ЗЕМЛЯ - ИСТОЧНИК ЖИЗНИ (ЧАСТЬ 2)

     Атмосфера Земли представляет из себя газовую оболочку (геосфера), окружающую всю планету. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства. Это толстый слой, толщиной примерно 2000-3000 км от поверхности Земли, в котором формируются такие климатические процессы как дождь, снег, ветер. Атмосфера состоит из газов, а значит имеет и определенную массу. А эта масса давит на поверхность Земли, образуя атмосферное давление, которое меняется по мере изменения высоты. Естественно, не много подумав, можно определить, что на поверхности планеты давление максимальное и составляет в среднем 750-760 мм. рт. ст (1 атмосфера).

      В настоящее время Земля обладает атмосферной массой примерно 5,15 • 10¹⁸ кг, т. е. менее миллионной доли массы планеты. Вблизи поверхности она содержит 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,94% инертных газов, 0,03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. Давление и плотность в атмосфере убывают с высотой. Половина воздуха содержится в нижних 5,6 км., а почти вся вторая половина сосредоточена до высоты 11,3 км. На высоте 95 км плотность воздуха в миллион раз ниже, чем у поверхности. На этом уровне и химический состав атмосферы уже иной. Растёт доля лёгких газов, и преобладающими становятся водород и гелий. Часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу.

 Газовый состав атмосферного воздуха 

на поверхности Земли

      Выше 1000 км находятся радиационные пояса. Их тоже можно рассматривать как часть атмосферы, заполненную очень энергичными ядрами атомов водорода и электронами, захваченными магнитным полем планеты.

     Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода. Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 15 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

     На высоте около 19—20 км давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст. Известно, что кипение любой жидкости, в том числе и воды, зависит от давления и температуры. На поверхности вода закипает при температуре 100 °C и давлении 760 мм. рт. ст. При повышении давления температура кипения будет увеличиваться, а при падении - соответственно уменьшаться. Т.е на такой высоте и при таком атмосферном давлении начнется кипение  (испарение) воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметической кабины  самолета или космического корабля, на этих высотах, смерть человека наступает почти мгновенно.

Слои атмосферы Земли

    

Тропосфера - поверхностный слой атмосферы, который имеет верхнюю границу от 8 до 20 км над уровнем моря. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Так же на таких высотах чаще всего летают самолеты.

Стратосфера -  слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Температура почти не изменяется на высоте 11-25 км (нижний слой стратосферы) и повышается  в слое 25—40 км от −56,5 до 0 °С. Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты  55 км. Именно в стратосфере располагается слой озоносферы (озоновый слой) на высоте от 15 до 55 км), который защищает планету от мощной дозы солнечной радиации и определяет верхний предел жизни в биосфере.

Мезосфера - расположена на высоте от 50 до 90 км. Характеризуется повышением температуры с высотой; максимум (порядка +50°C) температуры расположен на высоте около 60 км, после чего температура начинает убывать до −70° или −80°C. Такое понижение температуры связано с энергичным поглощением солнечной радиации (излучения) озоном. Практически все космические тела (метеориты) сгорают в слоях Мезосферы.

Линия Кармана -  высота над уровнем моря (примерно 100 км), которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом.

Термосфера - слой атмосферы, следующий за мезосферой, — начинается на высоте 80-90 км и простирается до 800 км. Температура воздуха в термосфере колеблется на разных уровнях и может варьироваться от 200 К до 2000 К, в зависимости от степени солнечной активности.  Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха - полярные сияния.

В термосфере летают большинство искусственных  спутников, также этот слой защищает нашу планету от сильного ультрафиолетового излучения Солнца.

Экзосфера -  зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство. На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная радиация солнечного и галактического происхождения.

 Наша атмосфера - это сине-голубое небо, ежедневно пропускает 

через себя бесконечное количество солнечных лучей, в виде так

необходимого для всех живых организмов - солнечного тепла

Земля в начале формирования

      Во время формирования нашей планеты атмосфера Земли была другой нежели сейчас. Около 4 млрд. лет назад она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства - так называемая первичная атмосфера. На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы углекислым газом, аммиаком, водяным паром. Так образовалась вторичная атмосфера (около трех миллиардов лет до наших дней). Далее, за счет утечки более легких газов (водорода и гелия) в межпланетное пространство, образовалась третичная атмосфера. Для нее характерны гораздо меньшее содержание водорода и гораздо большее — азота и углекислого газа, которые образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов. С появлением на Земле первой растительности (морских водорослей и других подводных растений) начался процесс фотосинтеза - выделение кислорода и поглощение углекислого газа. Многие миллионы лет атмосфера планеты стала накапливать в себе все больше кислорода, а содержание углекислого газа в воздухе постепенно уменьшалось.

     Гидросфера - это водная оболочка Земли. Она покрывает более 70% поверхности земного шара, а средняя глубина мирового океана около 4 км. Максимальная - Марианская впадина Тихого океана с глубиной 11 022 м. Масса гидросферы примерно 1,46*10²¹ кг. Это в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 1/4000 от массы всей планеты. Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана, в которых растворены соли (в среднем 3,5%), а также ряд газов. Верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа, а растворенного кислорода — 8 трлн тонн. Около 97 % массы гидросферы составляют соленые океанические воды, 2,2 % — воды ледников, остальная часть приходится на подземные, озерные и речные пресные воды. Общий объём воды на планете около 1 532 000 000 кубических километров.
     Основная часть гидросферы - это океаны и моря. Все они соединяются друг с другом и образуют единый Мировой океан. На Земле насчитывается четыре океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северо-Ледовитый; а также около 104 морей, которые все впадают в океаны.

Мировой океан - это 97% всей гидросферы Земли. Его площадь составляет около 

361,26 млн.км², а общий объем воды - 1340,7 млн.км³. Вода  играет важнейшую

роль в развитии и эволюции всей биосферы на Земле, в том числе и человека 

Жизненная оболочка Земли 

     Биосфера (от греч. биос-жизнь) - оболочка или область Земли, заселённая живыми организмами. Сформировалась 500 млн. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Биосфера охватывает как водные просторы (т.е всю гидросферу) так и верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы. Гидросферу заселяют все морские, океанические и речные организмы, литосферу - сухопутные животные, в том числе и человек, а атмосферу - птицы и другие живые существа, способные перемещаться по воздуху. Всего на Земле зарегистрировано более
3 млн. видов живых биоорганизмов - сюда входят: растения, животные, грибы и бактерии. Границы Биосферы начинаются в глубинах морей и океанов и заканчивается в слоях атмосферы на высоте 15-20 км над уровнем моря.

 

Круговорот воды в Биосфере 

Человек в космосе

     Впервые Земля была сфотографирована из космоса в 1959 году аппаратом Эксплорер-6. Первым человеком, увидевшим Землю из космоса, стал в 1961 году Юрий Гагарин. В 1968 году экипаж Аполлона-8  первым наблюдал восход Земли с лунной орбиты.

Гагарин Юрий Алексеевич — летчик-космонавт СССР, герой 

Советского Союза, а также первый человек, который

совершил полет в космическое пространство