Планетарные значения атмосферы

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………3

ГЛАВА 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ПЛАНЕТ…….………..………………...4

1.1 Атмосфера земли: состав и строение...………………….………………………………4

1.2 Атмосферы планет солнечной системы…………….…………………….....................11

1.3 Состояние атмосферы планет…………………….…………………………………….14

ГЛАВА 2 ОБЩЕПЛАНЕТАРНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ АТМОСФЕРЫ………….…………….21

2.1 Изменение состава  атмосферы (воздушной среды)……….…………………………..21

2.2 Значение и роль атмосферы в природе, жизни человека и планеты............................26

2.3 Загрязнение и охрана планетарной атмосферы………….……………….....................28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………...32

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……….…………………………………...33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность исследования данной темы курсовой работы обусловлена тем, что атмосферы планет - газовые оболочки планет, вращающиеся вместе с планетами, рассеивающие и поглощающие солнечное излучение. Атмосфера, газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования начиная с момента зарождения. Атмосфера Земли образована смесью газов, называемой воздухом. Ее основные составляющие - азот и кислород в соотношении приблизительно 4:1.

На человека оказывает воздействие  главным образом состояние нижних 15-25 км атмосферы, поскольку именно в этом нижнем слое сосредоточена  основная масса воздуха. Наука, изучающая атмосферу, называется метеорологией, хотя предметом этой науки являются также погода и ее влияние на человека. Состояние верхних слоев атмосферы, расположенных на высотах от 60 до 300 и даже 1000 км от поверхности Земли, также изменяется. Здесь развиваются сильные ветры, штормы и проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Многие из перечисленных феноменов связаны с потоками солнечной радиации, космического излучения, а также магнитным полем Земли. Высокие слои атмосферы - это также и химическая лаборатория, поскольку там, в условиях, близких к вакууму, некоторые атмосферные газы под влиянием мощного потока солнечной энергии вступают в химические реакции.

Цель курсовой работы - исследование общепланетарных значений атмосферы.

Задачи исследования данной темы курсовой работы:

- Рассмотреть общие сведения  атмосферы планет;

- Изучить атмосферу земли: состав и строение;

- Раскрыть атмосферы планет солнечной системы;

- Определить состояние атмосферы  планет;

- Исследовать общепланетарные  значения атмосферы;

- Описать изменение состава  атмосферы (воздушной среды);

- Уточнить значение и роль  атмосферы в природе, жизни  человека и планеты;

- Охарактеризовать загрязнение  и охрана планетарной атмосферы;

- Подвести итоги исследования данной темы курсовой работы.

Объект исследования атмосфера  планет.

Предметом работы является общепланетарные значения атмосферы.

ГЛАВА 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ПЛАНЕТ

 

1.1 Атмосфера земли: состав и строение

 

Воздушная оболочка, которая окружает нашу планету и вращается вместе с ней, называется атмосферой. Половина всей массы атмосферы сосредоточена в нижних 5 км, а три четверти массы - в нижних 10 км. Выше воздух значительно разрежен, хотя его частицы обнаруживаются на высоте 2000-3000 км над земной поверхностью. Воздух, которым мы дышим, это смесь газов. Больше всего в нём азота - 78 % и кислорода - 21 %. Аргон составляет менее 1 % и 0,03 % - углекислый газ. Другие многочисленные газы, например криптон, ксенон, неон, гелий, водород, озон и прочие, составляют тысячные и миллионные доли процента. Воздух содержит также водяной пар, частички различных веществ, бактерии, пыльцу и космическую пыль.

Атмосфера состоит из нескольких слоев. Нижний слой до высоты 10-15 км над поверхностью Земли называется тропосфера. Она нагревается от Земли, поэтому температура воздуха здесь с высотой падает на 6 °С на 1 километр подъёма. В тропосфере находится почти весь водяной пар, и образуются практически все облака. Высота тропосферы над разными широтами планеты неодинакова. Над полюсами она поднимается до 9 км, над умеренными широтами - до 10-12 км, а над экватором - до 15 км. Процессы, происходящие в тропосфере - формирование и перемещение воздушных масс, образование циклонов и антициклонов, появление облаков и выпадение осадков, - определяют погоду и климат у земной поверхности[1].

Выше тропосферы располагается  стратосфера, которая простирается до 50-55 км. Тропосферу и стратосферу разделяет переходный слой тропопауза, толщиной 1-2 км. В стратосфере на высоте около 25 км температура воздуха постепенно начинает расти и на 50 км достигает + 10 +30 °С. Такое повышение температуры связано с тем, что в стратосфере на высотах 25- 30 км находится слой озона. У поверхности Земли его содержание в воздухе ничтожно мало, а на больших высотах двухатомные молекулы кислорода поглощают ультрафиолетовую солнечную радиацию, образуя трёхатомные молекулы озона. Если бы озон располагался в нижних слоях атмосферы, на высоте с нормальным давлением, толщина его слоя была бы всего 3 мм. Но и в таком небольшом количестве он играет очень важную роль: поглощает вредную для живых организмов часть солнечного излучения[2].

Выше стратосферы примерно до высоты 80 км простирается мезосфера, в которой  температура воздуха с высотой  падает до нескольких десятков градусов ниже нуля.

Верхняя часть атмосферы характеризуется  очень высокими температурами и  называется термосферой. Её разделяют  на две части - ионосферу - до высоты около 1000 км, где воздух сильно ионизован, и экзосферу - свыше 1000 км. В ионосфере молекулы атмосферных газов поглощают ультрафиолетовую радиацию Солнца, при этом образуются заряженные атомы и свободные электроны. В ионосфере наблюдаются полярные сияния.

Атмосфера играет очень важную роль в жизни нашей планеты. Она  предохраняет Землю от сильного нагрева солнечными лучами днём и от переохлаждения ночью. Большая часть метеоритов сгорает в атмосферных слоях, не долетая до поверхности планеты. Атмосфера содержит кислород, необходимый всем организмам, озоновый экран, защищающий жизнь на Земле от губительной части ультрафиолетовой радиации Солнца[3].

Атмосфера это внешняя газовая  оболочка Земли, которая начинается у ее поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения  и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает близко 3 млрд. лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн. лет, как считают ученые, они стабилизировались.

Масса современной атмосферы составляет приблизительно одну миллионную часть массы Земли. С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь. Изменение температуры в границах атмосферы на разных высотах поясняется неодинаковым поглощением солнечной энергии газами. Наиболее интенсивнее тепловые процессы происходят в тропосфере, причем атмосфера нагревается снизу, от поверхности океана и суши.

Следует отметить, что атмосфера  имеет очень большое экологическое  значение. Она защищает все живые  организмы Земли от губительного влияния космических излучений  и ударов метеоритов, регулирует сезонные температурные колебания, уравновешивает и выравнивает суточные. Если бы атмосферы не существовало, то колебание суточной температуры на Земле достигло бы ± 200°С. Атмосфера есть не только животворным «буфером» между космосом и поверхностью нашей планеты, носителем тепла и влаги, через нее происходят также фотосинтез и обмен энергии - главные процессы биосферы. Атмосфера влияет на характер и динамику всех экзогенных процессов, которые происходят в литосфере (физическое и химическое выветривания, деятельность ветра, природных вод, мерзлоты, ледников).

Развитие гидросферы также в  значительной мере зависел от атмосферы  из-за того, что водный баланс и режим  поверхностных и подземных бассейнов  и акваторий формировались под  влиянием режима осадков и испарений. Процессы гидросферы и атмосферы тесно связанные между собою[4].

Одной из главнейших составных атмосферы  есть водный пар, который имеет большую  пространственно-временную изменяемость и сосредоточенный преимущественно  в тропосфере. Важной изменчивой составной атмосферы есть также углекислый газ, изменчивость содержания которого связанна с жизнедеятельностью растений, его растворимостью в морской воде и деятельностью человека (промышленные и транспортные выбросы). В последнее время все более большую роль в атмосфере сыграют аэрозольные пылеватые частицы - продукты человеческой деятельности, которые можно обнаружить не только в тропосфере, но и на больших высотах (щоправда, в мизерных концентрациях). Физические процессы, которые происходят в тропосфере, оказывают большое влияние на климатические условия разных районов Земли.

Слои атмосферы. Атмосфера имеет слоистую структуру.

От поверхности Земли вверх  эти слои:

- Тропосфера;

- Стратосфера;

- Мезосфера;

- Термосфера;

- Экзосфера[5].

Границы между слоями не резкие и  их высота зависит от широты и времени  года. Слоистая структура - результат  температурных изменений на разных высотах. Погода формируется в тропосфере (нижние примерно 10 км: около 6 км над  полюсами и более 16 км над экватором). И верхняя граница тропосферы выше летом, чем зимой.

Тропосфера. Нижняя часть атмосферы, до высоты 10-15 км, в которой сосредоточено 4/5 всей массы атмосферного воздуха, носит название тропосферы. Для нее характерно, что температура здесь с высотой падает в среднем на 0,6°/100 м (в отдельных случаях распределение температуры по вертикали варьирует в широких пределах)[6]. В тропосфере содержится почти весь водяной пар атмосферы, и возникают почти все облака. Сильно развита здесь и турбулентность, особенно вблизи земной поверхности, а также в так называемых струйных течениях в верхней части тропосферы.

Высота, до которой простирается тропосфера, над каждым местом Земли меняется изо дня в день. Кроме того, даже в среднем она различна под  разными широтами и в разные сезоны года. В среднем годовом тропосфера простирается над полюсами до высоты около 9 км, над умеренными широтами до 10-12 км и над экватором до 15-17 км. Средняя годовая температура воздуха у земной поверхности около + 26° на экваторе и около -23° на северном полюсе. На верхней границе тропосферы над экватором средняя температура около - 70°, над северным полюсом зимой около - 65°, а летом около - 45°.

Давление воздуха на верхней  границе тропосферы соответственно ее высоте в 5-8 раз меньше, чем у земной поверхности. Следовательно, основная масса атмосферного воздуха находится именно в тропосфере. Процессы, происходящие в тропосфере, имеют непосредственное и решающее значение для погоды и климата у земной поверхности.

В тропосфере сосредоточен весь водяной пар и именно поэтому все облака образуются в пределах тропосферы. Температура уменьшается с высотой.

Солнечные лучи легко проходят через  тропосферу, а тепло, которое излучает нагретая солнечными лучами Земля, накапливается  в тропосфере: такие газы, как углекислый газ, метан, а также пары воды удерживают тепло. Такой механизм прогревания атмосферы от Земли, нагретой солнечной радиацией, называется парниковый эффект (greenhouse effect). Именно потому, что источником тепла для атмосферы является Земля, температура воздуха с высотой уменьшается.

Граница между турбулентной тропосферой  и спокойной стратосферой называется тропопауза. Здесь образуются быстро движущиеся ветры, называемые «реактивные  потоки» (jet streams)[7].

Когда-то предполагали, что температура атмосферы падает и выше тропосферы, однако измерения в высоких слоях атмосферы показали, что это не так: сразу выше тропопаузы температура почти постоянна, а затем начинает увеличиваться Сильные горизонтальные ветры дуют в стратосфере не образуя турбулентности. Воздух стратосферы очень сухой и поэтому облака редки. Образуются так называемые перламутровые облака (nacreous or mother-of-perl).

Стратосфера очень важна для  жизни на Земле, так именно в этом слое находится небольшое количество озона, которое поглощает сильное ультрафиолетовое излучение, вредное для жизни. Поглощая ультрафиолетовое излучение, озон нагревает стратосферу.

Стратосфера. Над тропосферой до высоты 50-55 км лежит стратосфера, характеризующаяся тем, что температура в ней в среднем растет с высотой. Переходный слой между тропосферой и стратосферой (толщиной 1-2 км) носит название тропопаузы.

Выше были приведены данные о  температуре на верхней границе  тропосферы. Эти температуры характерны и для нижней стратосферы. Таким  образом, температура воздуха в нижней стратосфере над экватором всегда очень низкая; притом летом много ниже, чем над полюсом.

Нижняя стратосфера более или  менее изотермична. Но, начиная с  высоты около 25 км, температура в  стратосфере быстро растет с высотой, достигая на высоте около 50 км максимальных, притом положительных значений (от + 10 до + 30°). Вследствие возрастания температуры с высотой турбулентность в стратосфере мала.