тропосфера — нижний слой атмосферы, который прилегает к поверхности Земли.
В тропосфере сосредоточено основное количество воздуха всей атмосферы — около 90%. Температура воздуха в ней понижается по мере удаления от поверхности Земли — на 6 °С с каждым километром. Если самолёт летит на высоте 9 000 м, а температура воздуха у поверхности составляет примерно 15 °С, можно вычислить температуру воздуха за бортом самолёта. Она понизится девять раз на 6 градусов: 6 × 9 = 54, то есть на 54 градуса. Температура воздуха на поверхности 15 °С, следовательно: 15 – 54 = –39 °С. Значит, температура воздуха за бортом самолёта — примерно –39–40 °С.
Зная температуру воздуха у подножия гор и их относительную высоту, можно вычислить примерную температуру воздуха на вершине.
В тропосфере содержится почти весь водяной пар атмосферы.
Толщина тропосферы разная на разных широтах.
Например, в экваториальных широтах она составляет около 18 км, а в холодных полярных широтах — около 10 км.
Слой атмосферы, который находится над тропосферой, называется стратосфера.
В ерхняя граница стратосферы находится примерно на высоте 50–55 км. В стратосфере практически нет водяного пара, и воздух очень сухой. Температура воздуха в стратосфере повышается с высотой.
В стратосфере на высоте 25–30 км сосредоточен озон — разновидность кислорода.
Выше стратосферы находятся высокие слои атмосферы. Там на высоте 90–100 км температура воздуха сначала понижается до самых низких значений (–90 °С). Потом температура начинает повышаться и достигает 1 000–2 000 °С.
Выше 100 км воздух очень разрежен и представляет собой почти безвоздушное пространство.
Строение атмосферы
ИТОГИ
Температура воздуха
Ключевые понятия:
угол падения солнечных лучей
нагревание земной поверхности
температурная шкала Цельсия
альбедо
суточный ход температуры воздуха
годовой ход температуры воздуха
амплитуда температуры воздуха
Нагревание земной поверхности
Солнце не только освещает земную поверхность, но и нагревает её своими лучами: чем выше Солнце, тем сильнее нагрев.
Интенсивность нагрева земной поверхности зависит от времени суток. Солнце поднимается над горизонтом, нагрев увеличивается. В полдень Солнце занимает самое высокое положение — нагрев поверхности самый сильный.
Интенсивность нагрева зависит и от времени года. Летом в Северном полушарии Солнце поднимается над горизонтом выше, чем зимой, и земная поверхность нагревается сильнее.
На разных широтах Солнце поднимается над горизонтом на разную высоту. В результате экваториальные и тропические широты получают больше солнечного тепла, чем полярные.
Нагревание земной поверхности на разных широтах
Р азные типы земной поверхности нагреваются по-разному. Суша нагревается быстрее и сильнее, чем вода. Песчаный пляж нагревается быстрее и сильнее, чем покрытый травой луг. Земля, покрытая снегом, почти не нагревается, потому что солнечные лучи отражаются от чистой белой поверхности.
Н агревание поверхности Земли
Способность земной поверхности отражать солнечные лучи называется альбедо.
Альбедо земной поверхности
Температура воздуха
Воздух не нагревается солнечными лучами. Источник нагрева воздуха — земная поверхность.
Чем сильнее нагревается земная поверхность, тем сильнее нагревается воздух над ней.
Воздух над горячим песком на берегу реки или моря будет иметь более высокую температуру, чем воздух над холодной водной поверхностью или над покрытым растительностью берегом.
Изменение температуры воздуха в течение суток принято называть суточным ходом, а изменение температуры воздуха в течение года — годовым ходом.
Разность между самой высокой и самой низкой температурой воздуха за наблюдаемый период называется амплитудой.
Шкала измерения температуры воздуха
Для измерения температуры во многих странах мира, в том числе и в России, пользуются температурной шкалой, которую предложил шведский учёный Андерс Цельсий (1701–1744). Температура 0° соответствует точке таяния льда, а 100° — точке кипения воды, поэтому шкалу Цельсия называют стоградусной шкалой.
В некоторых странах мира, например в США, для измерения температуры пользуются шкалой, предложенной немецким учёным Габриелем Даниелем Фаренгейтом (1686–1736). На этой шкале точке таяния льда соответствует температура 32°, а точке кипения воды — температура 212°. Интервал между этими точками разделён на 180 делений, или 180°.
Температуру по шкале Цельсия обозначают латинской буквой С (например, 23 °С), по шкале Фаренгейта — латинской буквой F (например, 32 °F).
В разных странах информацию о температуре воздуха могут сообщать по шкале Цельсия или по шкале Фаренгейта.
Термометр — прибор для измерения температуры. Действие прибора основано на расширении жидкости, например спирта или ртути (металла в жидком состоянии).
Спиртовой термометр
ИТОГИ
Солнечные лучи не только освещают земную поверхность, но и нагревают её. Степень нагрева земной поверхности зависит от высоты Солнца над горизонтом и от типа самой земной поверхности.
Воздух нагревается от поверхности Земли. Существует суточный и годовой ход температуры воздуха.
Для измерения температуры воздуха во многих странах мира и в России пользуются 100-градусной температурной шкалой шведского учёного Цельсия. Температура 0 °С соответствует точке таяния льда, а 100 °С — точке кипения воды.
Атмосферное давление
Ключевые понятия:
атмосферное давление
барометр-анероид
единица измерения давления — миллиметры ртутного столба (мм рт столба)
Атмосферное давление
Сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на все находящиеся на ней предметы, называется атмосферным давлением.
Атмосферное давление изменяется с высотой и зависит от температуры воздуха. Нормальным принято считать давление 760 мм ртутного столба (мм рт. ст.). Оно определено на уровне моря на параллели 45° при температуре 0 °С.
В местностях, которые расположены на разной абсолютной высоте над уровнем моря, разное давление определяется как нормальное для этой местности. Например, для Москвы нормальным считается величина 747–748 мм рт. ст., для Санкт-Петербурга, который расположен над уровнем моря ниже, чем Москва, нормальным считается давление 753–755 мм рт. ст.
Изменение атмосферного давления
Сейчас атмосферное давление измеряют специальным прибором — барометром-анероидом.
В современных барометрах не используют ртуть, но шкалу прибора составляют по традиционной величине измерения — высоте ртутного столба. При объявлении, например, прогноза погоды можно услышать, что атмосферное давление высокое — 769 мм рт. ст.
Барометр-анероид
Другая современная физическая единица измерения атмосферного давления — гектопаскаль (гПа). Среднее атмосферное давление на уровне моря — 1 013 гПа.
Первое измерение атмосферного давления
Атмосферное давление впервые измерили в 1643 году. Это сделал ученик Галилео Галилея Эванджелиста Торричелли. Для этого эксперимента учёный придумал специальный прибор, который получил название ртутного барометра. Прибор состоял из стеклянной трубки длиной около метра, запаянной с одного конца. Учёный заполнил трубку ртутью, перевернул её и опустил открытым концом в чашу, в которую также налил ртуть.
Сначала какое-то количество ртути из трубки вылилось в чашу, и высота столба ртути в трубке уменьшилась. Через некоторое время высота столбика ртути устоялась и практически не изменялась. Именно высоту столба ртути в миллиметрах и измерил Торричелли.
Вторая стеклянная трубка использовалась для подтверждения опыта — высота столба ртути в обеих трубках была одинаковой. Пустое пространство в верхней части трубки, которое образовалось после того, как немного ртути вылилось в чашку, стали называть торричеллиевой пустотой.
С уть опыта в том, что воздух атмосферы давит на ртуть в чаше. Это давление даёт вылиться из трубки не всей ртути, а только определённому количеству. Торричелли определил давление воздуха как высоту столбика ртути в стеклянной трубке и предложил новую единицу измерения — миллиметры ртутного столба.
Ртуть — опасный для человека металл. Его пары очень летучи и ядовиты. Поэтому и опыт, и сам прибор вредили тем, кто проводил эти измерения. Но они были первыми и достаточно точными.
Опыт Торричелли и придуманный им прибор вошли в историю естествознания.
Барометр Торричелли
ИТОГИ
Атмосферным давлением называют силу, с которой воздух давит на земную поверхность и на все находящиеся на ней предметы. Атмосферное давление принято измерять в миллиметрах ртутного столба.
Для всякой местности, расположенной на определённой абсолютной высоте над уровнем моря, разное давление определяется как нормальное для этой местности.
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].
П о определению, предложенному Международной авиационной федерацией, граница атмосферы и космоса проводится по линии Кармана, расположенной на высоте 100 км[3], 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
Физические свойства
Суммарная 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 ( 132,4 К); критическое давление — 3,7 МПа; {\displaystyle C_{P}}C_P при 0 °C — 1,0048⋅103 Дж/(кг·К), {\displaystyle C_{V}}C_V — 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 %.
За «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,225 кг/м3, барометрическое давление 101,325 кПа, температура +15 °C, влажность 0 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.
Состав
Атмосфера Земли возникла в результате двух процессов: испарения вещества космических тел при их падении на Землю и выделения газов при вулканических извержениях (дегазация земной мантии). С выделением океанов и появлением биосферы атмосфера изменялась за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.
https://foxford.ru/wiki/geografiya/atmosfernoe-davltnie
https://ru.wikipedia.org/wiki/Атмосфера_Земли |
|
|
Скачать 1.64 Mb.