Атмосфера - воздушная оболочка Земли, связанная с ней силой тяжести и принимающая участие в ее вращении. Атмосферный воздух - механическая смесь газов со взвешенными каплями воды, льда, пыли и пр.
Нижней границей атмосферы является поверхность Земли, верхняя граница условно проводится на высоте около 1000 км, выше атмосфера крайне разрежена.
До высоты примерно 100 км воздух содержит (по объему) 78 % азота, 21 % кислорода, около 1 % инертных газов, в основном, аргона и 0,03 % углекислого газа. Каждый газ в атмосфере выполняет свои функции. Без кислорода невозможно дыхание, горение, окислительные процессы. Азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, его соединения обеспечивают минеральное питание растений. Углекислый газ используется зелеными растениями для построения органического вещества. Пропуская солнечную энергию и задерживая тепловое излучение, углекислый газ вместе с парами воды создает так называемый парниковый эффект, согревающий Землю. Озоновый экран на высоте 20-25 км поглощает большую часть ультрафиолетовой радиации Солнца, которая в больших дозах губительна для живых организмов. Газы воздуха активно участвуют в химическом выветривании горных пород.
Составной частью воздуха является также невидимый водяной пар, который при определенных условиях конденсируется или сублимируется и дает осадки. Много мелких твердых частиц (особенно в городах). Они и служат ядрами конденсации, вокруг которых образуются капли воды и снежинки. С подъемом вверх масса воздуха и давление существенно уменьшаются. По характеру изменения температуры воздуха с высотой и другим физическим свойствам она делится на несколько концентрических оболочек.
Значение атмосферы для развития географической оболочки. Изучение атмосферы
Значение атмосферы исключительно велико и многообразно, поскольку она, с одной стороны, является посредником между Землей и Космосом, с другой – тесно взаимодействует со всеми земными оболочками – гидросферой (особенно океаносферой), литосферой, биосферой.
В географическую оболочку входят только тропосфера и нижняя стратосфера. Географически чрезвычайно важен тепловой режим тропосферы. Солнечные лучи проходят через нее, не нагревая воздуха. Источником тепла служит земная поверхность, нагретая Солнцем. Влияние земной поверхности простирается приблизительно до высоты 20 км, а далее нагревание воздуха происходит непосредственно Солнцем.
Таким образом, принадлежность 20-километрового слоя к биосфере и географической оболочке обозначается и проникновением живых организмов, и тепловым воздействием земной поверхности.
Огромное значение для температуры географической оболочки и для жизни в ней имеет незначительное увеличение концентрации озона на высоте 25-30 км («озоновая завеса»). Озон поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, нагревается сам и нагревает атмосферу, не пропуская ультрафиолетовое излучение Солнца в нижние слои атмосферы и к твердой поверхности Земли. Поэтому озоновая завеса предохраняет от гибели живые организмы, для которых полная доза ультрафиолетового излучения смертельна. Озоновый экран, положивший предел распространению организмов и тепловому влиянию земной поверхности, и является верхней границей биосферы, то есть сферы распространения жизни. По отношению к биосфере защитную функцию выполняет и термосфера (ионосфера), поглощая рентгеновское излучение, она защищает жизнь от вредного воздействия солнечной короны.
Атмосфера не только защищает органический мир Земли от пагубного воздействия ультрафиолетовой солнечной радиации, корпускулярных потоков, космических лучей различного происхождения. Она служит броней для железокаменных метеорных потоков. Атмосфера создает благоприятные тепловые условия для жизни на земной поверхности, предохраняя ее от губительного зноя и леденящего холода, а также огромных суточных и годовых колебаний температур. Без атмосферы не было бы пи осадков, ни ветра, ни звука, пи сумерек, ни полярных сияний и никаких других метеорологических явлений, а небо было бы абсолютно черным. Воздух атмосферы современного состава, будучи сам в значительной степени продуктом жизнедеятельности организмов, нужен всему живому, а кислород поддерживает жизнь на Земле.
Между атмосферой, с одной стороны, и гидросферой и литосферой – с другой, происходит непрерывный обмен теплом и влагой, т. е. это своеобразная термодинамическая система. Причем основным аккумулятором тепла и поставщиком влаги является Мировой океан. Кроме того, Мировой океан, наряду с зеленым покровом суши, выполняет функции легких нашей планеты: он активный поглотитель диоксида углерода, содержащегося в воздухе, и в то же время место обитания водорослей, вносящих большой вклад в снабжение атмосферы кислородом. Тем самым Океан поддерживает постоянный состав воздуха. Эти взаимосвязи столь значительны и многогранны, что атмосфера и Океан сейчас рассматриваются как единая сложная взаимодействующая система. К тому же эта связь обусловлена генетически, ибо эволюция атмосферы и гидросферы, по существу, представляет собой единый процесс.
Атмосфера в своем развитии тесно связана и с литосферой. Благодаря геологическим и геохимическим процессам она получила и продолжает получать из недр Земли значительную часть газов. В то же время и атмосфера всегда оказывала влияние на литосферу, развитие которой совершалось под мощным влиянием физического и химического выветривания. Колебания температур, ветер, осадки, кислород и другие газы существенно видоизменяли и переотлагали горные породы, являясь экзогенным фактором рельефообразования.