Воздушная оболочка Земли

Определения и обозначения

Атмосфера — воздушная оболочка Земли. Она окружает планету, удерживается силой тяжести и постепенно переходит в космическое пространство без резкой границы. Понимание её строения помогает объяснить погоду, дыхание организмов и защиту Земли.

Состав воздуха — соотношение газов, из которых образована атмосфера. Основные компоненты — азот и кислород, а в малых количествах присутствуют аргон, углекислый газ, водяной пар и другие вещества. Зная состав воздуха, можно понять, почему он необходим живым организмам.

Тропосфера — нижний слой атмосферы, в котором живут организмы и происходят главные явления погоды. Здесь сосредоточена значительная часть водяного пара, поэтому образуются облака и выпадают осадки. Этот термин нужен, чтобы отличать область повседневной погоды от более высоких слоёв.

Атмосферное давление — сила, с которой воздух действует на поверхность Земли и тела. Оно зависит от количества и плотности воздуха над местом наблюдения. По изменению давления судят о погоде и объясняют, почему в горах труднее дышать.

Как это устроено

Атмосфера удерживается около Земли благодаря силе тяжести: она притягивает частицы воздуха к поверхности. Чем выше частица находится, тем слабее влияние притяжения и тем меньше воздуха остаётся над ней. Поэтому атмосфера не обрывается внезапно, а постепенно становится всё более разреженной.

В сухом воздухе около 78% занимает азот, примерно 21% — кислород, а остальная доля приходится главным образом на аргон, углекислый газ и другие газы. Кислород нужен людям и животным для дыхания, потому что участвует в получении энергии. Углекислый газ поглощают растения при фотосинтезе, а водяной пар переносит воду в атмосфере и нужен для образования облаков и осадков.

Атмосфера состоит из слоёв, которые отличаются температурой, плотностью и составом воздуха. В нижних слоях воздух плотнее, потому что на него давит вес вышележащих слоёв. С высотой давление обычно уменьшается, а температура изменяется по-разному: в одном слое она снижается, в другом может повышаться под действием солнечного излучения.

Почти все облака, осадки и ветры возникают в тропосфере. Она соприкасается с поверхностью Земли, получает от неё тепло и содержит большую часть атмосферного водяного пара. Из-за этого здесь постоянно перемешиваются тёплый и холодный воздух, меняются влажность, температура и погода.

Поверхность Земли нагревается неравномерно: суша и вода, почва и растительность получают разное количество тепла. Над нагретым участком воздух расширяется, становится легче и поднимается, поэтому давление у поверхности снижается. Над более холодным участком воздух плотнее и опускается, давление выше, а перемещение воздуха из области высокого давления в область низкого создаёт ветер.

Основные слои атмосферы

Таблицу удобно читать сверху вниз: слои перечислены от поверхности Земли к космосу. Высоты указаны приблизительно, потому что границы атмосферы не являются абсолютно резкими. Сравнивая особенности и значение слоёв, легче понять, почему погода формируется в тропосфере, а не на большой высоте.

Разбор задач

Почему при подъёме в горы атмосферное давление уменьшается?

Условие: сравнить давление на равнине и в горах. Нужно объяснить результат через массу и плотность воздуха.

1. На равнине над человеком находится высокий столб воздуха, вес которого создаёт давление.
2. При подъёме часть этого столба остаётся ниже наблюдателя, поэтому воздуха над ним становится меньше.
3. С высотой воздух разрежается, его плотность уменьшается, а давление ослабевает.

Ответ: в горах над человеком находится меньшая и более разреженная масса воздуха, поэтому атмосферное давление там ниже.

Какой газ необходим для дыхания, а какой используется растениями при фотосинтезе?

Условие: определить роль двух газов по жизненным процессам организмов. Нужно не просто назвать их, а связать каждый газ с процессом.

1. Для дыхания людям и животным нужен кислород: клетки используют его для получения энергии.
2. При фотосинтезе зелёные растения поглощают углекислый газ из воздуха.
3. Используя свет, воду и углекислый газ, растения создают органические вещества и выделяют кислород.

Ответ: для дыхания необходим кислород, а при фотосинтезе растения используют углекислый газ.

Как образуется ветер между нагретым и ненагретым участками поверхности?

Условие: один участок земной поверхности нагрет сильнее, другой остаётся прохладнее. Нужно проследить последовательность изменений воздуха.

1. Над нагретым участком воздух расширяется, становится легче и поднимается вверх.
2. У поверхности там образуется область пониженного давления, а над прохладным участком давление относительно выше.
3. Воздух перемещается из области высокого давления к области низкого давления.

Ответ: ветер возникает из-за неравномерного нагрева, который создаёт разность атмосферного давления и движение воздуха.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что воздух состоит только из кислорода. Так думают из-за его значения для дыхания, но основная доля приходится на азот. Проверка: вспомните, что кислорода около 21%, а азота около 78%.

Ошибка — представлять резкую верхнюю границу атмосферы. Воздух не заканчивается стеной, а постепенно разрежается с высотой. Проверка: спросите себя, почему давление уменьшается при подъёме в горы.

Ошибка — путать погоду и климат. Погода меняется в конкретном месте за короткое время, а климат описывает многолетние условия. Проверка: если речь идёт о сегодняшнем дожде, это погода; если о типичных условиях региона за годы, это климат.

Ошибка — считать атмосферное давление одинаковым везде. Оно зависит от высоты, температуры и движения воздуха. Проверка: сравните давление в горах и на равнине или над тёплым и холодным участками.

Связь с другими темами

Для понимания атмосферы нужны знания о свойствах воздуха, силе тяжести, нагревании и охлаждении тел. Тема связана с погодой, климатом, круговоротом воды и природными зонами, потому что движение воздуха и перенос влаги влияют на условия жизни. Позже эти знания помогут изучать географию, экологические проблемы и правила безопасности при грозах, сильном ветре, жаре и других опасных явлениях.

Что запомнить

• Атмосфера — воздушная оболочка Земли.
• Основу воздуха составляют азот и кислород.
• С высотой воздух становится разреженнее, а атмосферное давление уменьшается.
• Тропосфера — слой, где образуется погода и происходит жизнь большинства организмов.
• Неравномерный нагрев поверхности Земли вызывает движение воздуха.
• Атмосфера защищает Землю и обеспечивает условия для жизни.