Воздух - основа нашей жизни

Что мы поглощаем более всего в своей жизни и без чего можем обходиться самое малое время? Конечно – это воздух! Очень мало людей знают, сколько воздуха они вдыхают. За сутки, делая около 20000 вдохов-выдохов, человек пропускает через легкие 15 кг воздуха, тогда как пищи он поглощает всего примерно 1,5 кг, а воды 2-3 кг. Без воздуха мы можем прожить не более 5 минут, но 5 дней без воды и 5 недель без пищи. Ясно, что качество воздуха всегда должно быть высоким.Воздух, которым мы дышим, является смесью многих газов, это видно из табл. 1. Как видно из таблицы на долю трех основных газов (азот, кислород и аргон) приходится 99,96% воздуха, которым мы дышим, а на долю всех остальных газов (без учета водяного пара) – лишь 0,04%. Они находятся в атмосфере в постоянном соотношении примерно до высоты порядка 100 км, т.к. до этих высот она хорошо перемешена вертикальными и горизонтальными движениями.

Таблица 1. Газовый состав атмосферы

Постоянные газы – это газы, концентрация которых не меняется в пространстве и времени до высот 90-100 км. Переменные газы – это газы, концентрация которых меняется во времени и в пространстве.Самый распространенный в атмосфере газ – азот. Он поступает в атмосферу преимущественно при разложении растительности и при извержении вулканов. Азот играет важную роль в обмене веществ в растительном и животном мире. Большая его часть удаляется из воздуха за счет биологических процессов, связанных с жизнью в море и ростом растений. Кроме того, азот превращается в окислы азота при высокотемпературных процессах сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания и самолетных двигателях. Концентрация азота в атмосфере остается приблизительно постоянной, что указывает на соблюдения баланса между процессами его поступления и выведения из атмосферы.То же самое можно сказать и об атмосферном кислороде, который образуется в основном при фотосинтезе во время роста растений. При формировании зеленой массы листья растений поглощают углекислый газ и выделяют кислород, который в свою очередь удаляется из воздуха людьми и животными, чьи легкие при дыхании кислород и выделяют углекислый газ. Кислород содержится также в воде океанов и озер; он поглощается при распаде органической материи, вступая в реакцию с другими элементами, а также при ржавлении железа и стали.Остальные газы, содержащиеся в очень малых количествах, тем не менее, играют в нашей жизни очень важную роль (особенно, например, углекислый газ и озон). До 100 км атмосфера окружает Землю в виде однородной по составу и сравнительно плотной пленки. Если сравнить эти 100 км с радиусом Земли – 6371 км, то относительная толщина этого слоя составляет всего 0,016. Но именно он обеспечивает нашу жизнь. Вот как тонка и, следовательно, хрупка наша атмосфера. Выше 100 км начинает качественно меняться состав основных составляющих атмосферы под действием ультрафиолетового солнечного излучения, солнечного ветра (потока выброшенных им частиц) и уменьшения силы земного притяжения. С начала в заметных количествах с высоты около 90 км в ней появляется наряду с молекулярным (О₂) атомарный кислород (О). До высоты 120 км основные газы в порядке убывания их концентрации расположены так: азот – N₂, молекулярный кислород – О₂, атомарный кислород – О. Примерно на высоте 120 км концентрации О₂ и О сравниваются и выше, в слое 120-180 км, эти газы уже следуют  в порядке: N₂, О, О₂. Затем, на высоте около 180 км сравниваются концентрации О и N₂, после чего в слое 180-400 км порядком их расположения становится: О, N₂, О₂. Наконец, выше 400-600 км в верхней атмосфере сначала начинает преобладать гелий (примерно до 800 км), а затем абсолютно преобладает атомарный водород. Концентрация воздушных частиц (молекул, атомов, ионов и др.) очень быстро убывает с высотой, что видно из следующей таблички

На своей условной верхней границе (несколько тысяч км) атмосфера содержит всего около 1000 частиц в см³, а еще выше в околоземном космическом пространстве, концентрация составляет порядка 100 частиц на см³.Очень большое значение для процессов, протекающих в атмосфере, и жизни на Земле имеют её малые газовые составляющие – водяной пар, углекислый газ, озон и др., а также наличие примесей электрически заряженных частиц – ионов и электронов. Основные сведения о них будут помещены в отдельные сообщения нашего раздела.

Автор: И.А.Павлова, к.г.н., ст. преподаватель кафедры МЭО КРСУ

ссылка - http://www.planet.elcat.kg/?cont=wclim&id=1