Дәріс № 8

Тақырыбы: Атмосфера. Атмосфера құрылымы. Атмосфераның химиялық құрамы. Дәрістің мақсаты:Атмосфера құрылымы, атмосфераның химиялық құрамымен таныстыру.

Жоспары:

1. Атмосфера құрылымы.

2. Атмосфераның химиялық құрамы.

Атмосфера- әртүрлі газдардың қоспасынан, су буларынан және шаңнан тұратын, планетаның газ тәрізді қабығы. Жердің космоспен зат алмасу атмосфера арқылы жүзеге асады. Жер космостық шаң мен метеориттік материалды алып, ең жеңіл газдарды сутек пен гелийді жоғалтады.

Атмосфераның маңызды компонентінің біріне озон О₃ жатады. Оның түзілуі мен ыдырауы күннің ультракүлгін сәулелерімен сіңіруіне байланысты. Озон Жердің инфрақызыл сәулелерінің 20% ұстап қалады және ауаның жылыту әсерін күшейтеді. Озон қабатын 122-124км. биіктікте орналасады «озон экраны» деп атайды.

Атмосфералық ауа төмендегідей күрделі экологиялық функцияларды атқарады:

· Жердің жылулық режимін реттейді, жылудың жер бетіне тегіс таралуын қамтамасыз етеді;

· Газ қабаты, жердің шамадан тыс қызып суынуынан сақтайды. Соның арқасында жер бетінде суықтан ыстыққа шұғыл ауысу болмайды. Егерде жер ауа қабатымен қоршалмаса, онда күнделікті температураның тербелу амплитудасы 200⁰С болушы еді. Бүгінгі күні жердің орташа температурасы 15⁰С;

· Жер бетінде тіршілік ететін барлық организмдерді рентген, ультракүлгін және басқа сәулелерден қорғап тұрады. Атмосфераның жоғары қабаттарында бұл сәулелердің бір бөлігін ыдыратып сіңіреді;

· Бізді жұлдыздардан сынып түскен бөлшектерден қорғайды, жердің тартылыс күшімен жерге қарай құлайтын метеориттер ауамен жанасып бөлшектеніп, көп бөлігінің атмосферада жанып кетуіне үлес қосады;

· Жердің жарық режимін анықтайды, күн сәулесін миллиондаған ұсақ сәулелерге шашыратып, жер бетіне бірқалыпты таратады. Нәтижесінде, Адамдар өмір сүре алатын қалыпты жарық түзіледі;

· Ауа қабатының болуы аспанға көгілдір түс береді. Ауа құрамындағы негізгі элементтердің молекулалары қысқа толқынды сәулелерде таралады. Олар күлгін, көк, көгілдір сәулелер;

· Дыбыстың таралу ортасы болып табылады. Ауа қабаты болмаған жағдайда жер бетінде тыныштық орнаушы еді;

· Өздігінен тазару қабілеті бар. Атмосферадағы аэрозольдар жауын-шашын ретінде, жер бетіндегі ауа қабатында турбулентті ауысу нәтижесінде ластанған заттар жер бетіне жиналады.

Атмосфераның құрылысы бірнеше қабат құрлымынан тұрып, тропосфера, стратосфера, мезосфера және термосферадан тұрады. 1000 км және одан әрі қарай экзосфера болып онда атмосфералық газдар әлем кеңістігіне таралады. Осы қабатта бірте-бірте планета аралық кеңістікке ауысады.

Атмосфераның Жер бетіне ең жақын қабаты тропосфера. Бұл қабаттың орта ендікте теңіз деңгейінен биіктігі 10-12 км, экваторда 16-18 км, полюстерде 7-10 км. Осы қабатта жауын-шашын, бұлттар түзіліп, найзағайлар, күн-күркіреуі жүреді. Тропосфераның жоғарғы жағында 40 км созылған стратосфера қабаты орналасқан. Онда ылғалдылық біршама төмен, атмосферадағы озонның көп бөлігі осы қабатта жинақталған, озон-күннің ультракүлгін сәулелерін сіңіріп, атмосфераны қызып кетуден сақтайды.

Стратосферадан кейін 50 км биіктікте мезосфера қабаты орналасқан. Мұнда температура төмендеп 80 км биіктікте 70⁰C-қа түседі Мезосферадан жоғары термосфера орналасқан. Температура +1600⁰C жетеді.

Тропосфера – атмосфераның төменгі негізгі қабаты. Жер бетінен биіктігі полюстерде 8-10километр, қоңыржай ендіктерде 10-12 километр, экватор тұсында 16-18 километр. Бүкіл атмосфера ауасының 4/5 бөлігі, су буының көпшіідгі осында шоғырланған. Тропосферада бұлт пайда болады, циклондар, антициклондар тұрады. Грекше тропос – бұрылыс деген мағына береді. Троспосферада ауа әрқашанда алмасып тұрады. Бұнда су буының конденсациясы, тұман және бұлттар, жаңбыр, қар, найзағай, борандар осында қалыптасады. Одан кейін тропосфера мен стратосфераның арасындағы қалыңдығы 2 километрдей өтпелі қабат “тропопауза” орналасқан.

Стратосфера – тропосферадан да биіктікте орналасқан атмосфераның қабаты ( лат.“стратум” – қабат). Ол 10-15 километрде басталып, 80 километрге дейін жетеді. Оның төменгі шекарасындағы температура – 55⁰ С. 1951 жылы халықаралық келісімге сәйкес 40 километрге дейінгі биіктікті стратосфера деп, ал 40-80 километр биіктікті мезосфера деп атау қабылданған. Стратосферада атмосфераның 20% ауасы бар. 200 километрге дейін температурасы 70⁰ С болады да, 55 километрден жоғары температура жоғарылайды. Бақылаушы адамаға стратосферадағы аспан түсі көгілдір емес, ол қою көгілдір болып көрінеді. Себебі, бұнда ылғал мүлдем болмағандықтан, күн сәулелері шағылыспайды. Кейде бірен – саран күміс сияқты бұлттар қалыптасады.

Стратосферадан кейін озоносферақабаты таралады. Озон қабаты (гр. “озон”- иісті ). Күннің ультракүлгін радияцияларының жолындағы қорғаныш кедергі болып табылады. Жер атмосфераның қалыңдығы 8 километрдей болса, озон қабатының қалыңдығы небары 3 миллиметр. Ол оттегінің 3 атомынан тұрады. Ол жердегі тіршілік үшін өте маңызды. Себебі, ультра күлгін сәулемен сәулеленудің зардабы мутацияға әкеп соғады, бұдан терінің ракпен ауруы артады. Сондықтан озон қабатын сақтау проблемасы ғылыми саладан саясат пен экономиканың проблемасына айналып отыр. Ол Күн сәулесінің тура түспеуіне кедергі жасайды да, Жер бетінде тіршіліктің болуына жол береді. О₂ немесе оттегінің 3 атомдық молекуласын біз озон газы деп білеміз. Қазір озон қабатының жағдайы үлкен алаңдатушылық туғызуда. Себебі, соңғы зерттеулердің нәтижелері бойынша озон қабатында уақыт және кеңістік бойынша үлкен ауытқулар байқалуда. Поляр аймақтарында Антарктида тұсында “озон тесігі” байқалған. Оның орналасу көлемі өзгеріп отырады; Бақылаулар бойынша озон молекулаларын бұзатын ұшақтардан бөлінетін азот тотықтары, антропогенді фреон (мұздатқыштарда, парфюмерия өнеркәсіптерінде қолданады), вулкан атқылағандағы хлорлы, көмірсутекті қоспалар. Негізінен атмосферада иондар әрекеті болады. Атмосферада үнемі электрлі зарядталған молекулалар пайда болып отырады. Оларды жеңіл иондар дейді. Иондар атмосферадағы аэрозольдерге қосылып, жиналып әрі күшейіп ( ауыр иондар пайда болады), атмосфераға электр өткізгіштік қасиет береді. Төменгі атмосферада 1 см³ ауада бірнеше жүз жеңіл иондар, бірнеше мың ауыр иондар болады. Биіктік өскен сайын, әсіресе 80-100 километрден жоғары қарай, ион мөлшері 1 см³ миллионға дейін өседі.

Мезосфера – атмосфераның үшінші қабаты. Ол 50 –60 километрден 80-90 километрге дейінгі биіктікке созылады. Сонымен атмосфераның аралық қабаты болып табылады. Оны кейде стратопауза деп атайды. 75-85 километр биіктікте температура мезосферада төмендеп, одан кейін шұғыл көтеріле бастайды.

Атмосфераның төртінші қабаты термосферадеп аталады. Ол 80-90 километрден 800 километрге дейін созылады. Бұнда температура бірнеше жүзднген тіпті 1000⁰ С –қа дейін жетеді. Биосферада ол қорғаныш қызметін ғана атқарады. Рентген жарықтарын жұтып күн системасының зиянды әрекетінен жер шарын қорғайды.

1000 километрден жоғары сыртқы атмосфера басталады немесе оны экзосферадеп атайды. Ол 2000-3000 километрге дейін созылады.Атмосфера құрамы бойынша мына қабаттарға бөлінеді: гомосфера және гетеросфера. Гомосфера – жер бетінен 100 километр биіктікке дейін орналасқан. Мұнда атмосфералық газдардың %-тік құрамы бірыңғай, ауаның молекулярлық массасы өзгермейді. Гетеросфера – 100 километрден жоғары қарай орналасқан атмосфераның қабаты. Мұнда О₂ мен N атомды жағдайда, ауаның %-тік құрамы өзгере бастайды және ауаның молекурлярлық массасы кеми береді. Газдар тығыздығы бойынша қабаттарға бөліне бастайды. Шамамен 200 километр биіктікке дейін атмосфера құрамында N басымдылығы сақталады, одан жоғары қарай атомды жағдайдағы О₂ басым. Ал 1000 километр жоғары қарай – атмосфера зарядталған гелий, сутек атомдарынан тұрады. Жер бетімен әсерлесуі бойынша атмосфера :

1. Шекаралық қабат – биіктігі жер бетінен 1-1,5 километрге дейін таралған ауа қабаты;

2. Еркін атмосфера– шекаралық қабаттан жоғары қарай орналасқан қабат.

Жердің жасанды серіктері(ЖЖС) мен ғарыштық кемелердің ұшу жағдайлары бойынша атмосфера:

1. Нағыз атмосфера (тығыз қабат)

2. Жер маңындағы ғарыштық кеңістік.