А. Б. Медешова қыркүйек 2010ж

Дәрістің мазмұны:

2.Атмосфераның географиялық қабыққа әсері.

Атмосфераның құрлысы қандай, қабаттарына сипаттама бер?

1.Атмосфера (Грекше atmos – бу және sphaira – шар.) – Жердің ауа қабаты, Жер қабықтарының ішіндегі ең сыртқысы. Ол біздің планетамыздың басқа қабықтарымен үздіксіз өзара әрекеттесіп тұрады және оған үнемі Ғарыштың әсері, бәрінен де бұрын Күннің әсері тиіп тұрады.

Атмосфераның бүкіл массасының 50%-на жуығы оның төменгі 5 километрлік қабатында, 75%-ы - 10 километрлік қабатында, ал 90%-ы 16 километрлік қабатында шоғырланған. 3000 км-ден жоғарыда атмосфераның тығыздығы (3000 км биіктік шартты түрде атмосфераның жоғары шекарасы деп есептелінеді.) планета аралық кеңістіктің тығыздығынан аз-ақ айырма жасайды, дегенмен оның ізі 10 000 км-ден артық биіктікте де байқалған.

Теңіз деңгейіндегі таза және құрғақ ауа бірнеше газдардың механикалық қосындысынан тұрады. Олардың ішіндегі негізгілері азот - 78,09%, оттегі - 20,95%, аргон - 0,93%, көмірқышқыл газы - 0,03%. Басқа газдар: неон, гелий, метан, криптон, ксенон, сутегі, озон, йодтың болмысы өте мардымсыз (0,1%-дан кем) (Газдардың проценттік үлесі көлеміне қарай берілген.). Атмосфераның басты құрамдас бөліктері - азот пен оттегінің арасалмағы тұрақты болады.

100-120 км биіктікке дейін ауа түгелдей сапырылысып жататындықтан, атмосфераның құрамы біртектес болып келеді. Бұл қабат гомосфера, ал оның үстіндегі қабат гетереосфера деп аталады. Гетереосферада атмосфераның құрамы биіктік бойынша өзгереді: 200-250 км биіктікке дейін азот пен оттегі, 200-250 км-ден 500-700 км-ге дейін атомдық оттегі, одан жоғарыда гелий мен сутегі басым, соның өзінде олардың басым болатын қабатының төменгі шекарасы күн әрекеті күшіне сәйкес ауытқып отырады.

Су буы, озон және көмірқышқыл газы сияқты атмосфераның маңызды құрамдас бөліктерінің мөлшері мерзім бойынша да, кеңістікте де кең көлемде өзгеріп тұрады. Әсіресе, ауаның температурасына байланысты су буы құрамының өзгерісі көзге түседі. Полярлық аудандарда жер бетіне іргелес ауа бар болғаны 0,2%, ал экваторлық аудандарда 3%-дай ылғал ұстайды. Ауада неғұрлым су буы көп болса, соғұрлым басқа газдар аз болады, бірақ олардың өзара қатынасы өзгермейді. Биіктік артқан сайын су буы мөлшері азая береді: 2 км шамасындағы биіктікте 2 есе, 8 км биіктікте 100 есе азаяды, ал 10-15 км-ден жоғарыда ауада су буы өте аз болады.

Атмосфераның Жер бетінен 70 км-ге дейінгі аралықтағы қабатында кәдімгі оттегі (О₂) молекулаларының ыдырауынан және оның атомдарының қайтадан түзілуінен пайда болатын үш атомды оттегінің аллотропиялық түрөзгерісі - озон (О₃) қатынасады. Атмосфераның төменгі қабаттарында озон кездейсоқ себептердің (найзағай ойнауы, кейбір органикалық заттардың тотығуы) әсерінен пайда болады, неғұрлым биік қабаттарда күннің ультракүлгін радиациясының әсерімен түзіледі де, оны сіңіріп алады. Озонның ең көп концентрациясы 22-25 км биіктікте шоғырланған. Мұнда жануарлар мен өсімдіктерді құртып жіберетін толқын ұзындығы 0,29 микронға дейін баратын ультракүлгін радиацияны жұтып алатын озон «экраны» («фильтрі») орналасады. Бұл радиацияның озон «экранынан» өтетін мардымсыз бөлігі көптеген микроағзаларды өлтіріп, адам ағзасына пайдасын тигізеді. Атмосферадағы озонның жалпы мөлшері онша көп емес: 0°С температурада және жер бетіндегі дағдылы қысымда ол түгелдей 3 мм қабатқа сиып кете алады. Ауадағы озон мөлшері маусымға байланысты өзгереді: көктемде көбейеді, күз бен қыста азаяды. Ол жоғары ендіктерде қалыптасқан ауа массаларында төмен ендіктердің ауа массаларына қарағанда көп болады.

Атмосферада көмірқышқыл газы (СО₂ көміртегінің қос тотығы) су буы мен озонға қарағанда анағұрлым аз. Көмір, мұнай, газ жағу және басқа адам әрекетімен болған процестер атмосферада бұл газдың айтарлықтай көбеюіне әкеліп соғады (XX ғ. басынан бері 0,029-дан 0,033 %-ға дейін).

Көмірқышқыл газы өсімдіктер әлемі үшін аса қажет. Оның атмосферадағы мөлшерін реттестіріп отыруда Дүние жүзілік мұхиттың мәні зор.

Газ тәріздес құрамдас бөліктерден басқа әрқашан атмосферада пайда болуы жағынан мөлшері, формасы, химиялық құрамы және физикалық қасиеттері алуан түрлі қалықтап жүретін майда бөлшектер (түтін, шаң, су буының конденсациялануынан бөлінген заттар) - аэрозолдық қоспалар болады. Жайылма беттен атмосферадағы топырақ бөлшектері, тау жыныстарының үгінділері, жанартау тозаңы, теңіз тұзы, түтін, органикалық бөлшектер (микроағзалар, өсімдік тозаңдары) түседі. Атомдық жарылыс кезінде радиоактивтік заттары бар аэрозолдық бөлшектер пайда болады. Планетааралық кеңістіктен жер атмосферасына ғарыштық шаң-тозаң да түседі. Атмосфераның 100 км биіктікке дейінгі қабатында жер бетіне баяу қонып жататын 28 млн. т астам ғарыштық шаң-тозаң бар. Күннің ультракүлгін сәуледе шашуының, ғарыштық сәулелердің жер қыртысы мен атмосферадағы радиоактивтік заттардың сәуле шашуының әсерінен электр өткізгіштік қасиетке ие болады.

Ионизаторлар атомдар мен молекулаларға олардың қабаттарынан электрон бөлініп шығуға жетерліктей энергия береді, бөлінген электрон бірден басқа атомға немесе молекулаға қосыла кетеді. Осының нәтижесінде бірінші атом (молекула) бейтарап жағдайдан оң зарядтыға айналады, екіншісі теріс зарядқа ие болады. Теріс және оң зарядты майда бөлшектер - иондар осылай пайда болады.

Ионданумен бір мезгілде бейтарап бөлшектер қалпына келеді - қайта сарапталу жүреді; сондықтан атмосферадағы иондардың саны үздіксіз көбейе бермейді. Зарядталған бөлшектерге ауаның молекулалары қосылып, жеңіл ион дейтіндерді түзеді. Аэрозолдарға қосылып, оларға өздерінің зарядтарын беру арқылы жеңіл иондар ірірек ауыр иондар түзеді. Атмосфераның иондануы иондардың концентрациялануынан олардың 1 см³-дегі мөлшеріне қарай байқалады.

Атмосфераның электр өткізгіштігі иондардың концентрациясы мен қозғалғыштығына байланысты. Биіктеген сайын иондардың концентрациясы күшейе түсетіндіктен, электр өткізгіштік те арта береді де, 100-250 км биіктікте максималдық жағдайына жетеді.

Температураның өзгеру сипатына қарай атмосфераны тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфераға бөледі. Сфералар бір-бірінен өтпелі қабаттар - паузалармен; тропо-, страто-, мезо-, термопаузалармен бөлінген (Бұл бөлуді 1962 ж. Дүние жүзілік метереологиялық ұйым бекіткен.).

Тропосфераның тікелей жер бетіне жанасып жатқан қабаты жер бетіне іргелес қабат деп аталады. Бұл қабаттағы физикалық процестер жер бетінің әсеріне байланысты ерекше өтеді. Мұнда температураның тәулік ішіндегі және оның жыл бойындағы өзгерістері ерекше анық байқалады.

Температура полюстердің үстіне қарағанда экватордың үстінде әр уақытта жоғары болады (әсіресе қысқы жарты шарда). Экваторлық және полярлық аймақтардағы температураның айырмасы ауаның горизонтал бағытта ауысу себебінен болады. 18-20 км биіктікте жел қыста батыс, жазда шығыс бағытта соғады. Конвекция дамымаған.

Термосферадағы бөлшектердің қозғалысына магнит өрісі әсерін тигізеді. 400 км-ден биікте бұның әсері басым. Магнит күші сызықтарын бойлап созылып жатқан зарядталған бөлшектердің бұлттары сағатына жүздеген км жылдамдықпен ауысып жатады. Күн әрекетіне байланысты термосферада поляр шұғыласы пайда болады.

Тек XX ғ. 30-жылдарында ғана тұңғыш шар-зондтар (приборларды алып ұшатын резина шарлар, шар жарылғаннан кейін приборлар парашютпен түседі) көтерілді. Қазіргі кезде Жерде 600-ден астам радиозонд станциялары жұмыс істейді. Жерге сигнал-мәліметтер беретін радиозондтар құрлықтан және кемеден ұшырылады. Радиолокаторлар да қолданылады. 1933 ж. бастап адам тікелей стратосфераға өте бастады («СССР-1» стратостаты). Атмосфераны зерттеуде ракеталардың бергені көп. Олардың көтерілу жылдамдығы салмағы 1500 кг болғанда 8000 км/сағ. дейін жетеді.

1950 ж. бастап арнаулы метеорологиялық ракеталар үзбей жіберіліп тұрады (150 км биіктікке дейін). Жоғары биіктіктен дерек әкелетін, әрі әлденеше рет пайдаланылатын геофизикалық ракеталар ұшырылады. 1957 ж. Жердің жасанды серіктері - ұшып жүретін және қозғалмайтын, жарты шардың «артысына бірдей кез жіберуге мүмкіндік беретін ұзақ жұмыс істейтін лабораториялар «іске қосылды» («Қозғалмайтын» серіктердің орбитасы жер экваторы кеңістігіне, ал олардың жерді айнала алуының бұрыштық жылдамдығы планетаның өз өсінен айналуының бұрыштық жылдамдығына сәйкес келеді. Мұндай серік жарты шарды түгелдей «көреді» деуге болады. «Қозғалмайтын» екі серік бір мезгілде бүкіл Жерге «көз жібере» алады.).

Телевизиялық, инфрақызыл, актинометриялық құралдармен жабдықталған арнаулы метеосеріктер атмосфераның жоғарғы қабаттарынан деректер беруді қамтамасыз ете алады. Бір мезгілде және үздіксіз жұмыс істейтін арнаулы серіктер атмосфера жағдайларының үнемі өзгеріп тұратын жалпы көрінісін көз алдына келтіруге мүмкіндік береді. Атмосфераны зерттеу үшін бірнеше елдер қатынасқан жер бетінен және ғарыштық бақылаулардың тұтас жүйесі құрылады. Біздің елімізде атмосфераны зерттеуді гидрометеорологиялық қызмет қамтамасыз етеді.

Жер үшін атмосфераның маңызы орасан зор. Ол Жерді үстіне құлайтын метеориттерден қорғайды, күннің тіршілік біткенді құртып жіберетін ультракүлгін сәулесін жұтып алады. Сонымен бірге атмосфера жердің шашқан ұзын толқынды жылу сәулесін ұстап, жер бетінде тіршілікке қолайлы жылылық жағдай жасайды. Атмосферада ылғал тасымалданады, бұлттар және жауын-шашындар пайда болады. Атмосферасыз Жерде бізге үйреншікті түрдегі тіршілік болмас еді.

Бірақ атмосфераның құрылысы мен құрамы әрқашанда қазіргідей болған емес. Жер алғашқы гелий-сутекті атмосферасынан қызған кезде айрылған. Планетаны түзген заттардан оның қалыптасуы кезінде әр түрлі газдар бөлінген. Бұл жағдай әсіресе тектоникалық әрекетпен, жарықтардың және жарықшалардың пайда болуымен байланысты қарқынды өткен.

Жанартаулық процестер атмосфераны көмірқышқыл газымен байытты. Басқа элементтермен реакцияға түсуден ең бастысы фотосинтез арқылы атмосферадан көп мөлшерде көміртегі алынып, карбонатты жыныстар түзілгенге дейін ұзақ уакыт

тұрақтылығы байқала ма ?

Атмосфера қабаттарының географиялық қабықтағы ролі

қандай?