Атмосфера

Атмосфера

Январь 9, 2012 · Геология

Атмосфера Жердің ауа қабатын құрайды. Оның жоғарғы шекарасы аса анық емес. Жеке иондардын. шамамен 2000 км биіктікте де байқалатындығы белгілі болып отыр. 
 
Атмосфераның төменгі шекарасы — Жер беті болып саналады. Бірақ бұл шекара да дәл емес. Өйткені ауа Жердің ішкі қабаттарына да өте алады. Сонымен бірге ол мұхит және теңіз суларында да ерітінді түрінде кездеседі.

Атмосфера Жер бетіндегі өмірдің кепілі. Ол Жерді және Жер бетінде өмір сүретін органикалық дүниені ультракүлгін сәулелердің зиянды әсерінен, сонымен бірге ірілі-ұсақты метеориттердің бомбылауынан сақтайды. Атмосфераньщ өзі өте маңызды геологиялық агент (әсер) болып саналады. Ол тау жыныстарының үгілу процесінде ең басты роль атқарады.

Атмосфераның жалпы массасы ~ 5,15-105 т, басқаша айтқанда жер массасының миллионнан бір бөлігін құрайды. Атмосфера массасы-ныың көпшілігі (90%) жер бетінен 16 км-ге дейінгі аралыкты алып жатыр. 100 км-ден жоғары биіктікте жалпы атмосфералық ауа массасының миллионнан бір бөлігі ғана орналасқан, ал 30 км-ден жоғары қарай оның көлемі бір проценттен аспайды.

Атмосфера газдардың қоспасынан құралған. Соны-мен қатар, оның құрамында азда болса қосымша су буы мен шаң-тозаңдар да бірге кездеседі.

Атмосфераңың негізгі құрамы: азот (78,08%), оттегі (20,95%), аргон (0,93%), көмірқышқыл газы (0,03%) болып саналады. Олардың жалпы мөлшері 99,99%, ал қосымша компоненттердің, атап айтқанда озон, сутегі, инертті газдар (Не, Nе, Кг, Хе) және т. б. элементтердің мөлшері 0,01% Солардын, қатарында, өте аз мөлшерде каллоидты бөлшектер, яғни әр түрлі жолдармен пайда болған (ғарыштық және антропогендік) индустриялық түтін, атомдық жарылыс заттары және т. б. шаң-тозаңдар бірге кездеседі. Ауа қабатының ауыспалы және тез өзгергіш компоненттері — радиациялық озон, SО2 NО2 О2 NН3 (өндірістік) болып есептеледі.

Жер бетінде тоқтаусыз жүріп жатқан экзогендік геологиялық процестер үшін оттегі, көмірқышқыл газы және су буы өте маңызды роль атқарады. Оттегі әр түрлі табиғи заттардың тотығуын және организмдердің ауамен дем алысын (тынысын) қамтамасыз етеді. Ауа-ның құрамындағы озон (О3) атмосфера қабатының 70 км биіктігіне дейін кездеседі. Әсіресе 20—30 км биіктіктерде атмосфера құрамында озонның болуы, Жерді ультракүлгін 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%-ін ғана алып жатады. Су буынын, көпшілігі ауа қабатының 3000 м-ден төменгі бөлігінде кездеседі, ал 10—15 км-ден жоғары қарай оның мөлшері жоқтың қасы деуге болады.

Ауа қабатының кейбір бөлігінде су булары әдеттегіден көбірек жиналған жағдайда конденсациялық процестерге байланысты бұлттар түзіледі. Кейінірек, олар су тамшыларына немесе мұз кристалдарына айналып, жауын-шашын (жаңбыр, қар және бұршақ) түрінде жерге қайта оралады.

Көмірқышқыл газы және су булары Жер бетіндегі температура шамасын реттеп отыратын регулятор ролін атқарады. Көмірқышқыл газы организмдердін, ыдырауы және олардьщ демалысы кезінде, сонымен қатар вулкандық атқылау процестері кезінде де бөлініп шығып, ауа қабатына қосылып отырады. Олардың көпшілігі өсімдіктердің дем алысына жұмсалады.

Ауа массасы әр уақытта да тоқталмас қозғалыс үстінде болады. Өйткені, Жер бетінің жеке аудандары, материктер мен мұхиттар әр түрлі ендіктерде әр түрлі мөлшерде қызу әрекеттеріне ұшырап отырады. Соның нәтижесінде және Қариолис күшіне байланысты периодты түрде қайталана соғып отыратын желдер (бриздер, муссондар, пассаттар), циклондар және антициклондар пайда болады. Ауа қабатының қозғалысы -Жер бетінің жеке аудандарының температуралық өзгерістеріне, басқаша айтқанда, ауа райының қалыптасуына тікелей әсер етеді.

Атмосфера температуралық ерекшеліктеріне қарай әр түрлі қабаттарға жіктеледі (III. 4-сурет). Атмосфераның төменгі бөлігі (полюстер тұсында 8—10 км; экватор тұсында 16—18 км)—тропосфера, одан жорарғы қабат (55 км-ге дейін) — стратосфера, келесі қабат (55 км-ден 80 км-ге дейін) — мезосфера, одан кейінгі қабат (80 км-ден 800 км-ге дейін) — термосфера, ең соңғы кабат (800 км-ден жоғары қарай) — экзосфера деп аталады, Қейде соңғы аталған қабаттарды (мезотермо мен экзосфера) ионосфера деп те атайды.

Геология үшін тропосфера қабатының маңызы ерекше, өйткені бұл қабат жер бетімен тікелей шекаралас. Сондықтан да тропо-сфера қабаты жер бетіндегі экзогендік геологиялык процестерге көп әсерін тигізеді. Жоғарыда айтылрандай газды компоненттердің және су буының, сонымен бірге шан-тозаңдардың көпшілік бөлігі тропосфера қабатында кездеседі. Бұл қабаттың төменгі жағында ор-таша жылдық температура +!5°С болып, ал биікке жоғарылаған сайын температура біртіндеп төмендей (шамамен әрбір километр сайын 6°С) бастайды. Тропосферанын, жоғары бөлігінде ауа температурасы 60°С-қа дейін (полярлы аймактарда), ал кейде 80°—85°С-қа дейін (экваториалды аймақтарда) төмендейді.

Тропосфера қабатындағы су булары ең алдымен бұлтқа, кейінірек жауын-шашынға айналады. Жер бетінде жауын-шашын барлық аудандарда бірдей болмайды. Егер жыл сайын жауын-шашын мөлшері Жер бетінен бура айналатын су мөлшерінен көп болса, ылғалды (гумидті) климат, ал керісінше су буының мөлшері жауын-шашыннан артық болған жағдайда құрғақ (аридты) климат қалыптасады.

Ауа қабатының үздіксіз козғалыста болуы тропосфераның ерекшелігі болып саналады. Ауа қабатының қозғалысы температуралық айырмашылыққа және ыстық ауа мен суық ауаның арасындағы тығыздық айырмашылықтарымен тікелей байланысты.

Стратосфера қабатында ауаның температурасы әрбір километр сайын ~ 1—2°С-қа біртіндеп жоғарылап отырады. Стратосфераның жоғарғы шекарасында температура шамасы 10°С-қа дейін жетеді. Температураның бұл артуы озон қабатымен, ал озонның пайда болуы ультракүлгін сәулелердің (Күн радиациясы кезінде бөлініп шығатын) оттегімен әрекеттесуіне байланысты деп саналады. Осындай жолмен пайда болған озон ультракүлгін сәулелердің жаңа үлесін өз бойына сіңіре отырып, жоғарғы қабаттарға жылу энергиясын бөліп шығарады. Сонымен, стратосфера қабатында тік және көлбеу бағытталған ауа қозғалысы ылғи байқалып отырады.

Мезосфера қабатында “күміс бұлттар” деп аталатын бұлт қабаттары пайда болады. Олар ылғи ~80—85 км биіктікте тұрақты түрде байқалып отырады. Неғұрлым биіктеген сайын температура шамасы төмендей түседі.

Термосферада температура  шамасы қайтадан жоғарылай бастайды. Мысалы, 400 км биіктікте температура 1000—2000°С-қа дейін көтеріледі. Одан жоғары қарай температура тұрақты болып, өзгеріссіз қалады. Термосфера қабатында ауа ультракүлгін сәуле-лердің әсеріне байланысты ионданады (атомдар электрондарын жо-ғалтады), соның нәтижесінде электр тоғын өткізетін қасиетке ие болады.

Экзосфера құрамында жеңіл газдардың иондары басым болып, олар орасан-зор жылдамдықпен планетааралық кеңістікке ұшып кетіп жатады.

Ауаньщ қозғалысы екіге бөлінеді. Әдетте, жер бетінен бастап санағанда ауаның көлденен, бағыттағы қозғалысы жел деп, ал тік бағытталған қозғалысы ауа ағыны деп аталады. Олар көптеген жағдайда конвекциялық әрекеттерге байланысты туады.

Ауа қозғалысы атмосфера қысымының жиі өзгеруіне байланысты деп саналады. Оның себебі — Күн энергиясыньщ және Жердің өз осінен айналу жылдамдығының өзгеріп отыруы. Ауа қозғалысы негізінен жоғары қысымнан төменгі қысымға қарай бағытталады.

Жер бетіне жақын аудандарда ауа қозғалысы тұрақты, периодты (мезгіл-мезгіл) және периодсыз (мезгілсіз) болып ажыратылады.

Тұрақты желдер — пассаттар деп аталады. Олар экватор бойымен шығыстан батысқа қарай бағытталып планетарлық масштабта соғады.

Судың және құрлықтың жылыну жылдамдықтарыныя өзгеріс-теріне байланысты периодты түрде байқалатын ауа қозғалыстары туады. Олар — муссондар деп аталады. Муссондардың соғуы ауа температурасыньвд маусымға байланысты өзгерістеріне қарай соғады, олардың бағыты жаз айларында теңізден құрлыққа карай, ал қыс айларында құрлықтан тедізге қарай өзгеріп отырады. Ауа температурасының тәуліктік өзгерістері периодты түрде қайталана соғатын желдер (бриздер) туғызады. Олар күндіз теңізден құрлыққа, ал түнге қарай, керісінше құрлықтан теңізге қарай соғады. Периодты түрде қайталана соғатын желдердің қатарына таулы-жазықтық жерлерде байқалатын желдерді де жатқызуға болады. Олар таулы және жазық алкаптардың тәулік бойы әр түрлі жылдамдықпен жылынып-суынып отыратындығымен тікелей байланысты. Мұндай желдердін, бағыты күндіз жазық алқаптан тауға қарай, ал түнде таудан жазыққа қарай бағытталады.

Периодсыз соратын желдердің қатарына құйын, дауыл және циклондарды (тайфун, ураган) жатқызамыз.

Атмосфералық ірі құйындардың (циклондардың) диаметрі ондаған кейде жүздеген км-ге, ал биіктігі 10— 15 км-ге дейін жетеді. Олар солтүстік жарты шарда сағат тілінің қозғалыс бағытына карсы бағытта соғады. Циклондардың орталық бөлігіндегі ауа массасының қысымы өте аз болады.

Антициклондарда ауа массасының қозғалысы сағат тілінің бағыты бойымен соғады. Олардың орталық бөлігінде ауаның қысымы өте жоғары болады.

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.

Ауа райы және климат. Ауа райы деп белгілі бір ауданда бір маусымда байқалатын атмосфералық өзгерістерді айтады. Ауа райының қалыптасқан көп жылдық режимін сол аймақтын, климаты дейді.

Климат жағдайы жер бетіндегі экзогендік геологиялық процестердін, қарқынды дамуына үлкен әсерін тигізеді. Мысалы, ас тұзынын, және тас көмір қабаттарының немесе мұздық және желдік шөгінділердің пайда болуы және т. б. геологиялык әрекеттердің болу-болмауы

32

климат жағдайының ерекшеліктерімен тікелей байланысты.

Жер бетінің климат жағдайы, оның географиялық орнына тәуелді келеді.

В. П. Кеппеннің (1900—1936 ж. ж.) 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 жардайының калыптасуына құрлық пен теңіздің қарым-қатынасы, бедер ерекшеліктері, өсімдік-тер жамылғысының болу-болмауы, тұрақты желдердің бағыты, ауаның ылғалдылығы, мұхиттар мен теңіздерде жылы немесе суық ағындарының болу-болмауы көп әсерін тигізеді. Тропикалық аймақтардың таулы аудандарында климат жағдайы вертикаль бағытта өзгеріп, алмасып отырады: төменде — ыстық, жоғарыда — бірқалыпты қоңыржай, ал ең жоғары биіктікте — суық болып келеді; жылы теніз ағындары бар болса, онда климат жағдайы суық белдеулердің өзінде де едәуір жұмсарып отырады. Қлимат температуралық және ылғалдық жағдайларына қарай гумидті (жоғары температуралы немесе бірқалыпты қоңыржай ылғалды), аридті (құрғақ және жылы), нивальды (ылғалды, суық) болып ажыратылады. Әр түрлі зоналардағы климат жағдайының ерекшеліктері геологиялық процестердің даму жылдамдығына әсер етеді. Әсіресе, минералдар мен тау жыныстарының үгілуі, ыдырауы, денудациялық құбылмалы әрекеттердің (желдің, судың, мұздың геологиялық қызметі) әсері климат жағдайына тікелей байланысты.

Жердің өткен тарихында оның суынуы мен жылынуы алма кезек ауысып отырған, соған сәйкес климаттық зоналар да өзгеріп келген. Ескі дәуірлердің климат жағдайын (палеоклиматты) зерттеп-білу геологтар үшін өте маңызды. Өйткені, көптеген пайдалы қазбалардың (тас көмір, тұздар, фосфорит, боксит, темір рудалары) құралуы климат жағдайларының өзіндік ерекшеліктерімен байланысты.