Атмосфера - зовнішня газова оболонка Землі, механічна суміш різних газів, водяної пари і твердих (аерозольних) часток.
Атмосферне повітря необхідне для дихання живих організмів (істот), використовується в технологічних процесах горіння і плавки як сировина для отримання кисню, азоту, інертних газів, оксиду вуглецю. Атмосфера є середовищем для розміщення газоподібних відходів виробництва. Під впливом атмосферних опадів, сонячної радіації і в результаті переносу повітряних мас атмосферне повітря позбавляється сторонніх домішок. Цей процес називається самоочищенням атмосфери.
Склад, будова, властивості та функції атмосфери.
Атмосфера виконує наступні функції:
- містить кисень, необхідний для дихання живих організмів;
- є джерелом вуглекислого газу для фотосинтезу рослин;
- захищає живі організми від космічних випромінювань;
- зберігає тепло Землі і регулює клімат;
- трансформує газоподібні продукти обміну речовин; переносить водяні пари по планеті;
- є середовищем життя літаючих форм організмів; служить джерелом хімічної сировини і енергії; приймає і трансформує газоподібні і пилоподібні відходи.
Склад атмосфери знаходиться в стані динамічної рівноваги, підтримуваного такими кліматичними факторами, як переміщення повітряних мас (вітер і конвекція) і атмосферні опади, життєдіяльність тваринного і рослинного світів, особливо лісів і планктфга світового океану, а також в результаті космічних процесів, геохімічних явищ і господарської діяльності людини.
Приблизний хімічний склад атмосферного повітря (в об'ємних відсотках в перерахунку на сухе повітря) наведено на рис. 4.1.
Загальна маса атмосфери становить 5,14-1015 т. Близько 50% маси атмосфери припадає на нижній шар товщиною близько 5 км. Маса шару завтовшки 30 км становить 99% всієї маси атмосфери.
По вертикалі атмосфера має шарувату будову. Виділення окремих зон (табл. 4.1) базується на зміні температури з висотою.
Таблиця 4.1. Характеристика основних зон, що виділяються в атмосфері
Верхня межа атмосфери чітко не виділяється. Вона переходить поступово в космічний простір.
Осредненная температура атмосфери на середніх широтах зменшується лінійно з висотою до позначки 11 км. При цьому середня температура на рівні моря приймається рівною 288 К, а на висоті 11 км - 216,7 К (рис. 4.2).
Виходячи з цього стандартний, або нормальний температурний градієнт дорівнює:
-(
Мал. 4.1. Хімічний склад атмосферного повітря (в об'ємних відсотках):
Середнє атмосферний тиск на рівні моря становить 101,3 кПа.
Мал. 4.2. Розподіл тиску і температури атмосферного повітря по висоті (при деяких середніх умовах)
За умов, відповідних середньому тиску на рівні моря і багаторічної середньорічній температурі атмосферного повітря на рівні моря, що дорівнює 15 ° С, розподіл тиску з висотою визначається за міжнародною барометрической формулою:
де Р - тиск, кПа; Н - висота над рівнем моря, км.
Відмінності в нагріванні повітря приводять до горизонтальних градиентам тиску, які, в свою чергу, є причиною конвекції горизонтальних переміщень повітряних мас.
На переміщення повітряних мас впливають також сила Коріоліса, що виникає внаслідок обертання Землі; відцентрове прискорення, що виникає в районах, прилеглих до областям високого і низького тиску; сили тертя, що уповільнюють рух повітря поблизу земної поверхні. У північній півкулі рух повітряних потоків навколо центрів високого тиску здійснюється за годинниковою стрілкою з відхиленням назовні і вниз від кругового руху. Цей потік отримав назву низхідного і є одним з можливих перешкод для розсіювання забруднюючих речовин в атмосфері.
При русі повітряних потоків навколо центрів низького тиску вектор швидкості спрямований всередину і вгору від кругового руху проти годинникової стрілки. В цьому випадку забруднюючі речовини з нижніх шарів атмосфери переносяться вгору і розсіюються у великих обсягах повітря.
При русі повітря в північній півкулі проти годинникової стрілки навколо центра високого тиску формується циклон, при русі в напрямку годинникової стрілки навколо центра високого тиску - антициклон.