(!LANG:Care strat al atmosferei este cel mai cald cel mai dens poluat. Straturile atmosferei în ordine de la suprafața Pământului. Proprietăți fiziologice și alte proprietăți ale atmosferei

Planeta albastra...

Acest subiect trebuia să apară pe site-ul unul dintre primele. La urma urmei, elicopterele sunt aeronave atmosferice. Atmosfera Pământului- habitatul lor, ca sa zic asa :-). DAR proprietăți fizice aer doar determinați calitatea acestui habitat :-). Deci acesta este unul dintre elementele de bază. Și baza este întotdeauna scrisă întâi. Dar tocmai acum mi-am dat seama de asta. Cu toate acestea, este mai bine, după cum știți, mai târziu decât niciodată... Să atingem această problemă, dar fără a intra în sălbăticie și dificultăți inutile :-).

Asa de… Atmosfera Pământului. Aceasta este învelișul gazos al planetei noastre albastre. Toată lumea știe acest nume. De ce albastru? Pur și simplu pentru că componenta „albastru” (precum și albastru și violet) a luminii solare (spectrul) este cel mai bine împrăștiată în atmosferă, colorându-l astfel în albăstrui-albăstrui, uneori cu o notă de violet (într-o zi însorită, desigur :-)) .

Compoziția atmosferei Pământului.

Compoziția atmosferei este destul de largă. Nu voi enumera toate componentele din text, există o ilustrare bună pentru aceasta.Compoziția tuturor acestor gaze este aproape constantă, cu excepția dioxidului de carbon (CO 2 ). În plus, atmosfera conține în mod necesar apă sub formă de vapori, picături în suspensie sau cristale de gheață. Cantitatea de apă nu este constantă și depinde de temperatură și, într-o măsură mai mică, de presiunea aerului. În plus, atmosfera Pământului (în special cea actuală) conține și o anumită cantitate, aș spune „tot felul de mizerii” :-). Acestea sunt SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, în plus există vapori de mercur Hg. Adevărat, toate acestea sunt acolo în cantități mici, slavă Domnului :-).

Atmosfera Pământului Se obișnuiește să se împartă în mai multe zone una după alta în înălțime deasupra suprafeței.

Prima, cea mai apropiată de pământ, este troposfera. Acesta este cel mai jos și, ca să spunem așa, stratul principal pentru viața diferitelor tipuri. Conține 80% din masa întregului aer atmosferic (deși în volum reprezintă doar aproximativ 1% din întreaga atmosferă) și aproximativ 90% din toată apa atmosferică. Cea mai mare parte a tuturor vânturilor, norilor, ploilor și ninsorilor 🙂 provin de acolo. Troposfera se extinde la înălțimi de aproximativ 18 km la latitudini tropicale și până la 10 km la latitudini polare. Temperatura aerului din acesta scade cu o creștere de aproximativ 0,65 ° C la fiecare 100 m.

zonele atmosferice.

A doua zonă este stratosfera. Trebuie să spun că o altă zonă îngustă se distinge între troposferă și stratosferă - tropopauza. Oprește scăderea temperaturii odată cu înălțimea. Tropopauza are o grosime medie de 1,5-2 km, dar limitele sale sunt neclare, iar troposfera se suprapune adesea cu stratosfera.

Deci stratosfera are o înălțime medie de 12 km până la 50 km. Temperatura din el până la 25 km rămâne neschimbată (aproximativ -57ºС), apoi undeva până la 40 km se ridică la aproximativ 0ºС și mai departe până la 50 km rămâne neschimbată. Stratosfera este o parte relativ liniștită a atmosferei pământului. Practic nu există condiții meteorologice nefavorabile în el. În stratosferă se află celebrul strat de ozon la altitudini de la 15-20 km până la 55-60 km.

Aceasta este urmată de o mică stratopauză a stratului limită, în care temperatura rămâne în jurul valorii de 0ºС, iar apoi următoarea zonă este mezosfera. Se extinde la altitudini de 80-90 km, iar în el temperatura scade la aproximativ 80ºС. În mezosferă, meteorii mici devin de obicei vizibili, care încep să strălucească în ea și să ard acolo.

Următorul decalaj îngust este mezopauza și dincolo de ea zona termosferei. Înălțimea sa este de până la 700-800 km. Aici temperatura începe din nou să crească și la altitudini de aproximativ 300 km poate atinge valori de ordinul a 1200ºС. După aceea, rămâne constantă. Ionosfera este situată în interiorul termosferei până la o înălțime de aproximativ 400 km. Aici, aerul este puternic ionizat din cauza expunerii la radiația solară și are o conductivitate electrică ridicată.

Următoarea și, în general, ultima zonă este exosfera. Aceasta este așa-numita zonă de împrăștiere. Aici sunt prezente în principal hidrogenul foarte rarefiat și heliul (cu predominanța hidrogenului). La altitudini de aproximativ 3000 km, exosfera trece în vidul spațial apropiat.

Așa e pe undeva. De ce despre? Pentru că aceste straturi sunt mai degrabă condiționate. Sunt posibile diferite modificări ale altitudinii, compoziției gazelor, apei, temperaturii, ionizării și așa mai departe. În plus, există mult mai mulți termeni care definesc structura și starea atmosferei pământului.

De exemplu, homosferă și heterosferă. În primul, gazele atmosferice sunt bine amestecate și compoziția lor este destul de omogenă. Al doilea este situat deasupra primului și practic nu există o astfel de amestecare acolo. Gazele sunt separate prin gravitație. Limita dintre aceste straturi este situată la o altitudine de 120 km și se numește turbopauză.

Să încheiem cu termenii, dar cu siguranță voi adăuga că este convențional acceptat că limita atmosferei este situată la o altitudine de 100 km deasupra nivelului mării. Această graniță se numește Linia Karman.

Voi adăuga încă două imagini pentru a ilustra structura atmosferei. Prima, insa, este in germana, dar este suficient de completa si usor de inteles :-). Poate fi mărită și bine considerată. Al doilea arată schimbarea temperaturii atmosferice cu altitudinea.

Structura atmosferei Pământului.

Schimbarea temperaturii aerului cu altitudinea.

Navele spațiale orbitale moderne cu echipaj zboară la altitudini de aproximativ 300-400 km. Totuși, aceasta nu mai este aviație, deși regiunea, bineînțeles, este în într-un anumit sens strâns legate, și cu siguranță vom vorbi despre asta :-).

Zona de aviație este troposfera. Avioanele moderne atmosferice pot zbura și în straturile inferioare ale stratosferei. De exemplu, plafonul practic al MIG-25RB este de 23000 m.

Zbor în stratosferă.

Și exact proprietățile fizice ale aerului troposferele determină cum va fi zborul, cât de eficient va fi sistemul de control al aeronavei, cum îl vor afecta turbulențele din atmosferă, cum vor funcționa motoarele.

Prima proprietate principală este temperatura aerului. În dinamica gazelor, acesta poate fi determinat pe scara Celsius sau pe scara Kelvin.

Temperatura t1 la o înălțime dată H pe scara Celsius se determină:

t 1 \u003d t - 6,5N, Unde t este temperatura aerului la sol.

Temperatura pe scara Kelvin se numește temperatura absolută Zero pe această scară este zero absolut. La zero absolut, mișcarea termică a moleculelor se oprește. Zero absolut pe scara Kelvin corespunde cu -273º pe scara Celsius.

În consecință, temperatura T la inaltime H pe scara Kelvin se determină:

T \u003d 273K + t - 6,5H

Presiunea aerului. Presiunea atmosferică se măsoară în pascali (N/m2), în vechiul sistem de măsurare în atmosfere (atm.). Există, de asemenea, presiunea barometrică. Aceasta este presiunea măsurată în milimetri de mercur folosind un barometru cu mercur. Presiunea barometrică (presiune la nivelul mării) egală cu 760 mm Hg. Artă. numit standard. La fizică, 1 atm. doar egal cu 760 mm Hg.

Densitatea aerului. În aerodinamică, conceptul cel mai des folosit este densitatea masei aerului. Aceasta este masa de aer în 1 m3 de volum. Densitatea aerului se modifică odată cu înălțimea, aerul devine mai rarefiat.

Umiditatea aerului. Afișează cantitatea de apă din aer. Există un concept" umiditate relativă". Acesta este raportul dintre masa vaporilor de apă și maximul posibil la o anumită temperatură. Conceptul de 0%, adică atunci când aerul este complet uscat, poate exista în general doar în laborator. Pe de altă parte, umiditatea 100% este destul de reală. Aceasta înseamnă că aerul a absorbit toată apa pe care ar putea-o absorbi. Ceva ca un absolut „burete plin”. Umiditatea relativă ridicată reduce densitatea aerului, în timp ce umiditatea relativă scăzută o crește în consecință.

Datorită faptului că zborurile cu aeronave au loc în condiții atmosferice diferite, parametrii lor de zbor și aerodinamici într-un singur mod de zbor pot fi diferiți. Prin urmare, pentru o evaluare corectă a acestor parametri, am introdus Atmosferă standard internațională (ISA). Arată schimbarea stării aerului odată cu creșterea altitudinii.

Principalii parametri ai stării aerului la umiditate zero sunt luați ca:

presiunea P = 760 mm Hg. Artă. (101,3 kPa);

temperatura t = +15°C (288 K);

densitatea masei ρ \u003d 1,225 kg / m 3;

Pentru ISA, se presupune (după cum am menționat mai sus :-)) că temperatura scade în troposferă cu 0,65º pentru fiecare 100 de metri de altitudine.

Atmosferă standard (de exemplu până la 10000 m).

Tabelele ISA sunt folosite pentru calibrarea instrumentelor, precum și pentru calcule de navigație și inginerie.

Proprietățile fizice ale aerului include, de asemenea, concepte precum inerția, vâscozitatea și compresibilitatea.

Inerția este o proprietate a aerului care caracterizează capacitatea acestuia de a rezista schimbărilor stării de repaus sau mișcării rectilinie uniforme. . Măsura inerției este densitatea masei aerului. Cu cât este mai mare, cu atât este mai mare forța de inerție și de tracțiune a mediului atunci când aeronava se deplasează în el.

Viscozitate. Determină rezistența la frecare împotriva aerului pe măsură ce aeronava se mișcă.

Compresibilitatea măsoară modificarea densității aerului pe măsură ce presiunea se modifică. La viteze mici ale aeronavei (până la 450 km/h), nu există nicio modificare a presiunii atunci când fluxul de aer curge în jurul ei, dar la viteze mari începe să apară efectul compresibilității. Influența sa asupra supersonicului este deosebit de pronunțată. Aceasta este o zonă separată de aerodinamică și un subiect pentru un articol separat :-).

Ei bine, se pare că asta e tot deocamdată... E timpul să terminăm această enumerare ușor plictisitoare, de care, însă, nu se poate dispensa :-). Atmosfera Pământului, parametrii săi, proprietățile fizice ale aerului sunt la fel de importanți pentru aeronavă ca și parametrii aparatului în sine și era imposibil să nu-i menționăm.

Deocamdată, până la următoarele întâlniri și subiecte mai interesante 🙂…

P.S. Pentru desert, vă sugerez să vizionați un videoclip filmat din cabina unui geamăn MIG-25PU în timpul zborului său în stratosferă. Filmat, se pare, de un turist care are bani pentru astfel de zboruri :-). Filmat mai ales prin parbriz. Observați culoarea cerului...

Învelișul gazos care înconjoară planeta noastră Pământ, cunoscut sub numele de atmosferă, este format din cinci straturi principale. Aceste straturi își au originea pe suprafața planetei, de la nivelul mării (uneori mai jos) și se ridică în spațiul cosmic în următoarea secvență:

• troposfera;
• Stratosferă;
• Mezosfera;
• Termosferă;
• Exosfera.

Diagrama principalelor straturi ale atmosferei terestre

Între fiecare dintre aceste cinci straturi principale se află zone de tranziție numite „pauze” unde apar modificări ale temperaturii, compoziției și densității aerului. Împreună cu pauzele, atmosfera Pământului include un total de 9 straturi.

Troposfera: unde se întâmplă vremea

Dintre toate straturile atmosferei, troposfera este cea cu care ne cunoaștem cel mai mult (fie că îți dai seama sau nu), întrucât trăim la fundul ei - suprafața planetei. Acesta învăluie suprafața Pământului și se extinde în sus pe câțiva kilometri. Cuvântul troposferă înseamnă „schimbarea mingii”. Un nume foarte potrivit, deoarece acest strat este locul unde se întâmplă vremea noastră de zi cu zi.

Pornind de la suprafața planetei, troposfera se ridică la o înălțime de 6 până la 20 km. Treimea inferioară a stratului cel mai apropiat de noi conține 50% din toate gazele atmosferice. Este singura parte din întreaga compoziție a atmosferei care respiră. Datorită faptului că aerul este încălzit de jos de suprafața pământului, absorbind energie termală Soarele, cu creșterea altitudinii, temperatura și presiunea troposferei scad.

În partea de sus este un strat subțire numit tropopauză, care este doar un tampon între troposferă și stratosferă.

Stratosfera: casa ozonului

Stratosfera este următorul strat al atmosferei. Se întinde de la 6-20 km până la 50 km deasupra suprafeței pământului. Acesta este stratul în care zboară majoritatea avioanelor comerciale și călătoresc baloanele.

Aici, aerul nu curge în sus și în jos, ci se mișcă paralel cu suprafața în curenți de aer foarte mari. Temperaturile cresc pe măsură ce urcăm, datorită abundenței de ozon natural (O3), un produs secundar al radiației solare, și a oxigenului, care are capacitatea de a absorbi razele ultraviolete dăunătoare ale soarelui (orice creștere a temperaturii odată cu altitudinea este cunoscută în meteorologia ca o „inversie”) .

Deoarece stratosfera are temperaturi mai calde în partea de jos și temperaturi mai reci în partea de sus, convecția (mișcările verticale ale maselor de aer) este rară în această parte a atmosferei. De fapt, din stratosferă puteți vedea o furtună care răzvrătește în troposferă, deoarece stratul acționează ca un „capac” pentru convecție, prin care norii de furtună nu pătrund.

Stratosfera este din nou urmată de un strat tampon, numit de data aceasta stratopauză.

Mezosfera: atmosfera mijlocie

Mezosfera este situată la aproximativ 50-80 km de suprafața Pământului. Mezosfera superioară este cel mai rece loc natural de pe Pământ, unde temperaturile pot scădea sub -143°C.

Termosfera: atmosfera superioara

Mezosfera și mezopauza sunt urmate de termosferă, situată între 80 și 700 km deasupra suprafeței planetei, și care conține mai puțin de 0,01% din aerul total din învelișul atmosferic. Temperaturile aici ajung până la +2000° C, dar din cauza rarefării puternice a aerului și a lipsei moleculelor de gaz pentru a transfera căldura, aceste temperaturi ridicate sunt percepute ca fiind foarte reci.

Exosfera: limita dintre atmosferă și spațiu

La o altitudine de aproximativ 700-10.000 km deasupra suprafeței pământului se află exosfera - marginea exterioară a atmosferei, învecinată cu spațiul. Aici sateliții meteorologici se învârt în jurul Pământului.

Ce zici de ionosferă?

Ionosfera nu este un strat separat și, de fapt, acest termen este folosit pentru a se referi la atmosfera la o altitudine de 60 până la 1000 km. Include părțile superioare ale mezosferei, întreaga termosferă și o parte a exosferei. Ionosfera își primește numele deoarece în această parte a atmosferei, radiația Soarelui este ionizată atunci când trece de câmpurile magnetice ale Pământului la și . Acest fenomen este observat de pe pământ ca aurora boreală.

ATMOSFERA PĂMÂNTULUI(greacă atmos steam + sphaira ball) - înveliș gazos care înconjoară Pământul. Masa atmosferei este de aproximativ 5,15·10 15 Semnificația biologică a atmosferei este enormă. În atmosferă, există un schimb de masă-energie între natura animată și cea neînsuflețită, între floră și faună. Azotul atmosferic este asimilat de microorganisme; plantele sintetizează substanțe organice din dioxid de carbon și apă datorită energiei soarelui și eliberează oxigen. Prezența atmosferei asigură conservarea apei pe Pământ, care este și o condiție importantă pentru existența organismelor vii.

Studiile efectuate cu ajutorul rachetelor geofizice de mare altitudine, a sateliților de pământ artificial și a stațiilor automate interplanetare au stabilit că atmosfera pământului se întinde pe mii de kilometri. Limitele atmosferei sunt instabile, sunt influențate de câmpul gravitațional al lunii și de presiunea fluxului de lumină solară. Deasupra ecuatorului, în regiunea umbrei pământului, atmosfera atinge înălțimi de aproximativ 10.000 km, iar deasupra polilor limitele sale sunt la 3.000 km de suprafața pământului. Cea mai mare parte a atmosferei (80-90%) se află la altitudini de până la 12-16 km, ceea ce se explică prin natura exponențială (neliniară) a scăderii densității (rarefacție) mediului gazos ca înălțimea de deasupra. nivelul mării crește.

Existența majorității organismelor vii în condiții naturale este posibilă în limite și mai înguste ale atmosferei, până la 7-8 km, unde o combinație de factori atmosferici precum compoziția gazului, temperatura, presiunea și umiditatea, necesară pentru cursul activ al procesele biologice, are loc. Mișcarea și ionizarea aerului, precipitațiile atmosferice și starea electrică a atmosferei sunt, de asemenea, de importanță igienă.

Compoziția gazelor

Atmosfera este un amestec fizic de gaze (Tabelul 1), în principal azot și oxigen (78,08 și 20,95 % vol.). Raportul gazelor atmosferice este aproape același până la altitudini de 80-100 km. Constanța părții principale a compoziției gazoase a atmosferei se datorează echilibrării relative a proceselor de schimb de gaze între natura animată și cea neînsuflețită și amestecării continue a maselor de aer în direcțiile orizontale și verticale.

Tabelul 1. CARACTERISTICI ALE COMPOZIȚIEI CHIMICE A AERULUI USC ATMOSFERIC ÎN LÂNGĂ SUPRAFAȚĂ PĂMÂNTULUI

Compoziția gazelor	Concentrație în volum, %
Oxigen
Dioxid de carbon
Oxid de azot
Dioxid de sulf	0 până la 0,0001
	0 la 0,000007 vara, 0 la 0,000002 iarna
dioxid de azot	0 până la 0,000002
Monoxid de carbon

La altitudini de peste 100 km, procentul de gaze individuale se modifică datorită stratificării difuze a acestora sub influența gravitației și a temperaturii. În plus, sub acțiunea părții cu lungime de undă scurtă a ultravioletelor și a razelor X la o altitudine de 100 km sau mai mult, moleculele de oxigen, azot și dioxid de carbon se disociază în atomi. La altitudini mari, aceste gaze sunt sub formă de atomi puternic ionizați.

Conținutul de dioxid de carbon din atmosfera diferitelor regiuni ale Pământului este mai puțin constant, ceea ce se datorează parțial distribuției inegale a marilor întreprinderile industriale poluarea aerului, precum și distribuția neuniformă a vegetației pe Pământ, bazine de apă care absorb dioxidul de carbon. De asemenea, variabil în atmosferă este și conținutul de aerosoli (vezi) - particule suspendate în aer cu dimensiuni variind de la câțiva milimicroni la câteva zeci de microni - formate ca urmare a erupțiilor vulcanice, a exploziilor artificiale puternice, a poluării de către întreprinderile industriale. Concentrația de aerosoli scade rapid odată cu înălțimea.

Cea mai instabilă și importantă dintre componentele variabile ale atmosferei este vaporii de apă, a căror concentrație la suprafața pământului poate varia de la 3% (la tropice) la 2 × 10 -10% (în Antarctica). Cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât mai multă umiditate, ceteris paribus, poate fi în atmosferă și invers. Cea mai mare parte a vaporilor de apă se concentrează în atmosferă până la altitudini de 8-10 km. Conținutul de vapori de apă din atmosferă depinde de influența combinată a proceselor de evaporare, condensare și transport orizontal. La altitudini mari, din cauza scaderii temperaturii si a condensarii vaporilor, aerul este practic uscat.

Atmosfera Pământului, pe lângă oxigenul molecular și atomic, conține o cantitate mică de ozon (vezi), a cărui concentrație este foarte variabilă și variază în funcție de înălțime și anotimp. Cea mai mare parte a ozonului este conținută în regiunea polilor până la sfârșitul nopții polare, la o altitudine de 15-30 km, cu o scădere bruscă în sus și în jos. Ozonul apare ca urmare a acțiunii fotochimice a radiației solare ultraviolete asupra oxigenului, în principal la altitudini de 20-50 km. În acest caz, moleculele de oxigen diatomic se descompun parțial în atomi și, unind moleculele necompuse, formează molecule triatomice de ozon (formă polimerică, alotropă de oxigen).

Prezența în atmosferă a unui grup de așa-numite gaze inerte (heliu, neon, argon, cripton, xenon) este asociată cu fluxul continuu al proceselor naturale de dezintegrare radioactivă.

Semnificația biologică a gazelor atmosfera este foarte mare. Pentru majoritatea organismelor pluricelulare, un anumit conținut de oxigen molecular într-un mediu gazos sau apos este un factor indispensabil în existența lor, care în timpul respirației determină eliberarea de energie din substanțele organice create inițial în timpul fotosintezei. Nu este o coincidență că limitele superioare ale biosferei (partea suprafeței globului și partea inferioară a atmosferei unde există viață) sunt determinate de prezența unei cantități suficiente de oxigen. În procesul de evoluție, organismele s-au adaptat la un anumit nivel de oxigen din atmosferă; modificarea conținutului de oxigen în direcția scăderii sau creșterii are un efect advers (vezi Răul de altitudine, Hiperoxie, Hipoxie).

Forma ozon-alotropă a oxigenului are, de asemenea, un efect biologic pronunțat. La concentrații care nu depășesc 0,0001 mg/l, ceea ce este tipic pentru zonele de stațiune și coastele mării, ozonul are un efect de vindecare - stimulează respirația și activitatea cardiovasculară, îmbunătățește somnul. Odată cu creșterea concentrației de ozon, se manifestă efectul său toxic: iritație oculară, inflamație necrotică a membranelor mucoase ale tractului respirator, exacerbare a bolilor pulmonare, nevroze autonome. Intrând în combinație cu hemoglobina, ozonul formează methemoglobină, ceea ce duce la o încălcare a funcției respiratorii a sângelui; transferul oxigenului de la plămâni la țesuturi devine dificil, se dezvoltă fenomenele de sufocare. Oxigenul atomic are un efect advers similar asupra organismului. Ozonul joacă un rol semnificativ în crearea regimurilor termice straturi diferite atmosferă datorită absorbției extrem de puternice a radiațiilor solare și a radiațiilor terestre. Ozonul absoarbe cel mai intens razele ultraviolete și infraroșii. Razele solare cu o lungime de undă mai mică de 300 nm sunt aproape complet absorbite de ozonul atmosferic. Astfel, Pământul este înconjurat de un fel de „ecran de ozon” care protejează multe organisme de efectele nocive ale radiațiilor ultraviolete de la Soare. Azotul aerului atmosferic are un important semnificație biologicăîn primul rând ca o sursă de așa-zis. azot fix - o resursă de hrană vegetală (și în cele din urmă animală). Semnificația fiziologică a azotului este determinată de participarea sa la crearea nivelului de presiune atmosferică necesar proceselor de viață. În anumite condiții de modificare a presiunii, azotul joacă un rol major în dezvoltarea unui număr de tulburări în organism (vezi Boala de decompresie). Sunt controversate ipotezele că azotul slăbește efectul toxic al oxigenului asupra organismului și este absorbit din atmosferă nu numai de microorganisme, ci și de animalele superioare.

Gazele inerte ale atmosferei (xenon, cripton, argon, neon, heliu) la presiunea parțială pe care o creează în condiții normale pot fi clasificate drept gaze indiferente din punct de vedere biologic. Cu o creștere semnificativă a presiunii parțiale, aceste gaze au un efect narcotic.

Prezența dioxidului de carbon în atmosferă asigură acumularea de energie solară în biosferă datorită fotosintezei compușilor complecși ai carbonului, care apar, se schimbă și se descompun continuu în cursul vieții. Acest sistem dinamic este menținut ca urmare a activității algelor și a plantelor terestre, care captează energia luminii solare și o folosesc pentru a transforma dioxidul de carbon (vezi) și apa într-o varietate de compusi organici cu eliberarea de oxigen. Extinderea în sus a biosferei este parțial limitată de faptul că la altitudini mai mari de 6-7 km plantele care conțin clorofilă nu pot trăi din cauza presiunii parțiale scăzute a dioxidului de carbon. Dioxidul de carbon este, de asemenea, foarte activ din punct de vedere fiziologic, deoarece joacă un rol important în reglarea proceselor metabolice, activitatea sistemului nervos central, respirația, circulația sângelui și regimul de oxigen al organismului. Totuși, această reglare este mediată de influența dioxidului de carbon produs de organismul însuși, și nu de atmosferă. În țesuturile și sângele animalelor și oamenilor, presiunea parțială a dioxidului de carbon este de aproximativ 200 de ori mai mare decât presiunea sa în atmosferă. Și numai cu o creștere semnificativă a conținutului de dioxid de carbon din atmosferă (mai mult de 0,6-1%), există încălcări în organism, notate cu termenul de hipercapnie (vezi). Eliminarea completă a dioxidului de carbon din aerul inhalat nu poate avea un efect negativ direct asupra organismelor umane și animale.

Dioxidul de carbon joacă un rol în absorbția radiațiilor cu lungime de undă lungă și în menținerea „efectului de seră” care ridică temperatura în apropierea suprafeței Pământului. Se studiază și problema influenței asupra regimurilor termice și de altă natură a atmosferei a dioxidului de carbon, care pătrunde în aer în cantități uriașe ca deșeu al industriei.

Vaporii de apă atmosferici (umiditatea aerului) afectează și corpul uman, în special schimbul de căldură cu mediul.

Ca urmare a condensării vaporilor de apă în atmosferă, se formează nori și cad precipitații (ploaie, grindină, zăpadă). Vaporii de apă, împrăștiind radiația solară, participă la crearea regimului termic al Pământului și a straturilor inferioare ale atmosferei, la formarea condițiilor meteorologice.

Presiunea atmosferică

Presiunea atmosferică (barometrică) este presiunea exercitată de atmosferă sub influența gravitației pe suprafața Pământului. Valoarea acestei presiuni în fiecare punct al atmosferei este egală cu greutatea coloanei de aer de deasupra cu o bază unitară, extinzându-se deasupra locului de măsurare până la limitele atmosferei. Presiunea atmosferică se măsoară cu un barometru (vezi) și se exprimă în milibari, în newtoni pe metru pătrat sau înălțimea coloanei de mercur din barometru în milimetri, redusă la 0 ° și valoarea normală a accelerației gravitației. În tabel. 2 prezintă cele mai frecvent utilizate unități de presiune atmosferică.

Modificarea presiunii se produce din cauza încălzirii neuniforme a maselor de aer situate deasupra solului și a apei în diverse latitudini geografice. Pe măsură ce temperatura crește, densitatea aerului și presiunea pe care o creează scade. O acumulare uriașă de aer cu mișcare rapidă cu presiune redusă (cu o scădere a presiunii de la periferie la centrul vortexului) se numește ciclon, cu presiune crescută (cu o creștere a presiunii spre centrul vortexului) - un anticiclon. Pentru prognoza meteo sunt importante modificările neperiodice ale presiunii atmosferice, care apar în mase vaste în mișcare și sunt asociate cu apariția, dezvoltarea și distrugerea anticiclonilor și cicloanelor. În special schimbările mari ale presiunii atmosferice sunt asociate cu mișcarea rapidă a ciclonilor tropicali. În același timp, presiunea atmosferică poate varia cu 30-40 mbar pe zi.

Scăderea presiunii atmosferice în milibari pe o distanță de 100 km se numește gradient barometric orizontal. De obicei, gradientul barometric orizontal este de 1–3 mbar, dar în ciclonii tropicali se ridică uneori la zeci de milibari la 100 km.

Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea atmosferică scade într-o relație logaritmică: la început foarte brusc, apoi din ce în ce mai puțin vizibil (Fig. 1). Prin urmare, curba presiunii barometrice este exponențială.

Scăderea presiunii pe unitatea de distanță verticală se numește gradient barometric vertical. Adesea folosesc reciproca acesteia - treapta barometrică.

Deoarece presiunea barometrică este suma presiunilor parțiale ale gazelor care formează aerul, este evident că odată cu ridicarea la înălțime, împreună cu scăderea presiunii totale a atmosferei, presiunea parțială a gazelor care formează sus scade si aerul. Valoarea presiunii parțiale a oricărui gaz din atmosferă se calculează prin formula

unde P x ​​este presiunea parțială a gazului, P z este presiunea atmosferică la altitudinea Z, X% este procentul de gaz a cărui presiune parțială urmează să fie determinată.

Orez. 1. Modificarea presiunii barometrice în funcție de înălțimea deasupra nivelului mării.

Orez. 2. Modificarea presiunii parțiale a oxigenului din aerul alveolar și saturarea sângelui arterial cu oxigen în funcție de modificarea altitudinii la respirația aerului și oxigenului. Respirația cu oxigen începe de la o înălțime de 8,5 km (experiment într-o cameră de presiune).

Orez. 3. Curbe comparative ale valorilor medii ale conștiinței active la o persoană în minute la diferite înălțimi după o creștere rapidă în timp ce respiră aer (I) și oxigen (II). La altitudini de peste 15 km, conștiința activă este la fel de perturbată atunci când respiră oxigen și aer. La altitudini de până la 15 km, respirația cu oxigen prelungește semnificativ perioada de conștiință activă (experiment într-o cameră de presiune).

Deoarece compoziția procentuală a gazelor atmosferice este relativ constantă, pentru a determina presiunea parțială a oricărui gaz, este necesar doar să se cunoască presiunea barometrică totală la o înălțime dată (Fig. 1 și Tabelul 3).

Tabelul 3. TABELUL ATMOSFEREI STANDARD (GOST 4401-64) 1

Înălțimea geometrică (m)	Temperatura		presiune barometrică			Presiunea parțială a oxigenului (mmHg)
				mmHg Artă.

1 Dată sub formă prescurtată și completată cu coloana „Presiunea parțială a oxigenului”.

La determinarea presiunii parțiale a unui gaz în aer umed, presiunea (elasticitatea) trebuie scăzută din presiunea barometrică. vapori saturati.

Formula pentru determinarea presiunii parțiale a unui gaz în aer umed va fi ușor diferită de cea a aerului uscat:

unde pH 2 O este elasticitatea vaporilor de apă. La t° 37°, elasticitatea vaporilor de apă saturați este de 47 mm Hg. Artă. Această valoare este utilizată la calcularea presiunilor parțiale ale gazelor din aerul alveolar în condiții de sol și de mare altitudine.

Efectele tensiunii arteriale ridicate și scăzute asupra organismului. Modificările presiunii barometrice în sus sau în jos au o varietate de efecte asupra organismului animalelor și oamenilor. Influența presiunii crescute este asociată cu acțiunea fizică și chimică mecanică și penetrantă a mediului gazos (așa-numitele efecte de compresie și penetrare).

Efectul de compresie se manifesta prin: compresie volumetrica generala, datorita cresterii uniforme a fortelor de presiune mecanica asupra organelor si tesuturilor; mecanonarcoză datorată compresiei volumetrice uniforme la presiune barometrică foarte mare; presiune locală neuniformă asupra țesuturilor care limitează cavitățile care conțin gaze în caz de comunicare afectată între aerul exterior și aerul din cavitate, de exemplu, urechea medie, cavitățile accesorii ale nasului (vezi Barotrauma); o creștere a densității gazelor în sistemul respirator extern, ceea ce determină o creștere a rezistenței la mișcările respiratorii, în special în timpul respirației forțate (exercitare, hipercapnie).

Efectul de penetrare poate duce la efectul toxic al oxigenului și al gazelor indiferente, o creștere a conținutului cărora în sânge și țesuturi provoacă o reacție narcotică, primele semne ale unei tăieturi atunci când se utilizează un amestec de azot-oxigen la om apar la o presiune de 4-8 atm. O creștere a presiunii parțiale a oxigenului reduce inițial nivelul de funcționare a sistemelor cardiovasculare și respiratorii din cauza opririi efectului de reglare a hipoxemiei fiziologice. Odată cu o creștere a presiunii parțiale a oxigenului în plămâni cu mai mult de 0,8-1 ata, se manifestă efectul său toxic (leziune a țesutului pulmonar, convulsii, colaps).

Efectele penetrante și compresive ale presiunii crescute a mediului gazos sunt utilizate în medicina clinică în tratamentul diferitelor boli cu tulburări generale și locale de alimentare cu oxigen (vezi Baroterapie, Oxigenoterapia).

Scăderea presiunii are un efect și mai pronunțat asupra organismului. Într-o atmosferă extrem de rarefiată, principalul factor patogenetic care duce la pierderea conștienței în câteva secunde și la moarte în 4-5 minute, este scăderea presiunii parțiale a oxigenului în aerul inhalat și apoi în aerul alveolar, sânge și țesuturi (Fig. 2 și 3). Hipoxia moderată determină dezvoltarea reacțiilor adaptative ale sistemului respirator și ale hemodinamicii, care vizează menținerea aportului de oxigen, în primul rând către organele vitale (creier, inimă). Cu o lipsă pronunțată de oxigen, procesele oxidative sunt inhibate (datorită enzimelor respiratorii), iar procesele aerobe de producere a energiei în mitocondrii sunt perturbate. Acest lucru duce mai întâi la o defalcare a funcțiilor organelor vitale și apoi la leziuni structurale ireversibile și moartea corpului. Dezvoltarea reacțiilor adaptative și patologice, o schimbare a stării funcționale a corpului și a performanței umane cu o scădere a presiunii atmosferice este determinată de gradul și rata de scădere a presiunii parțiale a oxigenului în aerul inhalat, durata șederii. la înălțime, intensitatea muncii prestate, starea inițială a corpului (vezi Răul de altitudine).

O scădere a presiunii la altitudini (chiar cu excluderea lipsei de oxigen) provoacă tulburări grave în organism, unite prin conceptul de „tulburări de decompresie”, care includ: flatulență la altitudine mare, barotită și barozinuzită, boala de decompresie la altitudine mare. și emfizemul tisular de mare altitudine.

Flatulența la altitudine mare se dezvoltă datorită expansiunii gazelor în tractul gastrointestinal cu o scădere a presiunii barometrice pe peretele abdominal la urcarea la altitudini de 7-12 km sau mai mult. De o anumită importanță este eliberarea gazelor dizolvate în conținutul intestinal.

Expansiunea gazelor duce la întinderea stomacului și a intestinelor, ridicarea diafragmei, schimbarea poziției inimii, iritarea aparatului receptor al acestor organe și provocând reflexe patologice care perturbă respirația și circulația sângelui. Adesea există dureri ascuțite în abdomen. Fenomene similare apar uneori la scafandri atunci când urcă de la adâncime la suprafață.

Mecanismul de dezvoltare a barotitei și barozinuzitei, manifestat printr-o senzație de congestie și, respectiv, durere în urechea medie sau cavitățile accesorii ale nasului, este similar cu dezvoltarea flatulenței de mare altitudine.

Scăderea presiunii, pe lângă extinderea gazelor conținute în cavitățile corpului, determină și eliberarea de gaze din lichide și țesuturi în care acestea au fost dizolvate sub presiune la nivelul mării sau la adâncime și formarea de bule de gaz în organism. .

Acest proces de ieșire a gazelor dizolvate (în primul rând azotul) provoacă dezvoltarea unei boli de decompresie (vezi).

Orez. 4. Dependența punctului de fierbere al apei de altitudine și presiunea barometrică. Numerele de presiune sunt situate sub numerele de altitudine corespunzătoare.

Odată cu scăderea presiunii atmosferice, punctul de fierbere al lichidelor scade (Fig. 4). La o altitudine mai mare de 19 km, unde presiunea barometrică este egală cu (sau mai mică decât) elasticitatea vaporilor saturați la temperatura corpului (37 °), poate apărea „fierberea” fluidului interstițial și intercelular al corpului, rezultând în venele mari, în cavitatea pleurei, stomacului, pericardului, în țesutul adipos lax, adică în zonele cu presiune hidrostatică și interstițială scăzută, se formează bule de vapori de apă, se dezvoltă emfizemul tisular de mare altitudine. „Fierberea” altitudinii nu afectează structurile celulare, fiind localizată doar în lichidul intercelular și sânge.

Bulele de abur masive pot bloca activitatea inimii și circulația sângelui și pot perturba funcționarea sistemelor și organelor vitale. Aceasta este o complicație gravă a înfometării acute de oxigen care se dezvoltă la altitudini mari. Prevenirea emfizemului tisular de mare altitudine poate fi realizată prin crearea unei contrapresiuni externe asupra corpului cu echipamente de mare altitudine.

Însuși procesul de scădere a presiunii barometrice (decompresie) sub anumiți parametri poate deveni un factor dăunător. În funcție de viteză, decompresia este împărțită în lină (lentă) și explozivă. Acesta din urmă se desfășoară în mai puțin de 1 secundă și este însoțit de o bubuitură puternică (ca într-o lovitură), formarea de ceață (condensarea vaporilor de apă datorită răcirii aerului în expansiune). În mod obișnuit, decompresia explozivă are loc la altitudini atunci când geamul unui cockpit sub presiune sau al unui costum de presiune se sparge.

În decompresia explozivă, plămânii sunt primii care suferă. O creștere rapidă a excesului de presiune intrapulmonar (mai mult de 80 mm Hg) duce la o întindere semnificativă a țesutului pulmonar, care poate provoca ruptura plămânilor (cu extinderea lor de 2,3 ori). Decompresia explozivă poate provoca, de asemenea, leziuni ale tractului gastrointestinal. Cantitatea de suprapresiune care apare în plămâni va depinde în mare măsură de rata de ieșire a aerului din aceștia în timpul decompresiei și de volumul de aer din plămâni. Este deosebit de periculos dacă căile aeriene superioare în momentul decompresiei se dovedesc a fi închise (în timpul înghițirii, ținerii respirației) sau decompresia coincide cu faza de inspirație profundă, când plămânii sunt umpluți cu o cantitate mare de aer.

Temperatura atmosferică

Temperatura atmosferei scade inițial odată cu creșterea altitudinii (în medie, de la 15° lângă sol la -56,5° la o altitudine de 11-18 km). Gradientul vertical de temperatură în această zonă a atmosferei este de aproximativ 0,6° la fiecare 100 m; se modifică în timpul zilei și anului (Tabelul 4).

Tabelul 4. MODIFICĂRI ALE GRADIENTULUI VERTICAL DE TEMPERATURĂ PE FÂȘI DE MIJLOC A TERITORIULUI URSS

Orez. 5. Schimbarea temperaturii atmosferei la diferite altitudini. Limitele sferelor sunt indicate printr-o linie punctată.

La altitudini de 11 - 25 km, temperatura devine constantă și se ridică la -56,5 °; apoi temperatura începe să crească, atingând 30–40° la o altitudine de 40 km, și 70° la o altitudine de 50–60 km (Fig. 5), ceea ce este asociat cu absorbția intensă a radiației solare de către ozon. De la o înălțime de 60-80 km, temperatura aerului scade din nou ușor (până la 60°C), apoi crește progresiv și atinge 270°C la altitudinea de 120 km, 800°C la altitudinea de 220 km, 1500. °C la o altitudine de 300 km, și

la granița cu spațiul cosmic - mai mult de 3000 °. Trebuie remarcat faptul că, datorită rarefării ridicate și a densității scăzute a gazelor la aceste înălțimi, capacitatea lor de căldură și capacitatea de a încălzi corpurile mai reci este foarte mică. În aceste condiții, transferul de căldură de la un corp la altul are loc numai prin radiație. Toate schimbările considerate de temperatură în atmosferă sunt asociate cu absorbția de către masele de aer a energiei termice a Soarelui - directă și reflectată.

În partea inferioară a atmosferei de lângă suprafața Pământului, distribuția temperaturii depinde de afluxul radiației solare și, prin urmare, are un caracter preponderent latitudinal, adică liniile de temperatură egală - izoterme - sunt paralele cu latitudinile. Deoarece atmosfera din straturile inferioare este încălzită de la suprafața pământului, schimbarea orizontală a temperaturii este puternic influențată de distribuția continentelor și oceanelor, ale căror proprietăți termice sunt diferite. De obicei, cărțile de referință indică temperatura măsurată în timpul observațiilor meteorologice din rețea cu un termometru instalat la o înălțime de 2 m deasupra suprafeței solului. Cele mai ridicate temperaturi (până la 58°C) sunt observate în deșerturile Iranului, iar în URSS - în sudul Turkmenistanului (până la 50°), cele mai scăzute (până la -87°) în Antarctica și în URSS - în regiunile Verkhoyansk și Oymyakon (până la -68 ° ). Iarna, gradientul vertical de temperatură în unele cazuri, în loc de 0,6 °, poate depăși 1 ° la 100 m sau chiar poate lua o valoare negativă. În timpul zilei, în sezonul cald, poate fi egal cu multe zeci de grade la 100 m. Există, de asemenea, un gradient de temperatură orizontal, care este de obicei menționat ca o distanță de 100 km de-a lungul normalului la izotermă. Mărimea gradientului de temperatură orizontal este de zecimi de grad la 100 km, iar în zonele frontale poate depăși 10° la 100 m.

Corpul uman este capabil să mențină homeostazia termică (vezi) într-un interval destul de restrâns de fluctuații ale temperaturii exterioare - de la 15 la 45 °. Diferențele semnificative de temperatură a atmosferei în apropierea Pământului și la înălțimi necesită utilizarea unor mijloace tehnice speciale de protecție pentru a asigura echilibrul termic între corpul uman și mediul înconjurător în zborurile la mare altitudine și în spațiu.

Modificări caracteristice ale parametrilor atmosferici (temperatura, presiune, compoziție chimică, stare electrică) ne permit să împărțim condiționat atmosfera în zone, sau straturi. troposfera- cel mai apropiat strat de Pământ, a cărui limită superioară se extinde la ecuator până la 17-18 km, la poli - până la 7-8 km, la latitudini medii - până la 12-16 km. Troposfera se caracterizează printr-o scădere exponențială a presiunii, prezența unui gradient vertical constant de temperatură, mișcări orizontale și verticale ale maselor de aer și modificări semnificative ale umidității aerului. Troposfera conține cea mai mare parte a atmosferei, precum și o parte semnificativă a biosferei; aici apar toate tipurile principale de nori, se formează mase de aer și fronturi, se dezvoltă cicloni și anticicloni. În troposferă, datorită reflectării razelor solare de către stratul de zăpadă al Pământului și răcirii straturilor de aer de suprafață, are loc așa-numita inversiune, adică o creștere a temperaturii în atmosferă de la fund. în sus în loc de scăderea obișnuită.

În sezonul cald în troposferă are loc o amestecare constantă turbulentă (aleatorie, haotică) a maselor de aer și transfer de căldură prin fluxuri de aer (convecție). Convecția distruge ceața și reduce conținutul de praf din atmosfera inferioară.

Al doilea strat al atmosferei este stratosferă.

Pornește din troposferă ca o zonă îngustă (1-3 km) cu o temperatură constantă (tropopauză) și se extinde până la înălțimi de aproximativ 80 km. O caracteristică a stratosferei este rarefierea progresivă a aerului, exclusiv intensitate mare radiații ultraviolete, absența vaporilor de apă, prezența un numar mare ozon și o creștere treptată a temperaturii. Conținutul ridicat de ozon provoacă o serie de fenomene optice (miraje), provoacă reflexia sunetelor și are un efect semnificativ asupra intensității și compoziției spectrale a radiațiilor electromagnetice. În stratosferă există o amestecare constantă a aerului, astfel încât compoziția sa este asemănătoare cu aerul din troposferă, deși densitatea sa la limitele superioare ale stratosferei este extrem de scăzută. Vânturile predominante în stratosferă sunt cele de vest, iar în zona superioară are loc o tranziție către vânturile de est.

Al treilea strat al atmosferei este ionosferă, care începe din stratosferă și se extinde până la altitudini de 600-800 km.

Caracteristicile distinctive ale ionosferei sunt rarefierea extremă a mediului gazos, o concentrație mare de ioni moleculari și atomici și electroni liberi, precum și temperatura ridicată. Ionosfera afectează propagarea undelor radio, determinând refracția, reflectarea și absorbția acestora.

Principala sursă de ionizare în straturile înalte ale atmosferei este radiația ultravioletă a Soarelui. În acest caz, electronii sunt scoși din atomii de gaz, atomii se transformă în ioni pozitivi, iar electronii eliminați rămân liberi sau sunt capturați de molecule neutre cu formarea de ioni negativi. Ionizarea ionosferei este influențată de meteoriți, radiațiile corpusculare, de raze X și gama ale Soarelui, precum și de procesele seismice ale Pământului (cutremure, erupții vulcanice, explozii puternice), care generează unde acustice în ionosferă, care crește amplitudinea și viteza oscilațiilor particulelor atmosferice și contribuie la ionizarea moleculelor și atomilor de gaz (vezi Aeroionizare).

Conductivitatea electrică în ionosferă, asociată cu o concentrație mare de ioni și electroni, este foarte mare. Conductivitatea electrică crescută a ionosferei joacă un rol important în reflectarea undelor radio și apariția aurorelor.

Ionosfera este zona de zboruri ale sateliților de pământ artificial și ale rachetelor balistice intercontinentale. În prezent, medicina spațială studiază posibilele efecte asupra corpului uman al condițiilor de zbor din această parte a atmosferei.

Al patrulea, stratul exterior al atmosferei - exosfera. De aici, gazele atmosferice sunt împrăștiate în spațiul lumii datorită disipării (depășirea forțelor gravitaționale de către molecule). Apoi are loc o tranziție treptată de la atmosferă la spațiul exterior interplanetar. Exosfera se deosebește de aceasta din urmă prin prezența unui număr mare de electroni liberi care formează a 2-a și a 3-a centură de radiație a Pământului.

Împărțirea atmosferei în 4 straturi este foarte arbitrară. Deci, conform parametrilor electrici, întreaga grosime a atmosferei este împărțită în 2 straturi: neutrosfera, în care predomină particulele neutre, și ionosfera. Temperatura distinge troposfera, stratosfera, mezosfera si termosfera, separate, respectiv, prin tropo-, strato- si mezopauza. Stratul atmosferei situat intre 15 si 70 km si caracterizat printr-un continut ridicat de ozon se numeste ozonosfera.

În scopuri practice, este convenabil să se utilizeze atmosfera standard internațională (MCA), pentru care sunt acceptate următoarele condiții: presiunea la nivelul mării la t ° 15 ° este de 1013 mbar (1,013 X 10 5 nm 2, sau 760 mm Hg). ); temperatura scade cu 6,5° la 1 km la un nivel de 11 km (stratosfera condiționată), apoi rămâne constantă. În URSS, a fost adoptată atmosfera standard GOST 4401 - 64 (Tabelul 3).

Precipitare. Deoarece cea mai mare parte a vaporilor de apă atmosferici este concentrată în troposferă, procesele de tranziții de fază ale apei, care provoacă precipitații, au loc în principal în troposferă. Norii troposferici acoperă de obicei aproximativ 50% din întreaga suprafață a pământului, în timp ce norii din stratosferă (la altitudini de 20-30 km) și din apropierea mezopauzei, numiți nori sidefați și respectiv noctilucenți, sunt observați relativ rar. Ca urmare a condensării vaporilor de apă în troposferă, se formează nori și au loc precipitații.

După natura precipitațiilor, precipitațiile sunt împărțite în 3 tipuri: continue, torențiale, burnițe. Cantitatea de precipitații este determinată de grosimea stratului de apă căzută în milimetri; precipitațiile sunt măsurate cu pluviometre și pluviometre. Intensitatea precipitațiilor este exprimată în milimetri pe minut.

Distribuția precipitațiilor în anumite anotimpuri și zile, precum și asupra teritoriului, este extrem de neuniformă, datorită circulației atmosferei și influenței suprafeței Pământului. Da, pe Insulele Hawaiiîn medie, cade 12.000 mm pe an, iar în cele mai uscate regiuni din Peru și Sahara, precipitațiile nu depășesc 250 mm și uneori nu cad timp de câțiva ani. În dinamica anuală a precipitaţiilor se disting următoarele tipuri: ecuatorială - cu un maxim de precipitaţii după echinocţiul de primăvară şi toamnă; tropical - cu un maxim de precipitații vara; muson - cu un vârf foarte pronunțat vara și iarna uscată; subtropical - cu precipitații maxime iarna și vara uscată; latitudini temperate continentale - cu un maxim de precipitații vara; latitudini marine temperate – cu un maxim de precipitaţii iarna.

Întregul complex atmosferic-fizic de factori climatici și meteorologici care alcătuiesc vremea este utilizat pe scară largă pentru promovarea sănătății, întărire și în scopuri medicinale (vezi Climatoterapia). Împreună cu aceasta, s-a stabilit că fluctuațiile bruște ale acestor factori atmosferici pot afecta negativ procesele fiziologice din organism, provocând dezvoltarea diferitelor stări patologice și exacerbarea bolilor, care sunt numite reacții meteotropice (vezi Climatopatologie). De o importanță deosebită în acest sens sunt perturbările frecvente, pe termen lung, ale atmosferei și fluctuațiile bruște ale factorilor meteorologici.

Reacțiile meteorotrope sunt observate mai des la persoanele care suferă de boli ale sistemului cardiovascular, poliartrită, astm bronșic, ulcer peptic, boli de piele.

Bibliografie: Belinsky V. A. și Pobiyaho V. A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; Biosfera și resursele sale, ed. V. A. Kovdy, Moscova, 1971. Danilov A. D. Chimia ionosferei, L., 1967; Kolobkov N. V. Atmosfera și viața ei, M., 1968; Kalitin H.H. Fundamentele fizicii atmosferice aplicate în medicină, L., 1935; Matveev L. T. Fundamentele meteorologiei generale, Fizica atmosferei, L., 1965, bibliogr.; Minkh A. A. Air ionization and its hygienic value, M., 1963, bibliogr.; it, Metode de cercetări igienice, M., 1971, bibliogr.; Tverskoy P. N. Curs de meteorologie, L., 1962; Umansky S.P. Omul în spațiu, M., 1970; Hvostikov I. A. Straturi înalte ale atmosferei, L., 1964; X r g şi a N A. X. Fizica atmosferei, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. Meteorologie și climatologie pentru facultățile geografice, L., 1968.

Efectele tensiunii arteriale ridicate și scăzute asupra organismului- Armstrong G. Medicina aviatica, trad. din engleză, M., 1954, bibliogr.; Saltsman G.L. Bazele fiziologice ale șederii unei persoane în condiții de presiune ridicată a gazelor din mediu, L., 1961, bibliogr.; Ivanov D. I. și Khromushkin A. I. Sisteme de susținere a vieții umane în timpul zborurilor la mare altitudine și în spațiu, M., 1968, bibliogr.; Isakov P. K., etc. Teoria și practica medicinei aviatice, M., 1971, bibliogr.; Kovalenko E. A. și Chernyakov I. N. Oxigenul țesăturilor la factorii extremi de zbor, M., 1972, bibliogr.; Miles S. Medicina subacvatica, trad. din engleză, M., 1971, bibliografie; Busby D. E. Medicină clinică spațială, Dordrecht, 1968.

I. H. Cernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.

Atmosfera este învelișul gazos al planetei noastre care se rotește cu Pământul. Gazul din atmosferă se numește aer. Atmosfera este în contact cu hidrosfera și acoperă parțial litosfera. Dar este dificil să se determine limitele superioare. În mod convențional, se presupune că atmosfera se extinde în sus pe aproximativ trei mii de kilometri. Acolo curge lin în spațiul fără aer.

Compoziția chimică a atmosferei Pământului

Formarea compoziției chimice a atmosferei a început în urmă cu aproximativ patru miliarde de ani. Inițial, atmosfera era formată doar din gaze ușoare - heliu și hidrogen. Potrivit oamenilor de știință, premisele inițiale pentru crearea unui înveliș de gaz în jurul Pământului au fost erupțiile vulcanice, care, împreună cu lava, au emis o cantitate imensă de gaze. Ulterior, schimbul de gaze a început cu spațiile de apă, cu organismele vii, cu produsele activității lor. Compoziția aerului s-a schimbat treptat și formă modernăînfiinţată în urmă cu câteva milioane de ani.

Principalele componente ale atmosferei sunt azotul (aproximativ 79%) și oxigenul (20%). Procentul rămas (1%) este reprezentat de următoarele gaze: argon, neon, heliu, metan, dioxid de carbon, hidrogen, cripton, xenon, ozon, amoniac, dioxid de sulf și azot, protoxid de azot și monoxid de carbon, incluse în acest un procent.

În plus, aerul conține vapori de apă și particule (polen de plante, praf, cristale de sare, impurități de aerosoli).

LA timpuri recente oamenii de știință notează nu o modificare calitativă, ci o modificare cantitativă a unor ingrediente din aer. Iar motivul pentru aceasta este persoana și activitatea sa. Numai în ultimii 100 de ani, conținutul de dioxid de carbon a crescut semnificativ! Aceasta este plină de multe probleme, dintre care cea mai globală este schimbările climatice.

Formarea vremii și a climei

Atmosfera joacă un rol vital în modelarea climei și a vremii de pe Pământ. Multe depind de cantitatea de lumină solară, de natura suprafeței subiacente și de circulația atmosferică.

Să ne uităm la factorii în ordine.

1. Atmosfera transmite căldura razelor solare și absoarbe radiațiile nocive. Grecii antici știau că razele Soarelui cad pe diferite părți ale Pământului în unghiuri diferite. Cuvântul „climă” în traducere din greaca veche înseamnă „pantă”. Deci, la ecuator, razele soarelui cad aproape vertical, pentru că aici este foarte cald. Cu cât este mai aproape de poli, cu atât unghiul de înclinare este mai mare. Și temperatura scade.

2. Din cauza încălzirii neuniforme a Pământului, în atmosferă se formează curenți de aer. Ele sunt clasificate în funcție de mărimea lor. Cele mai mici (zeci și sute de metri) sunt vânturile locale. Urmează musoni și alizee, cicloane și anticicloni, zone frontale planetare.

Toate aceste mase de aer se misca constant. Unele dintre ele sunt destul de statice. De exemplu, alizeele care bat din subtropicale spre ecuator. Mișcarea celorlalți depinde în mare măsură de presiunea atmosferică.

3. Presiunea atmosferică este un alt factor care influențează formarea climatului. Aceasta este presiunea aerului de pe suprafața pământului. După cum știți, masele de aer se deplasează dintr-o zonă cu presiune atmosferică mare către o zonă în care această presiune este mai mică.

Sunt 7 zone în total. Ecuatorul este o zonă de joasă presiune. În plus, de ambele părți ale ecuatorului până la a treizecea latitudine - o zonă de înaltă presiune. De la 30° la 60° - din nou presiune joasă. Și de la 60° la poli - o zonă de înaltă presiune. Masele de aer circulă între aceste zone. Cei care merg de la mare la uscat aduc ploi și vreme rea, iar cei care sufla de pe continente aduc vreme senină și uscată. În locurile în care curenții de aer se ciocnesc, se formează zonele frontale atmosferice, care se caracterizează prin precipitații și vreme nefavorabilă, cu vânt.

Oamenii de știință au demonstrat că chiar și bunăstarea unei persoane depinde de presiunea atmosferică. De standarde internaționale presiunea atmosferică normală - 760 mm Hg. coloană la 0°C. Această cifră este calculată pentru acele zone de teren care sunt aproape la nivelul mării. Presiunea scade cu altitudinea. Prin urmare, de exemplu, pentru Sankt Petersburg 760 mm Hg. - este norma. Dar pentru Moscova, care este situată mai sus, presiunea normală este de 748 mm Hg.

Presiunea se schimbă nu numai pe verticală, ci și pe orizontală. Acest lucru se simte mai ales în timpul trecerii cicloanelor.

Structura atmosferei

Atmosfera este ca un tort stratificat. Și fiecare strat are propriile sale caracteristici.

. troposfera este stratul cel mai apropiat de Pământ. „Grosimea” acestui strat se modifică pe măsură ce vă îndepărtați de ecuator. Deasupra ecuatorului, stratul se extinde în sus pe 16-18 km, în zonele temperate - pe 10-12 km, la poli - pe 8-10 km.

Aici sunt conținute 80% din masa totală de aer și 90% din vaporii de apă. Aici se formează nori, se ridică cicloni și anticicloni. Temperatura aerului depinde de altitudinea zonei. În medie, scade cu 0,65°C la fiecare 100 de metri.

. tropopauza- stratul de tranziție al atmosferei. Înălțimea sa este de la câteva sute de metri până la 1-2 km. Temperatura aerului vara este mai mare decât iarna. Deci, de exemplu, peste poli iarna -65 ° C. Și peste ecuator în orice moment al anului este -70 ° C.

. Stratosferă- acesta este un strat, a cărui limită superioară se află la o altitudine de 50-55 de kilometri. Turbulența este scăzută aici, conținutul de vapori de apă din aer este neglijabil. Dar mult ozon. Concentrația sa maximă este la o altitudine de 20-25 km. În stratosferă, temperatura aerului începe să crească și ajunge la +0,8 ° C. Acest lucru se datorează faptului că stratul de ozon interacționează cu radiația ultravioletă.

. Stratopauza- un strat intermediar jos între stratosferă și mezosferă care îl urmează.

. Mezosfera- limita superioară a acestui strat este de 80-85 de kilometri. Aici au loc procese fotochimice complexe care implică radicalii liberi. Ei sunt cei care oferă acea strălucire albastră blândă a planetei noastre, care este văzută din spațiu.

Majoritatea cometelor și meteoriților ard în mezosferă.

. mezopauza- următorul strat intermediar, temperatura aerului în care este de cel puțin -90 °.

. Termosferă- limita inferioară începe la o altitudine de 80 - 90 km, iar limita superioară a stratului trece aproximativ la marcajul de 800 km. Temperatura aerului crește. Poate varia de la +500° C la +1000° C. În timpul zilei, fluctuațiile de temperatură se ridică la sute de grade! Dar aerul de aici este atât de rarefiat încât înțelegerea termenului „temperatură” așa cum ne imaginăm nu este potrivită aici.

. ionosferă- unește mezosfera, mezopauza și termosfera. Aerul de aici este format în principal din molecule de oxigen și azot, precum și din plasmă cvasi-neutră. Razele soarelui, care cad în ionosferă, ionizează puternic moleculele de aer. În stratul inferior (până la 90 km), gradul de ionizare este scăzut. Cu cât este mai mare, cu atât mai multă ionizare. Deci, la o altitudine de 100-110 km, electronii sunt concentrați. Acest lucru contribuie la reflectarea undelor radio scurte și medii.

Cel mai important strat al ionosferei este cel superior, care se află la o altitudine de 150-400 km. Particularitatea sa este că reflectă undele radio, iar acest lucru contribuie la transmiterea semnalelor radio pe distanțe lungi.

În ionosferă are loc un astfel de fenomen precum aurora.

. Exosfera- constă din atomi de oxigen, heliu și hidrogen. Gazul din acest strat este foarte rarefiat și adesea atomii de hidrogen scapă în spațiul cosmic. Prin urmare, acest strat este numit „zona de împrăștiere”.

Primul om de știință care a sugerat că atmosfera noastră are greutate a fost italianul E. Torricelli. Ostap Bender, de exemplu, în romanul „Vițelul de aur” se plângea că fiecare persoană a fost presată de o coloană de aer cu o greutate de 14 kg! Dar marele strateg s-a înșelat puțin. O persoană adultă se confruntă cu o presiune de 13-15 tone! Dar nu simțim această greutate, deoarece presiunea atmosferică este echilibrată de presiunea internă a unei persoane. Greutatea atmosferei noastre este de 5.300.000.000.000.000 de tone. Cifra este colosală, deși este doar o milioneme din greutatea planetei noastre.

Stratosfera este unul dintre straturile superioare ale învelișului de aer al planetei noastre. Începe la o altitudine de aproximativ 11 km deasupra solului. Avioanele de pasageri nu mai zboară aici și rareori se formează nori. Stratul de ozon al Pământului este situat în stratosferă - o înveliș subțire care protejează planeta de pătrunderea radiațiilor ultraviolete dăunătoare.

Învelișul de aer al planetei

Atmosfera este învelișul gazos al Pământului, suprafața interioară adiacentă hidrosferei și Scoarta terestra. Limita sa exterioară trece treptat în spațiul cosmic. Compoziția atmosferei include gaze: azot, oxigen, argon, dioxid de carbon și așa mai departe, precum și impurități sub formă de praf, picături de apă, cristale de gheață, produse de ardere. Raportul dintre elementele principale ale carcasei de aer este menținut constant. Excepțiile sunt dioxidul de carbon și apa - cantitatea lor în atmosferă se modifică adesea.

Straturi ale învelișului gazos

Atmosfera este împărțită în mai multe straturi, situate unul deasupra celuilalt și având caracteristici în compoziție:

strat limită - direct adiacent suprafeței planetei, extinzându-se la o înălțime de 1-2 km;

troposfera este al doilea strat, limita exterioară este situată în medie la o altitudine de 11 km, aici se concentrează aproape toți vaporii de apă ai atmosferei, se formează nori, se ridică cicloni și anticicloni, temperatura crește pe măsură ce înălțimea crește;

tropopauza - strat de tranziție, caracterizat prin încetarea scăderii temperaturii;

stratosfera este un strat care se extinde până la o înălțime de 50 km și este împărțit în trei zone: de la 11 la 25 km temperatura se schimbă ușor, de la 25 la 40 - temperatura crește, de la 40 la 50 - temperatura rămâne constantă ( stratopauză);

mezosfera se extinde până la o înălțime de până la 80-90 km;

termosfera ajunge la 700-800 km deasupra nivelului mării, aici la o altitudine de 100 km se află linia Karman, care este luată drept graniță între atmosfera Pământului și spațiu;

Exosfera este numită și zonă de împrăștiere, aici pierde foarte mult particule de materie și zboară în spațiu.

Schimbările de temperatură în stratosferă

Deci, stratosfera este partea din învelișul gazos al planetei care urmează troposfera. Aici, temperatura aerului, care este constantă pe tot parcursul tropopauzei, începe să se schimbe. Înălțimea stratosferei este de aproximativ 40 km. Limita inferioară este de 11 km deasupra nivelului mării. Pornind de la acest semn, temperatura suferă ușoare modificări. La o altitudine de 25 km, indicele de încălzire începe să crească încet. După marca de 40 km deasupra nivelului mării, temperatura crește de la -56,5 ° C la +0,8 ° C. Mai departe, rămâne aproape de zero grade până la o altitudine de 50-55 km. Zona cuprinsă între 40 și 55 de kilometri se numește stratopauză, deoarece temperatura aici nu se schimbă. Este o zonă de tranziție de la stratosferă la mezosferă.

Caracteristicile stratosferei

Stratosfera Pământului conține aproximativ 20% din masa întregii atmosfere. Aerul de aici este atât de rarificat încât este imposibil ca o persoană să rămână fără un costum spațial special. Acest fapt este unul dintre motivele pentru care zborurile în stratosferă au început să fie efectuate doar relativ recent.

O altă caracteristică a învelișului de gaz al planetei la o altitudine de 11-50 km este o cantitate foarte mică de vapori de apă. Din acest motiv, norii nu se formează aproape niciodată în stratosferă. Pentru ei, pur și simplu nu există material de construcții. Cu toate acestea, rareori este posibil să se observe așa-numiții nori sidef, care „decorează” stratosfera (fotografia este prezentată mai jos) la o altitudine de 20-30 km deasupra nivelului mării. Subțire, de parcă formațiuni luminoase din interior pot fi observate după apus sau înainte de răsărit. Forma norilor sidef este asemănătoare cu cirrus sau cirrocumulus.

Stratul de ozon al Pământului

Principala trăsătură distinctivă a stratosferei este concentrația maximă de ozon în întreaga atmosferă. Se formează sub influența luminii solare și protejează toată viața de pe planetă de radiațiile lor distructive. Stratul de ozon al Pământului este situat la o altitudine de 20-25 km deasupra nivelului mării. Moleculele de O 3 sunt distribuite în toată stratosferă și chiar există în apropierea suprafeței planetei, dar cea mai mare concentrație a acestora se observă la acest nivel.

Trebuie remarcat faptul că stratul de ozon al Pământului este de numai 3-4 mm. Aceasta va fi grosimea sa dacă particulele acestui gaz sunt plasate în condiții de presiune normală, de exemplu, lângă suprafața planetei. Ozonul se formează ca urmare a descompunerii unei molecule de oxigen sub acțiunea radiațiilor ultraviolete în doi atomi. Una dintre ele se combină cu o moleculă „cu drepturi depline” și se formează ozon - O 3.

Apărător periculos

Astfel, astăzi stratosfera este un strat al atmosferei mai explorat decât la începutul secolului trecut. Cu toate acestea, viitorul stratului de ozon, fără de care viața pe Pământ nu ar fi apărut, nu este încă foarte clar. În timp ce țările reduc producția de freon, unii oameni de știință spun că acest lucru nu va aduce prea multe beneficii, cel puțin într-un astfel de ritm, în timp ce alții spun că acest lucru nu este deloc necesar, deoarece se formează cea mai mare parte a substanțelor nocive. natural. Cine are dreptate, timpul va spune.