чему равна масса атмосферы земли

Метеоролог и я

Научно-популярный метеорологический проект

Масса атмосферы Земли

Воздух, парящие облака, всё это выглядит таким лёгким, безмятежным. Однако всё, что нас окружает, имеет массу, даже воздух.

В общем смысле масса – это количество вещества. Воздух состоит из различных газов, аэрозолей. Раз так, то и он имеет массу.

Задумывались ли вы, сколько весит атмосфера Земли? Давайте взвесим.

atmosphere weight R sphere

Рассчитать массу атмосферы нам помогут три главных компонента:

1) немного геометрии;

2) частичка географии;

3) кусочек метеорологии.

Из второго мы возьмём радиус Земли, который равен 6371км.

Из метеорологии мы узнаём один интересный факт. Для того чтобы уравновесить атмосферное давление, оказанное на 1см 2 на уровне моря, потребуется столб ртути высотой 760мм (от сюда и единицы измерения мм рт.ст.), который весит примерно 1033 грамма. Это означает, что масса воздуха равна 1033гр в столбе воздуха площадью 1см 2 (потому что достигается равновесие). Это показал опыт Паскаля в 1646г.

atmosphere weight

Теперь, когда у нас всё есть, приступим к расчётам.

Итого: масса земной атмосферы равна 5,3×10 18 кг или 5,3×10 15 тонн

Да, примерно такую массу имеет атмосфера Земли, только представьте себе! На этом всё, увидимся позже, до новых встреч!

Источник

Сколько весит атмосфера

Несмотря на то, что воздух весит в тысячу (буквально, примерно в 1000) раз меньше, чем вода, он все-таки что-то да весит.
И не так мало, как кажется на первый взгляд.

Так кубический метр воды на уровне поверхности моря занимает 1000 литров и соответственно весит тонну. Т.е. кубический контейнер с размерами метр на метр на метр заполненный водой весит (а точнее имеет массу) 1000 килограммов. Не считая веса самого контейнера. В стандартную ванну, например, входит треть этого кубика, т.е. литров 300.

Этот же кубик наполненный воздухом (т.е. по нашим понятиям пустой) весит 1.3 килограмма. Это вес воздуха, который находится внутри кубического сосуда.

Как же посчитать вес всей атмосферы? На первый взгляд все просто – узнать ее объем да поделить.

Но точно подсчитать объем атмосферы не такое легкое дело. Во-первых вряд ли можно с какой-нибудь достоверной точностью определить – вот тут заканчивается атмосфера и начинается безвоздушное пространство, а во-вторых, плотность воздуха резко падает с набором высоты.

Считается, что толщина атмосферы составляет 2000—3000 км, при этом половина ее массы находится в пределах 5 км от поверхности.

Однако существует и другой, весьма точный способ узнать сколько весит атмосфера. Им воспользовался 400 лет назад выдающийся ученый, математик, физик, писатель и философ Блез Паскаль.

Достаточно знать, что такое атмосферное давление (в миллиметрах ртутного столба) и что на поверхности моря в нормальных условиях оно равно примерно 760 этих самых миллиметров.
За несколько лет до опытов Паскаля сей факт обнаружил итальянский математик и физик, ученик Галилея Эванджелиста Торричелли.

Итак, для того, чтобы уравновесить атмосферное давление на 1 квадратный сантиметр земной поверхности на уровне моря необходим столбик ртути высотой 760 миллиметров, данный столбик ртути весит примерно 1033 грамма. Столько же весит и воздух, который давит на этот квадратный сантиметр, только высота его гораздо больше – те самые 2000-3000 км, что в данный момент неважно.

Итого площадь поверхности Земли равна примерно 510 072 000 км², ну а общая масса атмосферы получается 5 х 10 21 грамм, или 5 x 10 15 тонн, или если словами – 5 квадриллионов тонн!

Эта цифра и поразила в свое время Паскаля, ведь он рассчитал, что столько же будет весит медный шар диаметром 10 км.

Источник

Атмосфера и климат

Сайт об атмосфере, климате и метеорологии

Сколько Весит Воздух

19478013989 96bb5b4ae7 o 280 210

О том, что воздух имеет вес, в наше время, пожалуй, знают все. Впервые это было установлено в XVII веке великим итальянским ученым Галилеем. Галилей решил посмотреть, не изменяется ли вес наполненной воздухом бутылки при нагревании. Проделав этот простой опыт, ученый увидел, что нагретая бутылка весит меньше, чем холодная.

Галилей дал правильное объяснение этому явлению. Очевидно, решил он, воздух имеет вес. При нагревании бутылки находящийся в ней воздух расширился, часть его вышла наружу, и вес нагретой бутылки уменьшился.

Так было опровергнуто прежнее, неправильное мнение о невесомости воздуха.

Но если воздух имеет вес, он должен оказывать давление на все предметы, находящиеся на Земле. Каково же это давление? Чему оно равняется?

Этим вопросом занимался ученик Галилея Торричелли. Он проделал такой опыт. Взяв длинную, около одного метра, запаянную с одного конца стеклянную трубку, Торричелли наполнил ее ртутью и, перевернув, опустил открытым концом в сосуд с ртутью. При этом немного ртути вылилось из трубки в сосуд, но большая ее часть осталась в трубке — на уровне около 76 сантиметров.

Что-то помешало всей ртути вылиться из трубки в сосуд. Торричелли правильно предположил, что причиной служит давление воздуха на поверхность ртути, налитой в сосуд. Это давление уравновешивается весом ртути, оставшейся в трубке.

Открытие Торричелли было подтверждено новыми опытами, которые были проделаны по просьбе известного французского ученого Паскаля его родственником Перье.

Город, в котором жил Перье, был расположен около горы. Перье решил проверить давление воздуха на различной высоте. Опыт показал, что на вершине горы высота столбика ртути в трубке меньше, чем внизу.

Для ученых стало ясно, что это явление связано с давлением воздуха. Внизу, у поверхности земли, воздух давит с большей силой, чем на вершине горы; слой всего атмосферного воздуха, давящего на предметы, на уровне вершины горы тоньше, чем на уровне ее подножья.

Опытами Перье было окончательно доказано, что воздух имеет вес и давит на все окружающие нас тела.

Теперь мы знаем, что вес одного кубического метра воздуха у земной поверхности равен 1,293 килограмма. На высоте 12 километров этот вес уменьшается до 319 граммов, а на высоте 40 километров кубический метр воздуха весит всего 4 грамма. У поверхности земли, где воздух наиболее плотен и тяжел, он в 770 раз легче воды. Это значит, что воздух, содержащийся в литровой бутылке, весит примерно столько же, сколько весит вода в наперстке.

Наглядно убедиться в давлении воздуха можно на очень простом опыте. Налейте в стакан с ровными краями воды до самого верха, покройте его листом бумаги и, придерживая лист рукой, быстро переверните стакан. Теперь вы можете отнять от бумаги руку, вода из стакана не выльется. Лист бумаги как бы прилипнет к стакану. Это объясняется тем, что воздух давит на бумагу и крепко прижимает ее к краям стакана. Давление воды в стакане на бумажный лист меньше, чем давление наружного воздуха.

Давление воздуха измеряется с помощью особых приборов — барометров. Первым таким прибором была, по существу, трубка Торричелли. Если позади нее поставить шкалу, разделенную на миллиметры, то давление воздуха можно измерять по высоте ртутного столба в трубке, или, как говорят, «в миллиметрах ртутного столба» (в мм рт. ст.). Этот прибор получил название ртутного барометра.

В настоящее время в метеорологии величину давления воздуха обычно выражают не высотой ртутного столба, а в особых единицах давления — миллибарах. Один миллибар (сокращённо мб) примерно равен тому давлению, которое оказывает тело весом 1 грамм на поверхность в один квадратный сантиметр. Миллибар равен приблизительно 0,75 мм рт. ст.

Часто атмосферное давление измеряют с помощью так называемого барометра-анероида — полой металлической коробки, из которой выкачан воздух. В зависимости от величины давления наружный воздух сжимает стенки коробки то с большей, то с меньшей силой. С помощью рычажков это передается стрелке, которая и показывает на шкале величину атмосферного давления.

Существует и такой прибор, который непрерывно автоматически записывает на бумажной ленте изменения давления воздуха; его называют барографом.

В физике единицей давления является так называемая физическая атмосфера. Это — давление воздуха на широте 45 градусов, на уровне моря при 0 градусов Цельсия. Для такого давления высота столбика ртути с площадью поперечного сечения в 1 квадратный сантиметр составляет 760 миллиметров. Такое давление принято считать нормальным атмосферным давлением.

Отсюда мы можем узнать величину атмосферного давления на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли. Давление воздуха на один квадратный сантиметр земной поверхности будет равно весу столбика ртути с площадью поперечного сечения в 1 квадратный сантиметр и высотой в 760 миллиметров. Этот вес равен 1,033 килограмма.

Если теперь мы рассчитаем, какое давление воздуха испытывает поверхность человеческого тела, то полученные цифры покажутся неправдоподобно большими.

Поверхность тела человека среднего роста равна примерно 15 000 квадратных сантиметров. Следовательно, она должна испытывать давление в 15 500 килограммов, т. е. более 15 тонн. На ладонь человека, площадь которой равна примерно 150 квадратным сантиметрам, воздух давит с силой 150 килограммов, а это вес двух взрослых человек.

Мы не ощущаем такого огромного давления потому, что давление воздуха внутри нашего тела равно атмосферному и тем самым оно уравновешивает внешнее давление. Организм человека и животных приспособлен к такому давлению воздуха.

Если наружное давление воздуха понижается более чем вдвое, воздух, находящийся внутри тела человека или животного, начинает его раздувать. Кожа при этом может трескаться и кровоточить. Человек испытывает головокружение и часто теряет сознание. Вот почему на современных высотных самолетах кабины летчика и пассажиров делаются непроницаемыми для воздуха; в них искусственно поддерживается давление, близкое к давлению у поверхности Земли.

На высоте 15 километров наибольшая разность давлений снаружи и внутри кабины достигает 0,91 килограмма на квадратный сантиметр. А это значит, что, например, дверца кабины высотой 1,5 метра, шириной 60 сантиметров, т. е. площадью в 9000 квадратных сантиметров, будет испытывать давление 0,91 X 9000 = 8190 килограммов, т. е. больше 8 тонн. При такой нагрузке двери и окна кабины должны быть сделаны из особо прочных материалов.

Мы можем подсчитать и вес всей земной атмосферы. Поверхность Земли равна 510 миллионам квадратных километров. Каждый квадратный километр испытывает давление в 10 130 000 тонн. Значит, вся атмосфера весит более 5 квадриллионов (5 000 000 000 000 000) тонн.

Кстати, это не так уж много по сравнению со всей массой Земли, всего одна ее миллионная часть.

Так как нижние слои воздуха значительно плотнее верхних (на нижние слои давят верхние), то основная часть веса атмосферы сосредоточена внизу, ближе к земной поверхности. До высоты 5 километров расположена половина веса всей атмосферы, а выше 15 километров остается всего 0,1 ее веса.

Источник

Чему равна масса атмосферы земли

Атмосфера — газовая оболочка, окружающая планету Земля и вращающаяся вместе с ней. Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология.

%D1%81%D1%852 %D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0

Толщина атмосферы 1500 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха, то есть смеси газов, составляющих атмосферу: около 5,3 * 10 15 т. Молекулярная масса чистого сухого воздуха составляет 29. Давление при 0°С на уровне моря 101 325 Па, или 760 мм. рт. ст.; критическая температура 140,7 °С; критическое давление 3,7 МПа. Растворимость воздуха в воде при 0 °С — 0,036 %, при 25 °С — 0,22 %.

Атмосферное давление — давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и земную поверхность. Нормальным атмосферным давлением является показатель в 760 мм рт. ст. (101 325 Па). При повышении высоты на каждый километр давление падает на 100 мм.

Строение атмосферы.

Физическое состояние атмосферы определяется погодой и климатом. Основные параметры атмосферы : плотность воздуха, давление, температура и состав. С увеличением высоты плотность воздуха и атмосферное давление уменьшаются. Температура меняется также в зависимости от изменения высоты. Вертикальное строение атмосферы характеризуется различными температурными и электрическими свойствами, разным состоянием воздуха. В зависимости от температуры в атмосфере различают следующие основные слои : тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу (сферу рассеяния). Переходные области атмосферы между соседними оболочками называют соответственно тропопауза, стратопауза и т.д.

%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 %D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%8B

Тропосфера — нижний, основной, 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. При подъеме через каждые 100 м температура в тропосфере понижается в среднем на 0,65 °С и достигает —53 °С в верхней части. Этот верхний слой тропосферы называют тропопаузой. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны.

Стратосфера — слой атмосферы, располагающийся на высоте 11—50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение ее в слое 25—40 км от —56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения 273 К (0 °С), температура остается постоянной до высоты 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. Важный компонент стратосферы и мезосферы — озон, образующийся в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте равной 30 км. Общая масса озона составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7—4 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни ультрафиолетового излучения Солнца. Озон (О3) — аллотропия кислорода, образуется в результате следующей химической реакции, обычно после дождя, когда полученное соединение поднимается в верхние слои тропосферы; озон имеет специфический запах.

В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180—200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц, и других свечений. В стратосфере почти нет водяного пара.

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.

Термосфера (другое название — ионосфера) — слой атмосферы, следующий за мезосферой, — начинается на высоте 80—90 км и простирается до 800 км. Температура воздуха в термосфере быстро и неуклонно возрастает и достигает нескольких сотен и даже тысяч градусов.

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 800 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идет утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 %D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B %D0%B8 %D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F

Структура атмосферы

На высоте около 2000—3000 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический 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 этих чрезвычайно разреженных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

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. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, т.к. их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже ее лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы называемая гомосферой. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 %D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%8B 1

Состав атмосферы

Атмосфера Земли — воздушная оболочка Земли, состоящая в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения), количество которых непостоянно. Основным газами являются азот (78 %), кислород (21 %) и аргон (0,93 %). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением углекислого газа CO2 (0,03 %).

Также в атмосфере содержатся SO2, СН4, N, СО, углеводороды, НСl, НF, пары Hg, I2, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твердых и жидких частиц (аэрозоль).

%D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0

%D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0 2

Конспект урока «Атмосфера: строение. структура, состав». Продолжение темы АТМОСФЕРА в следующих конспектах:

Источник

АТМОСФЕРА Земли

АТМОСФЕРА Земли (греческий atmos пар + sphaira шар) — газовая оболочка, окружающая Землю. Масса атмосферы составляет около 5,15·10 15 Биологическое значение атмосферы огромно. В атмосфере осуществляется массо-энергообмен между живой и неживой природой, между растительным и животным миром. Азот атмосферы усваивают микроорганизмы; из углекислого газа и воды за счет энергии Солнца растения синтезируют органические вещества и выделяют кислород. Наличие атмосферы обеспечивает сохранение на Земле воды, также являющейся важным условием существования живых организмов.

Исследования, проведенные с помощью высотных геофизических ракет, искусственных спутников Земли и межпланетных автоматических станций, установили, что земная атмосфера простирается на тысячи километров. Границы атмосферы непостоянны, на них влияют гравитационное поле Луны и давление потока солнечных лучей. Над экватором в области земной тени атмосфера достигает высот около 10 000км, а над полюсами границы ее удалены от поверхности земли на 3000 км. Основная масса атмосферы (80—90%) находится в пределах высот до 12—16 км, что объясняется экспоненциальным (нелинейным) характером уменьшения плотности (разрежением) ее газовой среды по мере увеличения высоты над уровнем моря.

Существование большинства живых организмов в естественных условиях возможно в еще более узких границах атмосферы, до 7—8 км, где имеет место необходимое для активного протекания биологических процессов сочетание таких атмосферных факторов, как газовый состав, температура, давление, влажность. Гигиеническое значение имеют также движение и ионизация воздуха, атмосферные осадки, электрическое состояние атмосферы.

Газовый состав

Атмосфера представляет собой физическую смесь газов (табл. 1), преимущественно азота и кислорода (78,08 и 20,95 об. %). Соотношение газов атмосферы практически одинаково до высот 80—100 км. Постоянство основной части газового состава атмосеры обусловливается относительным уравновешиванием процессов газообмена между живой и неживой природой и непрерывным перемешиванием масс воздуха в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Таблица 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СУХОГО АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА У ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

От 0 до 0,000007 летом, от 0 до 0,000002 зимой

На высотах более 100 км происходит изменение процентного содержания отдельных газов, связанное с их диффузным расслоением под влиянием гравитации и температуры. Кроме того, под действием коротковолновой части ультрафиолетовых и рентгеновских лучей на высоте 100 км и более происходит диссоциация молекул кислорода, азота и углекислого газа на атомы. На больших высотах эти газы находятся в виде сильно ионизированных атомов.

Содержание углекислого газа в атмосфере различных районов Земли менее постоянно, что связано отчасти с неравномерным рассредоточением крупных промышленных предприятий, загрязняющих воздух, а также неравномерностью распределения на Земле растительности, водных бассейнов, поглощающих углекислый газ. Также изменчиво в атмосфере и содержание аэрозолей (см.) — взвешенных в воздухе частиц размером от нескольких миллимикрон до нескольких десятков микрон, — образующихся в результате вулканических извержений, мощных искусственных взрывов, загрязнений индустриальными предприятиями. Концентрация аэрозолей быстро убывает с высотой.

Атмосфера Земли, помимо молекулярного и атомарного кислорода, содержит в незначительном количестве и озон (см.), концентрация которого весьма непостоянна и меняется в зависимости от высоты и времени года. Больше всего озона содержится в области полюсов к концу полярной ночи на высоте 15—30 км с резким убыванием вверх и вниз. Озон возникает в результате фотохимического действия на кислород ультрафиолетовой солнечной радиации преимущественно на высотах 20—50 км. Двухатомные молекулы кислорода частично распадаются при этом на атомы и, присоединяясь к неразложенным молекулам, образуют трехатомные молекулы озона (полимерная, аллотропная форма кислорода).

Наличие в атмосфере группы так называемых инертных газов (гелия, неона, аргона, криптона, ксенона) связано с непрерывным протеканием процессов естественного радиоактивного распада.

Биологическое значение газов атмосферы очень велико. Для большинства многоклеточных организмов определенное содержание молекулярного кислорода в газовой или водной среде является непременным фактором их существования, обусловливающим при дыхании высвобождение энергии из органических веществ, созданных первоначально в ходе фотосинтеза. Не случайно, что верхние границы биосферы (часть поверхности земного шара и нижняя часть атмосферы, где существует жизнь) определяются наличием достаточного количества кислорода. В процессе эволюции организмы приспособились к определенному уровню содержания кислорода в атмосфере; изменение содержания кислорода в сторону уменьшения или увеличения оказывает неблагоприятный эффект (см. Высотная болезнь, Гипероксия, Гипоксия).

Выраженным биологическим действием обладает и озон—аллотропная форма кислорода. При концентрациях, не превышающих 0,0001 мг/л, что характерно для курортных местностей и морских побережий, озон оказывает целебное действие — стимулирует дыхание и сердечно-сосудистую деятельность, улучшает сон. С увеличением концентрации озона проявляется его токсическое действие: раздражение глаз, некротическое воспаление слизистых оболочек дыхательных путей, обострение легочных заболеваний, вегетативные неврозы. Вступая в соединение с гемоглобином, озон образует метгемоглобин, что приводит к нарушению дыхательной функции крови; затрудняется перенос кислорода из легких к тканям, развиваются явления удушья. Сходное неблагоприятное влияние на организм оказывает и атомарный кислород. Озон играет значительную роль в создании термических режимов различных слоев атмосферы вследствие чрезвычайно сильного поглощения солнечной радиации и земного излучения. Наиболее интенсивно озон поглощает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Солнечные лучи с длиной волны меньше 300 нм почти полностью поглощаются атмосферным озоном. Таким образом, Земля окружена своеобразным «озоновым экраном», защищающим многие организмы от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца, Азот атмосферного воздуха имеет важное биологическое значение прежде всего как источник так наз. фиксированного азота — ресурса растительной (а в конечном счете и животной) пищи. Физиологическая значимость азота определяется его участием в создании необходимого для жизненных процессов уровня атмосферного давления. При определенных условиях изменения давления азот играет основную роль в развитии ряда нарушений в организме (см. Декомпрессионная болезнь). Предположения о том, что азот ослабляет токсическое действие на организм кислорода и усваивается из атмосферы не только микроорганизмами, но и высшими животными, являются спорными.

Инертные газы атмосферы (ксенон, криптон, аргон, неон, гелий) при создаваемом ими в обычных условиях парциальном давлении могут быть отнесены к числу биологически индифферентных газов. При значительном повышении парциального давления эти газы оказывают наркотическое действие.

Наличие углекислого газа в атмосфере обеспечивает накопление солнечной энергии в биосфере за счет фотосинтеза сложных соединений углерода, которые в процессе жизни непрерывно возникают, изменяются и разлагаются. Эта динамическая система поддерживается в результате деятельности водорослей и наземных растений, улавливающих энергию солнечного света и использующих ее для превращения углекислого газа (см.) и воды в разнообразные органические соединения с выделением кислорода. Протяженность биосферы вверх ограничена частично и тем, что на высотах более 6—7 км хлорофиллсодержащие растения не могут жить из-за низкого парциального давления углекислого газа. Углекислый газ является весьма активным и в физиологическом отношении, так как играет важную роль в регуляции обменных процессов, деятельности центральной нервной системы, дыхания, кровообращения, кислородного режима организма. Однако эта регуляция опосредована влиянием углекислого газа, образуемого самим организмом, а не поступающего из атмосферы. В тканях и крови животных и человека парциальное давление углекислого газа примерно в 200 раз превышает величину его давления в атмосфере. И лишь при значительном увеличении содержания углекислого газа в атмосфере (более 0,6—1%) наблюдаются нарушения в организме, обозначаемые термином гиперкапния (см.). Полное устранение углекислого газа из вдыхаемого воздуха не может непосредственно оказать неблагоприятного влияния на организм человека и животных.

Углекислый газ играет определенную роль в поглощении длинноволнового излучения и поддержании «оранжерейного эффекта», повышающего температуру у поверхности Земли. Изучается также проблема влияния на термические и другие режимы атмосферы углекислого газа, поступающего в громадных количествах в воздух как отход промышленности.

Водяные пары атмосферы (влажность воздуха) также оказывают влияние на организм человека, в частности на теплообмен с окружающей средой.

В результате конденсации водяного пара в атмосфере образуются облака и выпадают атмосферные осадки (дождь, град, снег). Водяные пары, рассеивая солнечное излучение, участвуют в создании теплового режима Земли и нижних слоев атмосферы, в формировании метеорологических условий.

Atmosfera t

Атмосферное давление

Атмосферное давление (барометрическое) — давление, оказываемое атмосферой под влиянием гравитации на поверхность Земли. Величина этого давления в каждой точке атмосферы равна весу вышележащего столба воздуха с единичным основанием, простирающегося над местом измерения до границ атмосферы. Измеряют атмосферное давление барометром (см.) и выражают в миллибарах, в ньютонах на квадратный метр или высотой столба ртути в барометре в миллиметрах, приведенной к 0° и нормальной величине ускорения силы тяжести. В табл. 2 приведены наиболее употребительные единицы измерения атмосферного давления.

Изменение давления происходит вследствие неравномерного нагревания масс воздуха, расположенных над сушей и водой в различных географических широтах. При повышении температуры плотность воздуха и создаваемое им давление уменьшаются. Огромное скопление быстродвижущегося воздуха с пониженным давлением (с уменьшением давления от периферии к центру вихря) называют циклоном, с повышенным давлением (с повышением давления к центру вихря) — антициклоном. Для прогноза погоды важны непериодические изменения атмосферного давления, происходящие в движущихся обширных массах и связанные с возникновением, развитием и разрушением антициклонов и циклонов. Особенно большие изменения атмосферного давления связаны с быстрым перемещением тропических циклонов. При этом атмосферное давление может изменяться на 30—40 мбар за сутки.

Падение атмосферного давления в миллибарах на расстоянии, равном 100 км, называется горизонтальным барометрическим градиентом. Обычно величины горизонтального барометрического градиента составляют 1—3 мбар, но в тропических циклонах иногда возрастают до десятков миллибар на 100 км.

С подъемом на высоту атмосферное давление понижается в логарифмической зависимости: вначале очень резко, а затем все менее заметно (рис. 1). Поэтому кривая изменения барометрического давления носит экспоненциальный характер.

Убывание давления на единицу расстояния по вертикали называется вертикальным барометрическим градиентом. Часто пользуются обратной ему величиной — барометрической ступенью.

Так как барометрическое давление есть сумма парциальных давлений газов, образующих воздух, то очевидно, что с подъемом на высоту наряду с уменьшением общего давления атмосферы снижается и парциальное давление газов, составляющих воздух. Величина парциального давления любого газа в атмосфере вычисляется по формуле

Atmosfera f1

где Рх — парциальное давление газа, Ρz — атмосферное давление на высоте Ζ, Х% — процентное содержание газа, парциальное давление которого следует определить.

Источник

admin
Делаю сам
Adblock
detector