Атмосфера, гидросфера, литосфера

Атмосфера - это газовая оболочка, окружающая Землю. Наличие атмосферы - одно из главнейших условий жизни на планете. Без еды человек может обходиться месяц, без воды - неделю, а без воздуха не проживет и нескольких минут.

Атмосфера, как элемент глобальной экосистемы, выполняет несколько основных функций:

  •  Защищает живые организмы от губительного воздействия космических излучений и ударов метеоритов;
  • Регулирует сезонные и суточные колебания температуры (если бы на Земле не существовало атмосферы, то суточные колебания температуры достигали бы ± 200 ° С);
  • Является носителем тепла и влаги;
  • Является депо газов, участвующих в фотосинтезе и обеспечивают дыхания;
  • Предопределяет ряд сложных экзогенных процессов (выветривание горных пород, деятельность природных вод, мерзлоты, ледников и т.п.).

 

Основные компоненты атмосферы: азот (78,084%), кислород (20,946%) и аргон (0,934%). Важную роль играют и так называемые малые примеси: углекислый газ, метан и т.д. Кроме того, атмосфера содержит водяной пар: от 0,2% в приполярных районах до 3% вблизи экватора. Такой химический состав атмосфера Земли имела не всегда. Первоначальная атмосфера Земли была схожа с атмосферами других планет Солнечной системы, например Венеры, и состояла из углекислого газа, метана, аммиака и т.д. Нынешняя кислородно-азотная атмосфера - результат жизнедеятельности живых организмов.
Масса атмосферы составляет примерно одну миллионную массы Земли - 5,15 * 105 т. Но атмосферный воздух лишь условно можно считать неисчерпаемым природным ресурсом. Дело в том, что человеку необходим воздух определенного качества, а под влиянием ее же деятельности химический состав и физические свойства воздуха все ухудшаются. На Земле уже практически не осталось мест, где воздух сохранило свои первозданные чистоту и качество, а в некоторых промышленных центрах состояние атмосферы уже просто угрожающий для человеческого здоровья.
Минимум в 60 городах США десятки миллионов людей дышат воздухом, который не соответствует современным нормам и является вредным для их здоровья.
На каждого жителя этих городов ежегодно выпадает около тонны опасных для здоровья веществ.
Атмосфера состоит из следующих слоев (снизу вверх): тропосфера (до высоты 18 км), стратосфера (до 50), мезосфера (до 80), термосфера (1000), экзосфера (1900), геокорона (условно до 20 тыс. км); далее атмосфера постепенно переходит в межпланетный космический вакуум. Основная масса воздуха (90%) сосредоточена в нижнем слое - тропосфере. Здесь же происходят интенсивные тепловые процессы, причем атмосфера нагревается снизу, от поверхности океанов и суши. Чрезвычайно важное экологическое значение для биосферы имеет озоновый слой в стратосфере, воздух которого обогащенное трехатомным кислородом (О3). Он расположен на высоте 20-50 км и защищает все живое на Земле от губительного воздействия «жесткого» ультрафиолетового излучения Солнца.
Кроме газов, в воздухе атмосферы содержатся еще и примеси так называемых аэрозолей, т.е. очень мелких капель жидкостей и твердых частиц как естественного, так и искусственного происхождения: сернистых (капли Н2SО4), минеральных (пыль с земной поверхности), углеводородных (сажа), морских (частицы морских солей) и др.
Парниковый эффект.
Климат Земли, зависит в основном от состояния ее атмосферы, на протяжении геологической истории периодически изменялся: чередовались эпохи существенного похолодания, когда значительные территории суши покрывались ледниками, и эпохи потепления (кстати, мы живем именно в эпоху потепления, когда растаяли крупные ледниковые щиты в Евразии и Северной Америке). Но в последнее время ученые-метеорологи бьют тревогу: сегодня атмосфера Земли разогревается намного быстрее, чем когда-либо в прошлом. По данным ООН, с конца XIX до начала XXI в. глобальная температура на земном шаре повысилась в среднем на 0,6 ° С. Средняя скорость повышения глобальной температуры к 1970 г. составляла 0,05 ° С за 10 лет, а последние десятилетия она удвоилась. И это обусловлено деятельностью человека:

  • Во-первых, человек подогревает атмосферу, сжигая большое количество угля, нефти, газа, а также вводя в действие атомные электростанции;
  • Во-вторых, и это главное, в результате сжигания органического топлива, а также вследствие уничтожения лесов в атмосфере накапливается углекислый газ.

За последние 120 лет содержание СО2 в воздухе увеличилось на 17%. В земной атмосфере углекислый газ действует как стекло в теплице или парнике: он свободно пропускает солнечные лучи к поверхности Земли, но удерживает ее тепло (рис. 3 1.) Это вызывает разогревание атмосферы, известное как парниковый эффект. По расчетам ученых, в ближайшие десятилетия за парникового эффекта среднегодовая температура на Земле может повыситься на 1,5-2 ° С.
Если человечество не уменьшит объема загрязнений атмосферы и глобальная температура будет расти и дальше, как это происходит в течение последних 20 лет, то очень быстро климат на Земле станет теплее, чем когда на протяжении 100 тыс. лет. Это ускорит глобальный экологический кризис.
В чем же заключается опасность парникового эффекта? Расчеты и моделирование на ЭВМ свидетельствуют: повышение среднегодовой температуры повлечет изменения таких важнейших климатических параметров, как количество осадков, облачный покров, океанические течения, размеры полярных ледяных шапок. Внутренние районы континентов станут суше, а побережье - влажными, зима будет короче и теплее, а лето - продолжительнее и жарче. Основные климатические зоны в северном полушарии сместятся на север примерно на 400 км. Это обусловит потепления в зоне тундры, таяние слоя вечной мерзлоты и полярных ледяных шапок. В средних широтах, т.е. в главных «хлебных» районах (Украина, Черноземья России, Кубань, «зерновые штаты» США), климат станет полупустынным, и урожаи зерна резко сократятся.
Глобальное потепление приведет к таянию ледников Гренландии, Антарктиды и гор, уровень Мирового океана повысится на 6-10 м, при этом будет затоплено около 20% площади суши, где сегодня живут сотни миллионов людей, расположены города, фермы, сады и поля.
Ученые не пришли к единому мнению о том, за которого повышение среднегодовой температуры могут произойти эти негативные для человечества явления: одни метеорологи считают критическим значение 2,5 ° С, другие - 5 ° С.
В последнее время тревога ученых по поводу парникового эффекта еще усилилась. Оказалось, что кроме углекислого газа, парниковый эффект вызывают также некоторые другие газы, входящие в группу малых примесей - метан, оксиды азота, фреоны, - содержание которых в атмосфере из антропогенный фактор стремительно растетМоделью парникового эффекта в масштабах планеты может служить климат на Венере. ее плотная (более 9 тыс. кПа у поверхности) атмосфера, что на 98% состоит из углекислого газа, за счет этого явления раскаленная до температуры 500 ° С (при такой температуре железо начинает светиться красным цветом).
Обеспокоенная угрозой парникового эффекта мировое сообщество пытается ввести ряд мер. В 1992 г. Конференцией ООН по окружающей среде и развитию принята Рамочная конвенция об изменении климата, цель которой - «достичь стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не допускал бы вредного антропогенного воздействия на климатическую систему». Конвенцию подписали практически все государства - члены ООН, в том числе Украины. Согласно этой Конвенции и Киотскому протоколу, который является ее дополнением, промышленно развитые страны, к которым отнесена и Украина, должны с 2008 по 2012 г. снизить как минимум на 5% по сравнению с уровнем 1990 г. общие выбросы шести газов, которые вызывают парниковый эффект. Украина может стабилизировать выбросы этих газов на уровне 1990 г.
Жизнь на Земле зависит от энергии Солнца. Поступает эта энергия на Землю в виде света видимого излучения, а также инфракрасного, или теплового, и ультрафиолетового (УФ) излучений.
УФ-излучение несет наибольшую энергию и является физиологически активным, то есть интенсивно действует на живое вещество. Весь поток УФ-излучения Солнца, доходит до земной атмосферы, условно делят на три диапазона: УФ (А) (длина волны 400 - 315 нм), УФ (В) (315-280 нм) и УФ (С) (280 - 100 нм). УФ (В) - и УФ (С)-излучения, так называемый "жесткий ультрафиолет", чрезвычайно вредные для всего живого: они приводят к нарушению структуры белков и нуклеиновых кислот и в конце концов к гибели клеток.
Что же защищает нас и всю биосферу от губительного воздействия «жесткого ультрафиолета»? Озоновый щит Земли.
Как уже упоминалось, на высотах 20-50 км воздух содержит повышенное количество озона. Озон образуется в стратосфере за счет обычного двухатомного кислорода (О2), поглощающей «жесткое» УФ-излучения. Энергия УФ (В) - и УФ (С)-излучений тратится на фотохимическую реакцию образования озона из кислорода (ЗО2> 2О3), и поэтому до поверхности Земли они не доходят; туда проникает только существенно ослаблен поток «мягкого» УФ (А )-излучения. От его негативного воздействия наш организм умеет защищаться, синтезируя в коже слой темного пигмента - меланина (загар). Однако это вещество образуется довольно медленно. Поэтому длительное пребывание на весеннем солнце, когда кожа еще не насыщена меланином, вызывает ее покраснение, головная боль, повышение температуры тела и т.д.
Озоновый слой в атмосфере Земли появился на рассвете ее геологической истории, когда в воздух стал поступать кислород, который производился в процессе фотосинтеза микроскопическими морскими водорослями. По расчетам ученых, когда содержание кислорода в атмосфере достиг примерно 10% современного, сформировался озоновый слой, и жизнь смогло выйти из моря на сушу (до этого поверхность суши была выжжена, стерилизована ультрафиолетом).
В последнее время ученые чрезвычайно обеспокоены снижением содержания озона в озоновом слое атмосферы.
Над Антарктидой в этом слое обнаружены «дыру», в которой содержание озона меньше обычного на 40-50%. Площадь «дыры» из года в год увеличивается и сегодня уже превышает площадь материка Антарктиды. В результате повысился УФ-фон в странах, расположенных в южном полушарии, ближе к Антарктиде, прежде всего в Новой Зеландии. Медики этой страны охвачены тревогой, констатируя значительный рост заболеваний, связанных с повышением УФ-фона (рак кожи и катаракта). Жители Веллингтона, столицы Новой Зеландии, которые раньше пытались использовать каждый погожий день (их там бывает не так уж много) для отдыха на воздухе, сегодня опасаются появляться на пляжах.
Тревожные сообщения поступают также и из северного полушария: и здесь обнаружены озоновую «дыру» (над Шпицбергеном), правда, не такую большую, как антарктическая.
Уменьшение содержания озона в атмосфере грозит снижением урожаев сельскохозяйственных культур, заболеваниями животных и людей, увеличением количества вредных мутаций и т. п. Если же озоновый слой исчезнет совсем, то это приведет к гибели по крайней мере наземной биоты.
Установлено, что разрушению озонового слоя способствуют также некоторые химические вещества (в частности оксиды азота): попадая в стратосферу с восходящими воздушными течениями, они вступают в реакцию с озоном и разлагают его на кислород. Однако содержание окислов азота в воздухе небольшой, они неустойчивы и существенно не влияют на количество озона в стратосфере.
Появилось также другой источник озоноразрушающих веществ - деятельность человека. Современная промышленность широко использует так называемые фреоны (хлорфторметаны) - СРС13, СР2С1Вг т.д. - как хладагенты в рефрижераторах и бытовых холодильниках, как аэрозольные разбрызгивании в баллончиках с краской, лаком, парфюмерией, для очистки полупроводниковых схем и т. п. Ежегодно в мире выпускается несколько миллионов тонн фреонов. Для человека пары фреонов не вредны. Но они чрезвычайно устойчивы и могут сохраняться в атмосфере до 80 лет. Пары фреонов с восходящими воздушными течениями попадают в стратосферу, где под воздействием УФ-излучения Солнца распадаются, высвобождая атомы хлора. Это вещество действует на озон как очень сильный катализатор, разлагая его молекулы к кислороду. Один атом хлора способен разложить 100 тыс. молекул озона. Обеспокоенные угрозой разрушения озонового слоя руководители многих стран мира принимают меры для его сохранения, и в 1985 г. в Монреале был подписан Протокол об охране атмосферного озона. Решено к 2000 г. сократить на 50% потребление фреонов, а впоследствии и вовсе отказаться от них, заменив их безопасными соединениями. Однако это не реализовано и сегодня, сколько США - главный загрязнитель атмосферы - отказались подписать указанный Протокол.
Приводит к разрушению озонового слоя и военная деятельность, в частности запуск баллистических ракет. их двигатели выбрасывают в атмосферу огромное количество окислов азота. При каждом запуске ракеты в космос в озоновом слое «прожигается» огромная «дыра», которая «затягивается» всего за несколько часов. Мировая общественность узнала о преступных опытах милитаристов относительно действия на озоновый слой планеты (разработка «озоновой» оружия).
В 70-е годы американские военные рассеяли в стратосфере над одним из безлюдных атоллов в Тихом океане специальные химические вещества, в результате чего в озоновом слое над этим островком образовалась «дыра», которая затянулась только через много часов. В результате на атолле погибла почти вся наземная биота: пальмы и другие растения, животные, микроорганизмы, с позвоночных животных осталось несколько крупных черепах (их спас толстый костяной панцирь), но они ослепли - сетчатка глаз их была сожжена ультрафиолетом.
Разрушение озонового слоя происходит так:

  • Активное функционирование химической промышленности, выпускающей вещества, содержащие хлор и бром, вызывает накопление в атмосфере озоноразрушающих газов (ОРГ);
  • ОРГ поднимаются на высоту 20-50 км над поверхностью Земли, где расположен озоновый слой (особенно благоприятные условия для этого в приполярных районах);
  • Солнечные лучи действуют на техногенные газы, из которых выделяется хлор;
  • Хлор разрушает озон, отбирая один из трех атомов кислорода и превращая его в О2, при этом каждый атом хлора способен отделить атом кислорода почти 100 тыс. раз.

За последние 15 лет наблюдается разрушение озонового слоя над континентальной Европой. По прогнозам, в первой четверти XXI в. озоновый слой может стать тоньше на ЗО%.
По данным экологического отдела ООН и Всемирной метеорологической совета, происходит разрушение озонового слоя над всей Северной Америкой, Европой, территорией бывшего СССР, Австралией, Новой Зеландией и частью Южной Америки.
Если озоновый слой уменьшится на 10%, то это повлечет развитие рака кожи дополнительно в 300 тыс. человек, катаракты - в 1 млн. 750 тыс человек. Встанет серьезная угроза здоровью всего населения Земли, поскольку снизится сопротивляемость человеческого организма.

Отправить ответ

1 Комментарий на "Атмосфера, гидросфера, литосфера"

Сообщать
avatar
Сортировать по:   Самый ноый | Самый старый | Самый популярный
Участник

круто

wpDiscuz