Атмосфера земли: состав, слои, функции - наука

Функции кислорода в атмосфере и для организма

Для человека огромное значение имеет так называемое парциальное давление, которое мог бы производить газ, если бы занимал весь занимаемый объем смеси. Нормальное парциальное давление на высоте 0 метров над уровнем моря составляет 160 миллиметров ртутного столба. Увеличение высоты вызывает уменьшение парциального давления. Этот показатель важен, так как от него зависит поступление кислорода во все важные органы и в кровяную систему.

Кислород нередко используется для лечения различных заболеваний. Кислородные баллоны, ингаляторы помогают органам человека нормально функционировать при наличии кислородного голодания.

Важно ! На состав воздуха влияют многие факторы, соответственно, может меняться процент кислорода. Негативная экологическая ситуация приводит к ухудшению качества воздуха

В мегаполисах и крупных городских поселениях пропорция углекислого газа (СО2) будет больше, чем в небольших поселениях или на лесных и заповедных территориях. Большое влияние оказывает и высота – процентное содержание кислорода будет меньше в горах. Можно рассмотреть следующий пример – на горе Эверест, которая достигает высоты 8,8 км, концентрация кислорода в воздухе будет ниже в 3 раза, чем в низине. Для безопасного пребывания на высокогорных вершинах требуется использовать кислородные маски.

Состав воздуха изменялся с течением лет. Эволюционные процессы, природные катаклизмы привели к изменениям в биосфере, поэтому уменьшился процент кислорода, необходимый для нормальной работы биоорганизмов. Можно рассмотреть несколько исторических этапов:

Доисторическая эпоха. В это время концентрация кислорода в атмосфере составляла около 36%.
150 лет назад О2 занимал 26% от общего воздушного состава.
В настоящее время концентрация кислорода в воздухе составляет чуть менее 21%.

Последующее развитие окружающего мира может привести к дальнейшему изменению состава воздуха. На ближайшее время маловероятно, что концентрация О2 может быть ниже 14%, так как это вызовет нарушение работы организма.

Изменение содержания кислорода в воздухе на потяжении нескольких веков.

Составные элементы атмосферы

Разнообразный состав атмосферы Земли позволяет ей выполнять различные функции и оберегать жизнь на планете. Основные его элементы:

Углекислый газ (CO₂) – является неотъемлемым компонентом, задействованным в процессе питания растений (фотосинтезе). Выделяется он в атмосферу благодаря дыханию всех живых организмов, гниению и горению органических веществ. Если углекислый газ исчезнет, то вместе с ним перестанут существовать и растения.
Кислород (O₂) – обеспечивает оптимальную среду для жизни всех организмов на планете, обязателен для дыхания. С его исчезновением прекратиться жизнь для 99% организмов на планете.
Озон (O 3) – газ, который выступает естественным поглотителем ультрафиолета, выделяемого солнечным излучением. Его излишки негативно влияют на живые организмы. Газ формирует особый слой в атмосфере -озоновый экран

Под влияние внешних условий и деятельности человека он начинает постепенно разрушаться, поэтому важно проводить мероприятия для восстановления озонового слоя нашей планеты, чтобы сохранить на ней жизнь.

Также в составе атмосферы присутствуют водяные пары – они определяют влажность воздуха. Процентное содержание этого компонента зависит от разных факторов. Влияние оказывают:

Показатели температуры воздуха.
Расположение местности (территория).
Сезонность.

Оказывает влияние на количество водяного пара и температура – если она низкая, то концентрация не превышает 1%, при повышенной – достигает показателей в 3-4%. Дополнительно в составе земной атмосферы присутствуют твердые и жидкие примеси – сажа, пепел, морская соль, разнообразные микроорганизмы, пыль, капли воды.

Стратосфера и Стратопауза

Высота слоя стратосферы примерно от 11 до 50 км. Присутствует незначительное изменение температуры на высоте 11 — 25 км. На высоте 25 — 40 км наблюдается инверсия
температуры, от 56,5 поднимается до 0,8°C. От 40 км до 55 температура держится на отметке 0°C. Эту область называют — Стратопаузой
.

В Стратосфере наблюдают воздействие солнечной радиации на молекулы газа, они диссоциируют на атомы. В этом слое нету почти водяного пара. Современные сверхзвуковые коммерческие самолёты летают на высоте до 20 км из-за стабильных полетных условий. Высотные метеозонды поднимаются на высоту 40 км. Здесь присутствуют устойчивые воздушные течения, скорость их достигает 300 км/ч. Также в этом слое сосредоточен озон
, слой который поглощает ультрафиолетовые лучи.

Мезосфера

Мезосфера — это последний атмосферный слой, в котором газы всё ещё смешиваются в воздухе и не организованы их массой. Этот слой считается наукой самым сложным для изучения, поэтому о нём мало подтверждённой информации.

Толщина мезосферы также составляет 35 км от стратопаузы, что означает, что она расположена между стратосферой и термосферой. Термин «мезосфера» происходит от греческого mesos (означает «центр»), так как является третьим среди пяти слоёв Земной атмосферы.

Метеозонды и самолёты не могут достичь так высоко, чтобы достичь мезосферы. В то же время спутники могут вращаться только над ним, таким образом получается, что они не могут должным образом измерять характеристики этого слоя.

Единственный способ изучения мезосферы в наши дни — это использование ракет, которые собирают довольно мало информации в каждой миссии.

Именно в мезосфере происходит сгорание небесных тел, попадающих в Земную атмосферу, что приводит к таким явлениям, как звездопад (метеорные потоки).

Метеорный поток (звёздный дождь) происходит, когда небесное тело входит в Земную атмосферу.
Из-за очень высокой температуры небесное тело начинает гореть и обычно распадается на несколько более мелких фрагментов.

Состав мезосферы

Процентное содержание кислорода, азота и углекислого газа в мезосфере, по существу, такое же, как и в слоях ниже. Испарения воды там реже, чем в стратосфере, что, в свою очередь, переносит часть озона в мезосферу.

В мезосфере также есть материал из метеоров, которые испаряются при попадании в атмосферу. Таким образом, мезосфера также состоит из относительно высокой доли железа и других металлов.

Температура мезосферы

Температура в мезосфере уменьшается с увеличением высоты, варьируя от -3° C в самой низкой точке (стратопауза) до -143° C в самой высокой точке (мезопауза — самая холодная область всей Земной атмосферы).

Что встречается в мезосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в стратосфере:

метеоры в сгорании;
серебристые облака (особый вид облаков, которые светятся ночью).

Физические свойства

В атмосфере кислород содержится в бесцветном газообразном виде. Он не имеет запаха, малорастворим в воде и других растворителях. У кислорода прочные молекулярные связи, из-за которых он химически малоактивен.

Если кислород нагревать, он начинает окислять и реагировать с большинством неметаллов и металлов. Например, железо, этот газ медленно окисляет и вызывает его ржавление.

При снижении температуры (-182,9°С), и нормальном давлении газообразный кислород переходит в другое состояние (жидкое) и приобретает бледно-синий цвет. Если температуру еще снижать (до -218,7°С) газ затвердеет и изменится до состояния синих кристаллов.

В жидком и твердом состояниях кислород приобретает синий цвет и обладает магнитными свойствами.

Древесный уголь является активным поглотителем кислорода.

Слои атмосферы

Основная общепринятая классификация основывается на тепловых свойствах каждой из сфер. Температуры внутри слоев могут расти и падать в установленных пределах, в зависимости от земной и солнечной активности. Переходные слои, называемые паузами, представляют собой стабилизационные прослойки, которые обладают постоянной температурной средой.

Тропосфера (изменение) имеет самый насыщенный состав, слоем от 8 до 18 км, в зависимости от расположения, содержит 80% общей массы атмосферы и почти весь водяной пар. Она нагревается от поверхности Земли и постепенно охлаждается до -60°С. Здесь может существовать биосфера. Благодаря воздушным потокам образуются циклоны и антициклоны, облака и тучи, выпадают осадки, формируются погодные и климатические условия. Это рай для скайдайверов и предел высоты для гражданских самолетов. Цвет тропосферы – прозрачный с легкими туманными вкраплениями.
Тропопауза – это переходная среда с температурой -55°С, отделяющий тропосферу от следующего слоя.
Стратосфера (настил) составляет около 20% массы воздушной оболочки и распространяется на 15-50 км от поверхности Земли. Здесь находится озоновый слой (90% озона), защищающий нас от ультрафиолетовых лучей. Температура в стратосфере сперва доходит до -50°С, но достигая до озонового слоя, начинает повышаться до нулевой отметки. Здесь летают высотные боевые самолеты и метеозонды. Цвет стратосферы – голубой.
Стратопауза – прослойка между слоями с температурой 0°С.
Мезосфера (срединный) простирается до высоты 90 км и составляет 0,3% от общей массы атмосферы. Здесь сухо, температура понижается с 0 до -100°С, происходят сложные фотохимические процессы. В ней образуются ледяные облака, слабый серебристый блеск которых можно увидеть в сумерках. Именно с этой высоты можно наблюдать невероятную красоту нашей голубой планеты и яркое мерцание далеких звезд. Футуристические приключения космических дайверов также будут начинаться здесь. Это последний земной рубеж. Дальше атмосфера все больше растворяется в глубинах космоса. Цвет мезосферы насыщен темно-синими оттенками.
Мезопауза – прослойка с т-рой 90°С.
Линия Кармана находится на высоте 100 км от уровня моря, условная граница между Землей и космосом. Здесь становится невозможной аэродинамическая авиация из-за сильно разреженной среды и начинается простор для космонавтики.
Термосфера (жаркий) имеет долю от общей массы 0,05%. В ней преобладает атомарный кислород и расположена она на высоте от 90 до 500-800 км. Температура слоя увеличивается до + 1200°С, но поскольку воздух разрежен, то физически жара не ощущается. В ней зарождаются полярные сияния и зарницы, происходит ионизация, расположена большая часть ионосферы. Здесь проходит низкая орбита Земли, по которой летают топографические, погодные, GPS-спутники и космические станции, рукотворный космический мусор (обломки ракет, нерабочие спутники и прочее) со скоростью 35 000 км в час.
Термопауза – очередной переход между слоями с температурой почти 1000°С.
Экзосфера (наружный) – это самый верхний слой, заполненный космической пылью и ближнекосмическим вакуумом из межпланетного газа. Он расположен на расстоянии выше 800 км от земной поверхности, простирающийся в космические дали на 10 000 км. Верхний слой экзосферы состоит из атомов водорода, способных покидать орбиту Земли и удаляться в открытый космос (сфера рассеяния). Здесь высокий уровень солнечной радиации и температура от 1200 до 2500°С. Отсюда начинается абсолютная космическая темнота и околоземное пространство.

Нижние слои атмосферы представлены плотными по своему составу тропо- и стратосферой. Здесь присутствует турбулентность, гравитация и трение, могут летать самолеты и набирают разгон космические ракеты. Их общая высота около 50 километров.

Верхние слои – это мезо-, термо- и экзосфера. Они простираются выше 50 км над Землей, имеют очень низкую плотность и являются плавным переходом в межпланетное пространство.

Атмосферы других планет солнечной системы, краткое описание

Наблюдения современной эпохи показали, что газовые атмосферы других планет Солнечной системы значительно отличаются от земной.

Атмосфера ближайшей к Солнцу Венеры состоит из углекислого газа, не выпускает наружу тепло горячей звезды и создает парниковый эффект до +500°С на поверхности.

Температура поверхности Марса в определенное время суток более приемлема, но оболочка из смеси углекислого газа и незначительных примесей азота, аргона, кислорода и водяного пара не пригодна для дыхания человека.

Оболочки Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна преимущественно схожи: водород, гелий с добавлением метана, аммиака, сероводорода и воды. При этом плотность газов в оболочке Сатурна высока настолько, что ученым доступны для наблюдения только ее верхние слои с облаками из замерзшего аммиака и сверхураганным ветром порывами до 1500 км в час.

Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Теперь разберём состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Для начали определим, что же такое дыхание. Дыханием называют сложный непрерывный процесс, с помощью которого постоянно обновляется газовый состав крови. Состав вдыхаемого воздуха 20.94 процента кислорода, 0.03 процента углекислого газа и 79.03 процента азота. А вот состав выдыхаемого воздуха это уже всего 16.3 процента кислорода, также аж 4 процента углекислого газа и 79.7 процентов азота.

Можно заметить, что вдыхаемый воздух отличается от выдыхаемого содержанием кислорода, а также количеством углекислого газа. Вот какие вещества входят в состав воздуха, которым мы дышим и который выдыхаем. Таким образом наш организм насыщается кислородом и отдаёт весь ненужный углекислый газ наружу.

Сухой кислород улучшает электрические, а также защитные свойства плёнок за счет отсутствия воды, а также их уплотнения и снижения объёмного заряда. Также сухой кислород при обычных условиях не может реагировать с золотом медью или же серебром. Чтобы провести химический анализ воздуха или другое лабораторное исследование, включая комплексное исследование качества воды, можно в нашей лаборатории «ЭкоТестЭкспресс».

Воздух есть атмосферой планеты, на которой мы живем. И у нас всегда возникая вопрос что входит в состав воздуха, ответ просто набор газов, как выше было уже описано какие газы и в какой пропорции находиться в воздухе. Что касается содержания газов в воздухе то здесь все легко и просто, соотношение процентов почти для всех местностей нашей планеты есть сталым.

Воздух, его роль и значение в жизни планеты:

Федеральный закон Российской Федерации № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» от 04.05.1999, так определяет понятие атмосферного воздуха:

«Атмосферный воздух – жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. Атмосферный воздух является жизненно важным компонентом окружающей среды, неотъемлемой частью среды обитания человека, растений и животных.»

Воздух окружающий планету Земля и образующий её атмосферу удерживается гравитационным полем Земли. Атмосфера Земли, как щит защищает жизнь всех живых существ на планете, создавая давление, благодаря которому вода удерживается на поверхности Земли в жидком состоянии, поглощая жёсткое ультрафиолетовое солнечное излучение смертельное для всего живого, удерживая тепло образуемое от нагревания поверхности земли солнечным светом (парниковый эффект) и сглаживая перепады между дневной и ночной температурой (суточное изменение температуры).

Воздух необходимая среда для жизни всех организмов на Земле. Жизнь человека также невозможна без воздуха. Для всех животных и человека главным жизненно важным компонентом воздуха является кислород. Благодаря кислороду воздух используется ими в процессе дыхания. Кислород усваивается лёгкими и через кровь поступает во все клетки организма, где используется во внутриклеточных процессах окисления. В результате внутриклеточных химических реакций выделяются энергия необходимая для жизни клеток (метаболизм, аэробы) и выделяется углекислый газ, который выводится через кровь и выбрасывается лёгкими обратно в атмосферу.

Процесс дыхания атмосферным воздухом чрезвычайно важен для всех живых существ. Известно, что без еды человек может прожить несколько недель, без воды он может продержаться несколько дней, но без воздуха – всего несколько минут (обычный человек не более 1 минуты, а тренированные ныряльщики – 5 минут). Так отсутствие дыхания и сердечного ритма в течение более 3-5 минут (клиническая смерть) запускают необратимые процессы разрушения клеток головного мозга.

Экзосфера. Особенности

Экзосфера является самой верхней областью земной атмосферы, поскольку она постепенно исчезает в космическом вакууме. Воздух в экзосфере чрезвычайно разряжен — во многих отношениях он почти такой же, как и безвоздушная пустота космического пространства.

Нижнюю границу экзосферы, граничащую с термосферой называют термопаузой, иногда — экзобазой. Высота нижней границы экзосферы меняется. Когда на Солнце появляются солнечные пятна, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения Солнца нагревают и «нагнетают» термосферу, поднимая высоту термопаузы до высот около 1000 км над поверхностью Земли. Когда Солнце менее активно, солнечная радиация менее интенсивна, и термопауза опускается примерно до 500 км от поверхности Земли.

Не все ученые согласны с тем, что экзосфера действительно является частью атмосферы. Некоторые ученые считают, что термосфера является самой верхней частью атмосферы Земли, и считают, что экзосфера на самом деле является лишь частью космоса. Однако другие ученые считают экзосферу частью атмосферы нашей планеты.

Поскольку экзосфера постепенно исчезает в космическом пространстве, нет четкой верхней границы этого слоя. Согласно одному из определений внешнего предела экзосферы, самый верхний край атмосферы Земли находится на расстоянии около 190 000 км, примерно на полпути до Луны. На этом расстоянии радиационное давление солнечного света оказывает большее влияние на атомы водорода, чем притяжение земной гравитации. Слабое свечение ультрафиолетового излучения, рассеянного атомами водорода в самой верхней атмосфере, было обнаружено спутниками на высоте 100 000 км. Эта область ультрафиолетового свечения называется геокороной.

Ниже экзосферы молекулы и атомы атмосферных газов постоянно сталкиваются друг с другом. Однако воздух в экзосфере настолько разряжен, что такие столкновения очень редки. Атомы и молекулы газа в экзосфере движутся по «баллистическим траекториям», напоминающим дугообразный полет брошенного шара (или выстрела из пушечного ядра!), когда его траектория постепенно изгибается назад к Земле под действием силы тяжести. Большинство частиц газа в экзосфере движутся по криволинейным траекториям, никогда не ударяясь о другой атом или молекулу, и в конечном итоге из-за силы тяжести возвращаются обратно в нижнюю атмосферу. Однако некоторые из более быстро движущихся частиц не возвращаются на Землю — вместо этого они улетают в космос! Таким образом, небольшая часть нашей атмосферы каждый год «утекает» в космос.

Хотя экзосфера технически является частью атмосферы Земли, во многих отношениях она является частью космического пространства. Многие спутники, включая Международную космическую станцию (МКС), находятся на орбите в пределах экзосферы или ниже ее. Например, средняя высота МКС составляет около 330 км, фактически находясь в пределах термосферы ниже экзосферы!

Хотя атмосфера земли очень и очень разряжена в термосфере и экзосфере, воздуха все еще достаточно для того, чтобы вызвать небольшое сопротивление полету спутников, которые вращаются в этих слоях. Эта сила сопротивления постепенно замедляет космические корабли на их орбитах, так что в конечном итоге они выпадают с орбиты и сгорают, возвращаясь в атмосферу, если не предпринимаются какие-либо действия, чтобы поднять их обратно вверх. МКС теряет около 2 км высоты каждый месяц из-за такого «спада орбиты», и ей необходимо периодически давать восходящий импульс ракетными двигателями, чтобы удержать на орбите.

МКС

Возможно Вам будет интересно:

Кратко об истории развития земли. Жизнь в триасе

Вулканы. В чем опасность вулканов?

Сокращение биоразнообразия океана

Реки – голубые артерии нашей планеты

Ледники. Происхождение ледников

Классификация вулканов и вулканических извержений

Антарктида — южный материк

Классификация климатов Земли

Кратко об истории развития Земли. Конец эпохи динозавров

Тектоника литосферных плит Земли

Описание

Нет четкой границы между атмосферой и пространством , поскольку она становится все более и более тонкой и постепенно исчезает в пространстве, непрерывно . Однако, наблюдая за изменением плотности земных газов, можно установить, что толщина земной атмосферы колеблется от 350 до 800 км (в зависимости от солнечной активности), при средней толщине d ‘около 600 км . Этот предел соответствует границе между термосферой и экзосферой . В литературе есть и другие определения предела атмосферы Земли по различным параметрам (31 км : порог, ниже которого составляет 99% массы атмосферы; 80 км : основание ; 1000 км : предел, от которого плотность газов уже не отличается от плотности газов, вызываемых солнечными ветрами; 50 000 км : предел экзосферы).

Линия Карман , расположенная в 100 км , считается границей между атмосферой и космосом Международной авиационной федерацией .

Высота 120 км отмечает предел, на котором атмосферные эффекты становятся заметными при входе в атмосферу .

Граница между земной атмосферой и солнечной атмосферой точно не определена: внешний предел атмосферы соответствует расстоянию, на котором молекулы атмосферного газа больше не испытывают земного притяжения и взаимодействий его магнитного поля. Эти условия возникают на высоте, которая зависит от широты — примерно 60 км над экватором и 30 км над полюсами. Однако эти значения являются лишь ориентировочными: магнитное поле Земли, по сути, постоянно искажается солнечным ветром . Поэтому толщина атмосферы значительно варьируется. Кроме того, как и на океаны, на атмосферу влияет вращение системы Земля-Луна и гравитационное взаимодействие Луны и Солнца . Поскольку молекулы газа, которые легче и меньше связаны друг с другом, чем молекулы морской воды, имеют большие возможности движения, атмосферные приливы представляют собой гораздо более значительный феномен, чем океанические приливы.

Большая часть атмосферной массы находится близко к поверхности: на высоте воздуха становится мало, а давление падает; это можно измерить с помощью альтиметра или барометра .

Атмосфера ответственна за парниковый эффект, который нагревает поверхность Земли. Без него средняя температура на Земле была бы -18 ° C по сравнению с 15 ° C в настоящее время. Этот парниковый эффект является результатом свойств газов по отношению к электромагнитным волнам .

Можно ли увидеть воздух?

Не смотря на то, что воздух не имеет цвета и почти абсолютно прозрачен, увидеть его (а вернее воздушные потоки его пронизывающие) всё же можно. Есть несколько способов это сделать:

Один из них – подкрашивание потоков воздуха с помощью дыма. Так изучают воздушные потоки в аэродинамике, путём продувания различных моделей (например, моделей самолётов или автомобилей) в аэродинамической трубе и наблюдения за движением воздуха обдувающего эти модели.
Другой способ увидеть потоки воздуха — наклеить на модель лёгкие нити или ленты, которые укажут направление потока воздуха.
Ещё один способ основан на неоднородном преломлении света движущимися воздушными массами. Увидеть воздушные потоки можно наблюдая отбрасываемые ими тени на светлом экране при просвечивании воздушных масс точечным источником света.

Давление и толщина

Среднее атмосферное давление на уровне моря составляет 1 013,25 гектопаскалей ; полная масса атмосферы 5,148 × 10 18 кг .

Атмосферное давление является прямым результатом общего веса воздуха над точкой измерения давления. Давление воздуха меняется в зависимости от места и времени, поскольку количество и вес воздуха зависят от одних и тех же параметров. Однако среднюю массу выше одного квадратного метра земной поверхности можно рассчитать, исходя из общей массы воздуха и площади Земли. Общая воздушная масса составляет 5 148 000 гигатонн, а площадь — 51 007,2 мега га . Следовательно, 5148000 ⁄ _51007,2 = 10 093 тонны на квадратный метр . Это примерно на 2,5% ниже, чем официальная стандартизованная единица в 1 атм, представляющая 1013,25 гПа , что соответствует среднему давлению не только на уровне моря, но и у основания атмосферы на расстоянии от средней отметки земной почвы и уровня моря .

Если бы плотность атмосферы оставалась постоянной с высотой, атмосфера резко оборвалась бы на высоте около 7,81 км . Плотность уменьшается с высотой, уже уменьшившись на 50% с 5,6 км . Для сравнения: самая высокая гора, Эверест , достигает высоты 8,8 км , поэтому на ее вершине плотность воздуха менее чем на 50% меньше, чем на уровне моря.

Это падение давления почти экспоненциально, поэтому давление падает примерно наполовину каждые 5,6 км и на 63,2% каждые 7,64 км ( средний масштаб высоты атмосферы Земли ниже 70 км ). Даже в экзосфере атмосфера все еще присутствует, что видно по сопротивлению, которое испытывают спутники .
(1-1езнак равно1-0,368знак равно,632){\ displaystyle (1-1 / e = 1-0,368 = 0,632)}

Уравнения давления на высоте можно использовать для оценки толщины атмосферы. Для справки приведены следующие данные:

50% массы атмосферы находится ниже 5,6 км над уровнем моря;
90% массы атмосферы находится на высоте ниже 16 км . Текущая высота для коммерческого воздушного транспорта составляет 10 км, а вершина Эвереста находится на высоте 8 849 м . В верхнем регионе, где мало газов, происходят полярные сияния и рассвет, другие атмосферные эффекты. Самый высокий полет самолета Х-15 в 1963 году достиг высоты 108 км .

Химические свойства

Почти во время всех реакций кислорода с другими веществами образуется и выделяется энергия, сила которой может зависеть от температуры. Например, при обычных температурах этот газ медленно реагирует с водородом, а при температуре выше 550°С возникает реакция со взрывом.

Кислород – активный газ, который входит в реакцию с большинством металлов, кроме платиновых и золота. Сила и динамика взаимодействия, во время которого образуются оксиды, зависит от присутствия в металле примесей, состояния его поверхности и измельчения. Некоторые металлы, во время связи с кислородом, кроме основных оксидов образуют амфотерные и кислотные оксиды. Оксиды золота и платиновых металлов возникают во время их разложения.

Кислород кроме металлов, так же активно взаимодействует практически со всеми химическими элементами (кроме галогенов).

В молекулярном состоянии кислород более активен и эту особенность используют при отбеливании различных материалов.

Непрозрачность

В солнечной радиации (или солнечный свет ) соответствует энергии , получаемой Земля Солнца . Земля также повторно излучает излучение обратно в космос, но на более длинных волнах, невидимых человеческому глазу. В зависимости от условий атмосфера может препятствовать проникновению или выходу излучения из атмосферы. Среди наиболее важных примеров этих эффектов — облака и парниковый эффект .

Распространение волн

Когда свет проходит через атмосферу, фотоны взаимодействуют с ней посредством рассеяния волн. Если свет не взаимодействует с атмосферой, это прямое излучение, и это соответствует прямому взгляду на солнце. Непрямое излучение относится свет , который рассеивается в атмосфере. Например, в пасмурный день, когда тени не видны, нет прямого излучения для их проецирования, свет был рассеянным. Другой пример, из-за явления, называемого рэлеевским рассеянием , более короткие волны (синий цвет) рассеиваются легче, чем более длинные волны (красный цвет). Вот почему небо выглядит голубым, потому что синий свет рассеивается. Это также причина того, что закаты красные. Поскольку солнце находится близко к горизонту, солнечные лучи проходят больше атмосферы, чем обычно, прежде чем достигают глаза; поэтому весь синий свет рассеивается, оставляя только красный на заходящем солнце.

Щелкните миниатюру для увеличения.

Оптическое поглощение

Процент атмосферного поглощения Земли (или непрозрачности) на различных длинах волн и электромагнитного излучения, включая видимый свет .

Оптическое поглощение является еще одним важным свойством атмосферы. Разные молекулы поглощают разные длины волн излучения. Например, O ₂ и O ₃ поглощают почти все длины волн ниже 300 нанометров . Вода (H ₂ O) поглощает большинство длин волн выше 700 нм , но это зависит от количества водяного пара в атмосфере. Когда молекула поглощает фотон, она увеличивает свою энергию.

Когда спектры поглощения газов атмосферы объединяются, остаются «окна» низкой непрозрачности , позволяющие проходить определенным световым полосам. Диапазон оптического окна составляет примерно от 300 нм ( ультрафиолет -C) до длин волн, которые могут видеть люди, видимого света (обычно известного как свет ) примерно 400–700 нм и до инфракрасного излучения примерно 1100 нм . Есть также атмосферные окна и радиоприемники , которые передают определенную инфракрасную и радио волны на более длинных волнах. Например, радиоокно охватывает диапазон длин волн от одного сантиметра до одиннадцати метров. График выше представляет 1-T (выраженный в%) (где T — коэффициент пропускания ).

Программа

Эмиссия противоположна поглощению, когда объект излучает излучение. Объекты, как правило, излучают определенное количество волн в соответствии с кривыми излучения своего « черного тела », поэтому более горячие объекты, как правило, излучают больше излучения на более коротких волнах. Холодные объекты излучают меньше излучения на более длинных волнах. Например, Солнце имеет температуру примерно 6000 К ( 5730 ° C ), его пики излучения приближаются к 500 нм и видны человеческому глазу. Земля имеет температуру около 290 К ( 17 ° C ), поэтому пики ее излучения приближаются к 10 000 нм (10 мкм ), что слишком долго для восприятия человеческим глазом.

Из-за своей температуры атмосфера излучает инфракрасное излучение. Например, ночью, когда небо чистое, поверхность Земли охлаждается быстрее, чем ночью, когда небо затянуто облаками. Это потому, что облака (H ₂ O) являются важными поглотителями и излучателями инфракрасного излучения.

Парниковый эффект непосредственно связан с поглощением и испусканием. Некоторые химические вещества в атмосфере поглощают и излучают инфракрасное излучение, но не взаимодействуют с видимым светом. Типичными примерами этих компонентов являются CO _2.и H ₂ O) . Если этих парниковых газов слишком много , солнечный свет нагревает поверхность Земли, но эти газы блокируют инфракрасное излучение, когда оно возвращается в космос. Этот дисбаланс вызывает нагрев Земли, что приводит к изменению климата .

Примеры круговорота кислорода в природе

И вновь можно вспомнить про самые распространённые механизмы того, как на Земле осуществляется биогеохимический кислородный цикл. А самыми распространёнными механизмами, опять же, являются дыхание и фотосинтез. Растения при солнечном свете поглощают углекислый газ и осуществляют выделение кислорода (хотя они тоже потребляют кислород в отсутствие солнечного света).

Животные, да и все способные к кислородному дыханию организмы и существа, включая членистоногих, рыб, амфибий, рептилий, птиц, млекопитающих, способны, наоборот, поглощать кислород, который помогает в жизнедеятельности всех органов и тканей, всех до единой клеток, и взамен выделять углекислый газ, который потом, весьма вероятно, поглотят окружающие растения. Выделенный при разложении отмерших тканей и при горении углекислый газ также поглощается в процессе фотосинтеза.