Понятие об атмосфере, состав и роль в жизни человека и биосферы

Понятие об атмосфере, состав и роль в жизни человека и биосферы.

Атмосфера — воздушная  оболочка, окружающая земной шар и  связанная с ним силой тяжести. Она представляет собой смесь  газов и взвешенных твердых и  жидких частиц. Основными газами являются азот (более 78 % по объему) и кислород (около 21 %). Заметная доля принадлежит  аргону (около 1 %) и углекислому газу (около 0,03%).

Основная масса атмосферы  находится в тропосфере. Тропосфера — нижний слой атмосферы высотой  до 17 км над экватором и 8 км над  полюсами при средней высоте около 10 км. В ней сосредоточено до 4Д  всей массы атмосферы и почти  весь водяной пар. В составе воздуха  преобладают азот и кислород, аргон  и углекислый газ. Тропосфера получает тепло снизу, от поверхности воды и суши. Температура на верхней  границе тропосферы понижается до —70 °С над экватором и —65 °С над Северным полюсом.

Выше тропосферы, до высоты 55 км, простирается стратосфера. На ее долю приходится 20 % массы атмосферы. Плотность и давление воздуха  в стратосфере незначительны. Состоит она из тех же газов, что и тропосфера, и только озона (Оз) гораздо больше. Наибольшая концентрация этого газа на высоте 25—30 км. Озон почти полностью поглощает ультрафиолетовые лучи Солнца, которые губительны для живых организмов, в особенности микроорганизмов. Поэтому озоновый слой имеет громадное значение для жизни на Земле. Температура в стратосфере до слоя озона такая же, как и на верхней границе тропосферы, затем в связи с поглощением ультрафиолетовых лучей она повышается, достигая на высоте 50-55 км 10—30 °С.

Выше стратосферы располагаются  высокие слои атмосферы. Плотность  их низкая. Азот и кислород ионизированы. Самая внешняя часть атмосферы состоит в основном из атомарного кислорода, гелия и водорода. Отдельные частицы могут преодолевать земное притяжение и ускользать в мировое пространство, особенно атомы водорода. Атмосфера заканчивается на высоте около 3000 км, где плотности атмосферы и вещества в межпланетном пространстве уравновешиваются.

Атмосфера имеет большое  значение для Земли. Она преобразует  поступающую солнечную радиацию и космические лучи, предохраняет земную поверхность от чрезмерного  нагревания и остывания, от метеоритов, непрерывно движущихся к Земле, от вредных  для живых организмов излучений  Солнца, поддерживает и делает возможным  существование жизни на Земле, регулирует распределение тепла и влаги  и т. д.

                                 Bвоздействие атмосферы на человеческий организм.

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 9 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

Атмосфера снабжает нас необходимым  для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы  по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

В лёгких человека постоянно содержится около 3 л альвеолярного воздуха. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе при нормальном атмосферном давлении составляет 110 мм рт. ст., давление углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды — 47 мм рт. ст. С увеличением высоты давление кислорода падает, а суммарное давление паров воды и углекислоты в лёгких остаётся почти постоянным — около 87 мм рт. ст. Поступление кислорода в лёгкие полностью прекратится, когда давление окружающего воздуха станет равным этой величине.

На высоте около 19—20 км давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст. Поэтому на данной высоте начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметической кабины на этих высотах смерть наступает почти мгновенно. Таким образом, с точки зрения физиологии человека, «космос» начинается уже на высоте 15—19 км.

Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра. По мере подъёма на всё большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и др. В разреженных слоях воздуха распространение звука оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического полёта. Но начиная с высот 100—130 км знакомые каждому лётчику понятия числа М и звукового барьера теряют свой смысл: там проходит условная линия Кармана, за которой начинается область чисто баллистического полёта, управлять которым можно, лишь используя реактивные силы. На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства — способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции (т. е. с помощью перемешивания воздуха). Это значит, что различные элементы оборудования, аппаратуры орбитальной космической станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на самолёте, — с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов. На такой высоте, как и вообще в космосе, единственным способом передачи тепла является тепловое излучение.

Роль атмосферы дли биосферы Земли огромна, так как она своими физико-химическими свойствами обеспечивает важнейшие жизненные процессы у растений и животных.