En la superficie de la Tierra, la meteorología se ocupa de las variaciones a largo plazo y la climatología se ocupa de las variaciones a largo plazo.
El espesor de la atmósfera es de 1500 km desde la superficie de la Tierra. La masa total de aire, es decir, la mezcla de gases que forman la atmósfera, es de 5,1-5,3 * 10^15 toneladas. La masa molecular del aire limpio y seco es 29. La presión a 0 ° C al nivel del mar es 101.325. Pa, o 760 mm. rt. Arte.; temperatura crítica - 140,7 °C; presión crítica 3,7 MPa. La solubilidad del aire en agua a 0 °C es del 0,036%, a 25 °C es del 0,22%.
Estado fisico La atmósfera está determinada. Parámetros básicos de la atmósfera: densidad del aire, presión, temperatura y composición. A medida que aumenta la altitud, la densidad del aire disminuye. La temperatura también cambia con los cambios de altitud. Vertical se caracteriza por diferentes temperaturas y propiedades eléctricas, condición diferente aire. Dependiendo de la temperatura de la atmósfera, se distinguen las siguientes capas principales: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, exosfera (esfera de dispersión). Las regiones de transición de la atmósfera entre capas vecinas se denominan tropopausa, estratopausa, etc., respectivamente.
Troposfera- la altura inferior, principal y más estudiada en las regiones polares es de 8 a 10 km, en hasta 10 a 12 km, en el ecuador, de 16 a 18 km. La troposfera contiene aproximadamente entre el 80 y el 90% de la masa total de la atmósfera y casi todo el vapor de agua. Al ascender cada 100 m, la temperatura en la troposfera disminuye una media de 0,65 °C y alcanza los -53 °C en la parte superior. Esta capa superior de la troposfera se llama tropopausa. En la troposfera, la turbulencia y la convección están muy desarrolladas, la parte predominante está concentrada, aparecen y se desarrollan nubes.
Estratosfera- una capa de la atmósfera ubicada a una altitud de 11 a 50 km. Se caracteriza por un ligero cambio de temperatura en la capa de 11-25 km (capa inferior de la estratosfera) y un aumento en la capa de 25-40 km de -56,5 a 0,8 °C (capa superior de la estratosfera o región de inversión). Habiendo alcanzado un valor de 273 K (0 °C) a una altitud de unos 40 km, la temperatura permanece constante hasta una altitud de 55 km. Esta región de temperatura constante se llama estratopausa y es el límite entre la estratosfera y la mesosfera.
Es en la estratosfera donde se encuentra la capa. ozonosfera(“capa de ozono”, a una altitud de 15-20 a 55-60 km), que determina el límite superior de vida en. Un componente importante de la estratosfera y la mesosfera es el ozono, que se forma como resultado de la fotografía. reacciones químicas más intenso a una altitud de 30 km. La masa total de ozono sería, a presión normal, una capa de 1,7 a 4 mm de espesor, pero esto es suficiente para absorber la radiación ultravioleta destructiva para la vida. La destrucción del ozono ocurre cuando interactúa con radicales libres, óxido de nitrógeno y compuestos que contienen halógenos (incluidos los "freones"). El ozono, una alotropía del oxígeno, se forma como resultado de la siguiente reacción química, generalmente después de la lluvia, cuando el compuesto resultante asciende a las capas superiores de la troposfera; El ozono tiene un olor específico.
En la estratosfera se retiene la mayor parte de la parte de onda corta de la radiación ultravioleta (180-200 nm) y se transforma la energía de las ondas cortas. Bajo la influencia de estos rayos cambian. campos magnéticos, las moléculas se desintegran, se produce ionización, nueva formación de gases y otros compuestos químicos. Estos procesos se pueden observar en la forma auroras boreales, relámpagos y otros resplandores. Casi no hay vapor de agua en la estratosfera.
mesosfera Comienza a una altitud de 50 km y se extiende hasta 80-90 km. a una altitud de 75-85 km desciende a -88 °C. El límite superior de la mesosfera es la mesopausa.
termosfera(otro nombre es ionosfera), la capa de la atmósfera que sigue a la mesosfera, comienza a una altitud de 80 a 90 km y se extiende hasta 800 km. La temperatura del aire en la termosfera aumenta rápida y constantemente y alcanza varios cientos e incluso miles de grados.
Exosfera- zona de dispersión, la parte exterior de la termosfera, situada por encima de los 800 km. El gas en la exosfera está muy enrarecido y desde aquí sus partículas se filtran al espacio interplanetario (disipación).
Hasta una altitud de 100 km, la atmósfera es una mezcla de gases homogénea (monofásica) y bien mezclada. En las capas superiores, la distribución de los gases en altura depende de su pesos moleculares, la concentración de gases más pesados disminuye más rápidamente con la distancia a la superficie de la Tierra. Debido a una disminución de la densidad del gas, la temperatura desciende de 0 °C en la estratosfera a -110 °C en la mesosfera. Sin embargo energía cinética Las partículas individuales a una altitud de 200-250 km corresponden a una temperatura de aproximadamente 1500 °C. Por encima de los 200 km se observan importantes fluctuaciones de temperatura y densidad de gas en el tiempo y el espacio.
A una altitud de unos 2.000-3.000 km, la exosfera se convierte gradualmente en el llamado vacío del espacio cercano, que está lleno de partículas muy enrarecidas de gas interplanetario, principalmente átomos de hidrógeno. Pero este gas representa sólo una parte de la materia interplanetaria. La otra parte está formada por partículas de polvo de origen cometario y meteórico. Además de estas partículas extremadamente enrarecidas, en este espacio penetra radiación electromagnética y corpuscular de origen solar y galáctico.
La troposfera representa aproximadamente el 80% de la masa de la atmósfera, la estratosfera, aproximadamente el 20%; la masa de la mesosfera no supera el 0,3%, la termosfera es menos del 0,05% de la masa total de la atmósfera. Según las propiedades eléctricas de la atmósfera, se distinguen la neutronosfera y la ionosfera. Actualmente se cree que la atmósfera se extiende hasta una altitud de 2000-3000 km.
Dependiendo de la composición del gas en la atmósfera, se distinguen la homosfera y la heterosfera. heterosfera- esta es el área donde la gravedad afecta la separación de gases, porque su mezcla a tal altura es insignificante. Esto implica una composición variable de la heterosfera. Debajo se encuentra una parte homogénea y bien mezclada de la atmósfera llamada homósfera. El límite entre estas capas se llama turbopausa y se encuentra a una altitud de unos 120 km.
La presión atmosférica es la presión sobre los objetos que se encuentran en ella y la superficie de la tierra. El nivel normal es 760 mmHg. Arte. (101.325 Pa). Por cada kilómetro que se aumenta la altitud, la presión cae 100 mm.
Composición atmosférica
La envoltura aérea de la Tierra, formada principalmente por gases y diversas impurezas (polvo, gotas de agua, cristales de hielo, sales marinas, productos de combustión), cuya cantidad no es constante. Los principales gases son nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y argón (0,93%). La concentración de gases que componen la atmósfera es casi constante, a excepción de dióxido de carbono CO2 (0,03%).
La atmósfera también contiene SO2, CH4, NH3, CO, hidrocarburos, HC1, HF, vapor de Hg, I2, así como NO y muchos otros gases en pequeñas cantidades. La troposfera contiene constantemente una gran cantidad de partículas sólidas y líquidas en suspensión (aerosoles).
A 0 °C - 1,0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0,7159·10 3 J/(kg·K) (a 0 °C). Solubilidad del aire en agua (en masa) a 0 °C - 0,0036%, a 25 °C - 0,0023%.
Además de los gases indicados en la tabla, la atmósfera contiene Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, hidrocarburos, HCl, HBr, vapores, I 2, Br 2, así como muchos otros gases. en cantidades menores. La troposfera contiene constantemente una gran cantidad de partículas sólidas y líquidas en suspensión (aerosoles). El gas más raro de la atmósfera terrestre es el radón (Rn).
La estructura de la atmósfera.
Capa límite atmosférica
La capa inferior de la atmósfera adyacente a la superficie de la Tierra (1-2 km de espesor) en la que la influencia de esta superficie afecta directamente a su dinámica.
Troposfera
Su límite superior está a una altitud de 8 a 10 km en latitudes polares, de 10 a 12 km en templadas y de 16 a 18 km en latitudes tropicales; menor en invierno que en verano. La capa principal inferior de la atmósfera contiene más del 80% de la masa total de aire atmosférico y aproximadamente el 90% del vapor de agua total presente en la atmósfera. En la troposfera la turbulencia y la convección están muy desarrolladas, aparecen nubes y se desarrollan ciclones y anticiclones. La temperatura disminuye al aumentar la altitud con un gradiente vertical promedio de 0,65°/100 m
tropopausa
La capa de transición de la troposfera a la estratosfera, una capa de la atmósfera en la que se detiene la disminución de temperatura con la altura.
Estratosfera
Capa de la atmósfera ubicada a una altitud de 11 a 50 km. Se caracteriza por un ligero cambio de temperatura en la capa de 11 a 25 km (capa inferior de la estratosfera) y un aumento de temperatura en la capa de 25 a 40 km de -56,5 a 0,8 ° (capa superior de la estratosfera o región de inversión). Habiendo alcanzado un valor de aproximadamente 273 K (casi 0 °C) a una altitud de aproximadamente 40 km, la temperatura permanece constante hasta una altitud de aproximadamente 55 km. Esta región de temperatura constante se llama estratopausa y es el límite entre la estratosfera y la mesosfera.
estratopausa
La capa límite de la atmósfera entre la estratosfera y la mesosfera. En la distribución vertical de la temperatura hay un máximo (aproximadamente 0 °C).
mesosfera
La mesosfera comienza a una altitud de 50 km y se extiende hasta 80-90 km. La temperatura disminuye con la altura con un gradiente vertical promedio de (0,25-0,3)°/100 m. proceso energético es la transferencia de calor radiante. Procesos fotoquímicos complejos en los que intervienen radicales libres, moléculas excitadas por vibración, etc. provocan el brillo de la atmósfera.
mesopausia
Capa de transición entre la mesosfera y la termosfera. En la distribución vertical de la temperatura hay un mínimo (alrededor de -90 °C).
Línea Karmán
La altura sobre el nivel del mar, que convencionalmente se acepta como el límite entre la atmósfera terrestre y el espacio. Según la definición de la FAI, la línea Karman se encuentra a una altitud de 100 km sobre el nivel del mar.
termosfera
El límite superior es de unos 800 km. La temperatura aumenta a altitudes de 200-300 km, donde alcanza valores del orden de 1226,85 C, después de lo cual permanece casi constante en altitudes elevadas. Bajo la influencia de la radiación solar y la radiación cósmica, se produce la ionización del aire (" auroras"): las principales regiones de la ionosfera se encuentran dentro de la termosfera. En altitudes superiores a los 300 km predomina el oxígeno atómico. El límite superior de la termosfera está determinado en gran medida por la actividad actual del Sol. Durante los períodos de baja actividad, por ejemplo, en 2008-2009, se observa una disminución notable en el tamaño de esta capa.
termopausa
La región de la atmósfera adyacente por encima de la termosfera. En esta región, la absorción de radiación solar es insignificante y la temperatura en realidad no cambia con la altitud.
Exosfera (esfera de dispersión)
Hasta una altitud de 100 km, la atmósfera es una mezcla de gases homogénea y bien mezclada. En las capas superiores, la distribución de los gases por altura depende de sus pesos moleculares; la concentración de gases más pesados disminuye más rápidamente con la distancia a la superficie de la Tierra. Debido a la disminución de la densidad del gas, la temperatura desciende de 0 °C en la estratosfera a -110 °C en la mesosfera. Sin embargo, la energía cinética de las partículas individuales a altitudes de 200 a 250 km corresponde a una temperatura de ~150 °C. Por encima de los 200 km se observan importantes fluctuaciones de temperatura y densidad de gas en el tiempo y el espacio.
A una altitud de unos 2000-3500 km, la exosfera se convierte gradualmente en la llamada cerca del vacío espacial, que está lleno de partículas muy enrarecidas de gas interplanetario, principalmente átomos de hidrógeno. Pero este gas representa sólo una parte de la materia interplanetaria. La otra parte está formada por partículas de polvo de origen cometario y meteórico. Además de las partículas de polvo extremadamente enrarecidas, en este espacio penetra radiación electromagnética y corpuscular de origen solar y galáctico.
Revisar
La troposfera representa aproximadamente el 80% de la masa de la atmósfera, la estratosfera, aproximadamente el 20%; masa de la mesosfera - no más del 0,3%, termosfera - menos del 0,05% de masa total atmósfera.
Según las propiedades eléctricas de la atmósfera, distinguen neutrosfera Y ionosfera .
Dependiendo de la composición del gas en la atmósfera, emiten homosfera Y heterosfera. heterosfera- Esta es la zona donde la gravedad afecta la separación de los gases, ya que su mezcla a tal altitud es insignificante. Esto implica una composición variable de la heterosfera. Debajo se encuentra una parte homogénea y bien mezclada de la atmósfera, llamada homósfera. El límite entre estas capas se llama turbopausa y se encuentra a una altitud de unos 120 km.
Otras propiedades de la atmósfera y efectos sobre el cuerpo humano.
Ya a una altitud de 5 km sobre el nivel del mar, una persona no entrenada comienza a experimentar falta de oxígeno y, sin adaptación, el rendimiento de una persona se reduce significativamente. Aquí termina la zona fisiológica de la atmósfera. La respiración humana se vuelve imposible a una altitud de 9 km, aunque hasta aproximadamente 115 km la atmósfera contiene oxígeno.
La atmósfera nos proporciona el oxígeno necesario para respirar. Sin embargo, debido a la caída de la presión total de la atmósfera, a medida que se asciende en altitud, la presión parcial de oxígeno disminuye en consecuencia.
En capas de aire enrarecido, la propagación del sonido es imposible. Hasta altitudes de 60 a 90 km, todavía es posible utilizar la resistencia del aire y la sustentación para un vuelo aerodinámico controlado. Pero a partir de altitudes de 100 a 130 km, los conceptos de número M y barrera del sonido, familiares para todo piloto, pierden su significado: por allí pasa la línea de Karman convencional, más allá de la cual comienza la región del vuelo puramente balístico, que sólo puede controlarse mediante fuerzas reactivas.
En altitudes superiores a los 100 km, la atmósfera carece de otra propiedad notable: la capacidad de absorber, conducir y transmitir. energía térmica por convección (es decir, mezclando aire). Esto significa que varios elementos de equipos, equipos orbitales estación Espacial no podrá enfriar el exterior como se hace habitualmente en un avión, con la ayuda de chorros de aire y radiadores de aire. A esta altitud, como en el espacio en general, la única forma de transferir calor es la radiación térmica.
Historia de la formación atmosférica.
Según la teoría más común, la atmósfera terrestre ha tenido tres composiciones diferentes a lo largo de su historia. Inicialmente, estaba formado por gases ligeros (hidrógeno y helio) capturados del espacio interplanetario. Este es el llamado atmósfera primaria. En la siguiente etapa, la actividad volcánica activa provocó la saturación de la atmósfera con gases distintos del hidrógeno (dióxido de carbono, amoníaco, vapor de agua). Así se formó atmósfera secundaria. Esta atmósfera fue reconfortante. Además, el proceso de formación de la atmósfera estuvo determinado por los siguientes factores:
- fuga de gases ligeros (hidrógeno y helio) al espacio interplanetario;
- reacciones químicas que ocurren en la atmósfera bajo la influencia de la radiación ultravioleta, descargas de rayos y algunos otros factores.
Poco a poco estos factores condujeron a la formación atmósfera terciaria, caracterizado por un contenido mucho menor de hidrógeno y un contenido mucho mayor de nitrógeno y dióxido de carbono (formado como resultado de reacciones químicas a partir de amoníaco e hidrocarburos).
Nitrógeno
Educación gran cantidad El nitrógeno N 2 se debe a la oxidación de la atmósfera de amoníaco-hidrógeno por el oxígeno molecular O 2, que comenzó a emerger de la superficie del planeta como resultado de la fotosíntesis, que comenzó hace 3 mil millones de años. El nitrógeno N2 también se libera a la atmósfera como resultado de la desnitrificación de nitratos y otros compuestos que contienen nitrógeno. El ozono oxida el nitrógeno a NO en capas superiores atmósfera.
El nitrógeno N 2 reacciona solo en condiciones específicas (por ejemplo, durante la descarga de un rayo). La oxidación del nitrógeno molecular por el ozono durante las descargas eléctricas se utiliza en pequeñas cantidades en la producción industrial de fertilizantes nitrogenados. Oxidarlo con bajo consumo energético y convertirlo en biológico. forma activa Las cianobacterias (algas verdiazules) y las bacterias de los nódulos pueden formar simbiosis rizobia con plantas leguminosas, que pueden ser abonos verdes eficaces, plantas que no agotan el suelo, sino que lo enriquecen con fertilizantes naturales.
Oxígeno
La composición de la atmósfera comenzó a cambiar radicalmente con la aparición de organismos vivos en la Tierra, como resultado de la fotosíntesis, acompañada de la liberación de oxígeno y la absorción de dióxido de carbono. Inicialmente, el oxígeno se gastaba en la oxidación de compuestos reducidos: amoníaco, hidrocarburos, hierro ferroso contenido en los océanos, etc. este escenario El contenido de oxígeno en la atmósfera comenzó a aumentar. Poco a poco se fue formando una atmósfera moderna con propiedades oxidantes. Dado que esto provocó cambios graves y abruptos en muchos procesos que ocurren en la atmósfera, la litosfera y la biosfera, este evento se denominó Catástrofe del Oxígeno.
Gases nobles
La contaminación del aire
EN Últimamente El hombre empezó a influir en la evolución de la atmósfera. El resultado de la actividad humana ha sido un aumento constante del contenido de dióxido de carbono en la atmósfera debido a la combustión de combustibles de hidrocarburos acumulados en eras geológicas anteriores. Durante la fotosíntesis se consumen enormes cantidades de CO 2 y los océanos del mundo lo absorben. Este gas ingresa a la atmósfera debido a la descomposición de rocas carbonatadas y materia orgánica origen vegetal y animal, así como por vulcanismo y actividad industrial humana. En los últimos 100 años, el contenido de CO 2 en la atmósfera ha aumentado un 10%, y la mayor parte (360 mil millones de toneladas) proviene de la quema de combustibles. Si continúa la tasa de crecimiento de la quema de combustibles, en los próximos 200 a 300 años la cantidad de CO 2 en la atmósfera se duplicará y podría provocar un cambio climático global.
La quema de combustibles es la principal fuente de gases contaminantes (CO, SO2). El dióxido de azufre es oxidado por el oxígeno atmosférico a SO 3 y el óxido de nitrógeno a NO 2 en las capas superiores de la atmósfera, que a su vez interactúan con el vapor de agua, y el ácido sulfúrico resultante H 2 SO 4 y el ácido nítrico HNO 3 caen al superficie de la Tierra en la forma denominada lluvia ácida. El uso de motores de combustión interna provoca una importante contaminación atmosférica con óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y compuestos de plomo (tetraetilo de plomo Pb(CH 3 CH 2) 4).
La contaminación de la atmósfera por aerosoles se debe tanto a causas naturales (erupciones volcánicas, tormentas de polvo, arrastre de gotas agua de mar y polen de plantas, etc.), y actividad económica humanos (extracción de minerales y materiales de construcción, quema de combustible, fabricación de cemento, etc.). La emisión intensiva a gran escala de partículas sólidas a la atmósfera es una de las posibles razones cambios en el clima del planeta.
ver también
- Jacchia (modelo de atmósfera)
Escribe una reseña sobre el artículo "Atmósfera de la Tierra"
Notas
- M. I. Budyko, K. Ya. Kondratiev Atmósfera de la Tierra // Gran Enciclopedia Soviética. 3ª edición. / Cap. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Enciclopedia soviética, 1970. - T.2. Angola - Barzas. - págs. 380-384.
- - artículo de la Enciclopedia Geológica
- Gribbin, John. Ciencia. Una Historia (1543-2001). - L.: Libros de pingüinos, 2003. - 648 p. - ISBN 978-0-140-29741-6.
- Bronceados, Pieter. Datos medios anuales de la superficie marina promediados a nivel mundial. NOAA/ESRL. Consultado el 19 de febrero de 2014.(inglés) (a partir de 2013)
- IPCC (inglés) (a partir de 1998).
- S. P. Khromov Humedad del aire // Gran Enciclopedia Soviética. 3ª edición. / Cap. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Enciclopedia soviética, 1971. - T. 5. Veshin - Gazli. - pág.149.
- (Inglés) SpaceDaily, 16/07/2010
Literatura
- V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov « biología espacial y medicina" (segunda edición, revisada y ampliada), M.: "Prosveshcheniye", 1975, 223 págs.
- N. V. Gusakova"Química ambiente", Rostov del Don: Phoenix, 2004, 192 con ISBN 5-222-05386-5
- Sokolov V.A. Geoquímica de gases naturales, M., 1971;
- McEwen M., Phillips L. Química Atmosférica, M., 1978;
- Wark K., Warner S. La contaminación del aire. Fuentes y control, trad. Del inglés, M. 1980;
- Monitoreo de la contaminación ambiental entornos naturales. v. 1, L., 1982.
Enlaces
- // 17 de diciembre de 2013, Centro FOBOS
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Extracto que caracteriza la atmósfera terrestre.
Cuando Pierre se acercó a ellos, notó que Vera estaba en un arrebato de conversación, el príncipe Andrei (lo que rara vez le sucedía) parecía avergonzado.- ¿Qué opinas? – dijo Vera con una sutil sonrisa. "Tú, príncipe, eres tan perspicaz y comprendes tan inmediatamente el carácter de las personas". ¿Qué opinas de Natalie? ¿Puede ser constante en su afecto, puede ella, como otras mujeres (Vera se refería a ella misma), amar a una persona una vez y permanecer fiel a ella para siempre? Esto es lo que considero el amor verdadero. ¿Qué opinas, príncipe?
“Conozco muy poco a su hermana”, respondió el príncipe Andrés con una sonrisa burlona, bajo la cual quiso ocultar su vergüenza, “para resolver una cuestión tan delicada; y luego me di cuenta de que cuanto menos me gusta una mujer, más constante es”, añadió y miró a Pierre, que en ese momento se les acercaba.
- Sí, es verdad, príncipe; en nuestro tiempo”, continuó Vera (mencionando nuestro tiempo, como generalmente les gusta mencionar a las personas de mente estrecha, creyendo que han encontrado y apreciado las características de nuestro tiempo y que las propiedades de las personas cambian con el tiempo), en nuestro tiempo una niña tiene tanta libertad que le plaisir d'étre courtisee [el placer de tener admiradores] a menudo ahoga el verdadero sentimiento en ella. Et Nathalie, il faut l'avouer, y est tres sensate. [Y Natalya, debo admitir, es muy sensible a esto.] El regreso con Natalie nuevamente hizo que el príncipe Andrei frunciera el ceño desagradablemente; quiso levantarse, pero Vera continuó con una sonrisa aún más refinada.
“Creo que nadie fue cortejada [el objeto del noviazgo] como ella”, dijo Vera; - pero nunca, hasta hace muy poco, le agradó seriamente nadie. “Ya sabes, conde”, se volvió hacia Pierre, “incluso nuestro querido primo Boris, que estaba, entre nous [entre nosotros], muy, muy dans le pays du tendre... [en la tierra de la ternura...]
El príncipe Andrés frunció el ceño y guardó silencio.
– Eres amigo de Boris, ¿no? - le dijo Vera.
- Si, lo conozco…
– ¿Te contó correctamente sobre su amor de infancia por Natasha?
– ¿Hubo amor de infancia? - preguntó de repente el príncipe Andrei, sonrojándose inesperadamente.
- Sí. Vous savez entre primo et cocina cette íntima mene quelquefois a l"amour: le primoge est un Dangereux voisinage, N"est ce pas? [Sabes, entre una prima y una hermana, esta cercanía a veces conduce al amor. Un parentesco así es un vecindario peligroso. ¿No es?]
"Oh, sin duda", dijo el príncipe Andrei, y de repente, extrañamente animado, comenzó a bromear con Pierre sobre cómo debía tener cuidado en el trato con sus primos moscovitas de 50 años, y en medio de la conversación de broma Se levantó, tomó a Pierre por el brazo y lo llevó aparte.
- ¿Bien? - dijo Pierre, mirando con sorpresa la extraña animación de su amigo y notando la mirada que le lanzó a Natasha mientras se levantaba.
"Necesito, necesito hablar contigo", dijo el príncipe Andrei. – Ya conoces nuestros guantes de mujer (se refería a esos guantes masónicos que le regalaban a un hermano recién elegido para que se los regalara a su amada mujer). “Yo… Pero no, te hablaré más tarde…” Y con un extraño brillo en los ojos y ansiedad en sus movimientos, el príncipe Andrei se acercó a Natasha y se sentó a su lado. Pierre vio que el príncipe Andrei le preguntaba algo y ella se sonrojó y le respondió.
Pero en ese momento Berg se acercó a Pierre y le pidió urgentemente que participara en la disputa entre el general y el coronel sobre los asuntos españoles.
Berg estaba contento y feliz. La sonrisa de alegría no abandonó su rostro. La velada fue muy buena y exactamente igual a otras veladas que había visto. Todo era parecido. Y damas, conversaciones delicadas, y cartas, y un general jugando a las cartas, alzando la voz, y un samovar, y galletas; pero todavía faltaba una cosa, algo que siempre veía por las tardes y que quería imitar.
Faltaban conversaciones en voz alta entre hombres y una discusión sobre algo importante e inteligente. El general inició esta conversación y Berg atrajo a Pierre.
Al día siguiente, el príncipe Andrei fue a cenar a los Rostov, como lo llamaba el conde Ilya Andreich, y pasó todo el día con ellos.
Todos en la casa sintieron por quién viajaba el príncipe Andrei, y él, sin esconderse, trató de estar con Natasha todo el día. No sólo en el alma asustada, sino también feliz y entusiasta de Natasha, sino que en toda la casa se podía sentir el miedo de algo importante que estaba a punto de suceder. La condesa miró al príncipe Andrei con ojos tristes y seriamente severos cuando habló con Natasha, y tímidamente y fingidamente inició una conversación insignificante tan pronto como él la miró. Sonya tenía miedo de dejar a Natasha y tenía miedo de ser un obstáculo cuando estaba con ellos. Natasha palideció de miedo a la anticipación cuando permaneció a solas con él durante unos minutos. El príncipe Andrei la sorprendió con su timidez. Ella sintió que él necesitaba decirle algo, pero que no se atrevía a hacerlo.
Cuando el príncipe Andrey se fue por la noche, la condesa se acercó a Natasha y le dijo en un susurro:
- ¿Bien?
“Mamá, por amor de Dios, no me preguntes nada ahora”. "No se puede decir eso", dijo Natasha.
Pero a pesar de esto, esa noche Natasha, a veces excitada, a veces asustada, con la mirada fija, permaneció largo rato en la cama de su madre. O le contó cómo él la elogió, luego cómo dijo que se iría al extranjero, luego cómo le preguntó dónde vivirían este verano y luego cómo le preguntó sobre Boris.
- ¡Pero esto, esto… nunca me ha pasado! - ella dijo. “Solo que tengo miedo delante de él, siempre tengo miedo delante de él, ¿qué significa eso?” Eso significa que es real, ¿verdad? Mamá, ¿estás durmiendo?
“No, alma mía, yo misma tengo miedo”, respondió la madre. - Ir.
- De todos modos no dormiré. ¿Qué tontería es dormir? ¡Mamá, mamá, esto nunca me había pasado! - dijo con sorpresa y miedo ante el sentimiento que reconocía en sí misma. – ¡Y podríamos pensar!...
A Natasha le pareció que incluso cuando vio por primera vez al príncipe Andrey en Otradnoye, se enamoró de él. Parecía asustada por esta extraña e inesperada felicidad de que aquel a quien había elegido en aquel entonces (estaba firmemente convencida de ello), ese mismo ahora la había vuelto a encontrar y, al parecer, no le era indiferente. . “Y tuvo que venir a San Petersburgo a propósito ahora que estamos aquí. Y teníamos que encontrarnos en este baile. Todo es destino. Está claro que esto es el destino, que todo esto conducía a esto. Incluso entonces, tan pronto como lo vi, sentí algo especial”.
- ¿Qué más te dijo? ¿Qué versos son estos? Leer... - dijo pensativamente la madre, preguntando sobre los poemas que el príncipe Andrei escribió en el álbum de Natasha.
"Mamá, ¿no es una pena que sea viudo?"
- Ya es suficiente, Natasha. Rezar a Dios. Les Marieiages se font dans les cieux. [Los matrimonios se hacen en el cielo.]
- Cariño, madre, ¡cómo te quiero, qué bien me hace sentir! – gritó Natasha, llorando lágrimas de felicidad y emoción y abrazando a su madre.
Al mismo tiempo, el príncipe Andrés estaba sentado con Pierre y le contaba su amor por Natasha y su firme intención de casarse con ella.
Ese día, la condesa Elena Vasilievna tuvo una recepción, estuvo presente un enviado francés, un príncipe que recientemente se había convertido en un visitante frecuente de la casa de la condesa y muchas damas y hombres brillantes. Pierre estaba abajo, caminó por los pasillos y asombró a todos los invitados con su apariencia concentrada, distraída y lúgubre.
Desde el momento del baile, Pierre sentía los ataques de la hipocondría que se acercaban y con esfuerzos desesperados intentaba luchar contra ellos. Desde el acercamiento del príncipe con su esposa, a Pierre se le concedió inesperadamente un chambelán, y a partir de ese momento empezó a sentir pesadez y vergüenza en gran sociedad, y más a menudo comenzaron a surgir en él los mismos pensamientos sombríos sobre la inutilidad de todo lo humano. Al mismo tiempo, el sentimiento que notó entre Natasha, a quien protegía, y el príncipe Andrei, el contraste entre su posición y la posición de su amigo, intensificó aún más este estado de ánimo sombrío. Intentó igualmente evitar pensar en su esposa, en Natasha y en el príncipe Andréi. De nuevo todo le parecía insignificante en comparación con la eternidad, de nuevo se le planteaba la pregunta: “¿por qué?” Y se obligó a trabajar día y noche en obras masónicas, con la esperanza de protegerse del acercamiento del espíritu maligno. Pierre, a las 12 en punto, después de haber salido de los aposentos de la condesa, estaba sentado arriba en una habitación baja y llena de humo, en una bata gastada frente a la mesa, copiando auténticos actos escoceses, cuando alguien entró en su habitación. Era el príncipe Andrei.
"Oh, eres tú", dijo Pierre con una mirada distraída e insatisfecha. “Y estoy trabajando”, dijo, señalando un cuaderno con esa mirada de salvación de las penurias de la vida con la que la gente infeliz mira su trabajo.
El príncipe Andrés, de rostro radiante, entusiasta y de vida renovada, se detuvo ante Pedro y, sin notar su rostro triste, le sonrió con el egoísmo de la felicidad.
“Bueno, alma mía”, dijo, “ayer quise decírtelo y hoy vine a ti para esto”. Nunca he experimentado nada igual. Estoy enamorado, amigo.
De repente, Pierre suspiró profundamente y se desplomó con su pesado cuerpo en el sofá, junto al príncipe Andrei.
- A Natasha Rostova, ¿verdad? - él dijo.
- Sí, sí, ¿quién? Nunca lo creería, pero este sentimiento es más fuerte que yo. Ayer sufrí, sufrí, pero no abandonaría este tormento por nada del mundo. No he vivido antes. Ahora sólo vivo yo, pero no puedo vivir sin ella. ¿Pero podrá amarme?... Soy demasiado mayor para ella... ¿Qué no dices?...
- ¿I? ¿I? "¿Qué te dije?", Dijo de repente Pierre, levantándose y comenzando a caminar por la habitación. - Siempre pensé esto... Esta chica es un tesoro, tal... Esta es una chica rara... Querido amigo, te lo pido, no te hagas listo, no dudes, cásate, cásate. y casarme... Y estoy seguro de que no habrá persona más feliz que tú.
- ¡Pero ella!
- Ella te ama.
"No digas tonterías..." dijo el príncipe Andrei, sonriendo y mirando a Pierre a los ojos.
"Él me ama, lo sé", gritó Pierre enojado.
"No, escucha", dijo el príncipe Andrei, deteniéndolo de la mano. – ¿Sabes en qué situación estoy? Necesito contarle todo a alguien.
"Bueno, bueno, digamos que me alegro mucho", dijo Pierre, y de hecho su rostro cambió, sus arrugas se suavizaron y escuchó con alegría al príncipe Andrei. El príncipe Andrei parecía y era una persona nueva y completamente diferente. ¿Dónde quedó su melancolía, su desprecio por la vida, su decepción? Pierre era la única persona con quien se atrevía a hablar; pero le expresó todo lo que había en su alma. O bien hizo planes con facilidad y audacia para un futuro largo, habló de cómo no podía sacrificar su felicidad por el capricho de su padre, de cómo obligaría a su padre a aceptar este matrimonio y amarla o prescindir de su consentimiento, entonces Se sorprendió de cómo algo extraño, ajeno, independiente de él, influía en el sentimiento que lo poseía.
"No creería a nadie que me dijera que puedo amar así", dijo el príncipe Andrei. "Este no es en absoluto el sentimiento que tenía antes". Para mí, el mundo entero está dividido en dos mitades: una, ella y allí está toda la felicidad de la esperanza, la luz; la otra mitad es todo lo que ella no está, hay todo desaliento y oscuridad...
"Oscuridad y tristeza", repitió Pierre, "sí, sí, lo entiendo".
– No puedo evitar amar el mundo, no es mi culpa. Y estoy muy feliz. ¿Tu me entiendes? Sé que estás feliz por mí.
“Sí, sí”, confirmó Pierre, mirando a su amigo con ojos tiernos y tristes. Cuanto más brillante le parecía el destino del príncipe Andrés, más oscuro le parecía el suyo.
Para casarse se necesitaba el consentimiento de su padre, y para ello, al día siguiente, el príncipe Andrés acudió a su padre.
El padre, con calma exterior pero ira interior, aceptó el mensaje de su hijo. No podía entender que alguien quisiera cambiar la vida, introducir algo nuevo en ella, cuando para él la vida ya estaba terminando. “Si tan solo me dejaran vivir como quiero y luego haríamos lo que quisiéramos”, se dijo el anciano. Con su hijo, sin embargo, utilizó la diplomacia que utilizaba en ocasiones importantes. Tomando un tono tranquilo, discutió todo el asunto.
En primer lugar, el matrimonio no fue brillante en términos de parentesco, riqueza y nobleza. En segundo lugar, el príncipe Andrés no estaba en su primera juventud y tenía mala salud (el anciano tenía especial cuidado con esto), y ella era muy joven. En tercer lugar, había un hijo que era una lástima dárselo a la niña. En cuarto lugar, finalmente - dijo el padre, mirando burlonamente a su hijo -, le pido que posponga el asunto por un año, vaya al extranjero, reciba tratamiento, encuentre, como quiera, un alemán para el Príncipe Nikolai, y luego, si es necesario. Amor, pasión, terquedad, lo que quieras, genial, entonces cásate.
“Y esta es mi última palabra, ya sabes, mi última…” finalizó el príncipe en un tono que demostraba que nada lo obligaría a cambiar su decisión.
El príncipe Andréi vio claramente que el anciano esperaba que sus sentimientos o los de su futura esposa no resistieran la prueba del año, o que él mismo, viejo príncipe Para entonces morirá y decidió cumplir la voluntad de su padre: proponerle y posponer la boda por un año.
Tres semanas después de su última velada con los Rostov, el príncipe Andrés regresó a San Petersburgo.
Al día siguiente de su explicación con su madre, Natasha esperó todo el día a Bolkonsky, pero él no vino. Al tercer día siguiente sucedió lo mismo. Pierre tampoco vino, y Natasha, sin saber que el príncipe Andrei había ido con su padre, no pudo explicar su ausencia.
Pasaron así tres semanas. Natasha no quería ir a ningún lado y, como una sombra, ociosa y triste, caminaba de habitación en habitación, lloraba en secreto por las noches y no se aparecía a su madre por las noches. Estaba constantemente sonrojada e irritada. Le parecía que todos conocían su decepción, se reían y sentían lástima por ella. Con toda la fuerza de su dolor interior, este vano dolor intensificó su desgracia.
Un día se acercó a la condesa, quiso decirle algo y de repente se echó a llorar. Sus lágrimas eran las lágrimas de un niño ofendido que ni siquiera sabe por qué lo castigan.
La condesa empezó a calmar a Natasha. Natasha, que al principio había estado escuchando las palabras de su madre, la interrumpió de repente:
- ¡Basta, mamá, no pienso, y no quiero pensar! Así que viajé y me detuve y me detuve...
Le temblaba la voz, casi lloró, pero se recuperó y continuó tranquilamente: “Y no quiero casarme para nada”. Y le tengo miedo; Ahora me he calmado completamente, completamente...
Al día siguiente de esta conversación, Natasha se puso aquel vestido viejo, que era especialmente famoso por la alegría que le aportaba por la mañana, y por la mañana volvió a su antigua forma de vida, de la que se había quedado atrás después del baile. Después de tomar el té, fue a la sala, que le encantaba especialmente por su fuerte resonancia, y comenzó a cantar sus solfeos (ejercicios de canto). Terminada la primera lección, se detuvo en medio del salón y repitió una frase musical que le gustó especialmente. Escuchó con alegría el (como inesperado para ella) encanto con el que estos sonidos brillantes llenaron todo el vacío del salón y lentamente se quedó paralizada, y de repente se sintió alegre. “Es bueno pensar tanto en esto”, se dijo y comenzó a caminar de un lado a otro por el pasillo, no caminando con pasos simples sobre el ruidoso piso de parquet, sino moviéndose de los talones a cada paso (llevaba su nuevo , zapatos favoritos) hasta los pies, y con la misma alegría que escucho los sonidos de mi propia voz, escucho el ruido medido de un tacón y el crujido de un calcetín. Al pasar junto al espejo, se miró. - "¡Aquí estoy!" como si la expresión de su rostro al verse a sí misma hablara. - "Bueno, eso es bueno. Y no necesito a nadie”.
El lacayo quiso entrar a limpiar algo en el pasillo, pero ella no lo dejó entrar, cerró nuevamente la puerta detrás de él y continuó su camino. Esta mañana volvió nuevamente a su estado favorito de amor propio y admiración por sí misma. - “¡Qué encanto es esta Natasha!” se dijo de nuevo a sí misma en palabras de una tercera persona colectiva, masculina. “Ella es buena, tiene voz, es joven y no molesta a nadie, déjenla en paz”. Pero por mucho que la dejaban sola ya no podía estar tranquila y enseguida lo sintió.
Se abrió la puerta de entrada en el pasillo y alguien preguntó: “¿Estás en casa?” y se oyeron pasos de alguien. Natasha se miró en el espejo, pero no se vio a sí misma. Escuchó sonidos en el pasillo. Cuando se vio a sí misma, su rostro estaba pálido. Fue él. Ella lo sabía con seguridad, aunque apenas escuchó el sonido de su voz desde las puertas cerradas.
Natasha, pálida y asustada, corrió hacia la sala.
- ¡Mamá, ha llegado Bolkonsky! - ella dijo. - ¡Mamá, esto es terrible, esto es insoportable! – ¡No quiero… sufrir! ¿Qué tengo que hacer?…
Antes de que la condesa tuviera tiempo de responderle, el príncipe Andrei entró en la sala de estar con rostro ansioso y serio. Tan pronto como vio a Natasha, su rostro se iluminó. Besó la mano de la condesa y de Natasha y se sentó cerca del sofá.
“Hace mucho tiempo que no tenemos el placer…” comenzó la condesa, pero el príncipe Andrei la interrumpió, respondiendo a su pregunta y obviamente con prisa por decir lo que necesitaba.
“No estuve contigo todo este tiempo porque estaba con mi padre: necesitaba hablar con él sobre un asunto muy importante”. "Acabo de regresar anoche", dijo, mirando a Natasha. “Necesito hablar con usted, condesa”, añadió tras un momento de silencio.
La condesa, suspirando profundamente, bajó los ojos.
"Estoy a su servicio", dijo.
Natasha sabía que tenía que irse, pero no podía hacerlo: algo le apretaba la garganta y miró descortésmente, directamente, con los ojos abiertos, al príncipe Andrei.
"¿Ahora? ¡En este momento!... ¡No, esto no puede ser!” pensó.
Él la miró de nuevo y esa mirada la convenció de que no se equivocaba. "Sí, ahora, en este mismo momento, se estaba decidiendo su destino".
"Ven, Natasha, te llamaré", dijo la condesa en un susurro.
Natasha miró al príncipe Andrei y a su madre con ojos asustados y suplicantes y se fue.
“Vine, condesa, a pedir la mano de su hija en matrimonio”, dijo el príncipe Andrei. El rostro de la condesa se sonrojó, pero no dijo nada.
“Tu propuesta…” comenzó la condesa tranquilamente. “Él estaba en silencio, mirándola a los ojos. – Tu oferta… (se avergonzó) estamos contentos, y… acepto tu oferta, me alegro. Y mi marido... espero... pero dependerá de ella...
“Le diré cuando tenga tu consentimiento… ¿me lo das?” - dijo el príncipe Andrés.
“Sí”, dijo la condesa y le tendió la mano y, con un sentimiento mixto de distanciamiento y ternura, le apretó los labios en la frente mientras él se inclinaba sobre su mano. Quería amarlo como a un hijo; pero sentía que él era un extraño y una persona terrible para ella. "Estoy segura de que mi marido estará de acuerdo", dijo la condesa, "pero su padre...
- Mi padre, a quien comuniqué mis planes, puso como condición indispensable para el consentimiento que la boda no se celebrara. antes de un año. Y esto es lo que quería decirles”, dijo el príncipe Andréi.
– Es cierto que Natasha todavía es joven, pero desde hace mucho tiempo.
"No podría ser de otra manera", dijo el príncipe Andrei con un suspiro.
“Te lo enviaré”, dijo la condesa y salió de la habitación.
“Señor, ten piedad de nosotros”, repitió buscando a su hija. Sonya dijo que Natasha está en el dormitorio. Natasha estaba sentada en su cama, pálida, con los ojos secos, mirando los iconos y, santiguándose rápidamente, susurrando algo. Al ver a su madre, se levantó de un salto y corrió hacia ella.
- ¿Qué? ¿Mamá?... ¿Qué?
- Ve, ve con él. “Te pide la mano”, dijo la condesa con frialdad, como le pareció a Natasha... “Ven... ven”, dijo la madre con tristeza y reproche a su hija que corría, y suspiró profundamente.
Natasha no recordaba cómo entró al salón. Al entrar por la puerta y verlo, se detuvo. "¿Este extraño realmente se ha convertido en todo para mí ahora?" Se preguntó y al instante respondió: “Sí, eso es todo: sólo él es ahora más querido para mí que todo en el mundo”. El príncipe Andréi se acercó a ella bajando la mirada.
"Te amé desde el momento en que te vi". ¿Puedo tener esperanza?
Él la miró y la pasión seria en su expresión lo golpeó. Su rostro decía: “¿Por qué preguntar? ¿Por qué dudar de algo que no puedes evitar saber? ¿Por qué hablar cuando no puedes expresar con palabras lo que sientes?
Ella se acercó a él y se detuvo. Él tomó su mano y la besó.
- ¿Me amas?
“Sí, sí”, dijo Natasha como molesta, suspiró ruidosamente y en otra ocasión, cada vez con más frecuencia, comenzó a sollozar.
- ¿Acerca de? ¿Qué sucede contigo?
“Oh, estoy tan feliz”, respondió ella, sonrió entre lágrimas, se acercó a él, pensó por un segundo, como preguntándose si esto sería posible, y lo besó.
El príncipe Andrés le tomó las manos, la miró a los ojos y no encontró en su alma el mismo amor por ella. Algo repentinamente cambió en su alma: no había el antiguo encanto poético y misterioso del deseo, pero había lástima por su debilidad femenina e infantil, había miedo a su devoción y credulidad, una conciencia pesada y al mismo tiempo alegre del deber. que lo unió para siempre con ella. El sentimiento real, aunque no fue tan ligero y poético como el anterior, fue más serio y fuerte.
La atmósfera es la envoltura de aire de la Tierra. Extendiéndose hasta 3000 km desde superficie de la Tierra. Sus huellas se remontan a altitudes de hasta 10.000 km. A. tiene una densidad desigual 50 5 sus masas se concentran hasta 5 km, 75% - hasta 10 km, 90% - hasta 16 km.
La atmósfera se compone de aire, una mezcla mecánica de varios gases.
Nitrógeno(78%) en la atmósfera desempeña el papel de diluyente de oxígeno, regulando la velocidad de oxidación y, en consecuencia, la velocidad e intensidad. procesos biológicos. El nitrógeno es el elemento principal. atmósfera terrestre, que se intercambia continuamente con la materia viva de la biosfera, y componentes estos últimos son compuestos nitrogenados (aminoácidos, purinas, etc.). El nitrógeno se extrae de la atmósfera por vías inorgánicas y bioquímicas, aunque están estrechamente interrelacionadas. La extracción inorgánica está asociada a la formación de sus compuestos N 2 O, N 2 O 5, NO 2, NH 3. Se encuentran en la precipitación y se forman en la atmósfera bajo la influencia de descargas eléctricas durante tormentas eléctricas o reacciones fotoquímicas bajo la influencia de la radiación solar.
La fijación biológica del nitrógeno la llevan a cabo algunas bacterias en simbiosis con plantas superiores en suelos. El nitrógeno también lo fijan algunos microorganismos del plancton y algas en el medio marino. En términos cuantitativos, la fijación biológica del nitrógeno supera a su fijación inorgánica. El intercambio de todo el nitrógeno de la atmósfera se produce en aproximadamente 10 millones de años. El nitrógeno se encuentra en gases de origen volcánico y en rocas ígneas. Cuando se calientan varias muestras de rocas cristalinas y meteoritos, se libera nitrógeno en forma de moléculas de N 2 y NH 3. Sin embargo, la principal forma de presencia de nitrógeno, tanto en la Tierra como en los planetas. grupo terrestre, es molecular. El amoníaco, al entrar a la atmósfera superior, se oxida rápidamente y libera nitrógeno. En las rocas sedimentarias está enterrado junto con la materia orgánica y se encuentra en mayores cantidades en los depósitos bituminosos. Durante el metamorfismo regional de estas rocas, el nitrógeno se libera en diversas formas a la atmósfera terrestre.
Ciclo geoquímico del nitrógeno (
Oxígeno(21%) es utilizado por organismos vivos para la respiración y forma parte de la materia orgánica (proteínas, grasas, carbohidratos). Ozono O 3. retrasa la radiación ultravioleta del sol, que destruye la vida.
El oxígeno es el segundo gas atmosférico más común y juega exclusivamente papel importante en muchos procesos de la biosfera. La forma dominante de su existencia es el O 2. En las capas superiores de la atmósfera, bajo la influencia de la radiación ultravioleta, se produce la disociación de las moléculas de oxígeno y, a una altitud de aproximadamente 200 km, la proporción de oxígeno atómico a molecular (O: O 2) se vuelve igual a 10. Cuando estos Las formas de oxígeno interactúan en la atmósfera (a una altitud de 20 a 30 km), un cinturón de ozono (pantalla de ozono). El ozono (O 3) es necesario para los organismos vivos, ya que bloquea la mayor parte de la radiación ultravioleta del sol, que es perjudicial para ellos.
En las primeras etapas del desarrollo de la Tierra, el oxígeno libre apareció en cantidades muy pequeñas como resultado de la fotodisociación del dióxido de carbono y las moléculas de agua en las capas superiores de la atmósfera. Sin embargo, estas pequeñas cantidades fueron rápidamente consumidas por la oxidación de otros gases. Con la aparición de organismos fotosintéticos autótrofos en el océano, la situación cambió significativamente. La cantidad de oxígeno libre en la atmósfera comenzó a aumentar progresivamente, oxidando activamente muchos componentes de la biosfera. Así, las primeras porciones de oxígeno libre contribuyeron principalmente a la transición de formas ferrosas de hierro a formas de óxido y de sulfuros a sulfatos.
Con el tiempo, la cantidad de oxígeno libre en la atmósfera terrestre alcanzó una determinada masa y se equilibró de tal manera que la cantidad producida llegó a ser igual a la cantidad absorbida. En la atmósfera se ha establecido un contenido relativamente constante de oxígeno libre.
Ciclo geoquímico del oxígeno (VIRGINIA. Vronsky, G.V. Voitkevich)
Dióxido de carbono, participa en la formación de materia viva y, junto con el vapor de agua, crea el llamado "efecto invernadero (invernadero)".
Carbono (dióxido de carbono): la mayor parte de la atmósfera se encuentra en forma de CO 2 y mucho menos en forma de CH 4. La importancia de la historia geoquímica del carbono en la biosfera es extremadamente grande, ya que forma parte de todos los organismos vivos. Dentro de los organismos vivos predominan las formas reducidas de carbono y en el entorno de la biosfera predominan las formas oxidadas. De este modo se establece un intercambio químico. ciclo vital: CO 2 ↔ materia viva.
La fuente de dióxido de carbono primario en la biosfera es la actividad volcánica asociada con la desgasificación secular del manto y los horizontes inferiores de la corteza terrestre. Parte de este dióxido de carbono surge durante la descomposición térmica de calizas antiguas en diversas zonas metamórficas. La migración de CO 2 en la biosfera se produce de dos maneras.
El primer método se expresa en la absorción de CO 2 durante la fotosíntesis con la formación de sustancias orgánicas y su posterior entierro en condiciones reductoras favorables en la litosfera en forma de turba, carbón, esquisto bituminoso y esquisto bituminoso. Según el segundo método, la migración de carbono conduce a la creación de un sistema de carbonato en la hidrosfera, donde el CO 2 se convierte en H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. Luego, con la participación del calcio (menos comúnmente magnesio y hierro), los carbonatos se depositan a través de vías biogénicas y abiogénicas. Aparecen gruesas capas de piedra caliza y dolomita. Según A. B. Ronov, la proporción de carbono orgánico (Corg) a carbono carbonatado (Ccarb) en la historia de la biosfera fue de 1:4.
Junto con el ciclo global del carbono, también existen varios ciclos pequeños del carbono. Entonces, en la tierra, las plantas verdes durante el día absorben CO 2 para el proceso de fotosíntesis y por la noche lo liberan a la atmósfera. Con la muerte de los organismos vivos en la superficie terrestre, se produce la oxidación de sustancias orgánicas (con la participación de microorganismos) con la liberación de CO 2 a la atmósfera. En las últimas décadas, un lugar especial en el ciclo del carbono lo ha ocupado la combustión masiva de combustibles fósiles y el aumento de su contenido en la atmósfera moderna.
ciclo del carbono en envoltura geográfica(según F. Ramad, 1981)
Argón- el tercer gas atmosférico más extendido, lo que lo distingue claramente de otros gases inertes, que están muy escasamente distribuidos. Sin embargo, el argón en su historia geologica comparte el destino de estos gases, que se caracterizan por dos características:
- la irreversibilidad de su acumulación en la atmósfera;
- estrecha relación con la desintegración radiactiva de ciertos isótopos inestables.
Los gases inertes están fuera del ciclo de la mayoría de los elementos cíclicos de la biosfera de la Tierra.
Todos los gases inertes se pueden dividir en primarios y radiogénicos. Los principales incluyen aquellos que fueron capturados por la Tierra durante su formación. Son extremadamente raros. La parte primaria del argón está representada principalmente por los isótopos 36 Ar y 38 Ar, mientras que el argón atmosférico está formado íntegramente por el isótopo 40 Ar (99,6%), que es indudablemente radiogénico. En las rocas que contienen potasio, la acumulación de argón radiogénico ocurrió y continúa ocurriendo debido a la desintegración del potasio-40 mediante la captura de electrones: 40 K + e → 40 Ar.
Por tanto, el contenido de argón en las rocas está determinado por su edad y la cantidad de potasio. En este sentido, la concentración de helio en las rocas es función de su edad y del contenido de torio y uranio. El argón y el helio se liberan a la atmósfera desde las entrañas de la Tierra durante las erupciones volcánicas, a través de grietas en la corteza terrestre en forma de chorros de gas y también durante la erosión de las rocas. Según cálculos realizados por P. Dimon y J. Culp, el helio y el argón en era moderna Se acumulan en la corteza terrestre y entran a la atmósfera en cantidades relativamente pequeñas. La tasa de entrada de estos gases radiogénicos es tan baja que durante la historia geológica de la Tierra no se pudo asegurar su contenido observado en la atmósfera moderna. Por lo tanto, queda por suponer que la mayor parte del argón de la atmósfera provino del interior de la Tierra en las primeras etapas de su desarrollo, y mucho menos se añadió posteriormente durante el proceso de vulcanismo y durante la erosión de las rocas que contienen potasio. .
Así, a lo largo del tiempo geológico, el helio y el argón han tenido diferentes procesos de migración. Hay muy poco helio en la atmósfera (alrededor de 5 * 10 -4%), y la "respiración de helio" de la Tierra era más ligera, ya que, como gas más ligero, se evaporaba en el espacio exterior. Y la “respiración de argón” era intensa y el argón permaneció dentro de los límites de nuestro planeta. La mayoría de Los gases inertes primarios, como el neón y el xenón, se asociaron con el neón primario capturado por la Tierra durante el período de su formación, así como con la liberación durante la desgasificación del manto a la atmósfera. Todos los datos sobre la geoquímica de los gases nobles indican que la atmósfera primaria de la Tierra surgió en las primeras etapas de su desarrollo.
La atmósfera contiene vapor de agua Y agua en estado líquido y sólido. El agua en la atmósfera es un importante acumulador de calor.
Las capas inferiores de la atmósfera contienen una gran cantidad de polvos y aerosoles minerales y tecnogénicos, productos de combustión, sales, esporas y polen, etc.
Hasta una altitud de 100-120 km, debido a la mezcla completa del aire, la composición de la atmósfera es homogénea. La relación entre nitrógeno y oxígeno es constante. Arriba predominan los gases inertes, hidrógeno, etc.. En las capas inferiores de la atmósfera hay vapor de agua. Con la distancia de la tierra su contenido disminuye. Cuanto más cambia la proporción de gases, por ejemplo, a una altitud de 200 a 800 km, el oxígeno predomina sobre el nitrógeno entre 10 y 100 veces.
La atmósfera (del griego antiguo ἀτμός - vapor y σφαῖρα - bola) es una capa de gas (geosfera) que rodea el planeta Tierra. Su superficie interior cubre la hidrosfera y parcialmente la corteza terrestre, el exterior limita con la parte cercana a la Tierra del espacio exterior.
Al conjunto de ramas de la física y la química que estudian la atmósfera se suele denominar física atmosférica. La atmósfera determina el tiempo en la superficie de la Tierra, la meteorología estudia el tiempo y la climatología se ocupa de las variaciones climáticas a largo plazo.
Propiedades físicas
El espesor de la atmósfera es de aproximadamente 120 km desde la superficie de la Tierra. La masa total de aire en la atmósfera es (5,1-5,3) 1018 kg. De estos, la masa de aire seco es (5,1352 ± 0,0003) 1018 kg, la masa total de vapor de agua es en promedio 1,27 1016 kg.
Masa molar El aire puro seco es de 28,966 g/mol, la densidad del aire en la superficie del mar es de aproximadamente 1,2 kg/m3. La presión a 0 °C al nivel del mar es 101,325 kPa; temperatura crítica - −140,7 °C (~132,4 K); presión crítica - 3,7 MPa; Cp a 0 °C - 1,0048·103 J/(kg·K), Cv - 0,7159·103 J/(kg·K) (a 0 °C). Solubilidad del aire en agua (en masa) a 0 °C - 0,0036%, a 25 °C - 0,0023%.
Se aceptan como “condiciones normales” en la superficie de la Tierra: densidad de 1,2 kg/m3, presión barométrica de 101,35 kPa, temperatura de más de 20 °C y humedad relativa del 50%. Estos indicadores condicionales tienen un significado puramente técnico.
Composición química
La atmósfera terrestre surgió como resultado de la liberación de gases durante las erupciones volcánicas. Con la aparición de los océanos y la biosfera, se formó debido al intercambio de gases con agua, plantas, animales y los productos de su descomposición en suelos y pantanos.
Actualmente, la atmósfera terrestre se compone principalmente de gases y diversas impurezas (polvo, gotas de agua, cristales de hielo, sales marinas, productos de combustión).
La concentración de gases que componen la atmósfera es casi constante, a excepción del agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2).
Composición del aire seco.
| Nitrógeno | ||
| Oxígeno | ||
| Argón | ||
| Agua | ||
| Dióxido de carbono | ||
| Neón | ||
| Helio | ||
| Metano | ||
| Criptón | ||
| Hidrógeno | ||
| Xenón | ||
| Óxido nitroso |
Además de los gases indicados en la tabla, la atmósfera contiene SO2, NH3, CO, ozono, hidrocarburos, HCl, HF, vapor de Hg, I2, además de NO y muchos otros gases en pequeñas cantidades. La troposfera contiene constantemente una gran cantidad de partículas sólidas y líquidas en suspensión (aerosoles).
La estructura de la atmósfera.
Troposfera
Su límite superior está a una altitud de 8 a 10 km en latitudes polares, de 10 a 12 km en templadas y de 16 a 18 km en latitudes tropicales; menor en invierno que en verano. La capa principal inferior de la atmósfera contiene más del 80% de la masa total de aire atmosférico y aproximadamente el 90% del vapor de agua total presente en la atmósfera. En la troposfera la turbulencia y la convección están muy desarrolladas, surgen nubes y se desarrollan ciclones y anticiclones. La temperatura disminuye al aumentar la altitud con un gradiente vertical promedio de 0,65°/100 m
tropopausa
La capa de transición de la troposfera a la estratosfera, una capa de la atmósfera en la que se detiene la disminución de temperatura con la altura.
Estratosfera
Capa de la atmósfera ubicada a una altitud de 11 a 50 km. Caracterizado por un ligero cambio de temperatura en la capa de 11-25 km (capa inferior de la estratosfera) y un aumento de temperatura en la capa de 25-40 km de −56,5 a 0,8 °C (capa superior de la estratosfera o región de inversión) . Habiendo alcanzado un valor de aproximadamente 273 K (casi 0 °C) a una altitud de aproximadamente 40 km, la temperatura permanece constante hasta una altitud de aproximadamente 55 km. Esta región de temperatura constante se llama estratopausa y es el límite entre la estratosfera y la mesosfera.
estratopausa
La capa límite de la atmósfera entre la estratosfera y la mesosfera. En la distribución vertical de la temperatura hay un máximo (aproximadamente 0 °C).
mesosfera
La mesosfera comienza a una altitud de 50 km y se extiende hasta 80-90 km. La temperatura disminuye con la altura con un gradiente vertical promedio de (0,25-0,3)°/100 m. El principal proceso energético es la transferencia de calor radiante. Procesos fotoquímicos complejos que involucran radicales libres, moléculas excitadas por vibración, etc. causan luminiscencia atmosférica.
mesopausia
Capa de transición entre la mesosfera y la termosfera. En la distribución vertical de la temperatura hay un mínimo (alrededor de -90 °C).
Línea Karmán
La altura sobre el nivel del mar, que convencionalmente se acepta como el límite entre la atmósfera terrestre y el espacio. Según la definición de la FAI, la línea Karman se encuentra a una altitud de 100 km sobre el nivel del mar.
Límite de la atmósfera terrestre.
termosfera
El límite superior es de unos 800 km. La temperatura aumenta a altitudes de 200-300 km, donde alcanza valores del orden de 1500 K, después de lo cual permanece casi constante en altitudes elevadas. Bajo la influencia de la radiación solar ultravioleta y de rayos X y la radiación cósmica, se produce la ionización del aire ("auroras"): las principales regiones de la ionosfera se encuentran dentro de la termosfera. En altitudes superiores a los 300 km predomina el oxígeno atómico. El límite superior de la termosfera está determinado en gran medida por la actividad actual del Sol. Durante los períodos de baja actividad, por ejemplo, en 2008-2009, se observa una disminución notable en el tamaño de esta capa.
termopausa
La región de la atmósfera adyacente a la termosfera. En esta región, la absorción de radiación solar es insignificante y la temperatura en realidad no cambia con la altitud.
Exosfera (esfera de dispersión)
La exosfera es una zona de dispersión, la parte exterior de la termosfera, situada por encima de los 700 km. El gas en la exosfera está muy enrarecido y desde aquí sus partículas se filtran al espacio interplanetario (disipación).
Hasta una altitud de 100 km, la atmósfera es una mezcla de gases homogénea y bien mezclada. En las capas superiores, la distribución de los gases por altura depende de sus pesos moleculares; la concentración de gases más pesados disminuye más rápidamente con la distancia a la superficie de la Tierra. Debido a la disminución de la densidad del gas, la temperatura desciende de 0 °C en la estratosfera a -110 °C en la mesosfera. Sin embargo, la energía cinética de las partículas individuales a altitudes de 200 a 250 km corresponde a una temperatura de ~150 °C. Por encima de los 200 km se observan importantes fluctuaciones de temperatura y densidad de gas en el tiempo y el espacio.
A una altitud de unos 2000-3500 km, la exosfera se convierte gradualmente en el llamado vacío espacial cercano, que está lleno de partículas muy enrarecidas de gas interplanetario, principalmente átomos de hidrógeno. Pero este gas representa sólo una parte de la materia interplanetaria. La otra parte está formada por partículas de polvo de origen cometario y meteórico. Además de las partículas de polvo extremadamente enrarecidas, en este espacio penetra radiación electromagnética y corpuscular de origen solar y galáctico.
La troposfera representa aproximadamente el 80% de la masa de la atmósfera, la estratosfera, aproximadamente el 20%; la masa de la mesosfera no supera el 0,3%, la termosfera es menos del 0,05% de la masa total de la atmósfera. Según las propiedades eléctricas de la atmósfera, se distinguen la neutronosfera y la ionosfera. Actualmente se cree que la atmósfera se extiende hasta una altitud de 2000-3000 km.
Dependiendo de la composición del gas en la atmósfera, se distinguen la homosfera y la heterosfera. La heterosfera es una zona donde la gravedad afecta la separación de los gases, ya que su mezcla a tal altura es insignificante. Esto implica una composición variable de la heterosfera. Debajo se encuentra una parte homogénea y bien mezclada de la atmósfera llamada homósfera. El límite entre estas capas se llama turbopausa y se encuentra a una altitud de unos 120 km.
Otras propiedades de la atmósfera y efectos sobre el cuerpo humano.
Ya a una altitud de 5 km sobre el nivel del mar, una persona no entrenada comienza a experimentar falta de oxígeno y, sin adaptación, el rendimiento de una persona se reduce significativamente. Aquí termina la zona fisiológica de la atmósfera. La respiración humana se vuelve imposible a una altitud de 9 km, aunque hasta aproximadamente 115 km la atmósfera contiene oxígeno.
La atmósfera nos proporciona el oxígeno necesario para respirar. Sin embargo, debido a la caída de la presión total de la atmósfera, a medida que se asciende en altitud, la presión parcial de oxígeno disminuye en consecuencia.
Los pulmones humanos contienen constantemente unos 3 litros de aire alveolar. La presión parcial de oxígeno en el aire alveolar a presión atmosférica normal es de 110 mmHg. Art., Presión de dióxido de carbono - 40 mm Hg. Art., Y vapor de agua - 47 mm Hg. Arte. A medida que aumenta la altitud, la presión de oxígeno disminuye y la presión de vapor total de agua y dióxido de carbono en los pulmones permanece casi constante: alrededor de 87 mm Hg. Arte. El suministro de oxígeno a los pulmones se detendrá por completo cuando la presión del aire ambiente sea igual a este valor.
A una altitud de unos 19-20 km, la presión atmosférica desciende a 47 mm Hg. Arte. Por tanto, a esta altitud, el agua y el líquido intersticial comienzan a hervir en el cuerpo humano. Fuera de la cabina presurizada a estas altitudes, la muerte ocurre casi instantáneamente. Así, desde el punto de vista de la fisiología humana, el “espacio” comienza ya a una altitud de 15 a 19 km.
Las densas capas de aire (la troposfera y la estratosfera) nos protegen de los efectos dañinos de la radiación. Con suficiente rarefacción del aire, a altitudes de más de 36 km, la radiación ionizante tiene un efecto intenso en el cuerpo: primario rayos cósmicos; A altitudes de más de 40 km, la parte ultravioleta del espectro solar es peligrosa para los humanos.
A medida que nos elevamos a una altura cada vez mayor sobre la superficie de la Tierra, fenómenos tan familiares que se observan en las capas inferiores de la atmósfera como la propagación del sonido, la aparición de sustentación y resistencia aerodinámica, la transferencia de calor por convección, etc., se debilitan gradualmente y luego desaparecen por completo.
En capas de aire enrarecido, la propagación del sonido es imposible. Hasta altitudes de 60 a 90 km, todavía es posible utilizar la resistencia del aire y la sustentación para un vuelo aerodinámico controlado. Pero a partir de altitudes de 100 a 130 km, los conceptos de número M y barrera del sonido, familiares para todo piloto, pierden su significado: allí se encuentra la línea convencional de Karman, más allá de la cual comienza la región del vuelo puramente balístico, que sólo puede controlarse mediante fuerzas reactivas.
En altitudes superiores a los 100 km, la atmósfera carece de otra propiedad notable: la capacidad de absorber, conducir y transmitir energía térmica por convección (es decir, mezclando aire). Esto significa que varios elementos del equipamiento de la estación espacial orbital no podrán enfriarse desde el exterior del mismo modo que se hace habitualmente en un avión, con ayuda de chorros de aire y radiadores de aire. A esta altitud, como en el espacio en general, la única forma de transferir calor es la radiación térmica.
Historia de la formación atmosférica.
Según la teoría más común, la atmósfera terrestre ha tenido tres composiciones diferentes a lo largo del tiempo. Inicialmente, estaba formado por gases ligeros (hidrógeno y helio) capturados del espacio interplanetario. Se trata de la llamada atmósfera primaria (hace unos cuatro mil millones de años). En la siguiente etapa, la actividad volcánica activa provocó la saturación de la atmósfera con gases distintos del hidrógeno (dióxido de carbono, amoníaco, vapor de agua). Así se formó la atmósfera secundaria (unos tres mil millones de años antes de la actualidad). Esta atmósfera fue reconfortante. Además, el proceso de formación de la atmósfera estuvo determinado por los siguientes factores:
- fuga de gases ligeros (hidrógeno y helio) al espacio interplanetario;
- reacciones químicas que ocurren en la atmósfera bajo la influencia de la radiación ultravioleta, descargas de rayos y algunos otros factores.
Poco a poco, estos factores llevaron a la formación de una atmósfera terciaria, caracterizada por mucho menos hidrógeno y mucho más nitrógeno y dióxido de carbono (formado como resultado de reacciones químicas a partir de amoníaco e hidrocarburos).
Nitrógeno
La formación de una gran cantidad de nitrógeno N2 se debe a la oxidación de la atmósfera de amoníaco-hidrógeno por el oxígeno molecular O2, que comenzó a emanar de la superficie del planeta como resultado de la fotosíntesis, que comenzó hace 3 mil millones de años. El nitrógeno N2 también se libera a la atmósfera como resultado de la desnitrificación de nitratos y otros compuestos que contienen nitrógeno. El ozono oxida el nitrógeno a NO en la atmósfera superior.
El nitrógeno N2 reacciona sólo en condiciones específicas (por ejemplo, durante la descarga de un rayo). La oxidación del nitrógeno molecular por el ozono durante las descargas eléctricas se utiliza en pequeñas cantidades en la producción industrial de fertilizantes nitrogenados. Las cianobacterias pueden oxidarlo con un bajo consumo de energía y convertirlo en una forma biológicamente activa ( alga verde azul) y bacterias nódulos que forman simbiosis rizobia con plantas leguminosas, las llamadas. abono verde.
Oxígeno
La composición de la atmósfera comenzó a cambiar radicalmente con la aparición de organismos vivos en la Tierra, como resultado de la fotosíntesis, acompañada de la liberación de oxígeno y la absorción de dióxido de carbono. Inicialmente, el oxígeno se gastaba en la oxidación de compuestos reducidos: amoníaco, hidrocarburos, hierro ferroso contenido en los océanos, etc. Al final de esta etapa, el contenido de oxígeno en la atmósfera comenzó a aumentar. Poco a poco se fue formando una atmósfera moderna con propiedades oxidantes. Dado que esto provocó cambios graves y abruptos en muchos procesos que ocurren en la atmósfera, la litosfera y la biosfera, este evento se denominó Catástrofe del Oxígeno.
Durante el Fanerozoico, la composición de la atmósfera y el contenido de oxígeno sufrieron cambios. Se correlacionaron principalmente con la tasa de deposición de sedimentos orgánicos. Así, durante los períodos de acumulación de carbón, el contenido de oxígeno en la atmósfera aparentemente excedía significativamente el nivel moderno.
Dióxido de carbono
El contenido de CO2 en la atmósfera depende de la actividad volcánica y de los procesos químicos en las capas terrestres, pero sobre todo, de la intensidad de la biosíntesis y descomposición de la materia orgánica en la biosfera terrestre. Casi toda la biomasa actual del planeta (unas 2,4 1012 toneladas) se forma a partir del dióxido de carbono, el nitrógeno y el vapor de agua contenidos en el aire atmosférico. Los compuestos orgánicos enterrados en el océano, los pantanos y los bosques se convierten en carbón, petróleo y gas natural.
Gases nobles
La fuente de los gases nobles (argón, helio y criptón) son las erupciones volcánicas y la desintegración de elementos radiactivos. La Tierra en general y la atmósfera en particular están empobrecidas en gases inertes en comparación con el espacio. Se cree que la razón de esto radica en la continua fuga de gases al espacio interplanetario.
La contaminación del aire
Recientemente, el ser humano ha comenzado a influir en la evolución de la atmósfera. El resultado de sus actividades fue un aumento constante del contenido de dióxido de carbono en la atmósfera debido a la combustión de combustibles de hidrocarburos acumulados en eras geológicas anteriores. Durante la fotosíntesis se consumen enormes cantidades de CO2 y los océanos del mundo lo absorben. Este gas ingresa a la atmósfera por la descomposición de rocas carbonatadas y sustancias orgánicas de origen vegetal y animal, así como por el vulcanismo y la actividad industrial humana. En los últimos 100 años, el contenido de CO2 en la atmósfera ha aumentado un 10%, y la mayor parte (360 mil millones de toneladas) proviene de la quema de combustible. Si continúa la tasa de crecimiento de la quema de combustibles, en los próximos 200 a 300 años la cantidad de CO2 en la atmósfera se duplicará y podría provocar un cambio climático global.
La quema de combustibles es la principal fuente de gases contaminantes (CO, NO, SO2). El dióxido de azufre es oxidado por el oxígeno atmosférico a SO3 y el óxido de nitrógeno a NO2 en las capas superiores de la atmósfera, que a su vez interactúan con el vapor de agua y el resultado ácido sulfúrico H2SO4 y Ácido nítrico El HNO3 cae sobre la superficie de la Tierra en forma del llamado. lluvia ácida. El uso de motores de combustión interna provoca una importante contaminación atmosférica con óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y compuestos de plomo (tetraetilo de plomo) Pb(CH3CH2)4.
La contaminación de la atmósfera por aerosoles se debe tanto a causas naturales (erupciones volcánicas, tormentas de polvo, arrastre de gotas de agua de mar y polen de plantas, etc.) como a actividades económicas humanas (extracción de minerales y materiales de construcción, quema de combustible, fabricación de cemento, etc.). ). La intensa liberación a gran escala de partículas a la atmósfera es una de las posibles causas del cambio climático en el planeta.
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Su límite superior está a una altitud de 8 a 10 km en latitudes polares, de 10 a 12 km en templadas y de 16 a 18 km en latitudes tropicales; menor en invierno que en verano. La capa principal e inferior de la atmósfera. Contiene más del 80% de la masa total de aire atmosférico y aproximadamente el 90% de todo el vapor de agua presente en la atmósfera. En la troposfera la turbulencia y la convección están muy desarrolladas, aparecen nubes y se desarrollan ciclones y anticiclones. La temperatura disminuye al aumentar la altitud con un gradiente vertical promedio de 0,65°/100 m
Se aceptan como “condiciones normales” en la superficie de la Tierra: densidad de 1,2 kg/m3, presión barométrica de 101,35 kPa, temperatura de más de 20 °C y humedad relativa del 50%. Estos indicadores condicionales tienen un significado puramente técnico.
Estratosfera
Capa de la atmósfera ubicada a una altitud de 11 a 50 km. Se caracteriza por un ligero cambio de temperatura en la capa de 11 a 25 km (capa inferior de la estratosfera) y un aumento de temperatura en la capa de 25 a 40 km de -56,5 a 0,8 ° (capa superior de la estratosfera o región de inversión). Habiendo alcanzado un valor de unos 273 K (casi 0 °C) a una altitud de unos 40 km, la temperatura permanece constante hasta una altitud de unos 55 km. Esta región de temperatura constante se llama estratopausa y es el límite entre la estratosfera y la mesosfera.
estratopausa
La capa límite de la atmósfera entre la estratosfera y la mesosfera. En la distribución vertical de la temperatura hay un máximo (aproximadamente 0 °C).
mesosfera
mesopausia
Capa de transición entre la mesosfera y la termosfera. Hay un mínimo en la distribución vertical de la temperatura (alrededor de -90°C).
Línea Karmán
La altura sobre el nivel del mar, que convencionalmente se acepta como el límite entre la atmósfera terrestre y el espacio.
termosfera
El límite superior es de unos 800 km. La temperatura aumenta a altitudes de 200-300 km, donde alcanza valores del orden de 1500 K, después de lo cual permanece casi constante en altitudes elevadas. Bajo la influencia de la radiación solar ultravioleta y de rayos X y la radiación cósmica, se produce la ionización del aire (" auroras"): las principales regiones de la ionosfera se encuentran dentro de la termosfera. En altitudes superiores a los 300 km predomina el oxígeno atómico.
Exosfera (esfera de dispersión)
Hasta una altitud de 100 km, la atmósfera es una mezcla de gases homogénea y bien mezclada. En las capas superiores, la distribución de los gases por altura depende de sus pesos moleculares; la concentración de gases más pesados disminuye más rápidamente con la distancia a la superficie de la Tierra. Debido a la disminución de la densidad del gas, la temperatura desciende de 0 °C en la estratosfera a -110 °C en la mesosfera. Sin embargo, la energía cinética de las partículas individuales a altitudes de 200 a 250 km corresponde a una temperatura de ~1500°C. Por encima de los 200 km se observan importantes fluctuaciones de temperatura y densidad de gas en el tiempo y el espacio.
A una altitud de unos 2000-3000 km, la exosfera se convierte gradualmente en la llamada cerca del vacío espacial, que está lleno de partículas muy enrarecidas de gas interplanetario, principalmente átomos de hidrógeno. Pero este gas representa sólo una parte de la materia interplanetaria. La otra parte está formada por partículas de polvo de origen cometario y meteórico. Además de las partículas de polvo extremadamente enrarecidas, en este espacio penetra radiación electromagnética y corpuscular de origen solar y galáctico.
La troposfera representa aproximadamente el 80% de la masa de la atmósfera, la estratosfera, aproximadamente el 20%; la masa de la mesosfera no supera el 0,3%, la termosfera es menos del 0,05% de la masa total de la atmósfera. Según las propiedades eléctricas de la atmósfera, se distinguen la neutronosfera y la ionosfera. Actualmente se cree que la atmósfera se extiende hasta una altitud de 2000-3000 km.
Dependiendo de la composición del gas en la atmósfera, emiten homosfera Y heterosfera. heterosfera- Esta es la zona donde la gravedad afecta la separación de los gases, ya que su mezcla a tal altitud es insignificante. Esto implica una composición variable de la heterosfera. Debajo se encuentra una parte homogénea y bien mezclada de la atmósfera, llamada homósfera. El límite entre estas capas se llama turbopausa y se encuentra a una altitud de unos 120 km.
Propiedades físicas
El espesor de la atmósfera está aproximadamente a 2000 - 3000 km de la superficie de la Tierra. La masa de aire total es (5,1-5,3)?10 18 kg. La masa molar del aire limpio y seco es 28,966. Presión a 0 °C al nivel del mar 101,325 kPa; temperatura crítica ?140,7 °C; presión crítica 3,7 MPa; C p 1,0048?10? J/(kg K)(a 0 °C), C v 0,7159 10? J/(kg K) (a 0 °C). La solubilidad del aire en agua a 0°C es del 0,036%, a 25°C es del 0,22%.
Propiedades fisiológicas y de otro tipo de la atmósfera.
Ya a una altitud de 5 km sobre el nivel del mar, una persona no entrenada comienza a experimentar falta de oxígeno y, sin adaptación, el rendimiento de una persona se reduce significativamente. Aquí termina la zona fisiológica de la atmósfera. La respiración humana se vuelve imposible a una altitud de 15 km, aunque hasta aproximadamente 115 km la atmósfera contiene oxígeno.
La atmósfera nos proporciona el oxígeno necesario para respirar. Sin embargo, debido a la caída de la presión total de la atmósfera, a medida que se asciende en altitud, la presión parcial de oxígeno disminuye en consecuencia.
Los pulmones humanos contienen constantemente unos 3 litros de aire alveolar. La presión parcial de oxígeno en el aire alveolar a presión atmosférica normal es de 110 mmHg. Art., Presión de dióxido de carbono - 40 mm Hg. Art., Y vapor de agua - 47 mm Hg. Arte. A medida que aumenta la altitud, la presión de oxígeno disminuye y la presión de vapor total de agua y dióxido de carbono en los pulmones permanece casi constante: alrededor de 87 mm Hg. Arte. El suministro de oxígeno a los pulmones se detendrá por completo cuando la presión del aire ambiente sea igual a este valor.
A una altitud de unos 19-20 km, la presión atmosférica desciende a 47 mm Hg. Arte. Por tanto, a esta altitud, el agua y el líquido intersticial comienzan a hervir en el cuerpo humano. Fuera de la cabina presurizada a estas altitudes, la muerte ocurre casi instantáneamente. Así, desde el punto de vista de la fisiología humana, el “espacio” comienza ya a una altitud de 15 a 19 km.
Las densas capas de aire (la troposfera y la estratosfera) nos protegen de los efectos dañinos de la radiación. Con suficiente rarefacción del aire, a altitudes de más de 36 km, la radiación ionizante (rayos cósmicos primarios) tiene un efecto intenso en el cuerpo; A altitudes de más de 40 km, la parte ultravioleta del espectro solar es peligrosa para los humanos.
A medida que nos elevamos a una altura cada vez mayor sobre la superficie de la Tierra, fenómenos tan familiares que se observan en las capas inferiores de la atmósfera como la propagación del sonido, la aparición de sustentación y resistencia aerodinámica, la transferencia de calor por convección, etc., se debilitan gradualmente y luego desaparecen por completo. .
En capas de aire enrarecido, la propagación del sonido es imposible. Hasta altitudes de 60 a 90 km, todavía es posible utilizar la resistencia del aire y la sustentación para un vuelo aerodinámico controlado. Pero a partir de altitudes de 100 a 130 km, los conceptos de número M y barrera del sonido, familiares para todo piloto, pierden su significado; pasa la convencional Línea Karman, más allá de la cual comienza la esfera del vuelo puramente balístico, que sólo puede controlarse mediante fuerzas reactivas.
En altitudes superiores a los 100 km, la atmósfera carece de otra propiedad notable: la capacidad de absorber, conducir y transmitir energía térmica por convección (es decir, mezclando aire). Esto significa que varios elementos del equipamiento de la estación espacial orbital no podrán enfriarse desde el exterior del mismo modo que se hace habitualmente en un avión, con ayuda de chorros de aire y radiadores de aire. A esta altitud, como en el espacio en general, la única forma de transferir calor es la radiación térmica.
Composición atmosférica
La atmósfera terrestre se compone principalmente de gases y diversas impurezas (polvo, gotas de agua, cristales de hielo, sales marinas, productos de combustión).
La concentración de gases que componen la atmósfera es casi constante, a excepción del agua (H 2 O) y el dióxido de carbono (CO 2).
| Gas | Contenido por volumen,% |
Contenido por peso,% |
|---|---|---|
| Nitrógeno | 78,084 | 75,50 |
| Oxígeno | 20,946 | 23,10 |
| Argón | 0,932 | 1,286 |
| Agua | 0,5-4 | - |
| Dióxido de carbono | 0,032 | 0,046 |
| Neón | 1.818×10-3 | 1,3×10-3 |
| Helio | 4,6×10-4 | 7,2×10-5 |
| Metano | 1,7×10-4 | - |
| Criptón | 1,14×10-4 | 2,9×10-4 |
| Hidrógeno | 5×10-5 | 7,6×10-5 |
| Xenón | 8,7×10-6 | - |
| Óxido nitroso | 5×10-5 | 7,7×10-5 |
Además de los gases indicados en la tabla, la atmósfera contiene SO 2, NH 3, CO, ozono, hidrocarburos, HCl, vapores, I 2, así como muchos otros gases en pequeñas cantidades. La troposfera contiene constantemente una gran cantidad de partículas sólidas y líquidas en suspensión (aerosoles).
Historia de la formación atmosférica.
Según la teoría más común, la atmósfera terrestre ha tenido cuatro composiciones diferentes a lo largo del tiempo. Inicialmente, estaba formado por gases ligeros (hidrógeno y helio) capturados del espacio interplanetario. Este es el llamado atmósfera primaria(hace unos cuatro mil millones de años). En la siguiente etapa, la actividad volcánica activa provocó la saturación de la atmósfera con gases distintos del hidrógeno (dióxido de carbono, amoníaco, vapor de agua). Así se formó atmósfera secundaria(unos tres mil millones de años antes de la actualidad). Esta atmósfera fue reconfortante. Además, el proceso de formación de la atmósfera estuvo determinado por los siguientes factores:
- fuga de gases ligeros (hidrógeno y helio) al espacio interplanetario;
- reacciones químicas que ocurren en la atmósfera bajo la influencia de la radiación ultravioleta, descargas de rayos y algunos otros factores.
Poco a poco estos factores condujeron a la formación atmósfera terciaria, caracterizado por un contenido mucho menor de hidrógeno y un contenido mucho mayor de nitrógeno y dióxido de carbono (formado como resultado de reacciones químicas a partir de amoníaco e hidrocarburos).
Nitrógeno
La formación de una gran cantidad de N 2 se debe a la oxidación de la atmósfera de amoníaco-hidrógeno por el O 2 molecular, que comenzó a emerger de la superficie del planeta como resultado de la fotosíntesis, que comenzó hace 3 mil millones de años. El N2 también se libera a la atmósfera como resultado de la desnitrificación de nitratos y otros compuestos que contienen nitrógeno. El ozono oxida el nitrógeno a NO en la atmósfera superior.
El nitrógeno N 2 reacciona solo en condiciones específicas (por ejemplo, durante la descarga de un rayo). La oxidación del nitrógeno molecular por el ozono durante las descargas eléctricas se utiliza en la producción industrial de fertilizantes nitrogenados. Las cianobacterias (algas verdiazules) y las bacterias nódulos que forman simbiosis rizobia con las llamadas leguminosas, pueden oxidarlas con un bajo consumo de energía y convertirlas en una forma biológicamente activa. abono verde.
Oxígeno
La composición de la atmósfera comenzó a cambiar radicalmente con la aparición de organismos vivos en la Tierra, como resultado de la fotosíntesis, acompañada de la liberación de oxígeno y la absorción de dióxido de carbono. Inicialmente, el oxígeno se gastaba en la oxidación de compuestos reducidos: amoníaco, hidrocarburos, hierro ferroso contenido en los océanos, etc. Al final de esta etapa, el contenido de oxígeno en la atmósfera comenzó a aumentar. Poco a poco se fue formando una atmósfera moderna con propiedades oxidantes. Debido a que provocó cambios importantes y abruptos en muchos procesos que ocurren en la atmósfera, la litosfera y la biosfera, el evento se denominó Desastre del Oxígeno.
Dióxido de carbono
El contenido de CO 2 en la atmósfera depende de la actividad volcánica y de los procesos químicos en las capas terrestres, pero sobre todo, de la intensidad de la biosíntesis y descomposición de la materia orgánica en la biosfera terrestre. Casi toda la biomasa actual del planeta (unas 2,4 × 10 12 toneladas) se forma a partir del dióxido de carbono, el nitrógeno y el vapor de agua contenidos en el aire atmosférico. Los compuestos orgánicos enterrados en el océano, los pantanos y los bosques se convierten en carbón, petróleo y gas natural. (ver ciclo geoquímico del carbono)
Gases nobles
La contaminación del aire
Recientemente, el ser humano ha comenzado a influir en la evolución de la atmósfera. El resultado de sus actividades fue un aumento significativo constante en el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera debido a la combustión de combustibles de hidrocarburos acumulados en eras geológicas anteriores. Durante la fotosíntesis se consumen enormes cantidades de CO 2 y los océanos del mundo lo absorben. Este gas ingresa a la atmósfera por la descomposición de rocas carbonatadas y sustancias orgánicas de origen vegetal y animal, así como por el vulcanismo y la actividad industrial humana. En los últimos 100 años, el contenido de CO 2 en la atmósfera ha aumentado un 10%, y la mayor parte (360 mil millones de toneladas) proviene de la quema de combustibles. Si continúa la tasa de crecimiento de la quema de combustibles, en los próximos 50 a 60 años la cantidad de CO 2 en la atmósfera se duplicará y podría provocar un cambio climático global.
La quema de combustibles es la principal fuente de gases contaminantes (CO, SO2). El dióxido de azufre es oxidado por el oxígeno atmosférico a SO 3 en las capas superiores de la atmósfera, que a su vez interactúa con agua y vapor de amoníaco, y el ácido sulfúrico resultante (H 2 SO 4) y sulfato de amonio ((NH 4) 2 SO 4 ) regresan a la superficie de la Tierra en forma de los llamados. lluvia ácida. El uso de motores de combustión interna provoca una importante contaminación atmosférica con óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y compuestos de plomo (tetraetilo de plomo Pb(CH 3 CH 2) 4)).
La contaminación de la atmósfera por aerosoles se debe tanto a causas naturales (erupciones volcánicas, tormentas de polvo, arrastre de gotas de agua de mar y polen de plantas, etc.) como a actividades económicas humanas (extracción de minerales y materiales de construcción, quema de combustible, fabricación de cemento, etc.). ). La intensa liberación a gran escala de partículas a la atmósfera es una de las posibles causas del cambio climático en el planeta.
Literatura
- V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov “Biología y medicina espacial” (segunda edición, revisada y ampliada), M.: “Prosveshchenie”, 1975, 223 págs.
- N. V. Gusakova “Química ambiental”, Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 con ISBN 5-222-05386-5
- Sokolov V. A.. Geoquímica de los gases naturales, M., 1971;
- McEwen M., Phillips L.. Química atmosférica, M., 1978;
- Wark K., Warner S., Contaminación del aire. Fuentes y control, trad. Del inglés, M. 1980;
- Seguimiento de la contaminación de fondo de los entornos naturales. v. 1, L., 1982.
ver también
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