§ 24. Склад і будова атмосфери

Термін «повітря» в українській мові походить від слова «вітер». Та коли ми говоримо про повітряну або газову оболонку Землі, то частіше вживаємо значно ширше поняття «атмосфера» — щось дуже ніжне, прозоре, без запаху і без кольору. Коли ж заглибитись у процеси, що відбуваються у повітряній оболонці, розумієш, наскільки ця оболонка є складною, цікавою і важливою для всього живого на нашій Землі. Атмосфера Землі — це єдина в Сонячній системі атмосфера в такому газовому складі, який цілком забезпечує захист і комфортні умови для розвитку унікального рослинного і тваринного світу, найголовніше — людини.

Яким має бути газовий склад повітря, щоб можна було ним дихати?

Найбільший об’єм у повітрі займає газ азот — 78%. Цей газ не має ні запаху, ні кольору. Він не підтримує горіння і непридатний для дихання. Чому його так багато в повітрі?

Вчені вважають, що причиною цього є активна вулканічна діяльність на нашій планеті, через яку газ азот виходить з глибинних шарів мантії (Землі) на поверхню. Цікаво, що азот — надзвичайно поширений елемент не лише на Землі, але і в атмосферах інших планет Сонячної системи.

Друге місце в об’ємі повітря після азоту займає кисень — 21%. Цей газ, як і попередній, не має ні кольору, ні запаху, ні смаку. Але кисень є прямою протилежністю азоту — він підтримує горіння і дихання. Тому цей елемент відіграє надзвичайно важливу роль для всіх живих організмів нашої планети. Також кисень є основним елементом Світового океану, гірських порід, ґрунту, білків, жирів, вуглеводів.

Звідки ж взявся кисень в атмосфері Землі?

Основна причина наявності кисню в атмосфері — процес фотосинтезу.

На третьому місці знаходиться газ аргон — 0,9%. Цей газ утворюється в результаті розпаду радіоактивних хімічних елементів.

А на четвертому місці — вуглекислий газ, 0,039%. Причин утворення цього газу дуже багато: під час виверження вулканів, у процесі дихання тварин, людини, під час природних та штучних пожеж, у процесі перегнивання рослинних і тваринних решток, під час виробництва на підприємствах, під час спалювання та переробки паливних корисних копалин.

Найбільшою проблемою сьогодення є зростання вуглекислого газу в атмосфері.

Крім вище названих газів, велике значення для всіх живих організмів має газ озон. Озон утворюється під час грози внаслідок розряду блискавок. Має приємний запах «свіжого повітря». І хоч його вміст у повітрі надзвичайно мізерний, проте значення для всього живого має надзвичайно велике. Адже відбиває більшу частину ультрафіолетового сонячного випромінювання.

У повітрі завжди присутня водяна пара. Але її вміст над різними територіями неоднаковий — від 0,2 до 2,5%. Так, у теплих екваторіальних широтах у повітрі водяної пари значно більше, ніж над холодними арктичними та антарктичними широтами.

Газовий склад атмосфери, який ми охарактеризували вище, є середнім, тобто характерним для океанічного повітря, альпійських луків, степів та лісів. Але в повітрі завжди є домішки. Все залежить від того, над якою територією перебуває це повітря. Так, над великими промисловими містами повітря буде містити домішки шкідливих елементів: сірки, сажі, аміаку, мінеральних речовин та збільшену кількість вуглекислого газу.

Над болотами буде більше домішок газів метану, сірководню, які утворюються через гниття органічних решток.

А от над активними вулканами в повітрі буде велика концентрація діоксиду сірки. Тому довго перебувати біля таких об’єктів вкрай небезпечно.

У повітрі ж над морями та океанами завжди відчувається запах солі через підвищений вміст іонів магнію, йоду, брому, хлористого натрію. Таким повітрям корисно дихати в будь-яку пору року.

2. Невже газову оболонку нашої планети можна поділити?

Так, газову оболонку нашої планети можна розділити на окремі шари. Хоча насправді між ними немає ніяких кордонів, адже більшість газів — це надзвичайно рухомі речовини, молекули яких легко перемішуються. І все ж, через зміну температури повітря, кількості водяної пари та атмосферного тиску з висотою вчені умовно розділили атмосферу на п’ять оболонок (мал. 88).

Практикуймо

Аналізуємо схему будови атмосфери.

Нижню оболонку атмосфери називають тропосферою. Її товщина над поверхнею Землі сягає від 8 до 18 км: над екваторіальними широтами — до 16-18 км, а над полярними — до 8-10 км. У тропосфері знаходиться до 80% всього атмосферного повітря, і в ній відбуваються важливі процеси: колообіг води, формування хмар, опадів, вітрів. Температура у тропосфері з висотою падає, оскільки Сонце спочатку нагріває поверхню землі, а вже від землі нагрівається повітря.

Мал. 88. Будова атмосфери

Над тропосферою знаходиться стратосфера. Ця оболонка закінчується на висоті 40-50 км над Землею: до 40 км — над полярними, до 50 км — над екваторіальними широтами. У стратосфері дуже розріджене повітря, мало водяної пари, проте на висоті 20-40 км концентрується газ озон — надзвичайно цінний газ для усього живого на Землі. Озон поглинає шкідливе ультрафіолетове сонячне випромінювання. Через вміст озону температура в стратосфері зростає.

Третя оболонка атмосфери — мезосфера, висотою до 80 км. У цій оболонці можна спостерігати полярне сяйво — світіння розріджених шарів атмосфери. Термосфера — четверта оболонка атмосфери, висотою до 800 км. Отримала назву через значне зростання температури розрідженого повітря. Екзосфера — зовнішня оболонка атмосфери, в якій дуже розріджене повітря та низька температура. Ця оболонка є своєрідною перехідною зоною між атмосферою Землі і космічним простором.

Пізнаймо більше

Сьогодні в небі над Землею одночасно може перебувати до 20 тисяч літаків. Прогнози передбачають, що при таких темпах зростання кількості рейсів на рік, як в останні роки, у 2035 році в небі буде одночасно до 40 тисяч літаків. Який вплив на склад атмосфери та живі організми буде мати таке зростання?

Зайдіть на інтернет-проєкт за покликанням Flightradar24.com і перегляньте карту з літаками в усьому світі (чи над однією країною) в режимі реального часу. Зробіть висновок, яка велика кількість літаків одночасно перебуває в небі, спалює кисень, спричинює дискомфорт для птахів, збільшує шумове навантаження тощо.

Знаймо, вміймо і використовуймо в житті

Атмосфера — це повітряна оболонка Землі. Вона унікальна за своїми властивостями. Атмосфера захищає всі живі організми від пекучого сонячного проміння і від переохолодження, від падіння метеоритів, від згубного ультрафіолетового випромінювання.

Атмосфера унікальна за своїм газовим складом. Саме таке співвідношення газів, яке є в земній атмосфері, дає можливість розвиватись органічному світові на нашій планеті. Атмосфера змінюється з висотою, стає більш розрідженою, знижується температура. Тому атмосферу поділяють на кілька оболонок, найголовніша з яких є нижня — тропосфера. Це та оболонка, в якій зосередилося 80% усього повітря, формуються опади та існує життя.

Але атмосфера — дуже ніжна оболонка. Вона надзвичайно чутливо реагує на людську діяльність, а саме: вирубування лісів, спалювання горючих корисних копалин, збільшення транспортних засобів, підприємств зі шкідливими викидами. Тож знання про газовий склад атмосфери, її велику роль у збереженні життя на нашій планеті дасть можливість нам усім розумно ставитися до навколишнього середовища.

Практикуймо

• 1. Враховуючи знання про форму Землі, подумайте над таким запитанням: чому товщина тропосфери неоднакова на Землі: над екватором її товщина становить 16-18 км, а над полюсами — лише 8-10 км?
• 2. Яке значення для живих організмів має газ озон?
• 3. Газовий склад атмосфери однаковий що на поверхні Землі, що по вертикалі. І все ж різниця у складі повітря між великими населеними пунктами, лісовими масивами і узбережжями океанів є велика. Чому?
• 4. Чому в атмосфері зростає кількість вуглекислого газу?

Атмосфера: склад і будова

Земля оточена шаром газів, що називаються атмосферою. Атмосфера дуже важлива для життя на Землі і робить багато речей, щоб захистити та допомогти людству жити.

Атмосфера захищає Землю, як велика ковдра ізоляції. Вона поглинає тепло Сонця і зберігає його всередині атмосфери, допомагаючи Землі залишатись теплою. Цей процес називається парниковим ефектом.

Атмосфера також допомагає підтримувати стійку загальну температуру Землі, особливо між ніччю та днем. Таким чином нам не стає занадто холодно вночі і занадто жарко вдень. Також є частина атмосфери, яка називається озоновим шаром. Озоновий шар допомагає захистити землю від випромінювання Сонця. Більше про Сонце читайте в підручнику з астрономії за 11 клас В.Д. Сиротюка.

Атмосферне повітря

Атмосфера – це повітряна оболонка Землі, завдяки якій рослини та тварини дихають, щоб вижити. Атмосфера складається переважно з азоту (78%) та кисню (21%). Є багато інших газів, які є частиною атмосфери, але в маленьких кількостях. До них відносяться аргон, діоксид вуглецю, неон, гелій, водень тощо. Таке співвідношення зберігається до висоти 100 км. Кисень необхідний тваринам для дихання, а вуглекислий газ використовується рослиною у фотосинтезі.

Повітря потрібне не тільки для дихання. Воно розсіює сонячні промені вдень, а вночі захищає Землю від охолодження. Атмосфера захищає землян від смертоносних космічних променів, як космонавта – скафандр.

Будова атмосфери

Нижня межа атмосфери проходить по поверхні суходолу та Світового океану, тому вважається, що ми живемо “на дні” повітряного океану. Верхню межу умовно обмежують висотою понад 2000 км.

Атмосфера має шарувату будову. Кожний шар має різну щільність повітря, вміст водяної пари, температуру тощо. Атмосфера Землі розділена на 5 основних шарів.

Тропосфера. Це шар поруч із поверхнею Землі. Він охоплює близько 8-18 км висоти. Тут живуть люди і літають літаки. Близько 80% маси атмосфери знаходиться в тропосфері. Тропосфера нагрівається поверхнею Землі. З кожним підйомом вгору на кілометр температура повітря зменшується на 6 °С.

Стратосфера. Поширюється на наступні 50 км після тропосфери. На відміну від тропосфери, стратосфера отримує своє тепло озоновим шаром, поглинаючи ультрафіолетове випромінювання від Сонця. Повітряні кулі піднімаються так само високо, де знаходиться стратосфера. Основний газ у стратосфері – озон.

Мезосфера. Має дуже розріджене повітря. Охоплює наступні 80 км після стратосфери. Саме тут більшість метеорів згоряє. Найхолодніше місце на Землі – на вершині мезосфери. Цей шар здатен відбивати радіохвилі, чим забезпечує далекий радіозв’язок на планеті.

Термосфера. Повітря тут дуже тонке. Завдяки поглинанню сонячної радіації температура підвищується до 1000 °С. У термосфері також утворюються полярні сяйва. Здіймається до висоти 400 км.

Екзосфера. Останній шар і найтонший. З цієї сфери гази можуть потрапляти до міжпланетного простору. Здіймається в середньому до висоти 1800-2000 км.

Якщо вам потрібно виконати домашнє завдання з географії, то перевірити свої знання ви можете в розділі “ГДЗ та відповіді з географії за 6 клас”.