Почему существует воздушная оболочка Земли кратко: разоблачаем мифы

Загадочная воздушная оболочка Земли хранит немало тайн. Давайте развеем мифы и выясним причины ее существования. Пристегните ремни - полет будет увлекательным!

1. Состав атмосферы: главные герои

Основными газами, формирующими атмосферу Земли, являются азот, кислород и углекислый газ. Их процентное соотношение таково:

• азот - 78%
• кислород - 21%
• углекислый газ - 0,03%

Хотя по объему азота значительно больше, кислород играет не меньшую роль, обеспечивая дыхание живых организмов и протекание окислительных реакций. Без углекислого газа невозможен был бы и процесс фотосинтеза растений.

Помимо трех основных газов, в атмосфере присутствуют инертные газы (0,93%) и микрокомпоненты, оказывающие влияние на климат и озоновый экран Земли.

В далеком прошлом состав воздушной оболочки сильно отличался от сегодняшнего. К примеру, 3 млрд лет назад в атмосфере было в 10-200 раз больше углекислого газа! А еще раньше присутствовал сероводород и метан.

Таким образом, атмосфера динамично менялась на протяжении всей истории Земли.

2. Почему газы не падают на Землю? Важная роль движения молекул

Ключевым фактором, не позволяющим молекулам газов осесть на поверхность планеты, является их хаотичное движение. Средняя скорость теплового движения молекул азота при комнатной температуре составляет около 500 м/с.³ При этом направления движения постоянно меняются в результате столкновений.

Беспорядочное движение молекул и действие на них силы тяжести приводят в результате к тому, что молекулы газов «парят» в пространстве около Земли, образуя воздушную оболочку, или атмосферу.

Однако часть наиболее «проворных» молекул способна развить скорость выше 11,2 км/с и вырваться из плена земного притяжения. Эту величину называют второй космической скоростью.

Итак, благодаря тепловому хаотичному движению, подавляющее большинство газовых молекул как бы «зависает» вокруг Земли, образуя воздушную оболочку.

Однако что бы произошло, если бы этого движения не было?

Из таблицы видно, что плотность основных газов атмосферы выше плотности воздуха. Соответственно, в отсутствии теплового хаотичного движения молекулы устремились бы к поверхности Земли.

В итоге вместо газообразной атмосферы у нас был бы слой жидкостей и твердых веществ, покрывающий сушу и Мировой океан. Дышать в такой атмосфере было бы затруднительно, мягко говоря.

3. Изменение плотности и давления атмосферы с высотой

Плотность воздуха в атмосфере уменьшается с подъемом над уровнем моря. Это связано с тем, что с возрастанием высоты падает атмосферное давление. А по закону идеальных газов давление газа прямо пропорционально его плотности.

Так, уже на высоте 5500 м над уровнем моря атмосферное давление падает вдвое. Соответственно в 2 раза уменьшается и плотность воздуха.

В самых верхних слоях атмосферы, на высоте сотен и тысяч километров, плотность становится крайне маленькой. Здесь воздух постепенно переходит в безвоздушное космическое пространство.

4. Жизнь без воздушной оболочки: мрачные перспективы

Что бы произошло, если бы атмосферы вокруг Земли не существовало? Давайте представим такой ужасающий сценарий.

Во-первых, погибли бы почти все живые организмы из-за невозможности дышать кислородом воздуха. Исключение составили бы некоторые анаэробные бактерии.

Во-вторых, отсутствие озоносферы привело бы к облучению поверхности жестким космическим излучением. Даже те немногочисленные организмы, которые способны обходиться без кислорода, погибли бы под его воздействием.

В-третьих, прекратился бы процесс фотосинтеза растений, поскольку углекислый газ также является необходимым компонентом атмосферы.

Наконец, в отсутствии парникового эффекта произошло бы резкое похолодание. Мировой океан начал бы интенсивно замерзать, а запасы жидкой воды на планете стали бы стремительно сокращаться.

Таким образом, атмосфера играет ключевую роль в поддержании благоприятных условий для зарождения и сохранения жизни на Земле.

5. Экология атмосферы: советы по сохранению оболочки

Несмотря на кажущуюся вечность и неисчерпаемость, атмосфера Земли очень уязвима. Человечеству необходимо срочно предпринять шаги по сохранению воздушной оболочки планеты.

В частности, следует сократить выбросы парниковых газов, которые приводят к усилению парникового эффекта и глобальному потеплению. Еще одна важная задача - восстановление озонового экрана, предохраняющего все живое от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Однако ответственность за сохранение атмосферы несет не только человечество в целом, но и каждый из нас. Мы можем внести посильный вклад, например, уменьшив использование автомобилей с двигателями внутреннего сгорания или отказавшись от пластиковой посуды разового использования.

Бережное отношение к атмосфере - это залог сохранения жизни на Земле и благополучия будущих поколений людей.

6. Гравитация - причина удержания газов

Главной причиной существования атмосферы является гравитационное поле Земли. Именно благодаря силе тяготения нашей планеты, молекулы газа удерживаются вокруг нее, не разлетаясь в космическое пространство.

Для того, чтобы полностью покинуть пределы земного притяжения, молекуле необходимо разогнаться до второй космической скорости (11,2 км/с). Однако подавляющее большинство частиц в атмосфере имеют скорость значительно меньшую.

Таким образом, гравитация Земли - это тот магнит, который удерживает газообразную атмосферу от рассеяния в окружающем космосе.

7. Эволюция состава атмосферы

Почему существует воздушная оболочка земли кратко - этот вопрос неразрывно связан с вопросом о том, как менялся состав атмосферы на протяжении истории Земли.

Как отмечалось ранее, миллиарды лет назад в воздухе преобладали совсем другие газы, нежели сейчас. Со временем, в результате химических и биологических процессов, происходило обогащение атмосферы кислородом и формирование современного состава воздуха.

Таким образом, воздушная оболочка в нынешнем ее виде является продуктом длительной эволюции планеты Земля. И человечеству крайне важно сохранить этот результат миллиардов лет развития жизни!

8. Роль атмосферы в круговороте воды

Почему существует воздушная оболочка земли кратко - без нее невозможен был бы и водный цикл на нашей планете.

Испарение воды с поверхности океанов, ее перенос в атмосфере, конденсация и выпадение осадков - все эти процессы происходят благодаря наличию газовоздушной оболочки Земли.

Таким образом, атмосфера выполняет еще одну важную функцию - перераспределение водных ресурсов по поверхности планеты. Это позволяет поддерживать водный баланс и не допускать опустынивания отдельных регионов.

9. Гипотеза парникового эффекта на Венере

Понятно, почему существует воздушная оболочка Земли. Физика дает объяснение и сверхжаркому климату Венеры. Согласно одной из теорий, именно чрезмерное усиление парникового эффекта привело к нагреву ее атмосферы до +460°C.

В отличие от Земли, на Венере в атмосфере практически отсутствует вода. Это способствует накоплению тепла. Кроме того, плотный слой облаков отражает тепловое излучение обратно к поверхности.

В целом атмосфера Венеры демонстрирует, чем грозит чрезмерное накопление парниковых газов и разгул парникового эффекта. На определенном этапе процесс может выйти из-под контроля и привести к необратимым последствиям.

10. Антропогенное воздействие на атмосферу

К сожалению, в последние десятилетия атмосфера Земли подвергается мощному антропогенному воздействию. Масштабная вырубка лесов, сжигание ископаемого топлива, использование фреонов - все это приводит к нарушению хрупкого баланса газов в воздушной оболочке.

В частности, концентрация углекислого газа в атмосфере уже превысила значение 400 ppm, что является рекордом за всю историю человечества.

Чтобы сохранить благоприятную для жизни атмосферу, необходим переход к экологически чистым источникам энергии и восстановление лесных массивов планеты.

11. Атмосфера Марса: интересные факты

Завершая статью, приведем пару любопытных фактов об атмосфере Марса.

Во-первых, основным газом в ней является углекислый газ (95%). Это объясняет более низкую температуру по сравнению с Венерой, несмотря на близость к Солнцу.

Во-вторых, атмосферное давление на Марсе эквивалентно земному давлению на высоте около 30 км. Именно по этой причине вода не может существовать там в жидком состоянии.