Воздушная оболочка Земли

Определения и обозначения

Атмосфера — газовая оболочка Земли, окружающая планету. Она состоит из смеси газов и удерживается около Земли силой притяжения. Атмосфера нужна живым организмам и влияет на условия, в которых они существуют.

Воздух — смесь газов, из которой состоит нижняя часть атмосферы. Примерно 78% воздуха приходится на азот, около 21% — на кислород, а остальную небольшую долю составляют другие газы. Знание состава воздуха помогает понять, чем мы дышим и почему его загрязнение опасно.

Тропосфера — нижний слой атмосферы, где живут люди и сосредоточена большая часть воздуха. В ней формируются облака, осадки и ветры, то есть происходят основные погодные явления. Поэтому наблюдения за тропосферой помогают объяснять изменения погоды.

Озоновый слой — область стратосферы, где содержится больше озона, чем в окружающих областях. Озон поглощает значительную часть вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Благодаря этому слой помогает защищать живые организмы от опасного воздействия таких лучей.

Как это устроено

Земля окружена атмосферой, потому что сила притяжения удерживает возле планеты частицы газа. Чем дальше от поверхности, тем слабее становятся плотность и давление воздуха: газовые частицы распределяются всё реже. Поэтому у атмосферы нет чёткой верхней стенки, за которой сразу начинается космос. Она постепенно переходит в космическое пространство, а её внешние области очень разрежены.

Воздух — не отдельный газ, а смесь нескольких газов. Азота в нём больше всего, но сам по себе он не поддерживает дыхание человека; кислорода значительно меньше, и именно он нужен организму для получения энергии при дыхании. В малых количествах присутствуют, например, аргон и углекислый газ, а также водяной пар. Доли некоторых примесей могут меняться, поэтому состав воздуха у поверхности не везде совершенно одинаков.

Атмосферу делят на слои, потому что с высотой меняются температура, плотность и другие свойства воздуха. Нижний слой — тропосфера: в нём находится большая часть атмосферного воздуха, а водяной пар и движение воздушных масс создают условия для погоды. Поднимаясь вверх, воздух становится разреженнее, поэтому явления в верхних слоях отличаются от происходящего у поверхности. Такое деление помогает описывать, где протекают разные процессы.

Выше тропосферы расположена стратосфера, и в её части находится озоновый слой. Озон поглощает значительную долю ультрафиолетовых лучей, поэтому до поверхности доходит меньше этого излучения. Если содержание озона уменьшается, защитное поглощение ослабевает и больше ультрафиолета достигает живых организмов. Это может причинять вред растениям, животным и человеку.

Атмосфера необходима для жизни не только потому, что в её нижней части есть воздух для дыхания. Она помогает смягчать перепады температуры между разными условиями нагрева поверхности и задерживает часть опасного излучения. Кроме того, при движении через атмосферу многие небольшие космические тела нагреваются и разрушаются, не достигнув поверхности. Благодаря этим свойствам условия на Земле становятся более пригодными для жизни.

Основные слои атмосферы и их особенности

Таблица показывает, что озоновый слой — не отдельный слой атмосферы, а область внутри стратосферы. Высоты указаны приблизительно: границы атмосферных слоёв не представляют собой резкие линии. Сопоставляй расположение с особенностью, чтобы понять, где формируется погода и где находится защита от ультрафиолета.

Разбор задач

Состав воздуха

Условие. В воздухе около 78% азота и 21% кислорода. Какой газ преобладает и какой из этих газов необходим человеку для дыхания?

1. Сначала сравним доли: 78% больше, чем 21%. Значит, в воздухе преобладает азот. Не следует считать, что самый распространённый газ обязательно и есть тот, которым организм пользуется для дыхания.

2. Теперь вспомним роль газов: человеку для дыхания необходим кислород. Азот составляет основную долю воздуха, но ответ о дыхании определяется не количеством газа, а его ролью в организме.

Ответ. Преобладает азот, а для дыхания человеку необходим кислород.

Где формируется погода

Условие. Пассажир самолёта наблюдает облака и осадки ниже самолёта. В каком слое атмосферы обычно формируется погода?

1. Определим, о каких явлениях говорится: облака и осадки относятся к погодным явлениям. Они возникают в той части атмосферы, где есть водяной пар и происходят перемещения воздуха.

2. Вспомним, что основная погода формируется в тропосфере — нижнем слое атмосферы. То, что облака видны ниже самолёта, само по себе не задаёт название слоя, но помогает связать наблюдение с нижней частью атмосферы.

Ответ. Погода обычно формируется в тропосфере.

Почему опасно уменьшение озонового слоя

Условие. Объясни, почему уменьшение озонового слоя может быть опасно для живых организмов.

1. Сначала установим, какую роль выполняет озон: он поглощает значительную часть ультрафиолетовых лучей. Это излучение может вредить живым организмам, поэтому озоновый слой служит защитой.

2. Если озона становится меньше, он поглощает меньше ультрафиолета. Следовательно, больше вредных лучей достигает поверхности Земли и воздействует на организмы.

3. Запишем причинную цепочку: меньше озона — слабее поглощение ультрафиолета — больше излучения у поверхности — выше риск вреда для живых организмов.

Ответ. Уменьшение озонового слоя ослабляет защиту от ультрафиолетового излучения, поэтому оно может сильнее вредить организмам.

Типичные ошибки

Ошибка — считать атмосферу и воздух одним и тем же. Их путают, потому что оба понятия связаны с газами вокруг Земли, но атмосфера — вся газовая оболочка планеты, а воздух — смесь газов, особенно привычная нам у поверхности. Проверь себя вопросом: речь идёт об оболочке Земли или о смеси, которой мы дышим?

Ошибка — утверждать, что большую часть воздуха составляет кислород. Вероятно, так думают потому, что кислород необходим человеку для дыхания и особенно важен для жизни. Однако доля азота около 78%, а кислорода — около 21%; чтобы проверить себя, сравни числа, а не значимость газов.

Ошибка — помещать все погодные явления в озоновый слой. Такое смешение возникает из-за того, что озоновый слой тоже связан с атмосферой и часто упоминается как важная область. Облака, осадки и ветры формируются главным образом в тропосфере; проверяй, с каким слоем связаны явления у поверхности.

Ошибка — считать, что атмосфера заканчивается на чёткой границе. На это может навести школьная схема, где слои изображены отдельными полосами. В действительности плотность воздуха с высотой постепенно уменьшается; вспомни, что условные границы на схеме нужны для удобства, а не означают резкий обрыв оболочки.

Связь с другими темами

Чтобы понять, почему Землю окружает атмосфера, полезно знать, что планета имеет форму шара и притягивает тела. Именно притяжение помогает удерживать газовую оболочку у Земли. А постепенное ослабление плотности воздуха объясняет, почему у атмосферы нет резкой верхней границы.

Тема атмосферы напрямую связана с погодой и климатом. Изучение тропосферы помогает понять, как движения воздуха и водяной пар участвуют в образовании облаков, осадков и ветра. Эти знания пригодятся, когда вы будете разбираться в изменениях погоды.

Состав воздуха связан с темами о дыхании, загрязнении окружающей среды и охране природы. Понимание роли газов помогает оценить, почему чистый воздух важен для организмов. Оно также подсказывает, зачем наблюдать за состоянием атмосферы и беречь природную среду.

Что запомнить

• Атмосфера — газовая оболочка Земли.
• Воздух состоит из смеси газов, среди которых больше всего азота.
• Кислород необходим большинству живых организмов для дыхания.
• Погода формируется главным образом в тропосфере.
• Озоновый слой задерживает часть вредного ультрафиолетового излучения.
• С высотой воздух становится более разреженным.