АТМОСФЕРА (от греческого atmos-nap и sphaira - шар), газовая оболочка Земли, простирающаяся более чем на 1500 км от ее поверхности. Суммарная масса воздуха, т.е. смеси газов, составляющих АТМОСФЕРА,-(5,1-5,3)*10¹⁵ т. Молекулярная масса чистого сухого воздуха 28,966, давление при 0°С на уровне моря 1013,25 гПа; критической температура —140,7°С, критической давление 3,7 МПа; С. 10,045*10³ Дж/(кг*К) (в интервале 0-100°С), С_v 8,3710*10³ Дж/(кг-К) (0-1500°С). Растворимость воздуха в воде при 0°С 0,036%, при 25°С - 0,22%

Для АТМОСФЕРА характерен постоянный обмен веществом и энергией с гидросферой, литосферой и живыми организмами, а также с космич. пространством. Плотность, давление и состав воздуха непрерывно меняются при увеличении расстояния от поверхности Земли. АТМОСФЕРА делят на оболочки - тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу и экзосферу. Переходные области АТМОСФЕРА между соседними оболочками называют соответственно тропопауза, стратопауза и т.п.

Высота ближайшей к Земле части А - тропосферы - составляет 8-10 км у полюсов и 16-18 км у экватора. В тропосфере сосредоточено ок. 80% по массе газов АТМОСФЕРА Осн. компоненты чистого сухого воздуха у поверхности Земли приведены в таблице.

СОСТАВ ВОЗДУХА

Содержание, %		Газ	Содержание, %
по массе	по объему		по массе
78,09	75,50	Кг	1,1*10-4	2,9*10-4
20,95	23,10
0,932	1,286	N2O	5*10-5	7,7*10-5
0,032	0,046	Н2	5*10-5	7,6*10- s
I.8*10-3	1,3*10-3
4,6*10-4	7,2*10-5	O3	2*10-7	3,3*10-6

Кроме указанных в таблице газов в АТМОСФЕРА содержатся Н₂О (0,02-4% по массе), SO₂, CH₄, NH₃, CO, углеводороды, НCl, HF, пары Hg, I, Rn, Xe, а также NO и многие др. газы в незначительной кол-вах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твердых и жидких частиц (аэрозоль).

Состав АТМОСФЕРА - результат длительных эволюц. процессов в недрах Земли и на ее поверхности, причем решающим фактором была деятельность зеленых растений, животных и микроорганизмов.

Образование большого кол-ва N₂ обусловлено окислением первичной аммиачно-водородной АТМОСФЕРА молекулярным О₂, который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза, как предполагается, ок. 3 млрд. лет назад. Азот окисляется до NO в верхних слоях АТМОСФЕРА, используется в промышлености и связывается азотфиксирующими бактериями, в то же время N₂ выделяется в АТМОСФЕРА в результате денитрификации нитратов и др. азотсодержащих соединений.

Наличие О₂ в АТМОСФЕРА обеспечивает возможность существования высших форм жизни на Земле. Выведение О₂ из АТМОСФЕРА при дыхании живых организмов, а также его расходование при сжигании топлива, выплавке металлов и т. п. компенсируется фотосинтезом зеленых растений.

Источник инертных газов (Аr, Не и Кп)-вулканич. извержения и распад радиоактивных элементов. наиболее легкий из газов - Не непрерывно рассеивается в космич. пространство.

Водород, как и Не, непрерывно утекает в мировое пространство, но эта потеря компенсируется различные процессами.

Громадные кол-ва СО₂ потребляются при фотосинтезе и поглощаются мировым океаном. Этот газ поступает в АТМОСФЕРА благодаря разложению карбонатных горных пород и органическое веществ растений и живых организмов, а также вследствие вулканизма и производств. деятельности человека. За последние 100 лет содержание СО₂ в АТМОСФЕРА возросло на 10%, причем основные часть (360 млрд. т) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 50-60 лет количество СО₂ в АТМОСФЕРА удвоится, что может привести к глобальным изменениям климата.

Сжигание топлива - основные источник загрязняющих газов (СО, NO, SO₂). Диоксид серы окисляется О₂ воздуха до SO₃, который взаимодействие с парами Н₂О и NH₃, а образующиеся при этом H₂SO₄ и (NH₄)₂SO₄ возвращаются на поверхность Земли вместе с атм. осадками. Использование двигателей внутр. сгорания приводит к значительной загрязнению АТМОСФЕРА оксидами азота, углеводородами и соединениями Рb.

Аэрозольное загрязнение АТМОСФЕРА обусловлено как естеств. причинами (извержение вулканов, пыльные бури, унос капель морской воды и частиц пыльцы растений и др.), так и хозяйств. деятельностью человека (добыча руд и строит. материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и т. п.). Интенсивный широкомасштабный вынос твердых частиц в АТМОСФЕРА - причина изменений климата планеты.

В стратосфере и мезосфере плотность газов уменьшается. В стратосфере находится ок. 20% массы всех газов, в остальных слоях - всего ок. 0,5%. Важный компонент стратосферы и мезосферы - О₃, образующийся в результате фотохимический реакций наиболее интенсивно на высоте ~ 30 км. Общая масса О₃ составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7-4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни УФ-излучения Солнца. Разрушение О₃ происходит при его взаимодействие со свободный радикалами, NO, галогенсодержащими соединение (в т.ч. фреонами).

В стратосфере и более высоких слоях под воздействием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют на атомы (выше 80 км диссоциируют СО₂ и Н₂, выше 150 км-О₂, выше 300 KM-N₂). На высоте 100-400 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряженных частиц (О₂⁺, O₂^-, N₂⁺) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верх, слоях АТМОСФЕРА присутствуют свободный радикалы- и др.

До высоты 100 км АТМОСФЕРА представляет собой гомогенную, хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярной массы -концентрация более тяжелых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0°С в стратосфере до — 110°С в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200-250 км соответствует температуре ~1500°С. Выше 200 км наблюдаются значительной флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве. Самые высокие слои АТМОСФЕРА состоят из Н₂ и Не, которые медленно рассеиваются в мировое пространство.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей