«легкие» планеты находятся в океане

Интерпретация креационистов

Креационисты считают, что в атмосфере всегда присутствовало значительное количество кислорода, поскольку она была сотворена именно таким образом. Новая информация об изотопах серы и кварцитах все больше и больше подводит нас к этому выводу. Вполне возможно даже связать идею о гидротермальном происхождении железа и кремния, из которых образовывались кварциты по мере того, как воды, обогащенные химическими веществами просачивались в более прохладные воды, обогащенные кислородом, с «источниками великой бездны». Однако это довольно противоречивый вопрос в геологии Потопа, и выводы зависят от месторасположения стыка допотопного/потопного слоев. Этот вопрос все еще требует окончательного разрешения. 12

Атмосфера: ее слои

Необходимо знать строение атмосферы земли по слоям, чтобы иметь полное представление о том, чем ценна для нас эта газовая оболочка. Они выделяются потому, что состав и плотность газовой смеси на разных высотах неодинаковы. Каждый из слоев отличается по химическому составу и выполняемым функциям. Расположить атмосферные слои земли по порядку следует так:

Тропосфера – располагается ближе остальных к земной поверхности. Высоты этого слоя достигают 16-18 км в тропических зонах и 9 км в среднем над полюсами. В этом слое концентрируется до 90% всего водяного пара. Именно в тропосфере происходит процесс образования облаков. Также здесь наблюдаются движение воздуха, турбулентность и конвекция. Температурные показатели различны и составляют от +45 до -65 градусов — в тропиках и на полюсах, соответственно. С повышением на 100 метров наблюдается понижение температуры на 0,6 градуса. Именно тропосфера по причине скопления водяного пара и воздуха отвечает за циклонические процессы. Соответственно, правильным ответом на вопрос, как называется слой атмосферы земли в котором развиваются циклоны и антициклоны будет название этого атмосферного слоя.

Стратосфера – этот слой располагается на высоте 11-50 км от поверхности планеты. В нижней его зоне температурные показатели стремятся к значениям в -55. В стратосфере имеется зона инверсии – граница между этим слоем и следующим, называемым мезосферой. Температурные показатели достигают значений в +1 градус. Самолеты летают в нижней зоне стратосферы.

Озоновый слой – небольшой по высоте участок на границе между стратосферой и мезосферой, но именно озоновый слой атмосферы предохраняет все живое на земле от действия ультрафиолета. Также он отделяет комфортные и благоприятные условия для существования живых организмов и суровые космические, где невозможно выжить без специальных условий даже бактериям. Образовался он в результате взаимодействия органических компонентов и кислорода, который контактирует с ультрафиолетовым излучением и вступает в фотохимическую реакцию, что позволяет получить газ под названием озон. Так как озон поглощает ультрафиолет, он способствует нагреву атмосферу, поддерживая оптимальные для жизни в ее привычном виде, условия. Соответственно, отвечать на вопрос: слой какого газа защищает землю от космической радиации и чрезмерного солнечного излучения, следует озон.

Рассматривая слои атмосферы по порядку от поверхности земли следует отметить, что следующей идет мезосфера. Она располагается на высоте 50-90 км от поверхности планеты. Температурные показатели – от 0 до -143 градусов (нижняя и верхняя границы). Она защищает Землю от метеоритов, которые сгорают, проходя через
нее – явление свечения воздуха. Давление газов в этой части атмосферы крайне маленькое, что не позволяет изучить мезосферу полностью, так как специальное оборудование, включая спутники или зонды, не могут там работать.

Термосфера – слой атмосферы, который располагается на высоте 100 км над уровнем моря. Это нижняя граница, которая носит название линия Кармана. Ученые условно определили, что здесь начинается космос. Непосредственная толщина термосферы достигает 800 км. Температурные показатели достигают 1800 градусов, но сохранить обшивку космических аппаратов и ракет в целости позволяет незначительная концентрация воздуха. В этом слое земной атмосферы возникает особое
явление — северное сияние – особый вид свечения, который можно наблюдать в некоторых регионах планеты. Появляются они вследствие взаимодействия нескольких факторов — ионизации воздуха и действия на него космического излучения и радиации.

Какой слой атмосферы находится дальше всего от земли – Экзосфера. Здесь находится зона рассеивания воздуха, так как концентрация газов небольшая, в результате чего происходит их постепенный выход за пределы атмосферы. Этот слой располагается на высоте 700 км над поверхностью Земли. Основной элемент, составляющий этого слоя – водород. В атомарном состоянии можно встретить такие вещества, как кислород или азот, которые будут сильно ионизированы солнечным излучением.
Размеры экзосферы Земли достигают 100 тысяч км от планеты.

Состав атмосферы Земли

История

Когда Земля была сформирована приблизительно 4,6 миллиарда лет назад, почти не было атмосферы, и она была покрыта камнем из расплавленной лавы . Однако, когда планета остыла, атмосфера начала образовываться в основном из газов, извергнутых вулканами , которые содержали много углекислого газа . Затем, примерно полмиллиарда лет назад, поверхность Земли начала охлаждаться, когда атмосфера затвердела и стала слоистой, чтобы вода собиралась на поверхности.

По сей день, как и на всех других планетах с высоким давлением во внешнем слое внеземной атмосферы , атмосфера Земли преломляет солнечный свет с днем ​​более 12 часов в день равноденствия , при отсутствии его последствий изменения климата. В 2020 году, с открытием TOI 700 d , есть возможность сохранить земной аналог с ее атмосферой.

Составные элементы атмосферы

Разнообразный состав атмосферы Земли позволяет ей выполнять различные функции и оберегать жизнь на планете. Основные его элементы:

Углекислый газ (CO₂) – является неотъемлемым компонентом, задействованным в процессе питания растений (фотосинтезе). Выделяется он в атмосферу благодаря дыханию всех живых организмов, гниению и горению органических веществ. Если углекислый газ исчезнет, то вместе с ним перестанут существовать и растения.
Кислород (O₂) – обеспечивает оптимальную среду для жизни всех организмов на планете, обязателен для дыхания. С его исчезновением прекратиться жизнь для 99% организмов на планете.
Озон (O3) – газ, который выступает естественным поглотителем ультрафиолета, выделяемого солнечным излучением. Его излишки негативно влияют на живые организмы. Газ формирует особый слой в атмосфере —озоновый экран

Под влияние внешних условий и деятельности человека он начинает постепенно разрушаться, поэтому важно проводить мероприятия для восстановления озонового слоя нашей планеты, чтобы сохранить на ней жизнь.

Также в составе атмосферы присутствуют водяные пары – они определяют влажность воздуха. Процентное содержание этого компонента зависит от разных факторов. Влияние оказывают:

  • Показатели температуры воздуха.
  • Расположение местности (территория).
  • Сезонность.

Оказывает влияние на количество водяного пара и температура – если она низкая, то концентрация не превышает 1%, при повышенной – достигает показателей в 3-4%.
Дополнительно в составе земной атмосферы присутствуют твердые и жидкие примеси – сажа, пепел, морская соль, разнообразные микроорганизмы, пыль, капли воды.

После зарождения жизни

Живые существа на планете стали выделять большие объемы кислорода, и он окислил все, что находилось на поверхности. Потребовалось пару миллиардов лет, чтобы количество кислорода увеличилось с 0 до 21% от всего состава атмосферы. При этом организмы стали использовать атмосферный углерод, он им был нужен для создания скелетов. В результате земная кора покрылась огромными пластами органических материалов, а углекислого газа стало гораздо меньше.

Из-за кислорода наша планета обрела голубую дымку, вдали она выглядит синей точкой. По этой же причине мы видим небо синим. От обилия кислорода смог сформироваться озоновый слой, по сей день он защищает нас от солнечной радиации. Организмы смогли эволюционировать, так помимо бактерий и водорослей появились высокоразвитые существа.

В атмосфере присутствуют и благородные газы. Лидером по представленности среди них является аргон, его доля 0,9-1%. Он зарождается в ходе ядерных процессов в недрах земли, а на поверхность он выходит при извержениях вулкана и сквозь трещины в коре. Благородные газы поднимаются в верхние слои, затем исчезают на просторах космоса.

Таким образом, структура газовой оболочки многократно менялась, но что-то осталось неизменным. К примеру, озоновый слой, он очень устойчив и никуда не денется, даже если количество кислорода снизится в сто раз. 

Основные свойства атмосферы Земли

Атмосфера — это наш защитный купол от всяческого рода угроз из космоса. В ней сгорает большая часть метеоритов, которые падают на планету, а ее озоновый слой служит фильтром против ультрафиолетового излучения Солнца, энергия которого смертельна для живых существ. Кроме того, именно атмосфера поддерживает комфортную температуру у поверхности Земли — если бы не парниковый эффект, достигаемый за счет многократного отражения солнечных лучей от облаков, Земля была бы в среднем на 20-30 градусов холоднее. Кругооборот воды в атмосфере и движение воздушных масс не только уравновешивают температуру и влажность, но и создают земное разнообразие ландшафтных форм и минералов — такого богатства не встретить нигде в Солнечной системе.

Горение метеоров — один из подарков нашей атмосферы

Масса атмосферы составляет 5,2×1018 килограмм. Хотя газовые оболочки распространяются на многие тысячи километров от Земли, ее атмосферой считаются лишь те, которые вращаются вокруг оси со скоростью, равной скорости вращения планеты. Таким образом, высота атмосферы Земли составляет около 1000 километров, плавно переходя в космическое пространство в верхнем слое, экзосфере (от др. греческого «внешний шар»).

Характеристики кислорода

Характеристики O2 представлены в таблицах ниже:

Кислород в баллоне

Наименование Объем баллона, л Масса газа в баллоне, кг Объем газа (м3) при Т=15°С, Р=0,1 МПа
O2 40 8,42 6,3

Благодаря этой таблице теперь можно легко дать ответы на вопросы, которые очень часто задают сварщики:

  • Сколько кислорода в баллоне в м3?Ответ: в 40 литровом баллоне 6,3 м3
  • Сколько в баллоне кислорода?Ответ: в 40 литровом баллоне 6,3 м3 или 8,42 кг
  • Сколько весит баллон кислорода?Ответ:
    58,5 кг — масса пустого баллона из углеродистой стали согласно ГОСТ 949;
    8,42 — кг масса кислорода в баллоне;Итого: 58,5 + 8,42 = 69,92 кг вес баллона с кислородом.

Для того, чтобы приблизительно узнать сколько кислорода в баллоне, нужно вместимость баллона (м3) умножить на давление (МПа). Например, если вместимость баллона 40 литров (0,04 м3), а давление газа 15 МПа, то объем кислорода в баллоне равен 0,04×15=6 м3.

Примечания

  1. Будыко М. И., Кондратьев К. Я. Атмосфера Земли // Большая советская энциклопедия. 3-е изд. / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская Энциклопедия, 1970. — Т. 2. Ангола — Барзас. — С. 380—384.
  2. Thompson A.  (англ.). space.com (9 April 2009). Дата обращения 19 июня 2017.
  3. . Earth System Research Laboratory. Global Greenhouse Gas Reference Network. Дата обращения 6 февраля 2017.
  4. при 0,03 % по объему
  5. Хромов С. П. Влажность воздуха // Большая советская энциклопедия. 3-е изд. / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская Энциклопедия, 1971. — Т. 5. Вешин — Газли. — С. 149.
  6. Dr. Tony Phillips.  (англ.). SpaceDaily (16 July 2010). Дата обращения 19 июня 2017.

Физические свойства разных атмосферных слоев

Физические свойства тропосферы тесно связаны с ее прилеганием к поверхности планеты. Отсюда отраженное солнечное тепло в форме инфракрасных лучей направляется обратно вверх, включая процессы теплопроводности и конвекции. Именно поэтому с удалением от земной поверхности падает температура. Такое явление наблюдается до высоты стратосферы (11-17 километров), потом температура становится практически неизменной до отметки 34-35 км, и далее идет опять рост температур до высот в 50 километров (верхняя граница стратосферы). Между стратосферой и тропосферой есть тонкий промежуточный слой тропопаузы (до 1-2 км), где наблюдаются постоянные температуры над экватором – около минус 70°С и ниже. Над полюсами же тропопауза «прогревается» летом до минус 45°С, зимой температуры здесь колеблются около отметки -65°С.

Газовый состав атмосферы Земли включает в себя такой важный элемент, как озон. Его относительно немного у поверхности (десять в минус шестой степени от процента), так как газ образуется под воздействием солнечных лучей из атомарного кислорода в верхних частях атмосферы. В частности, больше всего озона на высоте около 25 км, а весь «озоновый экран» расположен в областях от 7-8 км в области полюсов, от 18 км на экваторе и до пятидесяти километров в общем над поверхностью планеты.

Эволюция Солнца

Предполагается, что Солнце родилось в сжавшейся газопылевой туманности. Есть, по крайней мере, две теории относительно того, что дало толчок первоначальному сжатию туманности. Согласно одной из них предполагается, что один из спиральных рукавов нашей галактики проходил через нашу область пространства примерно 5 млрд. лет назад. Это могло вызвать легкое сжатие и привести к формированию центров тяготения в газо-пылевом облаке. Действительно, сейчас вдоль спиральных рукавов мы видим довольно большое количество молодых звезд и светящихся газовых облаков. Другая теория предполагает, что где-то недалеко (по масштабам Вселенной, конечно) взорвалась древняя массивная сверхновая звезда. Возникшая ударная волна могла быть достаточно сильной, чтобы инициировать звездообразование в «нашей» газо-пылевой туманности. В пользу этой теории говорит то, что ученые, изучая метеориты, обнаружили довольно много элементов, которые могли образоваться при взрыве сверхновой.

Далее, когда столь грандиозная масса (2*1030кг) сжималась под действием сил гравитации, она сама себя сильно разогрела внутренним давлением до температур, при которых в ее центре смогли начаться термоядерные реакции. В центральной части температура на Солнце равна 15000000K, а давление достигает сотни миллиардов атмосфер. Так зажглась новорожденная звезда (не путайте с новыми звездами).

В основном Солнце в начале своей жизни состояло из водорода. Именно водород в ходе термоядерных реакций превращается в гелий, при этом выделяется энергия, излучаемая Солнцем. Солнце принадлежит к типу звезд, называемых желтыми карликами. Оно – звезда главной последовательности и относится к спектральному классу G2. Масса одинокой звезды довольно однозначно определяет ее судьбу. За время жизни (~5 миллиардов лет), в центре нашего светила, где температура достаточно высока, сгорело около половины всего имеющегося там водорода. Примерно столько же, 5 миллиардов лет, Солнцу осталось жить в таком виде, к которому мы с вами привыкли.

После того, как в центре светила водород будет на исходе, Солнце увеличится в размерах, станет красным гигантом. Это сильнейшим образом скажется на Земле: повысится температура, океаны выкипят, жизнь станет невозможной. Затем, исчерпав «топливо» совсем и не имея более сил держать внешние слои красного гиганта, наша звезда закончит свою жизнь как белый карлик, порадовав неведомых нам внеземных астрономов будущего новой планетарной туманностью, форма которой может оказаться весьма причудливой благодаря влиянию планет.

Смерть Солнца по времени

  • Уже через 1,1 млрд. лет, светило увеличит свою яркость на 10 %, что повлечет сильное нагревание Земли.
  • Через 3,5 млрд. лет, яркость увеличиться на 40%. Начнут испаряться океаны и наступит конец всему живому на Земле.
  • По прошествии 5,4 млрд. лет, в ядре звезды закончится топливо – водород. Солнце начнет увеличиваться в размерах, за счет разрежения внешней оболочки и нагрева ядра.
  • Через 7,7 млрд. лет, наша звезда превратиться в красного гиганта, т.к. увеличиться в 200 раз из-за этого будет поглощена планета Меркурий.
  • В конце, через 7,9 млрд. лет, внешние слои звезды настолько разредятся, что распадаться на туманность, а в центре бывшего Солнца будет маленький объект – белый карлик. Так закончит существование наша Солнечная система. Все строительные элементы, оставшиеся после распада, не пропадут, они станут основой для зарождения новых звезд и планет.

Из чего состоит атмосфера Земли

Оказывается, атмосфера планеты Земля возникла благодаря двум факторам:

  • падения космических объектов на поверхность нашей планеты. А точнее испарение веществ, из которых состоят эти тела;
  • дегазация земной мантии. Проще говоря, газовые выделения, которые происходят при извержениях вулканов.

Однако, важную роль сыграло наличие воды, флоры и фауны на планете. Потому что всё это привело к появлению биосферы, а также изменению атмосферы. По данным учёных, в состав атмосферы входят газы и разные примеси. Например, такие, как пыль, частицы воды, кристаллы льда, морские соли и продукты горения.

Давление

Атмосферное давление — это сила (на единицу площади), перпендикулярная единице площади поверхности планеты, определяемая весом вертикального столба атмосферных газов. В упомянутой модели атмосферы атмосферное давление , вес массы газа, уменьшается на большой высоте из-за уменьшения массы газа выше точки измерения барометрического давления . Единицы измерения давления воздуха основаны на стандартной атмосфере (атм), которая составляет 101,325 кПа (760 торр , или 14,696 фунтов на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм)). Высота, на которой атмосферное давление снижается на коэффициент е ( иррациональное число равное 2,71828) называется высотой шкалы ( H ). Для атмосферы с однородной температурой высота шкалы пропорциональна температуре атмосферы и обратно пропорциональна произведению средней молекулярной массы сухого воздуха и местного ускорения силы тяжести в точке измерения барометрического давления.

Из чего ещё состоит атмосфера Земли

Помимо территориальных воздушных земельных слоев, различают ионосферу и нейтросферу. Они делятся по электрическим свойствам. Как уже было сказано, ионосфера преимущественно находится в термосфере. И связана она с ионизацией воздуха. Но что такое нейтросфера понятно не всем. Проще говоря, это нижняя часть атмосферного слоя. В ней преобладают незаряженные частицы воздуха Земли.

Прорыв через атмосферу

Более того, в окружающей нас воздушной оболочке, учёные выделили две области:1) Гетеросфера — участок, где силы гравитации влияют на газы. Таким образом происходит их небольшое перемешивание. По этой причине состав гетеросферы переменный.2) Гомосфера — область под гетеросферой, где отмечают сильно перемешанные газы. Поэтому состав однородный.Вдобавок существует граница между этими зонами. Её называют турбопаузой. Её территория простирается на высоте 120 км.

Как видно, атмосфера планеты Земля довольно интересная по своей структуре. Хотя нельзя сказать, что прямо сложная. По всей вероятности, мы её довольно хорошо изучили. Но Вселенная и природа всегда преподносят нам сюрпризы.

Избранное

См. также

Оледенения Земли

Николай Чумаков • Библиотека • «Природа» №7, 2017

Кислородная революция и Земля-снежок

Сергей Ястребов • Библиотека • «Химия и жизнь» №9, 2016

«Сотворение Земли». Главы из книги

2018 • Андрей Журавлёв • Книжный клуб • Главы

Криосфера и климат

Владимир Котляков • Библиотека • «Экология и жизнь» №11, 2010

Ледяные миры

26.02.2010 • Евгений Подольский • Библиотека

Глобальное потепление после последнего оледенения сопровождалось опережающим повышением содержания СО2 в атмосфере

20.04.2012 • Алексей Гиляров • Новости науки

Конец последнего оледенения отмечен одновременным повышением температуры и содержания CO2 в атмосфере

09.04.2013 • Алексей Гиляров • Новости науки

Льды — это сама жизнь

Владимир Котляков • Библиотека • «Наука и жизнь» №7, 2019

Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова

04.05.2016 • Александр Марков • Новости науки

Ещё раз про метан

Андрей Киселев, Игорь Кароль • Библиотека • «Природа» №11, 2015

Спутники измеряют метан в Арктике

Леонид Юрганов • Библиотека • «Наука и жизнь» №8, 2016

Значительная доля земного метана образуется в толще океанической коры

02.09.2019 • Кирилл Власов • Новости науки

Ледники, расположенные в вулканических областях, могут быть мощными источниками метана

05.12.2018 • Владислав Стрекопытов • Новости науки

Потепление в Арктике может привести к выбросам древнего метана

Павел Серов • Библиотека • «Коммерсантъ Наука» №6, сентябрь 2017

Состав атмосферы. Газы и другие вещества в атмосфере:

Все слои атмосферы состоят из газов, но в одних их концентрация выше, а в других меньше. Воздух, которым дышат все земные существа, включает их большую атмосферную часть – почти 80%. Элементов, имеющих наибольшую концентрацию, в атмосфере 12, но в том или ином объемном соотношении в атмосфере присутствует почти вся таблица Менделеева. Однако такой состав был не всегда.

Первыми газами, окутывающими Землю и свойственные всем газовым гигантам, были гелий и водород. Эти вещества – остатки туманности, образовавшей самую яркую звезду нашей галактики – Солнце, в большом количестве оседающие вокруг гравитационного поля планеты.

Сама же планета хранила множество других веществ:

– аммиак;

– метан;

– углекислый газ;

– серу.

Их выбросы в формирующуюся атмосферу Земли обусловлены извержениями вулканов и разломами, столкновениями подвижных тектонических плит. Следствием освобождения из недр аммиака и метана стал их распад и образование других соединений, одним из которых стал азот, сегодня занимающий 78% всего состава атмосферы. Сделать же ее (атмосферу) пригодной для жизни смог кислород.

Его появление происходило несколькими способами: раскаленная мантия Земли в больших объемах выбрасывала скопившиеся в ней газы, а водяной пар от извержения вулканов распадался под действием прямых солнечных лучей на водород и кислород. Но задержка кислорода в атмосфере была невозможна – он вступал в дальнейшие химические реакции с различными веществами и видоизменялся.

Накопление достаточного количества кислорода в атмосфере Земли стало возможным с появлением биологических организмов, выделяющих его в процессе своей жизнедеятельности. Это позволило:

– достигнуть концентрации кислорода в 21% всего за 2 миллиарда лет;

– существенно снизить концентрацию углекислого газа за счет использования последнего микроорганизмами как составляющего собственной костной ткани;

– сформировать озоновый слой, защищающий живые организма от разрушительного ультрафиолета.

Кроме основных газов: водорода, кислорода и углекислого газа, атмосфера включает и благородные газы:

– гелий;

– аргон;

– неон;

– криптон;

– ксенон;

– радон.

Благородные газы образуются в результате ядерных процессов, протекающих в глубинах земной коры, и выделяются в атмосферу из микротрещин в литосфере или при извержении вулканов.

Присутствует в атмосфере и вода, чей объем зависит от широты: у полюсов концентрация составляет 0,2%, на экваторе достигает 2,5%. Также присутствуют различные оксиды азота, пропан, радон. В малых объемах в атмосфере представлено широкое разнообразие других веществ:

– бром;

– йод;

– озон;

– хлор;

– оксид серы;

– аммиак;

– монооксид углерода;

– соляная кислота;

– плавиковая кислота;

– бромоводород;

– иодоводород;

– и пр. различные частицы взвешенных твердых и жидких веществ.

История происхождения Земли

По одной из теорий образования Земли, наша планета, как и другие, появилась 4,5 миллиарда лет назад. Она появилась в виде затвердевшего облака пыли и газов, что остались после образования Солнца. Затем в течение 500 млн лет внутренняя часть планеты продолжала оставаться твёрдой и относительно холодной (возможно около 1000°C).

Основными элементами были железо и силикаты (с небольшими количествами других радиоактивных элементов). На протяжении миллионов лет в результате радиоактивного распада некоторых элементов (урана, тория и калия) выделялась энергия. Это постепенно нагревало Землю и расплавляло некоторые её составляющие (например, железо, которое плавилось раньше силикатов, и, будучи тяжелее, оно стало опускаться к центру).

Спустя много лет это железо достигло центра, где оно начало накапливаться. Одновременно на поверхности Земли взрывались вулканы и всё покрывала текущая лава. Со временем из железа в центре образовалось ядро, а вокруг него, по мере охлаждения Земли, появилась довольно устойчивая кора твёрдой породы.

Впадины в этой коре стали естественными бассейнами. В них вода поднималась из недр планеты через вулканы и трещины, потом собиралась, и так появились океаны.

Узнайте также про Солнечную систему и Планеты Солнечной системы.