Электронный вариант лекций по курсу «Землеведение» для студентов 1 курса (2 семестр) (Пбаш, Пимно до) (стр. 7 из 15)

аргон

0,93%;

углекислый газ

0,03%;

прочие

0,02%

Процентное соотношение газов в нижних слоях атмосферы в основном постоянно. Некоторые изменения наблюдаются в содержании углекислого газа (в городе – 0,04%).

Значение атмосферы:

– атмосфера предохраняет землю от чрезмерного нагревания днем и охлаждения ночью, способность воздуха поглощать и отдавать влагу делает атмосферу распределителем осадков;

– атмосфера защищает биосферу земли от разрушительного воздействия ультрафиолетового излучения Солнца;

– атмосфера задерживает бесчисленное количество метеоритов, непрерывно двигающихся к поверхности Земли из межпланетного пространства.

Строение атмосферы. Изучение атмосферы показало, что её строение сложное (рис. 3.1). Нижний слой атмосферы называют тропосферой. Он распространяется до высоты 17 км над экватором и 8 км над полюсами. В этом слое сосредоточено почти 3/4 всей массы атмосферы, в нем непрерывно движется воздух как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. В тропосфере содержится почти вся вода, в ней происходят погодные процессы: облака, туманы, выпадение осадков (грады). Температура воздуха в этом слое понижается с высотой в среднем на 0,6^оС на каждые 100 м и на верхней границе достигает – 70^оС.

Выше тропосферы расположен слой стратосферы, верхняя граница которого находится на высоте 50 км. Плотность и давление в нем незначительны. Разреженный воздух состоит из тех же газов, что и в тропосфере, но в нем значительно больше озона наблюдается на высоте 30-50 км

Температура в стратосфере повышается и на её верхней границе достигает +10^о , +30^оС. Это объясняется тем, что озон поглощает часть солнечной энергии. Значение озонового экрана очень большое. Озоновый слой защищает Землю от ультрафиолетовых излучений. Если бы не было озонового слоя, ультрафиолетовые лучи проникали бы без препятствий и уничтожили бы все живое за короткое время.

В последние годы озоновый экран разрушается. Этому способствует сам же человек. Например, фреон, применяемый в качестве охладителя и аэрозольный, горючие смеси и аэрозоли могут разрушать озоновый экран.

Рис.3.1. Строение атмосферы Земли

За стратосферой на высотах от 80 до 90 км над нагретым слоем верхней стратосферы, после стратопаузы, т.е. выше 50 км, лежит мезосфера, простирающаяся до 80 км. В ней температура вновь падает до – 90^оС. Над мезосферой расположена термосфера, простирающаяся до 800-1000 км. Как показывает название «термосфера», температура в ней повышается на высоте 150 км – до 200^оС, а на 600 км – до 1500^оС.

Под действием ультрафиолетовой и электрической радиации Солнца нарушается строение молекул и атомов газов; от электронных оболочек отрываются некоторые электроны, в пространстве находятся и целые атомы, потерявшие электроны, и отдельные электроны. Такое состояние вещества называется сверхгазовым, или плазмой.

Выше 1000 км начинается внешняя атмосфера, экзосфера, простирающаяся до 3000 км. Здесь скорость движения газов приближается к критической – 11,2 км/с, и они рассеиваются в межпланетное пространство.

1) Атмосфера развивалась вместе со всей природой земной поверхности – географической оболочкой.

2) Растения и животные используют атмосферу для фотосинтеза и дыхания и создают ее.

3) Биосфера несколькими слоями – магнитосферой, термосферой и озоновым экраном – изолирована от космоса.

4) Атмосферные газы вверху покидают Землю, а недра Земли в результате дегазации мантии пополняют воздушную оболочку, поставляя приблизительно 1 млн. тонн газов в год.

Лекция 10. Географические типы воздушных масс

Воздушная масса в результате пребывания в определенных условиях радиации и подстилающей поверхности приобретает определенные устойчивые физические свойства: температуру, влажность, прозрачность и др. Различают следующие основные географические типы воздушных масс (ВМ):

1. Арктический воздух (АВ). В нем выделяют:

а) континентальный арктический воздух (КАВ), формирующийся над ледяной поверхностью Арктики, а зимой также над Таймыром, Чукоткой и Северной Канадой. КАВ характеризуется низкими температурами, малым влагосодержанием и большой прозрачностью; вторжение КАВ в умеренные широты вызывает резкие похолодания; морской АВ образуется над океаном.

2. Воздух умеренных широт (УВ). Выделяют:

а) континентальный воздух умеренных широт (КУВ), который формируется над обширными поверхностями континентов умеренных широт; зимой сильно охлажден и устойчив; погода в нем обычно ясная, с сильными морозами, летом сильно нагревается;

б) морской воздух умеренных широт (МУВ), формирующийся над океанами в средних широтах; западными ветрами и циклонами переносится на материки, характеризуется большой влажностью и умеренной температурой; зимой несет оттепели, летом – прохладную и всегда пасмурную погоду;

3) Тропический воздух (ТВ). Определяют:

а) континентальный тропический воздух (КТВ), формирующийся над материками тропических широт;

б) морской тропический воздух (МТВ), образующийся над тропическими акваториями, характеризуется высокой температурой и высоким влагосодержанием. ТВ проникает как в умеренные широты, так и к экватору.

4) Экваториальный воздух (ЭВ). Образуется в экваториальной зоне. Характеризуется высокой температурой и большой влажностью. Эти свойства он сохраняет и над сушей и над морем, поэтому на морскую и континентальную разновидности не делится.

Соотношение газов в нижних слоях атмосферы постоянно. Некоторые изменения наблюдаются в содержании углекислого газа.

В атмосфере всегда находятся в том или ином количестве примеси: вода в трех состояниях и пыль. Содержание воды в атмосфере зависит от температуры воздуха, чем выше температура, тем больше в нем может содержаться водяной пар.

Наличие воды в атмосфере определяет многие явления, наблюдаемые в ней: дымку, туман, облака, осадки, грозы и др. Много пыли поступает в атмосферу от вулканических извержений, с поверхности суши, в результате деятельности человека.

Из физики известно, что газы сжимаемы, поэтому атмосфера более уплотнена у поверхности Земли. С поднятием вверх плотность ее уменьшается. На высоте 5,5 км она составляет половину, на высоте 10-11 км – четвертую часть по сравнению с поверхностью Земли. Человек может жить до высоты 4-5 км.

Над Арктикой и Антарктидой, а также над океаном газов меньше, чем над густонаселенными областями материков.

Лекция 11. Происхождение и значение атмосферы

1. Исключительно велико значение кислорода в жизненных факторах Земли. При помощи его осуществляется дыхание. Дышат все организмы. Дышит и человек, используя не менее 13 куб. м воздуха в сутки. Кислород входит в состав белков, жиров и углеродов. За счет окисления организмы получают энергию, необходимую для жизненных процессов. Основным поставщиком кислорода являются растения.

2. Азот в атмосфере играет роль разбавителя кислорода. Он регулирует темы окисления, ход биологических процессов.

3. Нужен для растений и углекислый газ, и они его поглощают. Углекислый газ легко растворяется в воде.

Атмосфера предохраняет Землю от чрезмерного нагревания днем и охлаждения ночью. Способность воздуха поглощать и снова отдавать влагу делает атмосферу распределителем осадков, обуславливающих наличие подземных вод, рек, озер и ледников. А движение вод вместе с движением воздуха определяет бесконечное изменение форм земной поверхности. Составные части атмосферы необходимы для органической жизни на нашей планете. Атмосфера защищает биосферу Земли от разрушительного действия ультрафиолетового излучения Солнца, т.к. если ультрафиолетовые лучи Солнца достигли земной поверхности, то они могли бы уничтожить органическую жизнь нашей планеты. Воздушная оболочка Земли задерживает бесчисленное количество метеорных тел, непрерывно двигающихся к поверхности Земли из межпланетного пространства.

Происхождение атмосферы. Атмосфера является продуктом дегазации вулканических лав, выделяющихся из верхней мантии Земли и формировавших первичную земную кору.

Химический состав вулканических газов сейчас изучен достаточно хорошо. В основном он состоит из углекислого газа, сернистого газа, хлора, азота, метана, аммиака. Эти газы и сформировали первичную атмосферу Земли. Вновь возникшая атмосфера на первом этапе была не такой.

Лекция 12. ГИДРОСФЕРА

Происхождение и значение воды

Вода – самый распространенный на Земле минерал. Богатство водой – космическая особенность нашей планеты. Все процессы географической оболочки протекают при участии воды. Но самое главное, что зарождение, существование и развитие живого вещества, а тем самым биосферы и географической оболочки, связано с водой. Ей принадлежит важнейшая роль в истории развития Земли. Вода – это не только природный, в том числе и сельскохозяйственный ресурс, но и основа жизни.

По гипотезе Виноградова А.П., вода образовалась из летучих водяных паров, которые выделились из мантии. При охлаждении земной поверхности из водяного пара формировалась водяная оболочка – гидросфера. Она появилась, как видно, на завершающем этапе формирования планеты при образовании первоначальной базальтовой земной коры материков из вещества.

Вода является одним из условий существования жизни на Земле, это колыбель жизни. Ныне снабжение населения и производства пресной водой стало проблемой номер один развития всего человечества. Достаточно привести также примеры, показывающие количество необходимой воды в современном производстве.