Форум
ВСЕ О ВОЗДУХЕ 
Воздух – самая таинственная из всех стихий. Воду, Огонь, Землю, мы можем увидеть, почувствовать, а Воздух – нет. Сам по себе, воздух абсолютно прозрачен, безвкусен, не имеет запаха и цвета…
НАУКА О ВОЗДУХЕ
ПОЯВЛЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
Возраст атмосферы принято приравнивать к возрасту самой планеты Земля – примерно 5000 миллионов лет. На первоначальном этапе своего формирования Земля разогрелась до внушительных температур. «Если, как считает большинство ученых, только что образовавшаяся Земля была чрезвычайно горячей (имела температуру около 9000° C), то большинство газов, составляющих атмосферу, должны были бы покинуть её. По мере постепенного охлаждения и затвердевания Земли газы, растворенные в жидкой земной коре, выходили бы из неё». Из этих газов и сложилась первичная земная атмосфера, благодаря которой стало возможным зарождение жизни.
Атмосфера представляет собой газовую оболочку, окружающую Землю и вращающуюся с ней как единое целое. Атмосфера состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).
Первичный состав
Как только Земля остыла, вокруг неё, из выделенных газов, сформировалась атмосфера. Точное процентное соотношение элементов химического состава первичной атмосферы, к сожалению, определить не представляется возможным, но можно с точностью предположить, что газы, входящие в её состав, были подобны тем, которые теперь выбрасываются вулканами – углекислый газ, водяной пар и азот. «Вулканические газы в виде перегретых паров воды, углекислого газа, азота, водорода, аммиака, кислых дымов, благородных газов и кислорода формировали праатмосферу. В это время накопление кислорода в атмосфере не происходило, поскольку он расходовался на окисление кислых дымов (HCl, SiO2, H2S)».
Существуют две теории происхождения самого важного для жизни химического элемента – кислорода. По мере охлаждения Земли температура упала примерно до 100° C, большая часть водяного пара сконденсировалась и выпала на земную поверхность первым дождем, вследствие, чего образовались реки, моря и океаны – гидросфера. «Водяная оболочка на Земле обеспечила возможность накопления эндогенного кислорода, став его аккумулятором и (при насыщении) поставщиком в атмосферу, к этому времени уже очищенную от воды, углекислоты, кислых дымов, и других газов в результате прошедших ливней».
Другая теория утверждает, что кислород образовался при фотосинтезе в результате жизнедеятельности примитивных клеточных организмов, когда растительные организмы расселились по всей Земле, количество кислорода в атмосфере стало быстро увеличиваться. Однако, многие учёные склонны рассматривать обе версии без взаимного исключения.
Так современный состав атмосферы значительно отличается от первичного, который имел место 5 млрд лет назад, когда сформировалась кора. Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в четырёх различных составах.
Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера (570-200 млн. л. до н.э.).
На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углеводородами, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера (200 млн. л.н.- наших дней). Эта атмосфера была восстановительной.
Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:
- постоянная утечка водорода в межпланетное пространство;
- 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).
С появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа, состав атмосферы начал меняться. Первоначальнокислород расходовался на окисление восстановленных соединений — углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и др. По окончанию данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами…
Строение атмосферы
Атмосфера имеет слоистое строение. Выделяют тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу. 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.
Тропосфера — нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8 — 10 км, в умеренных широтах до 10 — 12 км, на экваторе — 16 — 18 км. В тропосфере сосредоточено примерно 80—90% всей массы атмосферы и почти все водяные пары. В тропосфере протекают физические процессы, которые обусловливают ту или иную погоду. В тропосфере осуществляются все превращения водяного пара. В ней образуются облака и формируются осадки, циклоны и антициклоны, очень сильно развито турбулентное и конвективное перемешивание.
Над тропосферой находится стратосфера
Стратосфера характеризуется постоянством или ростом температуры с высотой и исключительной сухостью воздуха, почти нет водяного пара. Процессы в стратосфере практически не влияют на погоду. Стратосфера располагается 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). Достигнув на высоте около 40 км значения около 0°С, температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой. Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15—20 до 55—60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере.
Следующий слой, лежащий над стратосферой, это мезосфера
Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км. Температура воздуха до высоты 75—85 км понижается до −88 °С. Верхней границей мезосферы является мезопауза, где расположен температурный минимум, выше температура вновь начинает расти. Далее начинается новый слой, который называется термосферой. Температура в ней быстро растет, достигая 1000 – 2000 °С на высоте 400 км. Выше 400 км температура почти не меняется с высотой. Температура и плотность воздуха очень сильно зависят от времени суток и года, а также от солнечной активности. В годы максимума солнечной активности температура и плотность воздуха в термосфере значительно выше, чем в годы минимума.
Далее расположена экзосфера. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация). Далееэкзосфера постепенно переходит в так называемый ближний космический вакуум, который заполнен сильно разреженными 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 разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.
Значение атмосферы
Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы.
Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.
ЧТО ТАКОЕ ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ И ПОЧЕМУ ЕГО РАЗРУШЕНИЕ ВРЕДНО?
Функции озонового слоя
В 20 — 50 километрах над поверхностью Земли в атмосфере находится слой озона.Озон— это особая форма кислорода. Большинство молекул кислорода воздуха состоит из двух атомов. Молекула же озона состоит из трех атомов кислорода. Озон образуется под действием солнечного света. При столкновении фотонов ультрафиолетового света с молекулами кислорода от них отщепляется атом кислорода, который, присоединившись к другой моле куле 02,образует Оз (озон). Озоновый слойатмосферы очень тонок. Если всем имеющимся в наличии озоном атмосферы равномерно покрыть участок площадью в 45 квадратных километров, то получится слой толщиной в 0,3 сантиметра. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон.
Ученые подсчитали, что увеличение площади озоновой дыры на 1 процент вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3 — 6 процентов.Жарким туманным днем в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как этот газ (трехатомный кислород) разрушает легкие. Но если озон находится там, где ему положено быть — на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. Это те самые лучи, от которых кожа становится загорелой. Но если на кожу падает избыток ультрафиолетового излучения, то можно получить солнечный ожог или заболеть раком кожи.
Об озоновом слое атмосферы ученые узнали в 70 годы. Было сделано открытие, что производные хлор фтор углерода (фреоны) — соединения, применяющиеся в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллонах — уничтожают озон. Фреоны выделяются в атмосферу при каждом использовании баллончика с дезодорантом или лаком для волос. Поднимаясь в верхние слои атмосферы, молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации фреоны выделяют хлор, который расщепляет озон с образованием обычного кислорода. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает.
В 1985 году английские ученые сделали поразительное открытие. Они обнаружили над Антарктидой огромную «дыру» в озоновом слое. Это отверстие площадью с США появляется ежегодно весной. Когда меняется направление господствующих ветров, озоновая дыра заполняется молекулами озона из рядом расположенных участков атмосферы, при этом количество озона в соседних участках снижается. Например, зимой 1992 года слой озона над Европой и Канадой стал на 20 процентов тоньше.
Как выяснили ученые, в небе над Антарктидой очень высока концентрация ангидрида хлорной кислоты — соединения, образующегося в момент разрушения молекулы озона хлором. Ученые подсчитали, что уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы на 1 процент вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3-6 процентов, так как на 2 процента увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая нас более восприимчивыми к инфекционным заболеваниям, например малярии. Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений — от деревьев до злаков.
Еще более тревожит то, что истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат Земли. Озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере температура воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода. Результатом могут стать засухи, неурожаи, нехватка продовольствия и голод. Некоторые ученые подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объеме уйдет 100 лет.
НАУКА О ВОЗДУХЕ
Во́здух — естественная смесь газов (главным образом азота и кислорода — 98-99 % в сумме, а также углекислого газа, воды, водорода и пр.) образующая земную атмосферу. Воздух необходим для нормального существования подавляющего числа наземных живых организмов: кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы).
Под атмосферным воздухом понимается «жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений».
Химический состав воздуха
Учеными экспериментально было доказано, что воздух представляет собой смесь газов, а не однородное вещество.
| Состав воздуха: | |||
Вещества | Обозначение | По объёму, % | По массе, % |
Азот | N2 | 78,084 | 75,50 |
Кислород | O2 | 20,9476 | 23,15 |
Аргон | Ar | 0,934 | 1,292 |
Углекислый газ | CO2 | 0,0314 | 0,046 |
Неон | Ne | 0,001818 | 0,0014 |
Метан | CH4 | 0,0002 | 0,000084 |
Гелий | He | 0,000524 | 0,000073 |
Криптон | Kr | 0,000114 | 0,003 |
Водород | H2 | 0,00005 | 0,00008 |
Ксенон | Xe | 0,0000087 | 0,00004 |
Состав воздуха может меняться: в крупных городах содержание углекислого газа будет выше, чем в лесах; в горах пониженное содержание кислорода, вследствие того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее. В различных частях земли состав воздуха может варьироваться в пределах 1-3 % для каждого газа.
Воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов.
Немецкий мыслитель Фридрих Вильгельм Ницше писал о воздухе, что это наивысшая и самая тонкая из материй. Из воздуха соткана свобода человека. Поэтому символ воздуха в первую очередь это символ свободы. Это свобода, для которой нет никаких преград, ведь воздух нельзя ограничить, нельзя поймать и придать ему форму.
Это символ не только физической, но и духовной свободы, свободы мысли. Поэтому присутствие символов воздуха на какой-либо поверхности говорит о легкости мышления, свободе и непредсказуемости.
Воздух – самый призрачный из элементов мироздания, в отличие от земли, воды или огня его невозможно увидеть или потрогать, его можно только ощутить.
Воздух характеризуется следующими параметрами:Температура воздуха в каждой точке непрерывно меняется; в разных местах Земли в одно и то же время она различна. У земной поверхности температура воздуха варьируется в довольно широких пределах: крайние её значения, наблюдавшиеся до сих пор, +58 ˚С (вблизи г. Триполи, Ливия) и около −89,2 ˚С (на Антарктической станции Восток).
Температура воздуха, а также почвы и воды в большинстве стран выражается в градусах международной температурной шкалы, или шкалы Цельсия (˚С), общепринятой в физических измерениях. Ноль этой шкалы приходится на температуру, при которой тает лёд, а +100 ˚С — на температуру кипения воды.
Однако в США и ряде других стран до сих пор не только в быту, но и в метеорологии используется шкала Фаренгейта (F). В этой шкале интервал между точками таяния льда и кипения воды разделён на 180˚, причём точке таяния льда приписано значение +32 ˚F. Таким образом, величина одного градуса Фаренгейта равна 5/9 ˚С, а нуль шкалы Фаренгейта приходится на −17,8 ˚С. Нуль шкалы Цельсия соответствует +32 ˚F, а +100 ˚С = +212 ˚F.
Плотность воздуха — масса газа атмосферы Земли на единицу объема или удельная масса воздуха при естественных условиях. Величина плотности воздуха является функцией от высоты производимых измерений, от его температуры и влажности. Обычно стандартной величиной считается значение 1,225 кг⁄м3, которая соответствует плотности сухого воздуха при 15°С на уровне моря.
Под влажностью понимается наличие в воздухе газообразного водяного пара, парциальное давление которого не превосходит давления насыщенного пара для данных атмосферных условий. Добавление водяного пара в воздух приводит к уменьшению его плотности, что объясняется более низкой молярной массой воды (18 гр⁄мол) по сравнению с молярной массой сухого воздуха (29 гр⁄мол).
Абсолютная влажность — количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в г/м³. Но в связи с тем, что при определённой температуре воздуха в нём может максимально содержаться только определённое количество влаги, (с увеличением температуры это максимально возможное количество влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается), ввели понятие относительной влажности.
Относительная влажность воздуха — важный экологический показатель среды. При слишком низкой или слишком высокой влажности наблюдаются процессы, негативно сказывающиеся на здоровье человека- быстрая утомляемость, ухудшение восприятия и памяти, высыхание слизистых оболочек, куда в микротрещины проникают вирусы, бактерии, микробы.
Низкая относительная влажность (до 5–7 %) в помещениях квартиры, офиса отмечена в регионах с продолжительным стоянием низких отрицательных температур наружного воздуха. Обычно продолжительность до 1–2 недель при температурах ниже минус 20 оС, приводит к высушиванию помещений. Значительным ухудшающим фактором в поддержании относительной влажности является воздухообмен при низких отрицательных температурах. Чем больше воздухообмен в помещениях, тем быстрее в этих помещениях создается низкая (5–7 %) относительная влажность. Наиболее комфортно человек чувствует себя при влажности воздуха: летом — от 60 до 75 %; зимой от 55 до 70 %. В помещениях с паркетом и мебелью, выполненными из натурального дерева, относительная влажность должна составлять от 50 до 60 %.
Атмосферным давлением называется давление, вызываемое весом вышележащих слоев воздуха и ударами его хаотически движущихся молекул. За единицу давления принята техническая атмосфера (атм.) — давление, равное одному килограмму силы на один квадратный сантиметр(кгс/см2). Давление обозначается буквой Р, на уровне моря — Ро.
По международной системе СИ давление измеряется в Паскалях, т. е. ньютонах на квадратный метр (Н/м2).
Барометрическое давление — это давление, измеренное в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Обозначается буквой В, на уровне моря – В0.
Стандартным барометрическим давлением называется давление над уровнем моря в мм рт. ст.Оно в зависимости от температуры и влажности колеблется от 700 до 800 мм рт. ст. и в среднем равно 760 мм.рт. ст.
Воздух не стоит на месте он непрерывно движется, поднимаясь, он производит восходящее движение, опускаясь, движется к земле. Движение воздуха в горизонтальном направлении называется ветром.
В зависимости от природных условий, ветра имеют разные характеристики.
РАЗНОВИДНОСТИ ВЕТРОВ
Причиной возникновения ветра является неравномерное распределение давления воздуха на поверхность Земли, которое вызвано неравномерным распределением температуры. При этом воздушный поток движется от мест с большим давлением в сторону, где давление меньше.
При ветре воздух движется не равномерно, а толчками, порывами, особенно у поверхности Земли.
При ветре воздух движется не равномерно, а толчками, порывами, особенно у поверхности Земли.
Ветер характеризуется скоростью, направлением и силой.
Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с), километрах в час (км/ч), баллах (по шкале Бофорта от 0 до 12, в настоящее время до 13 баллов)..
Направление ветра определяется той стороной горизонта, с которой дует ветер. Для его обозначения применяется восемь основных направлений (румбов): С, СЗ, З, ЮЗ, Ю, ЮВ, В, СВ. Направление зависит от распределения давления и от отклоняющего действия вращения Земли.
СМЕРЧ ИЛИ ТОРНАДО — атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом (грозовом) облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров. Развитие смерча из облака отличает его от некоторых внешне подобных и также отличных по природе явлений, например смерче-вихрей и пыльных (песчаных) вихрей. Обычно поперечный диаметр воронки смерча в нижнем сечении составляет 300—400 м[2], хотя, если смерч касается поверхности воды, эта величина может составлять всего 20—30 м, а при прохождении воронки над сушей может достигать 1,5—3 км.
ТАЙФУ́Н — разновидность тропического циклона, которая типична для северо-западной части Тихого океана. В центральной части тайфунов наблюдаетсянаибольшее снижение давления воздуха на поверхности моря, достигающее 650 мм рт.ст.
Зона активности тайфунов, на которую приходится третья часть общего числа тропических циклонов на Земле, заключена между побережьем Восточной Азии на западе, экватором на юге и линией перемены даты на востоке. Хотя большая часть тайфунов формируется с мая по ноябрь, другие месяцы от них также не свободны.
К берегам российского Дальнего Востока тайфуны относит, как правило, после того, как их основной удар принимают на себя Корея, Япония и острова Рюкю. Наиболее подвержены тайфунам Курильские острова, Сахалин, Камчатский и Приморский края.
ПАССАТЫ — постоянные ветры тропических широт. Они распространены в зоне от 30°с.ш. до 30°ю.ш., то есть ширина каждой зоны 2-2,5 тыс. км. Это устойчивые ветры умеренной скорости (5-8 м/с). У земной поверхности они вследствие трения и отклоняющего действия суточного вращения Земли имеют преобладающее северо-восточное направление в северном полушарии и юго-восточное в южном (рис. IV.2). Образуются они потому, что в экваториальном поясе нагретый воздух поднимается вверх, а на его место с севера и юга приходит тропический воздух. Пассаты имели и имеют большое практическое значение в мореплавании, особенно раньше для парусного флота, когда их называли “торговыми ветрами”. Эти ветры образуют устойчивые поверхностные течения в океане вдоль экватора, направленные с востока на запад. Именно они привели к Америке каравеллы Колумба.МУССОНЫ
МУССОНЫ, устойчивые сезонные ветры. Летом, в сезон муссонов, эти ветры обычно дуют с моря на сушу и приносят дожди, а зимой происходит резкая смена направления на противоположное, и эти ветры дуют с суши, неся сухую погоду. Некоторые регионы муссонов очень влажные, в Черрапунджи в Индии, например, выпадает более 11 000 мм осадков в год. Другие же, напротив, могут быть очень сухими, как например пустыня Тар между Индией и Пакистаном, где количество осадков составляет менее 250 мм в год. Основные области муссонов расположены в Азии, где сезонные изменения ветров на противоположные являются наиболее значительными. Это происходит потому, что самый большой континент, Азия, граничит с самым большим океаном — Тихим.
БРИЗЫ — местные ветры, которые днем дуют с моря на сушу, а ночью с суши на море. В связи с этим различают дневной и ночной бризы. Дневной (морской) бриз образуется в результате того, что днем суша нагревается быстрее, чем море, и над ней устанавливается более низкое давление. В это время над морем (более охлажденным) давление выше и воздух начинает перемещаться с моря на сушу. Ночной (береговой) бриз дует с суши на море, так как в это время суша охлаждается быстрее, чем море, и пониженное давление оказывается над водной поверхностью — воздух перемещается с берега на море.
В древности в разных культурах, люди не могли объяснить происхождение разных природных явлений: ветров, смерчей, ураганов и т.д. Поэтому все, что влияло на жизнь человека, имело определенный природный цикл и не имело объяснений, обожествлялось, и возносилось в культ богов. В связи с этим возникали легенды, которые объясняли суть происходящих природных явлений в конкретных жизненных ситуациях.
Так возникли легенды о богах воздушной стихии.
Последний раз редактировалось: Albert (Ср Июл 05 2017, 06:22), всего редактировалось 1 раз(а)
