Sulla superficie della Terra, la meteorologia si occupa delle variazioni a lungo termine: la climatologia.
Lo spessore dell'atmosfera è di 1500 km dalla superficie terrestre. La massa totale dell'aria, cioè una miscela di gas che compongono l'atmosfera, è 5,1-5,3 * 10 ^ 15 tonnellate Il peso molecolare dell'aria secca pulita è 29. La pressione a 0 ° C al livello del mare è 101.325 Pa o 760 mm. rt. Arte.; temperatura critica - 140,7 °C; pressione critica 3,7 MPa. La solubilità dell'aria in acqua a 0°C è 0,036%, a 25°C - 0,22%.
Lo stato fisico l'atmosfera è determinata. I principali parametri dell'atmosfera: densità dell'aria, pressione, temperatura e composizione. All'aumentare dell'altitudine, la densità dell'aria diminuisce. Anche la temperatura cambia con il cambio di altitudine. Il verticale è caratterizzato da diverse proprietà termiche ed elettriche, stato diverso aria. A seconda della temperatura nell'atmosfera, si distinguono i seguenti strati principali: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera, esosfera (sfera di dispersione). Le regioni di transizione dell'atmosfera tra gusci adiacenti sono chiamate rispettivamente tropopausa, stratopausa, ecc.
Troposfera- inferiore, principale, più studiato, con un'altezza nelle regioni polari di 8-10 km, fino a 10-12 km, all'equatore - 16-18 km. Nella troposfera sono concentrati circa l'80-90% della massa totale dell'atmosfera e quasi tutto il vapore acqueo. Quando sale ogni 100 m, la temperatura nella troposfera diminuisce in media di 0,65 ° C e raggiunge i -53 ° C nella parte superiore. Questo strato superiore della troposfera è chiamato tropopausa. Nella troposfera, la turbolenza e la convezione sono molto sviluppate, la parte predominante è concentrata, sorgono, si sviluppano nuvole.
Stratosfera- strato dell'atmosfera, situato ad un'altitudine di 11-50 km. Un leggero cambiamento di temperatura nello strato di 11-25 km (lo strato inferiore della stratosfera) e il suo aumento nello strato di 25-40 km da -56,5 a 0,8 °C (lo strato superiore della stratosfera o la regione di inversione) sono tipico. Raggiunto un valore di 273 K (0 °C) ad una quota di circa 40 km, la temperatura rimane costante fino ad una quota di 55 km. Questa regione a temperatura costante è chiamata stratopausa ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera.
È nella stratosfera che si trova lo strato ozonosfera("strato di ozono", ad un'altitudine compresa tra 15-20 e 55-60 km), che determina il limite superiore della vita in. Un componente importante della stratosfera e della mesosfera è l'ozono, che si forma a seguito di reazioni fotochimiche più intensamente a un'altitudine di 30 km. La massa totale di ozono a pressione normale sarebbe uno strato spesso 1,7-4 mm, ma anche questo è sufficiente per assorbire i raggi ultravioletti, dannosi per la vita. La distruzione dell'ozono si verifica quando interagisce con i radicali liberi, l'ossido nitrico, i composti contenenti alogeni (compresi i "freon"). L'ozono - un'allotropia dell'ossigeno, si forma come risultato della seguente reazione chimica, di solito dopo la pioggia, quando il composto risultante sale agli strati superiori della troposfera; l'ozono ha un odore specifico.
La maggior parte della parte a lunghezza d'onda corta della radiazione ultravioletta (180-200 nm) viene trattenuta nella stratosfera e l'energia delle onde corte viene trasformata. Sotto l'influenza di questi raggi, campi magnetici, le molecole si rompono, si verifica la ionizzazione, nuova formazione di gas e altro composti chimici. Questi processi possono essere osservati nella forma Aurora boreale, fulmini e altri bagliori. Non c'è quasi vapore acqueo nella stratosfera.
Mesosfera parte da un'altitudine di 50 km e si estende fino a 80-90 km. ad un'altezza di 75-85 km si scende a -88 °С. Il limite superiore della mesosfera è la mesopausa.
Termosfera(un altro nome è ionosfera) - lo strato dell'atmosfera che segue la mesosfera - inizia a un'altitudine di 80-90 km e si estende fino a 800 km. La temperatura dell'aria nella termosfera aumenta rapidamente e costantemente e raggiunge diverse centinaia e persino migliaia di gradi.
Esosfera- zona di scattering, la parte esterna della termosfera, situata al di sopra degli 800 km. Il gas nell'esosfera è altamente rarefatto e quindi le sue particelle perdono nello spazio interplanetario (dissipazione).
Fino a un'altezza di 100 km, l'atmosfera è una miscela di gas omogenea (monofase) ben miscelata. Negli strati più alti, la distribuzione dei gas in altezza dipende dalla loro pesi molecolari, la concentrazione di gas più pesanti diminuisce più velocemente con la distanza dalla superficie terrestre. A causa della diminuzione della densità del gas, la temperatura scende da 0 °C nella stratosfera a -110 °C nella mesosfera. ma energia cinetica singole particelle ad altitudini di 200-250 km corrispondono ad una temperatura di circa 1500 °C. Oltre i 200 km si osservano significative fluttuazioni di temperatura e densità del gas nel tempo e nello spazio.
Ad un'altitudine di circa 2000-3000 km, l'esosfera passa gradualmente nel cosiddetto vuoto spaziale vicino, che è riempito con particelle altamente rarefatte di gas interplanetario, principalmente atomi di idrogeno. Ma questo gas è solo una parte della materia interplanetaria. L'altra parte è composta da particelle simili a polvere di origine cometaria e meteorica. Oltre a queste particelle estremamente rarefatte, in questo spazio penetrano radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari di origine solare e galattica.
La troposfera rappresenta circa l'80% della massa dell'atmosfera, la stratosfera rappresenta circa il 20%; la massa della mesosfera non è superiore allo 0,3%, la termosfera è inferiore allo 0,05% della massa totale dell'atmosfera. Sulla base delle proprietà elettriche nell'atmosfera, si distinguono la neutrosfera e la ionosfera. Attualmente si ritiene che l'atmosfera si estenda fino a un'altitudine di 2000-3000 km.
A seconda della composizione del gas nell'atmosfera, si distinguono omosfera ed eterosfera. eterosfera- questa è l'area in cui la gravità influisce sulla separazione dei gas, perché. la loro miscelazione a questa altezza è trascurabile. Da qui segue la composizione variabile dell'eterosfera. Sotto di essa si trova una parte omogenea e ben mescolata dell'atmosfera chiamata omosfera. Il confine tra questi strati è chiamato turbopausa e si trova a un'altitudine di circa 120 km.
La pressione atmosferica è la pressione sugli oggetti al suo interno e sulla superficie terrestre. Normale è un indicatore di 760 mm Hg. Arte. (101 325 Pa). Per ogni chilometro di aumento di quota, la pressione diminuisce di 100 mm.
Composizione dell'atmosfera
Il guscio d'aria della Terra, costituito principalmente da gas e varie impurità (polvere, gocce d'acqua, cristalli di ghiaccio, sali marini, prodotti della combustione), la cui quantità non è costante. I gas principali sono azoto (78%), ossigeno (21%) e argon (0,93%). La concentrazione dei gas che compongono l'atmosfera è pressoché costante, tranne che per diossido di carbonio CO2 (0,03%).
L'atmosfera contiene anche SO2, CH4, NH3, CO, idrocarburi, HC1, HF, vapore di Hg, I2, così come NO e molti altri gas in piccole quantità. Nella troposfera è costantemente presente una grande quantità di particelle solide e liquide in sospensione (aerosol).
A 0 °C - 1,0048 10 3 J / (kg K), C v - 0,7159 10 3 J / (kg K) (a 0 °C). La solubilità dell'aria in acqua (in massa) a 0 ° C - 0,0036%, a 25 ° C - 0,0023%.
Oltre ai gas indicati nella tabella, l'atmosfera contiene Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, idrocarburi, HCl,, HBr, vapori, I 2, Br 2, oltre a molti altri gas in quantità minori. Nella troposfera è costantemente presente una grande quantità di particelle solide e liquide in sospensione (aerosol). Il radon (Rn) è il gas più raro nell'atmosfera terrestre.
La struttura dell'atmosfera
strato limite dell'atmosfera
Lo strato inferiore dell'atmosfera adiacente alla superficie terrestre (spessore 1-2 km) in cui l'influenza di questa superficie influisce direttamente sulla sua dinamica.
Troposfera
Il suo limite superiore è ad un'altitudine di 8-10 km a latitudini polari, 10-12 km a quelle temperate e 16-18 km a latitudini tropicali; inferiore in inverno che in estate. Lo strato più basso e principale dell'atmosfera contiene più dell'80% della massa totale di aria atmosferica e circa il 90% di tutto il vapore acqueo presente nell'atmosfera. Turbolenza e convezione sono fortemente sviluppate nella troposfera, compaiono nuvole, si sviluppano cicloni e anticicloni. La temperatura diminuisce con l'altitudine con una pendenza media verticale di 0,65°/100 m
tropopausa
Lo strato di transizione dalla troposfera alla stratosfera, lo strato dell'atmosfera in cui si interrompe la diminuzione della temperatura con l'altezza.
Stratosfera
Lo strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Sono tipici un leggero cambiamento di temperatura nello strato di 11-25 km (strato inferiore della stratosfera) e il suo aumento nello strato di 25-40 km da -56,5 a 0,8 ° (stratosfera superiore o regione di inversione). Raggiunto un valore di circa 273 K (quasi 0 °C) ad una quota di circa 40 km, la temperatura rimane costante fino ad una quota di circa 55 km. Questa regione a temperatura costante è chiamata stratopausa ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera.
Stratopausa
Lo strato limite dell'atmosfera tra la stratosfera e la mesosfera. C'è un massimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa 0 °C).
Mesosfera
La mesosfera inizia a un'altitudine di 50 km e si estende fino a 80-90 km. La temperatura diminuisce con l'altezza con un gradiente verticale medio di (0,25-0,3)°/100 m Il principale processo energetico è il trasferimento di calore radiante. Complessi processi fotochimici che coinvolgono radicali liberi, molecole eccitate vibrazionalmente, ecc., causano la luminescenza atmosferica.
mesopausa
Strato di transizione tra mesosfera e termosfera. C'è un minimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa -90 °C).
Linea Karman
Altitudine sul livello del mare, che è convenzionalmente accettata come confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio. Secondo la definizione FAI, la Linea Karman si trova a un'altitudine di 100 km sul livello del mare.
Termosfera
Il limite superiore è di circa 800 km. La temperatura sale a quote di 200-300 km, dove raggiunge valori dell'ordine di 1226,85 C, dopodiché si mantiene pressoché costante fino alle quote elevate. Sotto l'influenza della radiazione solare e della radiazione cosmica, l'aria viene ionizzata ("aurore"): le principali regioni della ionosfera si trovano all'interno della termosfera. Ad altitudini superiori a 300 km, predomina l'ossigeno atomico. Il limite superiore della termosfera è in gran parte determinato dall'attività attuale del Sole. Durante i periodi di bassa attività, ad esempio nel 2008-2009, si verifica una notevole diminuzione delle dimensioni di questo livello.
Termopausa
La regione dell'atmosfera sopra la termosfera. In questa regione l'assorbimento della radiazione solare è insignificante e la temperatura non cambia con l'altezza.
Exosphere (sfera a dispersione)
Fino a un'altitudine di 100 km, l'atmosfera è una miscela omogenea e ben miscelata di gas. Negli strati più alti, la distribuzione dei gas in altezza dipende dalle loro masse molecolari, la concentrazione dei gas più pesanti diminuisce più velocemente con la distanza dalla superficie terrestre. A causa della diminuzione della densità del gas, la temperatura scende da 0 °C nella stratosfera a -110 °C nella mesosfera. Tuttavia, l'energia cinetica delle singole particelle ad altitudini di 200–250 km corrisponde a una temperatura di ~150 °C. Oltre i 200 km si osservano significative fluttuazioni di temperatura e densità del gas nel tempo e nello spazio.
Ad un'altitudine di circa 2000-3500 km, l'esosfera passa gradualmente nella cosiddetta vicino al vuoto spaziale, che è riempito con particelle altamente rarefatte di gas interplanetario, principalmente atomi di idrogeno. Ma questo gas è solo una parte della materia interplanetaria. L'altra parte è composta da particelle simili a polvere di origine cometaria e meteorica. Oltre alle particelle di polvere estremamente rarefatte, in questo spazio penetrano radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari di origine solare e galattica.
Panoramica
La troposfera rappresenta circa l'80% della massa dell'atmosfera, la stratosfera rappresenta circa il 20%; la massa della mesosfera - non più dello 0,3%, la termosfera - meno dello 0,05% di massa totale atmosfera.
In base alle proprietà elettriche nell'atmosfera, emettono la neutrosfera e ionosfera .
A seconda della composizione del gas nell'atmosfera, emettono omosfera e eterosfera. eterosfera- questa è un'area in cui la gravità influisce sulla separazione dei gas, poiché la loro miscelazione a tale altezza è trascurabile. Da qui segue la composizione variabile dell'eterosfera. Al di sotto di esso si trova una parte dell'atmosfera ben mescolata e omogenea, chiamata omosfera. Il confine tra questi strati è chiamato turbopausa, si trova ad un'altitudine di circa 120 km.
Altre proprietà dell'atmosfera ed effetti sul corpo umano
Già a un'altitudine di 5 km sul livello del mare, una persona non addestrata sviluppa carenza di ossigeno e, senza adattamento, le prestazioni di una persona sono significativamente ridotte. Qui finisce la zona fisiologica dell'atmosfera. La respirazione umana diventa impossibile a un'altitudine di 9 km, sebbene fino a circa 115 km l'atmosfera contenga ossigeno.
L'atmosfera ci fornisce l'ossigeno di cui abbiamo bisogno per respirare. Tuttavia, a causa del calo della pressione totale dell'atmosfera man mano che si sale in quota, anche la pressione parziale dell'ossigeno diminuisce di conseguenza.
In strati d'aria rarefatti, la propagazione del suono è impossibile. Fino ad altitudini di 60-90 km, è ancora possibile utilizzare la resistenza dell'aria e la portanza per il volo aerodinamico controllato. Ma partendo da quote di 100-130 km, i concetti del numero M e della barriera del suono familiari a ogni pilota perdono di significato: lì passa la linea condizionale di Karman, oltre la quale inizia la zona di volo puramente balistico, che può essere controllato solo usando forze reattive.
Ad altitudini superiori a 100 km, l'atmosfera è privata anche di un'altra proprietà notevole: la capacità di assorbire, condurre e trasferire energia termica per convezione (cioè miscelando l'aria). Ciò significa che vari elementi di equipaggiamento, equipaggiamento dell'orbitale stazione Spaziale non saranno in grado di essere raffreddati dall'esterno nel modo in cui normalmente si fa in aereo, con l'aiuto di getti d'aria e radiatori d'aria. A tale altezza, come nello spazio in generale, l'unico modo per trasferire il calore è la radiazione termica.
Storia della formazione dell'atmosfera
Secondo la teoria più comune, l'atmosfera terrestre è stata in tre diverse composizioni nel corso della sua storia. Inizialmente, era costituito da gas leggeri (idrogeno ed elio) catturati dallo spazio interplanetario. Questo cosiddetto atmosfera primaria. Nella fase successiva, l'attività vulcanica attiva ha portato alla saturazione dell'atmosfera con gas diversi dall'idrogeno (anidride carbonica, ammoniaca, vapore acqueo). Questo è come atmosfera secondaria. Questa atmosfera era rigenerante. Inoltre, il processo di formazione dell'atmosfera è stato determinato dai seguenti fattori:
- fuoriuscita di gas leggeri (idrogeno ed elio) nello spazio interplanetario;
- reazioni chimiche che si verificano nell'atmosfera sotto l'influenza di radiazioni ultraviolette, scariche di fulmini e altri fattori.
A poco a poco, questi fattori hanno portato alla formazione atmosfera terziaria, caratterizzato da un contenuto molto più basso di idrogeno e da un contenuto molto più alto di azoto e anidride carbonica (formata a seguito di reazioni chimiche da ammoniaca e idrocarburi).
Azoto
La formazione di una grande quantità di azoto N 2 è dovuta all'ossidazione dell'atmosfera ammoniaca-idrogeno da parte dell'ossigeno molecolare O 2, che iniziò a provenire dalla superficie del pianeta a seguito della fotosintesi, a partire da 3 miliardi di anni fa. L'azoto N 2 viene rilasciato nell'atmosfera anche come risultato della denitrificazione dei nitrati e di altri composti contenenti azoto. L'azoto viene ossidato dall'ozono a NO strati superiori atmosfera.
L'azoto N 2 entra in reazioni solo in condizioni specifiche (ad esempio durante una scarica di fulmini). L'ossidazione dell'azoto molecolare da parte dell'ozono durante le scariche elettriche viene utilizzata in piccole quantità nella produzione industriale di fertilizzanti azotati. Ossidalo con un basso consumo energetico e convertilo in biologico forma attiva possono essere cianobatteri (alghe azzurre) e batteri noduli che formano una simbiosi rizobiale con i legumi, che possono essere efficaci piante da sovescio che non impoveriscono, ma arricchiscono il terreno con fertilizzanti naturali.
Ossigeno
La composizione dell'atmosfera iniziò a cambiare radicalmente con l'avvento degli organismi viventi sulla Terra, a seguito della fotosintesi, accompagnata dal rilascio di ossigeno e dall'assorbimento di anidride carbonica. Inizialmente, l'ossigeno veniva speso per l'ossidazione dei composti ridotti: ammoniaca, idrocarburi, la forma ferrosa del ferro contenuta negli oceani, ecc. Alla fine di questa fase, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera iniziò a crescere. A poco a poco, si formò un'atmosfera moderna con proprietà ossidanti. Poiché ciò ha causato cambiamenti seri e bruschi in molti processi che si verificano nell'atmosfera, nella litosfera e nella biosfera, questo evento è stato chiamato la catastrofe dell'ossigeno.
gas nobili
Inquinamento dell'aria
Recentemente, l'uomo ha cominciato a influenzare l'evoluzione dell'atmosfera. Il risultato dell'attività umana è stato un costante aumento del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera dovuto alla combustione di combustibili idrocarburici accumulati in precedenti epoche geologiche. Enormi quantità di CO 2 vengono consumate durante la fotosintesi e assorbite dagli oceani del mondo. Questo gas entra nell'atmosfera attraverso la decomposizione delle rocce carbonatiche e materia organica di origine vegetale e animale, nonché a causa del vulcanismo e delle attività produttive umane. Negli ultimi 100 anni, il contenuto di CO 2 nell'atmosfera è aumentato del 10%, con la maggior parte (360 miliardi di tonnellate) proveniente dalla combustione di combustibili. Se il tasso di crescita della combustione del carburante continua, nei prossimi 200-300 anni la quantità di CO 2 nell'atmosfera raddoppierà e potrebbe portare al cambiamento climatico globale.
La combustione del carburante è la principale fonte di gas inquinanti (СО,, SO 2). L'anidride solforosa viene ossidata dall'ossigeno atmosferico a SO 3 e l'ossido nitrico a NO 2 nell'atmosfera superiore, che a sua volta interagiscono con il vapore acqueo, e l'acido solforico risultante H 2 SO 4 e l'acido nitrico HNO 3 cadono sulla superficie terrestre in la forma cosiddetta. pioggia acida. L'uso di motori a combustione interna comporta un notevole inquinamento atmosferico con ossidi di azoto, idrocarburi e composti del piombo (piombo tetraetile Pb (CH 3 CH 2) 4).
L'inquinamento atmosferico da aerosol è causato sia da cause naturali (eruzione vulcanica, tempeste di polvere, trascinamento di goccioline di acqua di mare e pollini vegetali, ecc.) sia dall'attività economica umana (estrazione di minerali e materiali da costruzione, combustione di combustibili, produzione di cemento, ecc. .). La rimozione intensiva su larga scala del particolato nell'atmosfera è uno dei cause possibili cambiamento climatico planetario.
Guarda anche
- Jacchia (modello atmosfera)
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Appunti
- M. I. Budyko, K. Ya. Kondratiev Atmosfera terrestre // Grande enciclopedia sovietica. 3a ed. / cap. ed. AM Prokhorov. - M.: Enciclopedia sovietica, 1970. - T. 2. Angola - Barzas. - pp. 380-384.
- - articolo dall'Enciclopedia geologica
- Gribbin, Giovanni. Scienza. Una storia (1543-2001). - L.: Penguin Books, 2003. - 648 p. - ISBN 978-0-140-29741-6.
- Si abbronza, Pieter. Dati medi annuali della superficie marina mediati a livello globale. NOAA/ESRL. Estratto il 19 febbraio 2014.(inglese) (per il 2013)
- IPCC (inglese) (per il 1998).
- SP Khromov Umidità dell'aria // Grande enciclopedia sovietica. 3a ed. / cap. ed. AM Prokhorov. - M.: Enciclopedia sovietica, 1971. - T. 5. Veshin - Gazli. - S. 149.
- (Inglese) , SpaceDaily, 16/07/2010
Letteratura
- V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov"Biologia e medicina spaziale" (2a edizione, rivista e integrata), M.: "Prosveshchenie", 1975, 223 pagine.
- N. V. Gusakova"Chimica ambiente", Rostov sul Don: Phoenix, 2004, 192 con ISBN 5-222-05386-5
- Sokolov V.A. Geochimica dei gas naturali, M., 1971;
- McEwen M, Phillips L. Chimica dell'atmosfera, M., 1978;
- Wark K., Warner S. Inquinamento dell'aria. Fonti e controllo, trad. dall'inglese, M.. 1980;
- Monitoraggio dell'inquinamento di fondo ambienti naturali. v. 1, L., 1982.
Collegamenti
- // 17 dicembre 2013, Centro FOBOS
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Un estratto che caratterizza l'atmosfera terrestre
Quando Pierre si avvicinò a loro, notò che Vera era in un entusiasmo soddisfatto di sé per la conversazione, il principe Andrei (cosa che gli succedeva raramente) sembrava imbarazzato.- Cosa pensi? disse Vera con un sorriso sottile. - Tu, principe, sei così perspicace e comprendi subito il carattere delle persone. Cosa ne pensi di Natalie, può essere costante nei suoi affetti, può lei, come le altre donne (Vera si capiva), amare una persona una volta e rimanergli fedele per sempre? Questo è ciò che considero vero amore. Cosa ne pensi, principe?
«Conosco troppo poco vostra sorella», rispose il principe Andrei con un sorriso beffardo, sotto il quale voleva nascondere il proprio imbarazzo, «per risolvere una questione così delicata; e poi ho notato che meno piace a una donna, più è costante”, aggiunse e guardò Pierre, che in quel momento si era avvicinato a loro.
- Sì, è vero, principe; ai nostri tempi, ha proseguito Vera (riferendosi al nostro tempo, come in genere piace ricordare alle persone limitate, credendo di aver trovato e apprezzato le caratteristiche del nostro tempo e che le proprietà delle persone cambiano con il tempo), nel nostro tempo la ragazza ha così molta libertà che le plaisir d "etre courtisee [il piacere di avere dei fan] spesso soffoca il vero sentimento in lei. Et Nathalie, il faut l" avouer, y est tres sensible. [E Natalya, si deve confessare, è molto sensibile a questo.] Il ritorno a Natalya fece di nuovo il principe Andrei accigliarsi sgradevolmente; voleva alzarsi, ma Vera continuò con un sorriso ancora più raffinato.
"Non credo che nessuno fosse corteggiatore [oggetto di corteggiamento] come lei", ha detto Vera; - ma mai, fino a poco tempo fa, le è piaciuto sul serio qualcuno. Sai, conte, - si rivolse a Pierre, - anche il nostro caro cugino Boris, che era, entre nous [tra noi], very, very dans le pays du tendre ... [nella terra della tenerezza ...]
Il principe Andrei si accigliò in silenzio.
Sei amico di Boris? Vera gli ha detto.
- Si lo conosco…
- Ti ha detto bene del suo amore d'infanzia per Natasha?
C'era amore d'infanzia? - improvvisamente arrossendo improvvisamente, chiese il principe Andrei.
- Sì. Vous savez entre cugino et cugine cette intimi mene quelquefois a l "amour: le cugine est un pericoloeux voisinage, N" est ce pas? [Sai, tra cugina e sorella, questa vicinanza a volte porta all'amore. Tale parentela è un quartiere pericoloso. Non è questo?]
"Oh, senza dubbio", disse il principe Andrei, e all'improvviso, animato in modo innaturale, iniziò a scherzare con Pierre su quanto avrebbe dovuto essere attento nel trattamento dei suoi cugini di Mosca di 50 anni, e nel bel mezzo di una battuta conversazione, si alzò e, preso sotto il braccio di Pierre, lo prese da parte.
- Bene? - disse Pierre, guardando stupito la strana animazione dell'amico e notando lo sguardo che lanciava a Natascia alzandosi.
"Ho bisogno, ho bisogno di parlarti", disse il principe Andrei. - Conoscete i nostri guanti da donna (parlava di quei guanti massonici che venivano regalati al fratello neoeletto per presentarli alla sua amata donna). - Io... Ma no, ti parlerò dopo... - E con uno strano bagliore negli occhi e inquietudine nei movimenti, il principe Andrei si avvicinò a Natasha e si sedette accanto a lei. Pierre vide come il principe Andrej le chiedesse qualcosa, e lei, arrossendo, gli rispose.
Ma in quel momento Berg si avvicinò a Pierre, esortandolo a prendere parte a una disputa tra il generale e il colonnello sugli affari spagnoli.
Berg era contento e felice. Il sorriso di gioia non ha mai lasciato il suo volto. La serata è stata molto buona ed esattamente come le altre sere che aveva visto. Tutto era simile. E conversazioni signorili, sottili, e carte, e dietro le carte un generale che alza la voce, e un samovar, e biscotti; ma mancava ancora una cosa, quella che vedeva sempre alle feste, che voleva imitare.
C'era una mancanza di conversazione ad alta voce tra gli uomini e una discussione su qualcosa di importante e intelligente. Il generale iniziò questa conversazione e Berg ci portò Pierre.
Il giorno successivo, il principe Andrei andò a cena dai Rostov, come lo chiamava il conte Ilya Andreich, e trascorse l'intera giornata con loro.
Tutti in casa sentivano per chi andava il principe Andrei e lui, senza nascondersi, cercava tutto il giorno di stare con Natasha. Non solo nell'anima spaventata, ma felice ed entusiasta di Natasha, ma in tutta la casa, si sentiva la paura davanti a qualcosa di importante che doveva accadere. La contessa guardò il principe Andrei con occhi tristi e seri quando parlava con Natasha, e timidamente e fintamente iniziò una specie di conversazione insignificante, non appena si voltò a guardarla. Sonya aveva paura di lasciare Natasha e aveva paura di essere un ostacolo quando era con loro. Natasha impallidì per la paura dell'attesa quando rimase faccia a faccia con lui per alcuni minuti. Il principe Andrei la colpì con la sua timidezza. Sentiva che aveva bisogno di dirle qualcosa, ma che non riusciva a convincersi a farlo.
Quando il principe Andrei se ne andò la sera, la contessa andò da Natasha e disse in un sussurro:
- Bene?
- Mamma, per l'amor di Dio non chiedermi niente adesso. Non puoi dirlo", ha detto Natasha.
Ma nonostante quella sera Natascia, ora agitata, ora spaventata, con gli occhi fissi, rimase a lungo nel letto di sua madre. Ora le ha detto come l'ha elogiata, poi come ha detto che sarebbe andato all'estero, poi come ha chiesto dove avrebbero vissuto quest'estate, poi come le ha chiesto di Boris.
"Ma questo, questo... non mi è mai successo!" lei disse. "Solo che ho paura per lui, ho sempre paura per lui, cosa significa?" Quindi è reale, giusto? Mamma, stai dormendo?
«No, anima mia, anch'io temo», rispose la madre. - Andare.
“Non dormirò comunque. Cosa c'è di sbagliato nel dormire? Mamma, mamma, a me non è mai successo! disse con stupore e paura davanti alla sensazione di cui era consapevole in se stessa. - E potremmo pensare!...
A Natasha sembrava che anche quando vide per la prima volta il principe Andrei a Otradnoye, si fosse innamorata di lui. Sembrava spaventata da questa strana, inaspettata felicità che colei che aveva scelto allora (ne era fermamente convinta), che la stessa l'avesse incontrata di nuovo e, a quanto pare, non le fosse indifferente . «Ed era necessario che lui, ora che siamo qui, venisse apposta a Pietroburgo. E avremmo dovuto incontrarci a questo ballo. Tutto questo è destino. È chiaro che questo è il destino, che tutto questo è stato portato a questo. Anche allora, appena l'ho visto, ho sentito qualcosa di speciale.
Cos'altro ti ha detto? Che versi sono questi? Leggilo ... - disse pensierosa la madre, chiedendo delle poesie che il principe Andrei scrisse nell'album di Natasha.
- Mamma, non è un peccato che sia vedovo?
- Ecco fatto, Natasha. Pregare Dio. Les Marieiages se font dans les cieux. [I matrimoni si fanno in paradiso.]
"Tesoro, madre, quanto ti amo, quanto è bello per me!" gridò Natasha, piangendo lacrime di felicità ed eccitazione e abbracciando sua madre.
Allo stesso tempo, il principe Andrei era seduto con Pierre e gli parlava del suo amore per Natasha e della sua ferma intenzione di sposarla.
Quel giorno, la contessa Elena Vasilievna ricevette un ricevimento, c'era un inviato francese, c'era un principe, che era recentemente diventato un assiduo frequentatore della casa della contessa, e molte donne e uomini brillanti. Pierre era al piano di sotto, percorse i corridoi e colpì tutti gli ospiti con il suo sguardo concentrato, distratto e cupo.
Dal momento della palla, Pierre ha sentito in sé l'avvicinarsi di attacchi di ipocondria e con uno sforzo disperato ha cercato di combatterli. Dal momento del riavvicinamento del principe con sua moglie, Pierre ottenne inaspettatamente un ciambellano, e da quel momento iniziò a provare pesantezza e vergogna in una grande società, e più spesso gli stessi cupi pensieri sull'inutilità di tutto ciò che era umano cominciarono a vieni da lui. Allo stesso tempo, il sentimento che aveva notato tra Natasha, che era patrocinata da lui, e il principe Andrei, la sua opposizione tra la sua posizione e la posizione del suo amico, rafforzò ulteriormente questo umore cupo. Cercò ugualmente di evitare pensieri su sua moglie e su Natasha e il principe Andrei. Ancora una volta tutto gli sembrava insignificante rispetto all'eternità, ancora una volta si presentava la domanda: "per che cosa?". E si costrinse giorno e notte a lavorare su opere massoniche, sperando di scacciare l'avvicinarsi di uno spirito malvagio. Pierre alle 12, uscendo dalle stanze della contessa, era seduto al piano di sopra in una stanza bassa e fumosa, con una vestaglia logora davanti al tavolo e copiava autentici atti scozzesi, quando qualcuno entrò nella sua stanza. Era il principe Andrea.
«Ah, sei tu», disse Pierre con uno sguardo distratto e dispiaciuto. “Ma sto lavorando”, ha detto, indicando un taccuino con quel tipo di salvezza dalle difficoltà della vita con cui le persone infelici guardano il loro lavoro.
Il principe Andrei, con un viso raggiante ed entusiasta, rinnovato alla vita, si fermò davanti a Pierre e, non notando il suo viso triste, gli sorrise con egoismo di felicità.
“Ebbene, anima mia,” disse, “ieri volevo dirtelo e oggi sono venuto da te per questo. Mai provato niente del genere. Sono innamorato amico mio.
Pierre improvvisamente sospirò pesantemente e si lasciò cadere con il suo corpo pesante sul divano, accanto al principe Andrei.
- A Natasha Rostov, giusto? - Egli ha detto.
- Sì, sì, in chi? Non ci crederei mai, ma questa sensazione è più forte di me. Ieri ho sofferto, sofferto, ma non rinuncerò a questo tormento per niente al mondo. Non ho vissuto prima. Ora vivo solo io, ma non posso vivere senza di lei. Ma lei può amarmi?... Sono vecchio per lei... Che non dici?...
- IO SONO? IO SONO? Che ti dicevo, - disse improvvisamente Pierre, alzandosi e cominciando a girare per la stanza. - Ho sempre pensato questo ... Questa ragazza è un tale tesoro, tale ... Questa è una ragazza rara ... Caro amico, ti chiedo, non pensare, non esitare, sposati, sposati e sposati ... E sono sicuro che nessuno sarà più felice di te.
- Ma lei!
- Lei ti ama.
"Non dire sciocchezze..." disse il principe Andrei, sorridendo e guardando negli occhi di Pierre.
«Adora, lo so», gridò Pierre con rabbia.
«No, ascolta», disse il principe Andrei, fermandolo per mano. Sai in che posizione mi trovo? Ho bisogno di raccontare tutto a qualcuno.
"Bene, bene, di', sono molto contento", disse Pierre, e in effetti il suo viso cambiò, le rughe si appianarono e ascoltò con gioia il principe Andrei. Il principe Andrei sembrava ed era una persona completamente diversa, nuova. Dov'era la sua angoscia, il suo disprezzo per la vita, la sua delusione? Pierre era l'unica persona davanti alla quale osava parlare; ma d'altra parte gli raccontò tutto quello che aveva nell'anima. O ha fatto facilmente e coraggiosamente piani per un lungo futuro, ha parlato di come non poteva sacrificare la sua felicità per il capriccio di suo padre, di come avrebbe costretto suo padre ad accettare questo matrimonio e ad amarla o fare a meno del suo consenso, quindi ha Fu sorpreso come su qualcosa di strano, estraneo, indipendente da lui, contro il sentimento che lo possedeva.
"Non crederei a qualcuno che mi dicesse che posso amare in quel modo", ha detto il principe Andrei. “Non è la stessa sensazione che avevo prima. Il mondo intero è diviso per me in due metà: una è lei e c'è tutta la felicità della speranza, della luce; l'altra metà - tutto dove non c'è, c'è tutto lo sconforto e l'oscurità ...
«Oscurità e oscurità», ripeté Pierre, «sì, sì, lo capisco.
“Non posso fare a meno di amare la luce, non è colpa mia. E sono molto felice. Tu mi capisci? So che sei felice per me.
"Sì, sì", confermò Pierre, guardando l'amico con occhi commoventi e tristi. Più luminoso gli sembrava il destino del principe Andrei, più oscuro sembrava il suo.
Per il matrimonio era necessario il consenso del padre e per questo, il giorno successivo, il principe Andrei andò da suo padre.
Il padre, con calma esteriore, ma intima malizia, ricevette il messaggio del figlio. Non riusciva a capire che qualcuno volesse cambiare la vita, portarci dentro qualcosa di nuovo, quando la vita per lui stava già finendo. "Mi farebbero vivere solo come voglio, e poi farebbero quello che volevano", si disse il vecchio. Con suo figlio, invece, ha usato la diplomazia che usava nelle occasioni importanti. Assumendo un tono calmo, discusse l'intera questione.
In primo luogo, il matrimonio non fu brillante in relazione a parentela, ricchezza e nobiltà. In secondo luogo, il principe Andrei non era il primo giovane ed era in cattive condizioni di salute (il vecchio si appoggiava soprattutto a questo), ed era molto giovane. In terzo luogo, c'era un figlio che era un peccato dare a una ragazza. In quarto luogo, infine, - disse il padre, guardando beffardo suo figlio, - ti chiedo, metti da parte la faccenda per un anno, vai all'estero, fatti curare, trova, come preferisci, un tedesco, per il principe Nikolai, e poi , se è amore, passione, testardaggine, qualunque cosa tu voglia, così grande, allora sposati.
"E questa è la mia ultima parola, sai, l'ultima..." concluse il principe con un tono tale da mostrare che nulla gli avrebbe fatto cambiare idea.
Il principe Andrei vide chiaramente che il vecchio sperava che il sentimento della sua futura sposa non avrebbe resistito alla prova dell'anno, o che lui stesso, vecchio principe, morirà a quest'ora, e ha deciso di adempiere alla volontà del padre: proporre e rimandare le nozze di un anno.
Tre settimane dopo la sua ultima serata ai Rostov, il principe Andrei tornò a Pietroburgo.
Il giorno successivo, dopo la sua spiegazione con sua madre, Natasha ha aspettato tutto il giorno Bolkonsky, ma non è arrivato. Il giorno dopo, il terzo giorno, era lo stesso. Anche Pierre non è venuto e Natasha, non sapendo che il principe Andrei era andato da suo padre, non poteva spiegare a se stessa la sua assenza.
Così sono passate tre settimane. Natasha non voleva andare da nessuna parte, e come un'ombra, pigra e abbattuta, camminava per le stanze, la sera piangeva di nascosto da tutti e la sera non appariva a sua madre. Era costantemente arrossita e irritata. Le sembrava che tutti sapessero della sua delusione, ridessero e si pentissero di lei. Con tutta la forza del dolore interiore, questo dolore vanaglorioso aumentò la sua disgrazia.
Un giorno venne dalla contessa, voleva dirle qualcosa e improvvisamente scoppiò in lacrime. Le sue lacrime erano le lacrime di un bambino offeso che lui stesso non sa perché viene punito.
La contessa iniziò a rassicurare Natasha. Natasha, che all'inizio ascoltò le parole di sua madre, la interruppe improvvisamente:
- Smettila, mamma, non penso e non voglio pensare! Quindi, ho viaggiato e mi sono fermato, e mi sono fermato ...
La voce le tremava, quasi scoppiò in lacrime, ma si riprese e continuò con calma: “E non voglio assolutamente sposarmi. E ho paura di lui; Ora sono completamente, completamente, calmato...
Il giorno dopo, dopo questa conversazione, Natasha indossò quel vecchio vestito, di cui era particolarmente consapevole per l'allegria che trasmetteva al mattino, e al mattino iniziò il suo vecchio stile di vita, dal quale era rimasta indietro dopo il ballo. Dopo aver bevuto il tè, andò nella sala, che amava particolarmente per la sua forte risonanza, e iniziò a cantare i suoi solfeji (esercizi di canto). Terminata la prima lezione, si fermò in mezzo alla sala e ripeté una frase musicale che le piaceva particolarmente. Ascoltò con gioia quel fascino (come inaspettato per lei) con cui quei suoni, luccicanti, riempivano l'intero vuoto della sala e lentamente si spegnevano, e improvvisamente divenne allegra. "Perché pensarci così tanto e così bene", si disse, e cominciò a camminare su e giù per il corridoio, calpestando non con semplici passi sul parquet sonoro, ma a ogni passo un passo dal tacco (era vestita di nuovo, scarpe preferite) alla punta dei piedi, e altrettanto gioiosa quanto ai suoni della sua voce, ascoltando questo battito misurato di tacchi e lo scricchiolio dei calzini. Passando davanti a uno specchio, si guardò dentro. - "Eccomi qui!" come se l'espressione del suo viso alla vista di se stessa parlasse. "Va bene. E non ho bisogno di nessuno".
Il cameriere voleva entrare per pulire qualcosa nell'ingresso, ma lei non lo fece entrare, chiudendosi di nuovo la porta alle spalle, e continuò a camminare. Quella mattina tornò di nuovo al suo amato stato di amor proprio e di ammirazione per se stessa. - "Che fascino è questa Natasha!" si ripeteva con le parole di un terzo volto maschile, collettivo. - "Bene, voce, giovane, e lei non interferisce con nessuno, lasciala in pace." Ma per quanto l'avessero lasciata sola, non poteva più essere in pace, e lo sentiva subito.
Sulla porta d'ingresso si aprì la porta d'ingresso, qualcuno chiese: sei in casa? e si udirono i passi di qualcuno. Natasha si guardò allo specchio, ma non si vide. Ascoltò i suoni nel corridoio. Quando si vide, il suo viso era pallido. Era lui. Lo sapeva per certo, anche se sentiva a malapena il suono della sua voce dalle porte chiuse.
Natasha, pallida e spaventata, corse in soggiorno.
- Mamma, Bolkonsky è arrivato! - lei disse. - Mamma, è terribile, è insopportabile! "Non voglio... soffrire!" Cosa dovrei fare?…
La contessa non aveva ancora avuto il tempo di risponderle, quando il principe Andrej entrò in salotto con viso ansioso e serio. Non appena vide Natasha, il suo viso si illuminò. Baciò la mano della contessa e di Natascia e si sedette accanto al divano.
"Per molto tempo non abbiamo avuto piacere ..." esordì la contessa, ma il principe Andrei la interruppe, rispondendo alla sua domanda e ovviamente in fretta di dire ciò di cui aveva bisogno.
- Non sono stato con te tutto questo tempo, perché ero con mio padre: avevo bisogno di parlargli di una questione molto importante. Sono appena tornato ieri sera,” disse, guardando Natasha. «Ho bisogno di parlarti, contessa» aggiunse dopo un momento di silenzio.
La contessa sospirò pesantemente e abbassò gli occhi.
«Sono al tuo servizio», disse.
Natasha sapeva che doveva andarsene, ma non poteva farlo: qualcosa le stringeva la gola e guardò maleducato, direttamente, con gli occhi aperti al principe Andrei.
"Ora? Questo minuto!... No, non può essere! lei ha pensato.
La guardò di nuovo, e questo sguardo la convinse che non si era sbagliata. - Sì, ora, proprio in questo momento il suo destino è stato deciso.
"Vieni, Natasha, ti chiamerò", disse la contessa in un sussurro.
Natascia guardò con occhi spaventati e imploranti il principe Andrej e sua madre, e uscì.
«Sono venuta, contessa, per chiedere la mano di vostra figlia», disse il principe Andrej. Il viso della contessa arrossì, ma non disse nulla.
“Il tuo suggerimento...” cominciò la contessa pacata. Rimase in silenzio, guardandola negli occhi. - La tua offerta... (era imbarazzata) siamo contenti, e... accetto la tua offerta, sono contento. E mio marito... spero... ma dipenderà da lei...
- Glielo dirò quando avrò il tuo consenso... me lo dai? - disse il principe Andréj.
"Sì", disse la contessa, e gli tese la mano, e con un misto di distacco e tenerezza premette le labbra sulla sua fronte mentre lui si chinava sulla sua mano. Voleva amarlo come un figlio; ma sentiva che era un estraneo e una persona terribile per lei. «Sono sicura che mio marito sarà d'accordo», disse la contessa, «ma tuo padre...
- Mio padre, al quale ho informato i miei progetti, ha posto condizione indispensabile per il consenso che il matrimonio non dovesse essere prima di un anno. E questo è quello che volevo dirti, - disse il principe Andrei.
- È vero che Natasha è ancora giovane, ma così a lungo.
"Non potrebbe essere altrimenti", disse il principe Andrei con un sospiro.
"Te lo manderò", disse la contessa, e lasciò la stanza.
“Signore, abbi pietà di noi”, ripeté, cercando sua figlia. Sonya ha detto che Natasha era in camera da letto. Natasha si sedette sul letto, pallida, con gli occhi asciutti, guardò le icone e, facendosi rapidamente il segno della croce, sussurrò qualcosa. Vedendo sua madre, si alzò di scatto e corse da lei.
- Che cosa? Mamma?... Cosa?
- Vai, vai da lui. Chiede la tua mano, - disse freddamente la contessa, come sembrava a Natasha ... - Vai ... vai, - disse la madre con tristezza e rimprovero dopo la figlia, che stava scappando, e sospirò pesantemente.
Natasha non ricordava come fosse entrata nel soggiorno. Quando è entrata nella porta e lo ha visto, si è fermata. "Questo sconosciuto è davvero diventato il mio tutto adesso?" si chiese e subito rispose: "Sì, tutto: lui solo ora mi è più caro di tutto il mondo". Il principe Andrei le si avvicinò, abbassando gli occhi.
“Mi sono innamorato di te dal momento in cui ti ho visto. posso sperare?
La guardò e la seria passione del suo volto lo colpì. Il suo viso diceva: “Perché chiedere? Perché dubitare di ciò che è impossibile non sapere? Perché parlare quando non riesci a esprimere ciò che provi a parole.
Si avvicinò a lui e si fermò. Le prese la mano e la baciò.
- Mi ami?
"Sì, sì", disse Natasha come se fosse seccata, sospirò forte, un'altra volta, sempre più spesso, e singhiozzò.
- Riguardo a cosa? Cos'hai che non va?
"Oh, sono così felice", rispose, sorrise tra le lacrime, si avvicinò a lui, pensò per un secondo, come per chiedersi se fosse possibile, e lo baciò.
Il principe Andrei le tenne le mani, la guardò negli occhi e non trovò nella sua anima il precedente amore per lei. Qualcosa improvvisamente si rivolse nella sua anima: non c'era un precedente fascino poetico e misterioso del desiderio, ma c'era pietà per la sua debolezza femminile e infantile, c'era paura della sua devozione e credulità, una coscienza pesante e allo stesso tempo gioiosa del dovere che lo ha collegato per sempre con lei. Il vero sentimento, sebbene non fosse leggero e poetico come il primo, era più serio e più forte.
L'atmosfera è l'involucro d'aria della Terra. Si estende fino a 3000 km dalla superficie terrestre. Le sue tracce possono essere rintracciate fino a un'altezza di 10.000 km. A. ha una densità irregolare di 50 5, le sue masse sono concentrate fino a 5 km, 75% - fino a 10 km, 90% - fino a 16 km.
L'atmosfera è costituita da aria, una miscela meccanica di diversi gas.
Azoto(78%) nell'atmosfera svolge il ruolo di diluente dell'ossigeno, regolando la velocità di ossidazione e, di conseguenza, la velocità e l'intensità processi biologici. L'azoto è l'elemento principale l'atmosfera terrestre, che scambia continuamente con la materia vivente della biosfera, e parti costitutive questi ultimi sono composti azotati (aminoacidi, purine, ecc.). L'estrazione dell'azoto dall'atmosfera avviene in modo inorganico e biochimico, sebbene siano strettamente correlati. L'estrazione inorganica è associata alla formazione dei suoi composti N 2 O, N 2 O 5 , NO 2 , NH 3 . Si trovano nelle precipitazioni e si formano nell'atmosfera sotto l'azione di scariche elettriche durante i temporali o reazioni fotochimiche sotto l'influenza di radiazione solare.
La fissazione biologica dell'azoto è effettuata da alcuni batteri in simbiosi con piante superiori nei terreni. L'azoto è anche fissato da alcuni microrganismi plancton e alghe nell'ambiente marino. In termini quantitativi, il legame biologico dell'azoto supera la sua fissazione inorganica. Lo scambio di tutto l'azoto nell'atmosfera dura circa 10 milioni di anni. L'azoto si trova nei gas di origine vulcanica e nelle rocce ignee. Quando vari campioni di rocce cristalline e meteoriti vengono riscaldati, l'azoto viene rilasciato sotto forma di molecole di N 2 e NH 3. Tuttavia, la principale forma di presenza di azoto, sia sulla Terra che sui pianeti terrestri, è molecolare. L'ammoniaca, entrando nell'alta atmosfera, si ossida rapidamente, liberando azoto. Nelle rocce sedimentarie è sepolto insieme alla materia organica e si trova in maggior quantità nei depositi bituminosi. Nel processo di metamorfismo regionale di queste rocce, l'azoto in varie forme viene rilasciato nell'atmosfera terrestre.
Ciclo geochimico dell'azoto (
Ossigeno(21%) è utilizzato dagli organismi viventi per la respirazione, fa parte della materia organica (proteine, grassi, carboidrati). Ozono O 3 . bloccando le radiazioni ultraviolette pericolose per la vita provenienti dal Sole.
L'ossigeno è il secondo gas atmosferico più abbondante, giocando esclusivamente ruolo importante in molti processi della biosfera. La forma dominante della sua esistenza è O 2 . Negli strati superiori dell'atmosfera, sotto l'influenza della radiazione ultravioletta, si verifica la dissociazione delle molecole di ossigeno e, ad un'altitudine di circa 200 km, il rapporto tra ossigeno atomico e molecolare (O: O 2) diventa uguale a 10. Quando queste forme di ossigeno interagiscono nell'atmosfera (ad un'altitudine di 20-30 km), cintura di ozono (scudo di ozono). L'ozono (O 3) è necessario per gli organismi viventi, ritardando la maggior parte della radiazione ultravioletta solare che è loro dannosa.
Nelle prime fasi dello sviluppo della Terra, l'ossigeno libero è sorto in quantità molto piccole come risultato della fotodissociazione dell'anidride carbonica e delle molecole d'acqua nell'atmosfera superiore. Tuttavia, queste piccole quantità sono state rapidamente consumate nell'ossidazione di altri gas. Con l'avvento degli organismi fotosintetici autotrofi nell'oceano, la situazione è cambiata in modo significativo. La quantità di ossigeno libero nell'atmosfera iniziò ad aumentare progressivamente, ossidando attivamente molti componenti della biosfera. Pertanto, le prime porzioni di ossigeno libero hanno contribuito principalmente alla transizione delle forme ferrose di ferro in ossido e dei solfuri in solfati.
Alla fine, la quantità di ossigeno libero nell'atmosfera terrestre ha raggiunto una certa massa e si è rivelata bilanciata in modo tale che la quantità prodotta diventasse uguale a quella assorbita. Nell'atmosfera è stata stabilita una relativa costanza del contenuto di ossigeno libero.
Ciclo geochimico dell'ossigeno (VA Vronsky, GV Voitkevič)
Diossido di carbonio, va alla formazione della materia vivente e, insieme al vapore acqueo, crea il cosiddetto "effetto serra (serra)".
Carbonio (anidride carbonica) - la maggior parte nell'atmosfera è sotto forma di CO 2 e molto meno sotto forma di CH 4. Il significato della storia geochimica del carbonio nella biosfera è eccezionalmente grande, poiché fa parte di tutti gli organismi viventi. All'interno degli organismi viventi predominano le forme ridotte di carbonio e nell'ambiente della biosfera quelle ossidate. Pertanto, viene stabilito uno scambio chimico ciclo vitale: CO 2 ↔ materia vivente.
La fonte primaria di anidride carbonica nella biosfera è l'attività vulcanica associata al degassamento secolare del mantello e degli orizzonti inferiori della crosta terrestre. Parte di questa anidride carbonica deriva dalla decomposizione termica di antichi calcari in varie zone metamorfiche. La migrazione di CO 2 nella biosfera procede in due modi.
Il primo metodo si esprime nell'assorbimento di CO 2 nel processo di fotosintesi con formazione di sostanze organiche e successiva sepoltura in condizioni riducenti favorevoli nella litosfera sotto forma di torba, carbone, olio, scisto bituminoso. Secondo il secondo metodo, la migrazione del carbonio porta alla creazione di un sistema carbonatico nell'idrosfera, dove la CO 2 si trasforma in H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. Quindi, con la partecipazione del calcio (meno spesso magnesio e ferro), la precipitazione dei carbonati avviene in modo biogenico e abiogenico. Appaiono spessi strati di calcari e dolomiti. Secondo A.B. Ronov, il rapporto tra carbonio organico (Corg) e carbonio carbonato (Ccarb) nella storia della biosfera era 1:4.
Insieme al ciclo globale del carbonio, ci sono un certo numero di suoi piccoli cicli. Quindi, sulla terraferma, le piante verdi assorbono CO 2 per il processo di fotosintesi durante il giorno e di notte la rilasciano nell'atmosfera. Con la morte degli organismi viventi sulla superficie terrestre, la materia organica viene ossidata (con la partecipazione di microrganismi) con il rilascio di CO 2 nell'atmosfera. Negli ultimi decenni, un posto speciale nel ciclo del carbonio è stato occupato dalla massiccia combustione di combustibili fossili e dall'aumento del suo contenuto nell'atmosfera moderna.
Il ciclo del carbonio in busta geografica(secondo F. Ramad, 1981)
Argon- il terzo gas atmosferico più comune, che lo distingue nettamente dagli altri gas inerti estremamente poco comuni. Tuttavia, l'argon nel suo storia geologica condivide il destino di questi gas, che sono caratterizzati da due caratteristiche:
- l'irreversibilità del loro accumulo nell'atmosfera;
- stretta associazione con il decadimento radioattivo di alcuni isotopi instabili.
I gas inerti sono al di fuori della circolazione della maggior parte degli elementi ciclici nella biosfera terrestre.
Tutti i gas inerti possono essere suddivisi in primari e radiogeni. I primari sono quelli che sono stati catturati dalla Terra durante la sua formazione. Sono estremamente rari. La parte primaria dell'argon è rappresentata principalmente dagli isotopi 36 Ar e 38 Ar, mentre l'argon atmosferico è costituito interamente dall'isotopo 40 Ar (99,6%), che è indubbiamente radiogeno. Nelle rocce contenenti potassio, l'argon radiogenico si è accumulato a causa del decadimento del potassio-40 per cattura di elettroni: 40 K + e → 40 Ar.
Pertanto, il contenuto di argon nelle rocce è determinato dalla loro età e dalla quantità di potassio. In questa misura, la concentrazione di elio nelle rocce è una funzione della loro età e del contenuto di torio e uranio. Argon ed elio vengono rilasciati nell'atmosfera dall'interno della terra durante le eruzioni vulcaniche, attraverso le crepe nella crosta terrestre sotto forma di getti di gas e anche durante l'erosione delle rocce. Secondo i calcoli eseguiti da P. Dimon e J. Culp, elio e argon in era moderna si accumulano nella crosta terrestre ed entrano nell'atmosfera in quantità relativamente piccole. Il tasso di ingresso di questi gas radiogeni è così basso che durante la storia geologica della Terra non è stato in grado di fornire il loro contenuto osservato nell'atmosfera moderna. Pertanto, resta da presumere che la maggior parte dell'argon nell'atmosfera provenisse dalle viscere della Terra nelle prime fasi del suo sviluppo, e una parte molto più piccola sia stata aggiunta in seguito nel processo di vulcanismo e durante l'erosione del potassio- contenente rocce.
Pertanto, durante il periodo geologico, elio e argon hanno avuto processi migratori diversi. C'è pochissimo elio nell'atmosfera (circa 5 * 10 -4%) e il "respiro di elio" della Terra era più leggero, poiché, essendo il gas più leggero, fuggiva nello spazio. E il "respiro di argon" - pesante e argon è rimasto nel nostro pianeta. La maggior parte di gas inerti primari, come neon e xeno, è stato associato al neon primario catturato dalla Terra durante la sua formazione, nonché al rilascio nell'atmosfera durante il degasaggio del mantello. La totalità dei dati sulla geochimica dei gas nobili indica che l'atmosfera primaria della Terra è sorta nelle prime fasi del suo sviluppo.
L'atmosfera contiene vapore acqueo e acqua allo stato liquido e solido. L'acqua nell'atmosfera è un importante accumulatore di calore.
Gli strati inferiori dell'atmosfera contengono una grande quantità di polvere e aerosol minerali e tecnogeni, prodotti di combustione, sali, spore e polline delle piante, ecc.
Fino a un'altezza di 100-120 km, grazie alla completa miscelazione dell'aria, la composizione dell'atmosfera è omogenea. Il rapporto tra azoto e ossigeno è costante. Sopra predominano gas inerti, idrogeno, ecc.. Negli strati inferiori dell'atmosfera c'è vapore acqueo. Con la distanza dalla terra, il suo contenuto diminuisce. Sopra, il rapporto tra i gas cambia, ad esempio, ad un'altitudine di 200-800 km, l'ossigeno prevale sull'azoto di 10-100 volte.
L'atmosfera (dall'altro greco ἀτμός - vapore e σφαῖρα - palla) è un guscio gassoso (geosfera) che circonda il pianeta Terra. La sua superficie interna copre l'idrosfera e parzialmente la crosta terrestre, quello esterno confina con la parte vicina alla Terra dello spazio esterno.
La totalità delle sezioni di fisica e chimica che studiano l'atmosfera è comunemente chiamata fisica atmosferica. L'atmosfera determina il tempo sulla superficie della Terra, la meteorologia è lo studio del tempo e la climatologia è lo studio delle variazioni climatiche a lungo termine.
Proprietà fisiche
Lo spessore dell'atmosfera è di circa 120 km dalla superficie terrestre. La massa totale d'aria nell'atmosfera è (5,1-5,3) 1018 kg. Di questi, la massa di aria secca è (5,1352 ± 0,0003) 1018 kg, la massa totale di vapore acqueo è in media di 1,27 1016 kg.
La massa molare dell'aria secca pulita è 28,966 g/mol, la densità dell'aria vicino alla superficie del mare è di circa 1,2 kg/m3. La pressione a 0 °C al livello del mare è 101.325 kPa; temperatura critica - -140,7 ° C (~ 132,4 K); pressione critica - 3,7 MPa; Cp a 0 °C - 1,0048 103 J/(kg K), Cv - 0,7159 103 J/(kg K) (a 0 °C). La solubilità dell'aria in acqua (in massa) a 0 ° C - 0,0036%, a 25 ° C - 0,0023%.
Per le "condizioni normali" alla superficie terrestre si prendono: densità 1,2 kg/m3, pressione barometrica 101,35 kPa, temperatura più 20 °C e umidità relativa 50%. Questi indicatori condizionali hanno un valore puramente ingegneristico.
Composizione chimica
L'atmosfera terrestre si è formata a seguito del rilascio di gas durante le eruzioni vulcaniche. Con l'avvento degli oceani e della biosfera, si è formata anche a causa dello scambio di gas con acqua, piante, animali e dei loro prodotti di decomposizione nei suoli e nelle paludi.
Attualmente l'atmosfera terrestre è costituita principalmente da gas e varie impurità (polvere, gocce d'acqua, cristalli di ghiaccio, sali marini, prodotti della combustione).
La concentrazione dei gas che compongono l'atmosfera è pressoché costante, ad eccezione dell'acqua (H2O) e dell'anidride carbonica (CO2).
Composizione dell'aria secca
| Azoto | ||
| Ossigeno | ||
| Argon | ||
| Acqua | ||
| Diossido di carbonio | ||
| Neon | ||
| Elio | ||
| Metano | ||
| Krypton | ||
| Idrogeno | ||
| Xeno | ||
| Ossido nitroso |
Oltre ai gas indicati nella tabella, l'atmosfera contiene SO2, NH3, CO, ozono, idrocarburi, HCl, HF, vapore di Hg, I2, oltre a NO e molti altri gas in piccole quantità. Nella troposfera è costantemente presente una grande quantità di particelle solide e liquide in sospensione (aerosol).
La struttura dell'atmosfera
Troposfera
Il suo limite superiore è ad un'altitudine di 8-10 km a latitudini polari, 10-12 km a quelle temperate e 16-18 km a latitudini tropicali; inferiore in inverno che in estate. Lo strato più basso e principale dell'atmosfera contiene più dell'80% della massa totale di aria atmosferica e circa il 90% di tutto il vapore acqueo presente nell'atmosfera. Nella troposfera, la turbolenza e la convezione sono molto sviluppate, compaiono nuvole, si sviluppano cicloni e anticicloni. La temperatura diminuisce con l'altitudine con una pendenza media verticale di 0,65°/100 m
tropopausa
Lo strato di transizione dalla troposfera alla stratosfera, lo strato dell'atmosfera in cui si interrompe la diminuzione della temperatura con l'altezza.
Stratosfera
Lo strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Sono tipici un leggero cambiamento di temperatura nello strato di 11-25 km (lo strato inferiore della stratosfera) e il suo aumento nello strato di 25-40 km da -56,5 a 0,8 ° C (strato stratosferico superiore o regione di inversione). Raggiunto un valore di circa 273 K (quasi 0 °C) ad una quota di circa 40 km, la temperatura rimane costante fino ad una quota di circa 55 km. Questa regione a temperatura costante è chiamata stratopausa ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera.
Stratopausa
Lo strato limite dell'atmosfera tra la stratosfera e la mesosfera. C'è un massimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa 0 °C).
Mesosfera
La mesosfera inizia a un'altitudine di 50 km e si estende fino a 80-90 km. La temperatura diminuisce con l'altezza con un gradiente verticale medio di (0,25-0,3)°/100 m Il principale processo energetico è il trasferimento di calore radiante. Complessi processi fotochimici che coinvolgono radicali liberi, molecole eccitate vibrazionalmente, ecc., causano la luminescenza atmosferica.
mesopausa
Strato di transizione tra mesosfera e termosfera. C'è un minimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa -90 °C).
Linea Karman
Altitudine sul livello del mare, che è convenzionalmente accettata come confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio. Secondo la definizione FAI, la Linea Karman si trova a un'altitudine di 100 km sul livello del mare.
Confine dell'atmosfera terrestre
Termosfera
Il limite superiore è di circa 800 km. La temperatura sale a quote di 200-300 km, dove raggiunge valori dell'ordine di 1500 K, dopodiché si mantiene pressoché costante fino alle quote elevate. Sotto l'influenza della radiazione solare ultravioletta e dei raggi X e della radiazione cosmica, l'aria viene ionizzata ("luci polari"): le principali regioni della ionosfera si trovano all'interno della termosfera. Ad altitudini superiori a 300 km, predomina l'ossigeno atomico. Il limite superiore della termosfera è in gran parte determinato dall'attività attuale del Sole. Durante i periodi di bassa attività, ad esempio nel 2008-2009, si verifica una notevole diminuzione delle dimensioni di questo livello.
Termopausa
La regione dell'atmosfera sopra la termosfera. In questa regione l'assorbimento della radiazione solare è insignificante e la temperatura non cambia con l'altezza.
Exosphere (sfera a dispersione)
Esosfera - zona di dispersione, la parte esterna della termosfera, situata sopra i 700 km. Il gas nell'esosfera è altamente rarefatto e quindi le sue particelle perdono nello spazio interplanetario (dissipazione).
Fino a un'altitudine di 100 km, l'atmosfera è una miscela omogenea e ben miscelata di gas. Negli strati più alti, la distribuzione dei gas in altezza dipende dalle loro masse molecolari, la concentrazione dei gas più pesanti diminuisce più velocemente con la distanza dalla superficie terrestre. A causa della diminuzione della densità del gas, la temperatura scende da 0 °C nella stratosfera a -110 °C nella mesosfera. Tuttavia, l'energia cinetica delle singole particelle ad altitudini di 200–250 km corrisponde a una temperatura di ~150 °C. Oltre i 200 km si osservano significative fluttuazioni di temperatura e densità del gas nel tempo e nello spazio.
Ad un'altitudine di circa 2000-3500 km, l'esosfera passa gradualmente nel cosiddetto vuoto spaziale vicino, che è riempito con particelle altamente rarefatte di gas interplanetario, principalmente atomi di idrogeno. Ma questo gas è solo una parte della materia interplanetaria. L'altra parte è composta da particelle simili a polvere di origine cometaria e meteorica. Oltre alle particelle di polvere estremamente rarefatte, in questo spazio penetrano radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari di origine solare e galattica.
La troposfera rappresenta circa l'80% della massa dell'atmosfera, la stratosfera rappresenta circa il 20%; la massa della mesosfera non è superiore allo 0,3%, la termosfera è inferiore allo 0,05% della massa totale dell'atmosfera. Sulla base delle proprietà elettriche nell'atmosfera, si distinguono la neutrosfera e la ionosfera. Attualmente si ritiene che l'atmosfera si estenda fino a un'altitudine di 2000-3000 km.
A seconda della composizione del gas nell'atmosfera, si distinguono omosfera ed eterosfera. L'eterosfera è un'area in cui la gravità ha un effetto sulla separazione dei gas, poiché la loro miscelazione a tale altezza è trascurabile. Da qui segue la composizione variabile dell'eterosfera. Al di sotto di esso si trova una parte dell'atmosfera ben mescolata e omogenea, chiamata omosfera. Il confine tra questi strati è chiamato turbopausa e si trova a un'altitudine di circa 120 km.
Altre proprietà dell'atmosfera ed effetti sul corpo umano
Già a un'altitudine di 5 km sul livello del mare, una persona non addestrata sviluppa carenza di ossigeno e, senza adattamento, le prestazioni di una persona sono significativamente ridotte. Qui finisce la zona fisiologica dell'atmosfera. La respirazione umana diventa impossibile a un'altitudine di 9 km, sebbene fino a circa 115 km l'atmosfera contenga ossigeno.
L'atmosfera ci fornisce l'ossigeno di cui abbiamo bisogno per respirare. Tuttavia, a causa del calo della pressione totale dell'atmosfera man mano che si sale in quota, anche la pressione parziale dell'ossigeno diminuisce di conseguenza.
I polmoni umani contengono costantemente circa 3 litri di aria alveolare. La pressione parziale dell'ossigeno nell'aria alveolare a pressione atmosferica normale è di 110 mm Hg. Art., pressione dell'anidride carbonica - 40 mm Hg. Art. e vapore acqueo - 47 mm Hg. Arte. Con l'aumentare dell'altitudine, la pressione dell'ossigeno diminuisce e la pressione totale del vapore acqueo e dell'anidride carbonica nei polmoni rimane quasi costante - circa 87 mm Hg. Arte. Il flusso di ossigeno nei polmoni si interromperà completamente quando la pressione dell'aria circostante diventa uguale a questo valore.
Ad un'altitudine di circa 19-20 km, la pressione atmosferica scende a 47 mm Hg. Arte. Pertanto, a questa altezza, l'acqua e il liquido interstiziale iniziano a bollire nel corpo umano. Fuori dalla cabina pressurizzata a queste altitudini, la morte avviene quasi istantaneamente. Pertanto, dal punto di vista della fisiologia umana, lo "spazio" inizia già a un'altitudine di 15-19 km.
Densi strati d'aria - la troposfera e la stratosfera - ci proteggono dagli effetti dannosi delle radiazioni. Con una sufficiente rarefazione dell'aria, ad altitudini superiori a 36 km, le radiazioni ionizzanti hanno un effetto intenso sul corpo - primario Raggi cosmici; ad altitudini superiori a 40 km, opera la parte ultravioletta dello spettro solare, pericolosa per l'uomo.
Man mano che saliamo a un'altezza sempre maggiore sopra la superficie terrestre, tali fenomeni che ci sono familiari osservano negli strati inferiori dell'atmosfera, come la propagazione del suono, il verificarsi di portanza e resistenza aerodinamica, trasferimento di calore per convezione, ecc. ., si indeboliscono gradualmente e poi scompaiono completamente.
In strati d'aria rarefatti, la propagazione del suono è impossibile. Fino ad altitudini di 60-90 km, è ancora possibile utilizzare la resistenza dell'aria e la portanza per il volo aerodinamico controllato. Ma partendo da quote di 100-130 km, i concetti del numero M e della barriera del suono familiari a ogni pilota perdono di significato: c'è una linea condizionale Karman, oltre la quale inizia la zona di volo puramente balistico, che può essere controllato solo usando forze reattive.
Ad altitudini superiori a 100 km, l'atmosfera è privata anche di un'altra proprietà notevole: la capacità di assorbire, condurre e trasferire energia termica per convezione (cioè per mezzo della miscelazione dell'aria). Ciò significa che vari elementi dell'equipaggiamento, l'equipaggiamento della stazione spaziale orbitale non potranno essere raffreddati dall'esterno nel modo in cui normalmente avviene su un aeroplano, con l'aiuto di getti d'aria e radiatori d'aria. A questa quota, così come nello spazio in genere, l'unico modo per trasferire il calore è l'irraggiamento termico.
Storia della formazione dell'atmosfera
Secondo la teoria più comune, l'atmosfera terrestre è stata nel tempo in tre diverse composizioni. Inizialmente, era costituito da gas leggeri (idrogeno ed elio) catturati dallo spazio interplanetario. Questa è la cosiddetta atmosfera primaria (circa quattro miliardi di anni fa). Nella fase successiva, l'attività vulcanica attiva ha portato alla saturazione dell'atmosfera con gas diversi dall'idrogeno (anidride carbonica, ammoniaca, vapore acqueo). È così che si è formata l'atmosfera secondaria (da circa tre miliardi di anni ai giorni nostri). Questa atmosfera era rigenerante. Inoltre, il processo di formazione dell'atmosfera è stato determinato dai seguenti fattori:
- fuoriuscita di gas leggeri (idrogeno ed elio) nello spazio interplanetario;
- reazioni chimiche che si verificano nell'atmosfera sotto l'influenza di radiazioni ultraviolette, scariche di fulmini e altri fattori.
Gradualmente, questi fattori hanno portato alla formazione di un'atmosfera terziaria, caratterizzata da un contenuto molto più basso di idrogeno e un contenuto molto più elevato di azoto e anidride carbonica (formata a seguito di reazioni chimiche da ammoniaca e idrocarburi).
Azoto
La formazione di una grande quantità di azoto N2 è dovuta all'ossidazione dell'atmosfera ammoniaca-idrogeno da parte dell'ossigeno molecolare O2, che iniziò a provenire dalla superficie del pianeta a seguito della fotosintesi, a partire da 3 miliardi di anni fa. L'azoto N2 viene anche rilasciato nell'atmosfera a seguito della denitrificazione dei nitrati e di altri composti contenenti azoto. L'azoto viene ossidato dall'ozono a NO nell'alta atmosfera.
L'azoto N2 entra nelle reazioni solo in condizioni specifiche (ad esempio, durante una scarica di fulmini). L'ossidazione dell'azoto molecolare da parte dell'ozono durante le scariche elettriche viene utilizzata in piccole quantità nella produzione industriale di fertilizzanti azotati. Può essere ossidato con un basso consumo energetico e convertito in una forma biologicamente attiva dai cianobatteri ( alghe blu verdi) e batteri noduli che formano una simbiosi rizobia con le leguminose, i cosiddetti. sovescio.
Ossigeno
La composizione dell'atmosfera iniziò a cambiare radicalmente con l'avvento degli organismi viventi sulla Terra, a seguito della fotosintesi, accompagnata dal rilascio di ossigeno e dall'assorbimento di anidride carbonica. Inizialmente, l'ossigeno veniva speso per l'ossidazione dei composti ridotti: ammoniaca, idrocarburi, la forma ferrosa del ferro contenuta negli oceani, ecc. Alla fine di questa fase, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera iniziò a crescere. A poco a poco, si formò un'atmosfera moderna con proprietà ossidanti. Poiché ciò ha causato cambiamenti seri e bruschi in molti processi che si verificano nell'atmosfera, nella litosfera e nella biosfera, questo evento è stato chiamato la catastrofe dell'ossigeno.
Durante il Fanerozoico, la composizione dell'atmosfera e il contenuto di ossigeno subirono cambiamenti. Sono correlati principalmente con il tasso di deposizione di rocce sedimentarie organiche. Quindi, durante i periodi di accumulo di carbone, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera, a quanto pare, ha notevolmente superato il livello moderno.
Diossido di carbonio
Il contenuto di CO2 nell'atmosfera dipende dall'attività vulcanica e dai processi chimici nei gusci della terra, ma soprattutto dall'intensità della biosintesi e decomposizione della materia organica nella biosfera terrestre. Quasi l'intera attuale biomassa del pianeta (circa 2,4 1012 tonnellate) si forma a causa dell'anidride carbonica, dell'azoto e del vapore acqueo contenuti nell'aria atmosferica. Sepolta negli oceani, nelle paludi e nelle foreste, la materia organica si trasforma in carbone, petrolio e gas naturale.
gas nobili
La fonte dei gas inerti - argon, elio e krypton - sono le eruzioni vulcaniche e il decadimento degli elementi radioattivi. La terra nel suo insieme e l'atmosfera in particolare sono impoverite di gas inerti rispetto allo spazio. Si ritiene che la ragione di ciò risieda nella continua fuoriuscita di gas nello spazio interplanetario.
Inquinamento dell'aria
Recentemente, l'uomo ha cominciato a influenzare l'evoluzione dell'atmosfera. Il risultato della sua attività fu un costante aumento del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera dovuto alla combustione di combustibili idrocarburici accumulati nelle precedenti epoche geologiche. Enormi quantità di CO2 vengono consumate durante la fotosintesi e assorbite dagli oceani del mondo. Questo gas entra nell'atmosfera per la decomposizione di rocce carbonatiche e sostanze organiche di origine vegetale e animale, oltre che per vulcanismo e attività produttive umane. Negli ultimi 100 anni, il contenuto di CO2 nell'atmosfera è aumentato del 10%, con la maggior parte (360 miliardi di tonnellate) proveniente dalla combustione di combustibili. Se il tasso di crescita della combustione del carburante continua, nei prossimi 200-300 anni la quantità di CO2 nell'atmosfera raddoppierà e potrebbe portare al cambiamento climatico globale.
La combustione del carburante è la principale fonte di gas inquinanti (CO, NO, SO2). L'anidride solforosa viene ossidata dall'ossigeno atmosferico a SO3 e dall'ossido nitrico a NO2 nell'alta atmosfera, che a sua volta interagiscono con il vapore acqueo, e l'acido solforico risultante H2SO4 e l'acido nitrico HNO3 cadono sulla superficie terrestre sotto forma di so- chiamato. pioggia acida. L'uso di motori a combustione interna comporta un notevole inquinamento atmosferico con ossidi di azoto, idrocarburi e composti del piombo (piombo tetraetile) Pb(CH3CH2)4.
L'inquinamento atmosferico da aerosol è causato sia da cause naturali (eruzione vulcanica, tempeste di polvere, trascinamento di goccioline di acqua di mare e pollini vegetali, ecc.) sia dall'attività economica umana (estrazione di minerali e materiali da costruzione, combustione di combustibili, produzione di cemento, ecc. .). L'intensa rimozione su larga scala di particelle solide nell'atmosfera è una delle possibili cause del cambiamento climatico sul pianeta.
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Il suo limite superiore è ad un'altitudine di 8-10 km a latitudini polari, 10-12 km a quelle temperate e 16-18 km a latitudini tropicali; inferiore in inverno che in estate. Lo strato più basso e principale dell'atmosfera. Contiene più dell'80% della massa totale dell'aria atmosferica e circa il 90% di tutto il vapore acqueo presente nell'atmosfera. Turbolenza e convezione sono fortemente sviluppate nella troposfera, compaiono nuvole, si sviluppano cicloni e anticicloni. La temperatura diminuisce con l'altitudine con una pendenza media verticale di 0,65°/100 m
Per le "condizioni normali" alla superficie terrestre si prendono: densità 1,2 kg/m3, pressione barometrica 101,35 kPa, temperatura più 20 °C e umidità relativa 50%. Questi indicatori condizionali hanno un valore puramente ingegneristico.
Stratosfera
Lo strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Sono tipici un leggero cambiamento di temperatura nello strato di 11-25 km (strato inferiore della stratosfera) e il suo aumento nello strato di 25-40 km da -56,5 a 0,8 ° (stratosfera superiore o regione di inversione). Raggiunto un valore di circa 273 K (quasi 0°C) ad una quota di circa 40 km, la temperatura rimane costante fino ad una quota di circa 55 km. Questa regione a temperatura costante è chiamata stratopausa ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera.
Stratopausa
Lo strato limite dell'atmosfera tra la stratosfera e la mesosfera. C'è un massimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa 0 °C).
Mesosfera
mesopausa
Strato di transizione tra mesosfera e termosfera. C'è un minimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa -90°C).
Linea Karman
Altitudine sul livello del mare, che è convenzionalmente accettata come confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio.
Termosfera
Il limite superiore è di circa 800 km. La temperatura sale a quote di 200-300 km, dove raggiunge valori dell'ordine di 1500 K, dopodiché si mantiene pressoché costante fino alle quote elevate. Sotto l'influenza della radiazione solare ultravioletta e dei raggi X e della radiazione cosmica, l'aria viene ionizzata ("luci polari"): le principali regioni della ionosfera si trovano all'interno della termosfera. Ad altitudini superiori a 300 km, predomina l'ossigeno atomico.
Exosphere (sfera a dispersione)
Fino a un'altitudine di 100 km, l'atmosfera è una miscela omogenea e ben miscelata di gas. Negli strati più alti, la distribuzione dei gas in altezza dipende dalle loro masse molecolari, la concentrazione dei gas più pesanti diminuisce più velocemente con la distanza dalla superficie terrestre. A causa della diminuzione della densità del gas, la temperatura scende da 0 °C nella stratosfera a -110 °C nella mesosfera. Tuttavia, l'energia cinetica delle singole particelle ad altitudini di 200–250 km corrisponde a una temperatura di ~1500°C. Oltre i 200 km si osservano significative fluttuazioni di temperatura e densità del gas nel tempo e nello spazio.
Ad un'altitudine di circa 2000-3000 km, l'esosfera passa gradualmente nella cosiddetta vicino al vuoto spaziale, che è riempito con particelle altamente rarefatte di gas interplanetario, principalmente atomi di idrogeno. Ma questo gas è solo una parte della materia interplanetaria. L'altra parte è composta da particelle simili a polvere di origine cometaria e meteorica. Oltre a particelle simili a polvere estremamente rarefatte, in questo spazio penetrano radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari di origine solare e galattica.
La troposfera rappresenta circa l'80% della massa dell'atmosfera, la stratosfera rappresenta circa il 20%; la massa della mesosfera non è superiore allo 0,3%, la termosfera è inferiore allo 0,05% della massa totale dell'atmosfera. Sulla base delle proprietà elettriche nell'atmosfera, si distinguono la neutrosfera e la ionosfera. Attualmente si ritiene che l'atmosfera si estenda fino a un'altitudine di 2000-3000 km.
A seconda della composizione del gas nell'atmosfera, emettono omosfera e eterosfera. eterosfera- questa è un'area in cui la gravità influisce sulla separazione dei gas, poiché la loro miscelazione a tale altezza è trascurabile. Da qui segue la composizione variabile dell'eterosfera. Al di sotto di esso si trova una parte dell'atmosfera ben mescolata e omogenea, chiamata omosfera. Il confine tra questi strati è chiamato turbopausa, si trova ad un'altitudine di circa 120 km.
Proprietà fisiche
Lo spessore dell'atmosfera è di circa 2000 - 3000 km dalla superficie terrestre. La massa totale dell'aria - (5,1-5,3)?10 18 kg. La massa molare dell'aria secca pulita è 28.966. Pressione a 0 °C al livello del mare 101.325 kPa; temperatura critica ?140,7 °C; pressione critica 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). Solubilità dell'aria in acqua a 0°С - 0,036%, a 25°С - 0,22%.
Proprietà fisiologiche e di altro tipo dell'atmosfera
Già a un'altitudine di 5 km sul livello del mare, una persona non addestrata sviluppa carenza di ossigeno e, senza adattamento, le prestazioni di una persona sono significativamente ridotte. Qui finisce la zona fisiologica dell'atmosfera. La respirazione umana diventa impossibile a un'altitudine di 15 km, sebbene fino a circa 115 km l'atmosfera contenga ossigeno.
L'atmosfera ci fornisce l'ossigeno di cui abbiamo bisogno per respirare. Tuttavia, a causa del calo della pressione totale dell'atmosfera man mano che si sale in quota, anche la pressione parziale dell'ossigeno diminuisce di conseguenza.
I polmoni umani contengono costantemente circa 3 litri di aria alveolare. La pressione parziale dell'ossigeno nell'aria alveolare a pressione atmosferica normale è di 110 mm Hg. Art., pressione dell'anidride carbonica - 40 mm Hg. Art. e vapore acqueo - 47 mm Hg. Arte. Con l'aumentare dell'altitudine, la pressione dell'ossigeno diminuisce e la pressione totale del vapore acqueo e dell'anidride carbonica nei polmoni rimane quasi costante - circa 87 mm Hg. Arte. Il flusso di ossigeno nei polmoni si interromperà completamente quando la pressione dell'aria circostante diventa uguale a questo valore.
Ad un'altitudine di circa 19-20 km, la pressione atmosferica scende a 47 mm Hg. Arte. Pertanto, a questa altezza, l'acqua e il liquido interstiziale iniziano a bollire nel corpo umano. Fuori dalla cabina pressurizzata a queste altitudini, la morte avviene quasi istantaneamente. Pertanto, dal punto di vista della fisiologia umana, lo "spazio" inizia già a un'altitudine di 15-19 km.
Densi strati d'aria - la troposfera e la stratosfera - ci proteggono dagli effetti dannosi delle radiazioni. Con una sufficiente rarefazione dell'aria, ad altitudini superiori a 36 km, le radiazioni ionizzanti, i raggi cosmici primari, hanno un effetto intenso sul corpo; ad altitudini superiori a 40 km, opera la parte ultravioletta dello spettro solare, pericolosa per l'uomo.
Man mano che saliamo a un'altezza sempre maggiore sopra la superficie terrestre, gradualmente indeboliamo, e poi scompaiono completamente, quei fenomeni che ci sono familiari osservati negli strati inferiori dell'atmosfera, come la propagazione del suono, il verificarsi di portanza aerodinamica e resistenza, trasferimento di calore per convezione, ecc.
In strati d'aria rarefatti, la propagazione del suono è impossibile. Fino ad altitudini di 60-90 km, è ancora possibile utilizzare la resistenza dell'aria e la portanza per il volo aerodinamico controllato. Ma partendo da altitudini di 100-130 km, i concetti del numero M e della barriera del suono familiari ad ogni pilota perdono il loro significato, lì passa la Linea Karman condizionata, oltre la quale inizia la sfera del volo puramente balistico, che può essere solo controllata utilizzando forze reattive.
Ad altitudini superiori a 100 km, l'atmosfera è privata anche di un'altra proprietà notevole: la capacità di assorbire, condurre e trasferire energia termica per convezione (cioè per mezzo della miscelazione dell'aria). Ciò significa che vari elementi dell'equipaggiamento, l'equipaggiamento della stazione spaziale orbitale non potranno essere raffreddati dall'esterno nel modo in cui normalmente avviene su un aeroplano, con l'aiuto di getti d'aria e radiatori d'aria. A tale altezza, come nello spazio in generale, l'unico modo per trasferire il calore è la radiazione termica.
Composizione dell'atmosfera
L'atmosfera terrestre è costituita principalmente da gas e varie impurità (polvere, gocce d'acqua, cristalli di ghiaccio, sali marini, prodotti della combustione).
La concentrazione dei gas che compongono l'atmosfera è pressoché costante, ad eccezione dell'acqua (H 2 O) e dell'anidride carbonica (CO 2).
| Gas | Contenuto in volume, % |
Contenuto a peso, % |
|---|---|---|
| Azoto | 78,084 | 75,50 |
| Ossigeno | 20,946 | 23,10 |
| Argon | 0,932 | 1,286 |
| Acqua | 0,5-4 | - |
| Diossido di carbonio | 0,032 | 0,046 |
| Neon | 1.818 × 10 -3 | 1,3 × 10 -3 |
| Elio | 4,6 × 10 -4 | 7,2×10 -5 |
| Metano | 1,7 × 10 -4 | - |
| Krypton | 1,14 × 10 -4 | 2,9×10 -4 |
| Idrogeno | 5×10 -5 | 7,6×10 -5 |
| Xeno | 8,7×10 -6 | - |
| Ossido nitroso | 5×10 -5 | 7,7×10 -5 |
Oltre ai gas indicati nella tabella, l'atmosfera contiene SO 2, NH 3, CO, ozono, idrocarburi, HCl, vapori, I 2, oltre a molti altri gas in piccole quantità. Nella troposfera è costantemente presente una grande quantità di particelle solide e liquide in sospensione (aerosol).
Storia della formazione dell'atmosfera
Secondo la teoria più comune, l'atmosfera terrestre è stata nel tempo in quattro diverse composizioni. Inizialmente, era costituito da gas leggeri (idrogeno ed elio) catturati dallo spazio interplanetario. Questo cosiddetto atmosfera primaria(circa quattro miliardi di anni fa). Nella fase successiva, l'attività vulcanica attiva ha portato alla saturazione dell'atmosfera con gas diversi dall'idrogeno (anidride carbonica, ammoniaca, vapore acqueo). Questo è come atmosfera secondaria(circa tre miliardi di anni prima dei nostri giorni). Questa atmosfera era rigenerante. Inoltre, il processo di formazione dell'atmosfera è stato determinato dai seguenti fattori:
- fuoriuscita di gas leggeri (idrogeno ed elio) nello spazio interplanetario;
- reazioni chimiche che si verificano nell'atmosfera sotto l'influenza di radiazioni ultraviolette, scariche di fulmini e altri fattori.
A poco a poco, questi fattori hanno portato alla formazione atmosfera terziaria, caratterizzato da un contenuto molto più basso di idrogeno e da un contenuto molto più alto di azoto e anidride carbonica (formata a seguito di reazioni chimiche da ammoniaca e idrocarburi).
Azoto
La formazione di una grande quantità di N 2 è dovuta all'ossidazione dell'atmosfera ammoniaca-idrogeno da parte dell'O 2 molecolare, che iniziò a provenire dalla superficie del pianeta a seguito della fotosintesi, a partire da 3 miliardi di anni fa. N 2 viene rilasciato nell'atmosfera anche come risultato della denitrificazione dei nitrati e di altri composti contenenti azoto. L'azoto viene ossidato dall'ozono a NO nell'alta atmosfera.
L'azoto N 2 entra in reazioni solo in condizioni specifiche (ad esempio durante una scarica di fulmini). L'ossidazione dell'azoto molecolare da parte dell'ozono durante le scariche elettriche viene utilizzata nella produzione industriale di fertilizzanti azotati. Può essere ossidato con un basso consumo energetico e convertito in una forma biologicamente attiva dai cianobatteri (alghe blu-verdi) e dai batteri noduli che formano la simbiosi rizobiale con i legumi, i cosiddetti. sovescio.
Ossigeno
La composizione dell'atmosfera iniziò a cambiare radicalmente con l'avvento degli organismi viventi sulla Terra, a seguito della fotosintesi, accompagnata dal rilascio di ossigeno e dall'assorbimento di anidride carbonica. Inizialmente, l'ossigeno veniva speso per l'ossidazione dei composti ridotti: ammoniaca, idrocarburi, la forma ferrosa del ferro contenuta negli oceani, ecc. Alla fine di questa fase, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera iniziò a crescere. A poco a poco, si formò un'atmosfera moderna con proprietà ossidanti. Poiché ciò ha causato cambiamenti seri e bruschi in molti processi che si verificano nell'atmosfera, nella litosfera e nella biosfera, questo evento è stato chiamato la catastrofe dell'ossigeno.
Diossido di carbonio
Il contenuto di CO 2 nell'atmosfera dipende dall'attività vulcanica e dai processi chimici nei gusci della terra, ma soprattutto dall'intensità della biosintesi e decomposizione della materia organica nella biosfera terrestre. Quasi l'intera attuale biomassa del pianeta (circa 2,4 × 10 12 tonnellate) si forma a causa dell'anidride carbonica, dell'azoto e del vapore acqueo contenuti nell'aria atmosferica. Sepolta nell'oceano, nelle paludi e nelle foreste, la materia organica si trasforma in carbone, petrolio e gas naturale. (vedi Ciclo del carbonio geochimico)
gas nobili
Inquinamento dell'aria
Recentemente, l'uomo ha cominciato a influenzare l'evoluzione dell'atmosfera. Il risultato della sua attività fu un costante aumento significativo del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera dovuto alla combustione di combustibili idrocarburici accumulati in precedenti epoche geologiche. Enormi quantità di CO 2 vengono consumate durante la fotosintesi e assorbite dagli oceani del mondo. Questo gas entra nell'atmosfera per la decomposizione di rocce carbonatiche e sostanze organiche di origine vegetale e animale, oltre che per vulcanismo e attività produttive umane. Negli ultimi 100 anni, il contenuto di CO 2 nell'atmosfera è aumentato del 10%, con la maggior parte (360 miliardi di tonnellate) proveniente dalla combustione di combustibili. Se il tasso di crescita della combustione del carburante continua, nei prossimi 50-60 anni la quantità di CO 2 nell'atmosfera raddoppierà e potrebbe portare al cambiamento climatico globale.
La combustione del carburante è la principale fonte di gas inquinanti (СО,, SO 2). L'anidride solforosa viene ossidata dall'ossigeno atmosferico a SO 3 nell'atmosfera superiore, che a sua volta interagisce con il vapore acqueo e l'ammoniaca, e l'acido solforico risultante (H 2 SO 4) e il solfato di ammonio ((NH 4) 2 SO 4) ritornano a la superficie della Terra sotto forma di un cosiddetto. pioggia acida. L'uso di motori a combustione interna comporta un notevole inquinamento atmosferico con ossidi di azoto, idrocarburi e composti di piombo (piombo tetraetile Pb (CH 3 CH 2) 4)).
L'inquinamento atmosferico da aerosol è causato sia da cause naturali (eruzione vulcanica, tempeste di polvere, trascinamento di goccioline di acqua di mare e pollini vegetali, ecc.) sia dall'attività economica umana (estrazione di minerali e materiali da costruzione, combustione di combustibili, produzione di cemento, ecc. .). L'intensa rimozione su larga scala di particelle solide nell'atmosfera è una delle possibili cause del cambiamento climatico sul pianeta.
Letteratura
- V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov "Biologia e medicina spaziale" (2a edizione, rivista e ampliata), M.: "Prosveshchenie", 1975, 223 pagine.
- NV Gusakova "Chimica dell'ambiente", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 s ISBN 5-222-05386-5
- Sokolov V. A. Geochimica dei gas naturali, M., 1971;
- McEwen M., Phillips L.. Chimica atmosferica, M., 1978;
- Wark K., Warner S., Inquinamento atmosferico. Fonti e controllo, trad. dall'inglese, M.. 1980;
- Monitoraggio dell'inquinamento di fondo degli ambienti naturali. v. 1, L., 1982.
Guarda anche
Collegamenti
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