비행기를 타본 사람이라면 누구나 다음과 같은 메시지에 익숙합니다. "우리 비행은 고도 10,000m에서 이루어지며 외부 온도는 50°C입니다." 특별할 것 없는 것 같습니다. 태양에 의해 가열된 지구 표면에서 멀어질수록 더 추워집니다. 많은 사람들은 고도가 높아짐에 따라 온도가 지속적으로 감소하고, 온도가 점차 감소하여 우주 온도에 가까워진다고 생각합니다. 그런데 과학자들은 19세기 말까지 그렇게 생각했습니다.
지구 전체의 기온 분포를 자세히 살펴 보겠습니다. 대기는 주로 온도 변화의 특성을 반영하는 여러 층으로 나뉩니다.
대기의 하층을 대기층이라고 한다. 대류권, 이는 "회전 영역"을 의미합니다. 날씨와 기후의 모든 변화는 결과입니다. 물리적 과정, 이 층에서 정확하게 발생합니다. 이 층의 상부 경계는 높이에 따른 온도 감소가 증가로 대체되는 곳에 위치합니다. 대략 적도 위 15-16km, 극 위 7-8km의 고도에 있습니다. 지구 자체와 마찬가지로 대기도 지구의 회전에 영향을 받아 극지방에서는 다소 편평해지고 적도에서는 부풀어 오른다. 그러나 이 효과는 지구의 단단한 껍질보다 대기에서 훨씬 더 강하게 표현됩니다. 지구 표면에서 대류권 상부 경계 방향으로 기온이 감소합니다. 적도 위의 최저 기온은 약 -62°C이고, 극 위의 최저 기온은 약 -45°C입니다. 온대 위도에서는 대기 질량의 75% 이상이 대류권에 있습니다. 열대 지방에서는 대기 질량의 약 90%가 대류권 내에 위치합니다.
1899년에는 특정 고도의 수직 온도 분포에서 최소값이 발견된 후 온도가 약간 증가했습니다. 이 증가의 시작은 대기의 다음 층으로의 전환을 의미합니다. 천장, 이는 "층 구"를 의미합니다. 성층권이라는 용어는 대류권 위에 있는 층의 고유성에 대한 이전 아이디어를 의미하고 반영합니다. 성층권은 지구 표면 위 약 50km의 고도까지 확장됩니다. 특히 기온의 급격한 상승은 오존 형성 반응이 주요 원인 중 하나라고 설명합니다. 화학 반응대기에서 발생합니다.
오존의 대부분은 고도 약 25km에 집중되어 있지만 일반적으로 오존층은 성층권 전체를 덮고 있는 고도로 확장된 껍질입니다. 산소와 자외선의 상호 작용은 지구상의 생명체 유지에 기여하는 지구 대기의 유익한 과정 중 하나입니다. 오존이 이 에너지를 흡수하면 지구 표면으로의 과도한 흐름이 방지되며, 그곳에서 정확히 육상 생명체의 존재에 적합한 수준의 에너지가 생성됩니다. 오존권은 대기를 통과하는 복사 에너지의 일부를 흡수합니다. 결과적으로, 오존권에는 약 100m당 0.62°C의 수직 기온 변화도가 형성됩니다. 즉, 온도는 성층권의 상한선인 성층권(50km)까지 고도에 따라 증가하며 다음과 같이 나타납니다. 일부 데이터, 0°C.
고도 50~80km에는 대기층이 있습니다. 중간권. "중간권"이라는 단어는 "중간 구체"를 의미하며, 공기 온도는 높이에 따라 계속해서 감소합니다. 중간권 위의 층에서 열권, 온도는 약 1000°C까지 고도에서 다시 상승한 다음 -96°C까지 매우 빠르게 떨어집니다. 그러나 온도가 무한정 떨어지지는 않고 다시 온도가 올라갑니다.
열권첫 번째 레이어입니다 전리층. 앞서 언급한 층과 달리 전리층은 온도에 따라 구별되지 않습니다. 전리층은 다양한 유형의 무선 통신을 가능하게 하는 전기적 특성의 영역입니다. 전리층은 문자 D, E, F1 및 F2로 지정된 여러 층으로 나누어져 있습니다. 층으로의 분리는 여러 가지 이유에 의해 발생하며, 그 중 가장 중요한 것은 전파 통과에 대한 층의 불평등한 영향입니다. 가장 낮은 층인 D는 주로 전파를 흡수하여 더 이상의 전파를 방지합니다. 가장 잘 연구된 층 E는 지구 표면 위 약 100km 고도에 위치해 있습니다. 동시에 독립적으로 발견한 미국과 영국 과학자들의 이름을 따서 Kennelly-Heaviside 층이라고도 합니다. 거대한 거울처럼 E층은 전파를 반사합니다. 이 층 덕분에 긴 전파는 E층에서 반사되지 않고 직선으로만 전파할 경우 예상되는 것보다 더 먼 거리를 이동합니다. F층도 비슷한 특성을 갖고 있습니다. Kennelly-Heaviside 레이어와 함께 전파를 지상파 라디오 방송국에 반사합니다. 이러한 반사는 다양한 각도에서 발생할 수 있습니다. Appleton 층은 고도 약 240km에 위치해 있습니다.
대기의 가장 바깥쪽 영역인 전리층의 두 번째 층은 종종 전리층이라고 불립니다. 외기권. 이 용어는 지구 근처에 우주 외곽의 존재를 의미합니다. 고도가 높아짐에 따라 대기 가스의 밀도가 점차 감소하고 대기 자체가 점차 개별 분자만 발견되는 거의 진공 상태로 변하기 때문에 대기가 끝나고 공간이 시작되는 위치를 정확히 결정하는 것은 어렵습니다. 이미 약 320km의 고도에서는 대기의 밀도가 너무 낮아 분자가 서로 충돌하지 않고 1km 이상 이동할 수 있습니다. 대기의 가장 바깥쪽 부분은 상층 경계 역할을 하며 고도 480~960km에 위치합니다.
대기 과정에 대한 자세한 내용은 "지구 기후" 웹사이트에서 확인할 수 있습니다.
지구의 대기는 이질적입니다. 고도에 따라 공기 밀도와 압력, 온도 및 가스 구성이 다릅니다. 대기 온도의 거동(즉, 높이에 따라 온도가 증가하거나 감소함)에 따라 대류권, 성층권, 중간권, 열권 및 외기권과 같은 층이 구별됩니다. 레이어 사이의 경계를 일시정지라고 합니다. 그 중 4개가 있습니다. 외기권의 위쪽 경계는 매우 흐릿하며 종종 가까운 공간을 나타냅니다. 대기의 일반적인 구조는 첨부된 다이어그램에서 확인할 수 있습니다.
그림 1 지구 대기의 구조. 크레딧: 웹사이트
가장 낮은 대기층은 대류권이며, 그 상부 경계는 대류권계면(tropopause)이라고 부른다. 지리적 위도다양하며 범위는 8km입니다. 극지방에서는 최대 20km. 열대 위도에서. 중위도 또는 온대 위도의 상한은 고도 10-12km에 있습니다. 연중 대류권의 상한은 태양 복사 유입에 따라 변동됩니다. 따라서 미국 기상청이 지구 남극을 조사한 결과 3월부터 8월 또는 9월까지 대류권이 꾸준히 냉각되고 그 결과 8월의 짧은 기간 동안 나타나는 것으로 나타났습니다. 또는 9월에는 경계가 11.5km로 높아집니다. 그런 다음 9월부터 12월까지 빠르게 감소하여 가장 낮은 위치인 7.5km에 도달한 후 3월까지 높이가 거의 변하지 않습니다. 저것들. 대류권은 여름에 가장 두꺼워지고 겨울에 가장 얇아집니다.
계절적인 것 외에도 대류권계면 높이의 일일 변동도 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 또한 그 위치는 사이클론과 고기압의 영향을 받습니다. 처음에는 넘어집니다. 그 안의 압력은 주변 공기보다 낮고 둘째, 그에 따라 상승합니다.
대류권에는 지구 공기 전체 질량의 최대 90%, 전체 수증기 질량의 9/10이 포함되어 있습니다. 이곳에서는 특히 지표면 근처와 가장 높은 층에서 난류가 고도로 발달하고 모든 층의 구름이 형성되며 저기압과 고기압이 형성됩니다. 그리고 지구 표면에서 반사된 햇빛의 온실가스(이산화탄소, 메탄, 수증기)가 축적되면서 온실 효과가 발생합니다.
온실 효과는 높이에 따라 대류권의 기온이 감소하는 것과 관련이 있습니다(가열된 지구가 표면층에 더 많은 열을 발산하기 때문입니다). 평균 수직 경사도는 0.65°/100m입니다(즉, 기온은 100m 올라갈 때마다 0.65°C씩 감소합니다). 따라서 적도 근처 지구 표면의 연평균 기온이 +26°라면 상부 경계에서는 -70°입니다. 북극 위 대류권 지역의 기온은 여름에는 -45°, 겨울에는 -65°로 일년 내내 다양합니다.
고도가 증가함에 따라 기압도 감소하여 대류권 상부 경계에서 표면 근처 수준의 12~20%에 불과합니다.
대류권의 경계와 성층권의 상부 층에는 1-2km 두께의 대류권 층이 있습니다. 대류권계면의 아래쪽 경계는 일반적으로 대류권 아래 영역의 수직 경사도가 0.2°/100m 대 0.65°/100m로 감소하는 공기층으로 간주됩니다.
대류권 내에서는 축을 중심으로 한 지구의 회전과 태양 복사의 참여로 대기가 가열되는 영향으로 형성된 고고도 제트기류 또는 "제트기류"라고 불리는 엄격하게 정의된 방향의 공기 흐름이 관찰됩니다. . 온도차가 큰 구역의 경계에서 전류가 관찰됩니다. 예를 들어 북극, 아열대, 아한대 등 이러한 전류의 위치를 파악하는 여러 센터가 있습니다. 제트기류의 위치 파악에 대한 지식은 기상학과 항공에 매우 중요합니다. 첫 번째는 보다 정확한 일기 예보를 위해 스트림을 사용하고, 두 번째는 항공기 비행 경로를 구축하는 데 사용합니다. 흐름의 경계에는 작은 소용돌이와 유사한 강한 난류 소용돌이가 있는데, 이 고도에는 구름이 없기 때문에 "청천 난류"라고 합니다.
높은 고도의 제트기류의 영향으로 대류권계면에 균열이 형성되는 경우가 많으며 때로는 새로 형성되기는 하지만 완전히 사라지기도 합니다. 이는 강력한 아열대 고고도 해류가 지배하는 아열대 위도에서 특히 자주 관찰됩니다. 또한, 대기 온도에 따른 대류권계층의 차이로 인해 간극이 형성됩니다. 예를 들어, 따뜻하고 낮은 극 대류권계면과 열대 위도의 높고 차가운 대류계면 사이에는 큰 간격이 존재합니다. 안에 최근에온대 위도의 대류권계층도 눈에 띕니다. 이는 이전 두 층인 극지방과 열대지방과 단절됩니다.
지구 대기의 두 번째 층은 성층권입니다. 성층권은 크게 두 지역으로 나눌 수 있습니다. 그 중 첫 번째는 고도 25km에 위치하며 특정 지역의 대류권 상층 온도와 동일한 거의 일정한 온도를 특징으로 합니다. 두 번째 지역, 즉 반전 지역은 약 40km 고도까지 기온이 상승하는 것이 특징입니다. 이는 산소와 오존이 태양 자외선을 흡수하기 때문에 발생합니다. 이러한 가열 덕분에 성층권 상부의 온도는 종종 양의 온도이거나 심지어 지표 공기의 온도와 비슷할 수도 있습니다.
반전 영역 위에는 성층권이라고 불리는 일정한 온도의 층이 있으며 성층권과 중간권 사이의 경계입니다. 두께는 15km에 이릅니다.
대류권과 달리 성층권에서는 난류 교란이 거의 없으나, 극지방을 바라보는 온대 위도 경계를 따라 좁은 지역에 강한 수평풍이나 제트기류가 부는 곳이 있다. 이러한 영역의 위치는 일정하지 않습니다. 이동하거나 확장하거나 완전히 사라질 수도 있습니다. 종종 제트기류는 대류권의 상층부로 침투하거나, 반대로 대류권의 기단은 성층권의 하층부로 침투합니다. 이러한 기단의 혼합은 특히 대기 전선 지역에서 일반적입니다.
성층권에는 수증기가 거의 없습니다. 이곳의 공기는 매우 건조해서 구름이 거의 형성되지 않습니다. 20-25km의 고도와 고위도에서만 과냉각된 물방울로 구성된 매우 얇은 진주빛 구름을 볼 수 있습니다. 낮에는 이 구름이 보이지 않지만 어둠이 시작되면서 이미 수평선 아래로 설정된 태양의 조명으로 인해 빛나는 것처럼 보입니다.
낮은 성층권의 동일한 고도(20-25km)에는 소위 오존층이 있습니다. 최고의 콘텐츠자외선 태양 복사의 영향으로 형성되는 오존(이 과정에 대한 자세한 내용은 해당 페이지에서 확인할 수 있습니다). 오존층 또는 오존권은 육지에 사는 모든 유기체의 생명을 유지하는 데 매우 중요하며 최대 290nm 파장의 치명적인 자외선을 흡수합니다. 이것이 바로 생명체가 오존층 위에 살지 않는 이유입니다. 이것이 지구상 생명체 분포의 상한선입니다.
오존도 변한다 자기장, 원자가 분자로 분해되고, 이온화가 발생하고, 가스 및 기타 화합물의 새로운 형성이 발생합니다.
성층권 위에 있는 대기층을 중간권(mesosphere)이라고 합니다. 이는 평균 수직 경사가 0.25-0.3°/100m인 높이에 따라 기온이 감소하는 것이 특징이며, 이로 인해 심각한 난기류가 발생합니다. 중간권의 상부 경계인 메조포즈(mesopause)라고 불리는 지역에서 -138°C까지의 온도가 기록되었는데, 이는 전체 지구 대기 전체에 대한 절대 최저치입니다.
여기, 폐경기 내에 태양으로부터의 X-선 및 단파장 자외선 복사가 활성으로 흡수되는 영역의 하한 경계가 있습니다. 좋다 에너지 과정복사열 전달이라고 합니다. 결과적으로 가스가 가열되고 이온화되어 대기가 빛납니다.
중간권 상부 경계의 75-90km 고도에서 행성의 극지방의 광대 한 지역을 차지하는 특별한 구름이 주목되었습니다. 이 구름을 야광운이라고 부르는 이유는 황혼 무렵에 빛이 나기 때문입니다. 이 구름은 구름을 구성하는 얼음 결정에서 햇빛이 반사되어 발생합니다.
폐경기의 기압은 평소보다 200배 낮습니다. 지구의 표면. 이는 대기 중 거의 모든 공기가 대류권, 성층권, 중간권의 3개 하위층에 집중되어 있음을 의미합니다. 그 위에 있는 열권과 외기권은 전체 대기 질량의 0.05%에 불과합니다.
열권은 지구 표면 위 90~800km 고도에 위치합니다.
열권은 기온이 200~300km 고도까지 지속적으로 상승하여 2500°C에 도달하는 것이 특징입니다. 가스 분자가 태양으로부터 엑스선과 단파장 자외선을 흡수하여 온도가 상승합니다. 해발 300km 이상에서는 온도 상승이 멈춥니다.
온도가 증가하는 동시에 압력이 증가하고 결과적으로 주변 공기의 밀도가 감소합니다. 따라서 열권의 아래쪽 경계에서 밀도가 1.8 × 10 -8 g/cm 3이면 위쪽 경계에서는 이미 1.8 × 10 -15 g/cm 3이며 이는 대략 천만 ~ 10억 개의 입자에 해당합니다. 1cm당 3.
공기 구성, 온도, 밀도와 같은 열권의 모든 특성은 지리적 위치, 계절 및 시간에 따라 크게 변동됩니다. 열권의 상부 경계 위치도 변합니다.
대기의 최상층을 외기권 또는 산란층이라고 합니다. 하한은 매우 넓은 범위 내에서 끊임없이 변화합니다. 평균 높이는 690-800km로 간주됩니다. 분자간 또는 원자간 충돌 가능성을 무시할 수 있는 곳에 설치됩니다. 혼란스럽게 움직이는 분자가 다른 유사한 분자(소위 자유 경로)와 충돌하기 전에 커버할 평균 거리가 너무 커서 실제로 분자가 0에 가까운 확률로 충돌하지 않을 것입니다. 설명된 현상이 발생하는 층을 열 정지라고 합니다.
외기권의 상부 경계는 고도 2-3,000km에 있습니다. 그것은 크게 흐릿해지고 점차적으로 우주에 가까운 진공 상태로 변합니다. 때때로 이러한 이유로 외기권은 우주 공간의 일부로 간주되며 그 상한선은 태양 복사 압력이 수소 원자의 속도에 미치는 영향이 중력 인력을 초과하는 190,000km 높이로 간주됩니다. 지구. 이것이 소위 수소 원자로 구성된 지구의 왕관. 지구의 코로나 밀도는 매우 작습니다. 입방 센티미터당 입자가 1000개에 불과하지만 이 숫자는 행성 간 공간의 입자 농도보다 10배 이상 높습니다.
외기권의 공기는 극도로 희박하기 때문에 입자는 서로 충돌하지 않고 타원형 궤도를 따라 지구 주위를 이동합니다. 그들 중 일부는 우주 속도(수소 및 헬륨 원자)로 개방형 또는 쌍곡선 궤적을 따라 이동하여 대기를 떠나 우주 공간으로 이동하므로 외기권을 산란 구체라고 부릅니다.
> 지구의 대기
설명 지구의 대기모든 연령대의 어린이를 위한 정보: 공기의 구성, 가스의 존재, 사진이 포함된 층, 태양계 세 번째 행성의 기후 및 날씨.
어린 아이들을 위해지구가 우리 시스템에서 생존 가능한 대기를 가지고 있는 유일한 행성이라는 것은 이미 알려져 있습니다. 가스 담요는 공기가 풍부할 뿐만 아니라 과도한 열과 태양 복사로부터 우리를 보호합니다. 중요한 아이들에게 설명하다이 시스템은 믿을 수 없을 정도로 잘 설계되었습니다. 왜냐하면 표면이 낮에는 따뜻해지고 밤에는 식혀 허용 가능한 균형을 유지할 수 있기 때문입니다.
시작하다 아이들을 위한 설명지구 대기권의 길이가 480km가 넘기 때문에 가능한 일이지만, 대부분의표면에서 16km 떨어져 있습니다. 고도가 높을수록 압력은 낮아집니다. 해수면을 취하면 압력은 제곱센티미터당 1kg입니다. 그러나 고도 3km에서는 평방 센티미터 당 0.7kg으로 변경됩니다. 물론, 그러한 상황에서는 호흡이 더 어렵습니다. 어린이들산에 하이킹을 가본 적이 있다면 이것을 느낄 수 있을 것입니다.)
지구의 공기 구성 - 어린이를 위한 설명
가스 중에는 다음이 있습니다.
- 질소 – 78%.
- 산소 - 21%.
- 아르곤 – 0.93%.
- 이산화탄소 – 0.038%.
- 소량의 수증기 및 기타 가스 불순물도 있습니다.
지구의 대기층 - 어린이를 위한 설명
부모또는 선생님 학교에서지구의 대기는 외기권, 열권, 중간권, 성층권, 대류권의 5가지 수준으로 나누어져 있다는 점을 기억해야 합니다. 각 층마다 대기는 가스가 최종적으로 우주로 분산될 때까지 점점 더 많이 용해됩니다.
대류권은 표면에 가장 가깝습니다. 두께는 7~20㎞로 지구 대기의 절반을 차지한다. 지구에 가까울수록 공기가 더 따뜻해집니다. 거의 모든 수증기와 먼지가 여기에 수집됩니다. 아이들은 구름이 이 높이에 떠 있다는 사실에 놀라지 않을 것입니다.
성층권은 대류권에서 시작하여 표면 위로 50km 올라갑니다. 여기에는 대기를 가열하고 유해한 태양 복사로부터 보호하는 오존이 많이 있습니다. 공기는 해발보다 1000배 더 얇고 유난히 건조합니다. 그래서 비행기가 여기에서 기분이 좋아지는 이유입니다.
중간권(Mesosphere): 표면 위 50km~85km. 이 봉우리는 메조포즈(mesopause)라고 불리며 지구 대기(-90°C)에서 가장 시원한 곳이다. 제트기가 그곳에 도달할 수 없고 위성의 궤도 고도가 너무 높기 때문에 탐사가 매우 어렵습니다. 과학자들은 이곳이 유성이 타는 곳이라는 것만 알고 있습니다.
열권: 90km 및 500-1000km 사이. 온도는 1500°C에 도달합니다. 지구 대기의 일부로 간주되지만 중요합니다. 아이들에게 설명하다이곳의 공기 밀도는 너무 낮아서 대부분이 이미 우주 공간으로 인식됩니다. 실제로 이곳은 우주왕복선과 국제우주정거장이 위치한 곳이다. 또한 이곳에서는 오로라가 형성됩니다. 하전된 우주 입자는 열권의 원자 및 분자와 접촉하여 더 높은 에너지 수준으로 전달됩니다. 덕분에 우리는 오로라 형태의 빛 광자를 볼 수 있습니다.
외기권은 가장 높은 층입니다. 대기와 공간을 결합하는 믿을 수 없을 정도로 얇은 선. 널리 분산된 수소와 헬륨 입자로 구성됩니다.
지구의 기후와 날씨 - 어린이를 위한 설명
어린 아이들을 위해필요하다 설명하다극지방의 극한 추위와 적도 지방의 열대 따뜻함으로 대표되는 지역적 기후 덕분에 지구는 많은 생물종을 부양할 수 있습니다. 어린이들지역기후란 특정 지역에서 30년 동안 변하지 않는 날씨라는 것을 알아야 한다. 물론 때로는 몇 시간 동안 변경될 수도 있지만 대부분 안정적으로 유지됩니다.
또한 지구 기후는 지역 기후의 평균으로 구별됩니다. 그는 내내 변했다 인류 역사. 오늘은 급속한 온난화가 발생하고 있습니다. 과학자들은 다음과 같은 온실가스로 인해 경보가 울리고 있습니다. 인간 활동, 대기에 열을 유지하여 지구를 금성으로 만들 위험이 있습니다.
대기
대기는 지구를 둘러싸고 있는 가스 껍질입니다. 그것은 대부분의 가스가 지구 표면 위, 즉 대기의 가장 낮은 층인 대류권에 축적되는 영향을 받아 지구의 중력에 의해 제자리에 고정됩니다.
우리는 대기의 가장 낮은 층에 살고 있습니다. 비행기는 대기라는 층에서 비행합니다. 북반구와 남반구의 오로라와 같은 현상은 열권에서 발생합니다. 위는 공간이다.
대기의 층
대기에는 몇 개의 층이 있습니까?
대기에는 다섯 가지 주요 층이 있습니다. 가장 낮은 층은 지구 표면에서 18km 높이의 대류권입니다. 다음 층은 성층권으로 높이 50km까지 뻗어 있고, 그보다 더 높은 층은 지구에서 약 80km 떨어진 중간권이다. 최상층은 열권(thermosphere)이라고 불린다. 높이 올라갈수록 대기의 밀도는 낮아집니다. 1000km 이상에서는 지구의 대기가 거의 사라지고 외기권(매우 희귀한 다섯 번째 층)이 공기가 없는 공간으로 들어갑니다.
대기는 어떻게 우리를 보호하나요?
성층권에는 유해한 자외선 복사를 대부분 차단하는 보호막을 형성하는 오존층(산소 원자 3개의 화합물)이 있습니다. 대기의 가장자리에는 Van Allen 벨트로 알려진 두 개의 방사선 구역이 있으며, 이는 우주선을 반사하는 보호막 역할도 합니다.
왜 하늘인가? 파란색의?
태양으로부터 나오는 빛은 대기를 통과하며 공기 중의 작은 먼지 입자와 수증기의 반사에 의해 산란됩니다. 이것이 백색 햇빛이 스펙트럼 부분으로 나누어지는 방식입니다. 즉, 무지개의 색상은 다른 색상보다 빠르게 산란됩니다. 결과적으로 우리는 태양 스펙트럼에서 다른 어떤 색상보다 파란색을 더 많이 보게 되며, 이것이 바로 하늘이 파란색으로 보이는 이유입니다.
구름은 시시각각 모양이 변합니다. 그 이유는 바람 때문이다. 일부는 거대한 덩어리로 솟아 오르고 다른 일부는 가벼운 깃털과 비슷합니다. 때로는 구름이 우리 위의 하늘을 완전히 덮기도 합니다.
10.045×10 3 J/(kg*K) (온도 범위 0-100°C), C v 8.3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500°C). 0°C에서 물에 대한 공기의 용해도는 0.036%이고, 25°C - 0.22%입니다.
대기 조성
대기 형성의 역사
초기 역사
현재 과학은 지구 형성의 모든 단계를 100% 정확하게 추적할 수 없습니다. 가장 일반적인 이론에 따르면 지구의 대기는 시간이 지남에 따라 4배나 변화했습니다. 다양한 구성. 처음에는 행성간 공간에서 포획한 가벼운 가스(수소와 헬륨)로 구성되었습니다. 이것이 소위 1차 대기. 다음 단계에서는 활발한 화산 활동으로 인해 대기가 수소 이외의 가스(탄화수소, 암모니아, 수증기)로 포화되었습니다. 이렇게 형성됐어요 2차 대기. 이 분위기는 회복적이었습니다. 또한 대기 형성 과정은 다음 요소에 의해 결정됩니다.
- 행성 간 공간으로 수소가 지속적으로 누출됩니다.
- 자외선, 번개 방전 및 기타 요인의 영향으로 대기에서 발생하는 화학 반응.
점차적으로 이러한 요인들이 형성을 가져 왔습니다. 3차 대기, 훨씬 낮은 수소 함량과 훨씬 높은 질소 및 이산화탄소 함량(암모니아와 탄화수소의 화학 반응의 결과로 형성됨)이 특징입니다.
생명과 산소의 출현
광합성의 결과로 지구상에 살아있는 유기체가 출현하고 산소 방출과 이산화탄소 흡수가 동반되면서 대기 구성이 변화하기 시작했습니다. 그러나 대기 산소의 지질학적 기원을 나타내는 데이터(대기 산소의 동위원소 구성 분석 및 광합성 중에 방출되는 것)가 있습니다.
처음에는 산소가 환원된 화합물(탄화수소, 해양에 함유된 철의 철 형태 등)의 산화에 소비되었습니다. 이 단계대기 중 산소 함량이 증가하기 시작했습니다.
1990년대에는 폐쇄형 생태계(“바이오스피어 2”)를 만들기 위한 실험이 진행됐지만, 그 동안에는 균일한 공기 조성으로 안정적인 시스템을 만드는 것이 불가능했다. 미생물의 영향으로 산소 농도가 감소하고 이산화탄소량이 증가했습니다.
질소
교육 많은 분량 N 2는 약 30억년 전으로 추정되는 광합성의 결과로 지구 표면에서 나오기 시작한 분자 O 2에 의한 1차 암모니아-수소 대기의 산화로 인해 발생합니다(다른 버전에 따르면 대기 산소는 지질학적 기원). 질소는 대기 상층부에서 NO로 산화되어 산업에서 사용되며 질소 고정 박테리아에 의해 결합되는 반면, N2는 질산염 및 기타 질소 함유 화합물의 탈질화 결과 대기로 방출됩니다.
질소 N 2는 불활성 가스이며 특정 조건(예: 번개 방전 중)에서만 반응합니다. 시아노박테리아와 일부 박테리아(예: 콩과 식물과 뿌리줄기 공생을 형성하는 결절 박테리아)는 이를 산화하여 생물학적 형태로 전환할 수 있습니다.
전기 방전에 의한 분자 질소의 산화는 질소 비료의 산업적 생산에 사용되며, 이는 또한 칠레 아타카마 사막에 독특한 질산염 퇴적물을 형성하게 되었습니다.
희가스
연료 연소는 오염 가스(CO, NO, SO2)의 주요 원인입니다. 이산화황은 대기 상층부의 공기 O 2 에 의해 SO 3 로 산화되어 H 2 O 및 NH 3 증기와 상호작용하고, 생성된 H 2 SO 4 및 (NH 4) 2 SO 4 는 지구 표면으로 되돌아옵니다. 강수량과 함께. 내연기관의 사용은 질소산화물, 탄화수소 및 납 화합물로 인한 심각한 대기 오염을 초래합니다.
대기의 에어로졸 오염은 두 가지 자연적 원인(화산 폭발, 먼지 폭풍, 물방울 동반)으로 인해 발생합니다. 바닷물식물 꽃가루 입자 등), 경제 활동사람 (광석 채굴 및 건축 자재, 연료 연소, 시멘트 생산 등). 고체 입자가 대기 중으로 집중적으로 대규모로 방출되는 것은 가능한 이유행성의 기후 변화.
대기의 구조와 개별 껍질의 특성
대기의 물리적 상태는 날씨와 기후에 따라 결정됩니다. 대기의 기본 매개변수: 공기 밀도, 압력, 온도 및 구성. 고도가 높아질수록 공기 밀도와 대기압은 감소합니다. 고도의 변화에 따라 온도도 변합니다. 대기의 수직 구조는 서로 다른 온도와 전기적 특성, 서로 다른 공기 조건을 특징으로 합니다. 대기 온도에 따라 대류권, 성층권, 중간권, 열권, 외기권(산란구)과 같은 주요 층이 구분됩니다. 인접한 껍질 사이의 대기 전이 영역을 각각 대류권계면(tropopause), 성층권계면(stratopause) 등이라고 합니다.
대류권
천장
성층권에서는 자외선의 단파장 부분(180~200nm)이 대부분 유지되고 단파의 에너지가 변환됩니다. 이러한 광선의 영향으로 자기장이 변하고 분자가 분해되고 이온화가 발생하며 새로운 가스 형성 및 기타 화학물질. 이러한 과정은 북극광, 번개 및 기타 빛의 형태로 관찰될 수 있습니다.
성층권과 더 높은 층에서는 태양 복사의 영향으로 가스 분자가 원자로 해리됩니다 (80km 이상 CO 2 및 H 2 해리, 150km 이상 - O 2, 300km 이상 - H 2). 고도 100-400km에서 가스 이온화는 고도 320km의 전리층에서도 발생하며 하전 입자 (O + 2, O - 2, N + 2)의 농도는 ~ 1/300입니다. 중성 입자의 농도. 대기의 상층에는 OH, HO 2 등의 자유 라디칼이 있습니다.
성층권에는 수증기가 거의 없습니다.
중간권
고도 100km까지의 대기는 균질하고 잘 혼합된 가스 혼합물입니다. 더 높은 층에서는 높이에 따른 가스 분포가 분자량에 따라 달라집니다. 더 무거운 가스의 농도는 지구 표면에서 멀어질수록 더 빨리 감소합니다. 가스 밀도의 감소로 인해 온도는 성층권의 0°C에서 중간권의 -110°C로 떨어집니다. 그러나 200~250km 고도에서 개별 입자의 운동 에너지는 ~1500°C의 온도에 해당합니다. 200km 이상에서는 시간과 공간에 따른 온도와 가스 밀도의 상당한 변동이 관찰됩니다.
약 2000-3000km의 고도에서 외기권은 점차적으로 매우 희박한 행성 간 가스 입자, 주로 수소 원자로 채워지는 소위 우주 근처 진공으로 변합니다. 그러나 이 가스는 행성 간 물질의 일부일뿐입니다. 다른 부분은 혜성과 유성 기원의 먼지 입자로 구성됩니다. 이러한 극도로 희박한 입자 외에도 태양 및 은하계에서 유래한 전자기 및 미립자 방사선이 이 공간에 침투합니다.
대류권은 대기 질량의 약 80%, 성층권은 약 20%를 차지합니다. 중간권의 질량은 0.3% 이하이고, 열권은 대기 전체 질량의 0.05% 미만입니다. 대기의 전기적 특성에 따라 중성자층과 전리층이 구별됩니다. 현재 대기권은 고도 2000~3000km까지 확장된 것으로 추정된다.
대기 중 가스의 구성에 따라 방출됩니다. 동종권그리고 이권. 이권-이러한 고도에서의 혼합은 무시할 수 있기 때문에 중력이 가스 분리에 영향을 미치는 영역입니다. 이는 이종권의 다양한 구성을 의미합니다. 그 아래에는 균질구(homosphere)라고 불리는 잘 혼합된 균질한 대기 부분이 있습니다. 이 층들 사이의 경계는 터보권면(turbopause)이라고 불리며 고도 약 120km에 위치합니다.
대기 특성
이미 해발 5km의 고도에서 훈련받지 않은 사람은 산소 결핍을 경험하기 시작하고 적응하지 않으면 사람의 성능이 크게 저하됩니다. 대기의 생리학적 영역은 여기서 끝납니다. 고도 15km에서는 인간의 호흡이 불가능하지만, 최대 약 115km의 대기에는 산소가 포함되어 있습니다.
대기는 우리에게 호흡에 필요한 산소를 공급합니다. 그러나 대기의 전체 압력이 떨어지기 때문에 고도가 높아질수록 산소의 부분압도 그에 따라 감소합니다.
인간의 폐에는 약 3리터의 폐포 공기가 지속적으로 포함되어 있습니다. 정상 대기압에서 폐포 공기의 산소 분압은 110mmHg입니다. Art., 이산화탄소 압력 - 40 mm Hg. Art. 및 수증기 -47 mm Hg. 미술. 고도가 증가함에 따라 산소압은 떨어지고 폐에 있는 물과 이산화탄소의 총 증기압은 약 87mmHg로 거의 일정하게 유지됩니다. 미술. 주변 공기압이 이 값과 같아지면 폐로의 산소 공급이 완전히 중단됩니다.
약 19-20km의 고도에서 대기압은 47mmHg로 떨어집니다. 미술. 따라서 이 고도에서는 인체 내에서 물과 간질액이 끓기 시작합니다. 이 고도에서는 여압 객실 밖에서 사망이 거의 즉시 발생합니다. 따라서 인간 생리학의 관점에서 볼 때 "우주"는 이미 15-19km의 고도에서 시작됩니다.
대류권과 성층권 등 밀도가 높은 공기층은 방사선의 유해한 영향으로부터 우리를 보호합니다. 36km 이상의 고도에서 공기가 충분히 희박해지면 전리 방사선(1차 우주선)이 신체에 강렬한 영향을 미칩니다. 40km 이상의 고도에서는 태양 스펙트럼의 자외선 부분이 인간에게 위험합니다.