География | Атмосфераның құрлысы

АТМОСФЕРА деген атау гректің екі сөзінен аtmos-aya sphaira – шар, алынған. Атмосфера әр түрлі газ, су буы және ауа тозаңы бөлшектерінің қоспаларының тұратын жердің газ тәрізді қабықшасы. Ауа осы газды қабаттың жерге жақын орналасқан бөлігінде шоғырланады және бұл ең тығызды қабат болып саналады. Жоғарғы биіктікке көтерілген сайын атмосфералық қысым төмендеп отырады:
Биіктік (км) 0 1 2 3 4 5 20 50 100
Қысым (мм) 760 671 593 524 463 405 41,0 0,40 0,007
С кезіндегі биіктігі 760 мм сынап бағанасына тең ауа қысымы өлшем бірлігі болып саналады. Интернационалдық жүйе бойынша бір атм=101,325 к Па –ға тең. Атмосфераның жалпы массасы 5,51*10 тоннаға (500 триллион т) жуық, оның ішінде оттекке келетіні 105 триллион тонна, жыл сайын жұмсалатын оттектің мөлшері 0,01%. Планетадағы оттекті тірі заттектер 5200-5800 жылда толық жаңартады. Ал оның барлық массасы тірі организмдер арқылы шамамен 2000 жылда өтеді. Атмосфералық көмір қышқылының тірі организмдер арқылы өтуі 300-395 жыл аралығында.
Атмосфера жер бетіндегі өмірдің кепілі. Атмосфераның төменгі шекарасы – жер болып саналады. Бірақ бұл шекарада дәл емес. Өйткені ауа жердің ішкі қабаттарына да өте алады. Сонымен бірге ол мұхит және теңіз суларында да ерітінді түрінде кездеседі.
Атмосфера жерді және жер бетінде өмір сүретін органикалық дүниені ультра күлгін сәулелердің зиянды әсерінің, сонымен бірге ірілі-ұсақты метеориттердің бомбылауынан сақтайды. Атмосфераның өзі өте маңызды геологиялық агент (әсер) болып саналады. Ол тау жыныстарының үгілу процесінде ең басты рөль атқарады.
Атмосфера газдардың қоспасынан құралған. Сонымен қатар, оның құрамында азда болса қосымша су буы мен шаң тозандарыда бірге кездеседі.
Ауаны көп компоненттен тұратын газды ерітінді деп айтуға болады: тұрақты, өзгеріп тұратын және қосалқы.
1. Оттек (21,0%), азот (78,1%) және инертті газдар шамамен 1% жатады. Ауа сынамасын қай жерден алсақта оның яғни осы газдардың атмосферадағы көлемі тұрақты болып келеді. Жалпы молекула массасы 28,98. Екінші топқа көмірқышқыл газы 0,02-0,04% мен су буы 4% дейін жатады. Ал қосалқы компонентердің табиғатын және мөлшері сынама алынған жердің жағдайына байланысты келеді. Мысалы, оларға жер бетінен көтерілген (жану процестері және вулкандар атылғанда түзілген заттар, топырақ бөлшектері т.б.) космостан түсетін қатты бөлшектер сондай-ақ, әр түрлі өсімдіктер, жәндіктер және микроорганизмдер. Жер бетінде тоқтаусыз жүріп жатқан экзогендік геологиялық процестері үшін оттегі, көмірқышқыл газы және су буы өте маңызды рөль атқарады. Оттегі әр түрлі табиғи заттардың тотығуын және организмдердің ауамен дем алысын (тынысын) қамтамасыз етеді. Ауаның құрамындағы азон атмосфера қабатының 70 км биіктігіне дейін кездеседі. Әсіресе 20-30 км биіктіктерде атмосфера құрамында азонның болуы, жерді ультра күлгін және т.б. зиянды ғарыштық сәулелердің әсерінен сақтайды.
Атмосфераның аз болса да, өте маңызды бір бөлігі – су буы болып саналады. Су буы бүкіл атмосфера көлемінің 3 % ғана алып жатады. Су буының көпшілігі ауа қабатының 3000 метрден төменгі бөлігінде кездеседі, ал 10-15 км жоғары қарай оның мөлшері жоқтың қасы деуге болады.
Ауа қабатының кейбір бөлігінде су булары әдеттегіден көбірек жиналған жағдайда конденсация процесстерге байланысты бұлттар түзіледі. Кейінірек, олар су тамшыларының немесе мұз кристаллдарына айналып жауын-шашын (жаңбыр, қар және бұршақ) түрінде жерге қайта оралады.
Көмірқышқыл газы және су булары жер бетіндегі температура шамасын реттеп отыратын регулятор рөлін атқарады. Көмірқышқыл газы организмде ыдырауы және олардың демалысы кезінде, сонымен қатар вулкандық атқылау процесстері кезінде де бөлініп шығады, ауа қабатына қосылып отырады. Олардың көпшілігі өсімдіктердің дем алысына жұмсалады.
Ауа масссасы әр уақытта да тоқталмас қозғалыс үстінде болады. Өйткені, жер бетінің жеке аудандары, мөлшерде қызу әрекеттеріне ұшырап отырады. Соның нәтижиесінде және Кариолис күшіне байланысты периодты түрде қайталана соғып отыратын желдер (бриздер, муссондар, пассатар), циклондар және антициклондар пайда болады. Ауа қабатының қозғалысы жер бетін жеке аудандарының температуралық өзгерістеріне, басқаша айтқанда, ауа райының қалыптасуына ерекше тікелейәсер етеді.
Атмосфера жер бетіне жоғары қарай шамамен 3000 км дейін созылады. Жоғарлаған сайын атмосфераның химиялық құрамы мен физикалық қасиеттері өзгереді. Температураның өзгеруіне байланысты атмосфера бірнеше қабаттарға (сфералық) бөлінеді.
Жер бетіне ең жақын орналасқан қабатты тропосфера деп атайды. Бұл қабат жер белдеулерінің 7-10 км (полярлық ендіктерде) 16-18 км (экватор үстінде) биіктікке дейін созылады. Осы қабатта ауаның 80 % мөлшері және су буының да 80 % жинақталады. Тропосферадағы ауа әртүрлі бағытта, әртүрлі жылдамдықпен үнемі тәртіпсіз қозғалып өзгеріп отырады. Қозғалыс нәтижиесінде құрғақ ауа ылғалды ауамен, жылы ауа салқын ауамен алмасып тұрады. Негізгі бұлттардың түзілетін жеріде осы қабат. Циклондар мен антициклондар осында өрбіп өшіп отрады. Осыған орай жер бетіндегі ауа райы тропосфераға байланысты.
Атмосфералық ауа жер бетіндегі тіршілікті ашық космос әсерінен сақтап отырады. Атап айтқанда, күн сәулесінің жерге түсетін мөлшерін реттейді. Ол болмаса тәулік ішінде жер бетінің температурасы шамамен 2000С құбылып тұрған болар еді: күндіз қатты ысып, ал түнде аяз 1000 С. Осыдан да жоғары айырмашылық жаз бен қыс айларының арасында орын алар еді. Атап айтқанда, атмосфераның арқасында жер беті орташа температура 150С шамасында. Сонымен қатар, атмосфера болмаса, жердің әр 1 км2 3-4 күнде метеорит түсіп отырған болар еді. Атмосферадағы бөлшектер өздері таралған кеңістікте толассыз қозғалыста болғандықтан көлемі мен пішіні сақтамайды. Сондықтан ауаның белгілі бір жерде қысымы артса, қысымы аз жаққа қарай ауысып отырады. Ауаның осындай қозғалысынан жел пайда болады.
Жер бетіне әрі шақырымға көтерілген сайын ауаның температурасы 6,5С төмендеп отырады, ал 18-20 км биіктіктен төмендеу тоқтатылып, температура тұрақталады, шамамен -560С болады. Атмосфераның бұл бөлігін тропопауза деп атайды.
Жер бетінің 20-25 км биіктікте орналасқан, келесі қабат – стратосфера. Ауаның қалған бөлігі осы қабатта болады. Жел екпіні төменгі қабаттарымен салыстырғанда мұнда өте баяу келеді. 25 км биіктіктен кейін бұлқабаттын жоғары бөлігінде әр шақырымға көтерілген сайын температура орта есеппен 60С жоғарлап отырады. 46-54 км биіктікте орналасқан аралық стратопауза деп аталады.
Стратосфераның жоғарғы шекарасында температура шамамен 100С дейін жетеді. Температураның бұл артуы озон қабатымен, ал озоннан пайда болуы ультра күлгін сәулелердің оттегімен әректтесуіне байланысты деп саналады. Осындай жолмен пайда болған озон ультра күлгін сәулелердің жаңа үлесін өз бойына сіңіре отрып жоғарғы қабаттарға жылу энергиясының бөліп шығарады. Сонымен, стратосфера қабатында және тік және көлбеу бағытталған ауа қозғалысы ылғи байқалып отырады.
Атмосфераның 55-80 км биіктігіне орналасқан қабат – мезосфера. Бұл қабатта әр шақырымға жоғары көтерілген сайын температура 2-30С төмендеп отырады. Мезосфера қабатында «Күміс бұлттар» деп аталатын бұлт қабаттары пайда болады. Олар ылғи 80-85 км биіктікте тұрақты түрде байқалып отырады.
Мезопауза деген қабатқа тұрақталған температура мөлшері 75-90С шамасында. Жоғарыда қаралған қабаттардың үстіндегі атмосфера қабатында газ молекулларының иондарға ыдырау қабілеті өте жоғары болғандықтан, оған ионосфера деген атау қолданылады. Ионосфера қабатында ауа ультра күлгін сәулелердің әсерінен байланысты ионданады, соның нәтижиесінде электр тогын өткізетін қасиетке ие болады. Бұл қабаттың қалындығы бірнеше мыңдаған км созылады.
Атмосфера қабатының нақты шекарасы анықталмаған. Жер серіктері мен ракеталар арқылы алынған деректері бойынша атмосфера 10-20 мың км биіктікке жайылған. Атмосфераның ең үстінгі қабатын экзосфера деп атайды. Атмосфералық газдардың экзосферада әлем кеңістігіне шашырай бастауына байланысты, осы қабатты планета арлық кеңістік деп те есептейді. Экзосфера құрамында жеңіл газдардың иондар басым болып, олар орасан зор жылдамдықпен планетаарралық кеңістікте ұшып кетіп отырады.
Атмосфераның дүние жүзілік экологиялық мәселелері
Жылу эффектісі.
Жалпы атмосферадағы көмірқышқыл газының және басқа да антропогендік қоспаларын (метан, озон, азот оксиді) концентрациялар артатын болса табиғатта күрделі құбылыстардың бірі «Көшетхана эффектісінің»орын алуына әкеп соғады. Ластану нәтиежиесінде атмосмосферада пайда болып көмірқышқыл газы шоғырланған қабат жерге бағыттанған қысқа толқынды күн радияциясының өткізгіш келеді. Ауада көмертек диоксиді негізінен қазба отынды (көмір мұнай газы), жағудан қорланады.
Озон қабатының жұқаруы
Атмосферадағы оттектің белгілі бір мөлшері күннің ультра күлгін әсерінен озонға айналып отыратын белгілі. Ол 22-24 км биітікте. Жер бетіне қауіпті күннің ультра күлгін сәулелерің сіңіріп отыратын байланысты, озон қабатын қорғаныш қабаты деп атады. Озон қабатында басталған бұзу процесстеріне себеп болып отырған мұздатқыштардан шығатын фреондар мен космостық аппаратының толық жанбаған өнімдері болып табылады. 1985 ж. Вена қаласына осы жөнінде конвенция қабылданған.
Қышқыл жауындар
Атмосфера ластанған жағдайда жаңбыр суына, онда ерген азот және күкірт оксидтері қосылып ерітінді түзеді де қышқыл жаңбыр немесе тұзды жаңбыр жауады, тұмша да орын алады. Күкіртті газ ауада көп сақталмайды, көп болса 3 апта сақталады. Ауадағы күкіртті газ алдымен адам мен жануарлардың тыныс жолдарын зақымдайды. Ауыл шаруашылығына көп зиян тигізеді.
Фототұмша
Түтін мен тұманның қосындысын смог дейді. 1952 ж 5 апрельде Англияда ауа қысымы арта бастады. Бірнеше күн бойы үп еткен самал соқпай қойды. Соның салдарынан болған қайғылы жағлай Лондонда басталды. 3-4 тәуліктің ішінде 4000 адам өлді ғалымдардың зерттеуінше Лондонның үстін жауып тұрған смогтың құрамында бірнеше 100 тонна түтін мен күкіртті ангедрид анықталды.
Тұманның екі типі бар:
1. Лондондық тұман типі – негізгі көзі көмір мен мазутты пайдаланылғанда түзілетін күкіртті газдың атмосфера көбейуі.
2. Фотохимиялық тұман – атмосфера қабатында озот оксидтері, көмірсулар, озонның фотохимиялық реакцияға ұшырауға нәтижесінде пайда болады.
Химиялық ластану
Ол – көміртегі өнімдері, күкірт, көмірсулар, пестицит, фторлы қосылыстар ауыр металдар. Химиялық заттар ауаға және топыраққа түсіп, біріншісінен екіншісіне өте отырып, сонынан адам организмге келіп түседі. Олардың 150 түрі белгілі.
Биологиялық ластану
Биологиялық ластаушыларға, ауру туғызатын микроорганизмдер, вирустар, құрттар жатады. Олар ауада, суда, топырақта, тірі организмдерде және адам организмде кездеседі. Биологиялық ластаушылар адамға ауа арқылы жұғып, түрлі тұмау көк жөтел, қызылша және басқада аурулар туғызады.
Радиациялық ластану
Радиациялық ластанудың басқа ластанудан көп айырмашылығы бар. Радиоактивті нуклейдтер және шығарылған сәулелер адамның организмдеріне түскенде жасушаларды бұзады, соның нәтижиесіне түрлі аурулар пайда болады. Радиациялық ластанудың негізгі көздері – альфа, гамма, бетта сәулелері. Бұл ластану сәуле ауруының дамуына әкеледі.
Ауа райы және климат
Ауа райы – белгілі бір ауданда, бір маусымда байқалатын атмосфералық өзгерістерді айтады. Ауа райының қалыптасқан көп жылдық режимін сол аймақтың климаты дейді.
Климат жағдайы жер бетіндегі экзогендік геологиялық процесстердің қарқынды дамуына үлкен әсерін тигізеді. Мысалы, ас тұзының және тас көмір қабаттарының немесе мұздық және желдік шөгінділерінің пайда болуының т.б. геологиялық әрекеттердің болу болмауы климат жағдайының ерекшелігіне байланысты. В.П. Кеппеннің жіктеуі бойынша, климаттық белдеулер – А – ыстық, В – құрғақ, С – қоңырқай жылы, Д – қоңыржай суық, Е – суық болып бес топқа бөлінеді. Бұл жіктелу барлық елдерде кең таралған. Климат жағдайының қалыптасуына құрлық пен теңіздің қарым қатынасын, бедер ерекшеліктері, өсімдіктер жамылғысының болу – болмауы, тұрақты желдердің бағыты, ауаның ылғалдылығы, мұхиттар мен теңіздерде жылы немесе суық ағымдарының болу болмауы көп әсерін тигізеді.
Ауа қозғалысы
Атмосферада жел пайда болады. Тұрақты желдер пассатар деп аталады. Олар экватор бойында шығыстан батысқа қарай бағытталып планетааралық масштабтан соғады. Судың және құрлықтың жылыну жылдамдықтарының өзгерістеріне байланысты периодты түрде байқалған ауа қозғалыстары туады. Олар муссондар деп аталады. Муссондардың соғуы ауа температурасының маусымға байланысты периодты түрде, өзгерістеріне қарай соғады, олардың бағыты жаз айларында теңіздер құрлыққа қарай, қыс айларында құрлықтан теңізге қарай өзгеріп отырады. Ауа температурасына тәуліктік өзгерістері периодты түрде қайталана соғатын желдер, бриздер туғызады. Олар күндіз теңізден құрлыққа, ал түнде құрлықтан теңізге соғады.
Периодсыз соғатын желдердің қатарына құйын, дауыл және циклондарды (тайфун, ураган) жатқызамыз.
Атмосфералық ірі құйындардың (циклондардың) диаметрі ондағы кейде 100 км биіктігі 10-15 км дейін жетеді. Олар солтүстік жарты шарда сағат тілін қозғалыс бағытына қарсы бағытта слғады. Циклондардың орталық бөлігіндегі ауа массасының қысымы өте аз болады.
Антициклондарда ауа массасының қозғалысы сағат тілінің бағытымен соғады.
Циклондар кейде өте тез жылдамдықпен орын ауыстырып отырады, әсіресе тропикалық белдеулерде 200-250 км/сағ жылдамдықпен қозғала отырып көп зиян тигізеді.
Тұрақты желдер климаттың қалыптасуына үлкен әсер етеді.....