5. Атмосфера.

Атмосфе́ра (от. др.-греч. ἀτμός — пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрываетгидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства. Также существует определение атмосферы, как внешней геологической газовой оболочки Земли[источник не указан 446 дней].

Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология.

Физические свойства

Толщина атмосферы — примерно 2000—3000 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха в атмосфере — (5,1—5,3)·1018 кг. Из них масса сухого воздуха составляет 5,1352 ±0,0003·1018 кг, общая масса водяных паров в среднем равна 1,27·1016 кг.

Молярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966 г/моль, плотность воздуха у поверхности моря приблизительно равна 1,2 кг/м3. Давление при 0 °C на уровне моря составляет 101,325 кПа; критическая температура — −140,7 °C;критическое давление — 3,7 МПа; Cp при 0 °C — 1,0048·103 Дж/(кг·К), Cv — 0,7159·103 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0 °C — 0,0036 %, при 25 °C — 0,0023 %.

За «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,2 кг/м3, барометрическое давление 101,35 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

[править]Химический состав

Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).

6. «Живое вещество» биосферы.

Под живым веществом Вернадский понимал совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию или химический состав. Живое вещество составляет порядка 0.01 - 0.02 % от массы всей биосферы. Общий вес живого вещества порядка (2.4 - 3.6).1012т (в сухом весе).

Вещества, образуемые без участия живых организмов и не вовлеченные в круговорот жизни, Вернадский назвал костными веществами. Это, например, горные породы, продукты извержения вулканов и т.п. “Неживых” веществ в природе не бывает, практически любое вещество может быть вовлечено в круговорот жизни.

Кроме того, Вернадский выделял в особую группу биокостное вещество, которое в отличие от костного так или иначе обусловлено воздействием жизни и вовлечено в ее круговорот. Это, например, вода, почва и т.п. Вода, например, по праву считается веществом, дающим жизнь. Некоторые исследователи утверждают, что она обладает способностью запоминать информацию в своих структурах. А так как практически вся земная вода основательно переработана жизнью, то отнести ее к костным веществам мы никак не можем. То же самое можно сказать и про почвы, которые некоторые почвоведы считают “биологическим телом”. Поэтому подобные вещества вынесены в особую промежуточную группу.

Наибольшую роль на планете играет именно живое вещество. Рассмотрим его основные свойства. 1. Высокая химическая активность благодаря биологическим катализаторам (ферментам). 2. Высокая скорость протекания реакций. 3. Высокая скорость обновления живого вещества. 4. Способность быстро занимать все свободное пространство. 5. Активность движения вопреки принципу роста энтропии. 6. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти. 7. Высокая приспособительная способность (адаптация). Функции живого вещества в биосфере. 1. Энергетическая – аккумулирование энергии и ее перераспределение по пищевым цепям. 2. Окислительно-восстановительная – окисление вещества в процессе жизнедеятельности и восстановление в процессе разложения при дефиците кислорода. 3. Газовая – способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. 4. Деструктивная – разрушение погибшей биоорганики и костных веществ. 5. Рассеивающая – рассеяние живого вещества на больших пространствах. 6. Концентрационная – способность организмов концентрировать в своем теле рассеянные элементы окружающей среды. 7. Транспортная – перенос и перераспределение вещества и энергии. 8. Средообразующая – преобразование физико-химических параметров окружающей среды. 9. Информационная – накопление информации и закрепление ее в наследственных структурах. 7. Эволюция биосферы и саморегуляция её устойчивости.

По современным представлениям, развитие безжизненной геосферы, т. е. оболочки, образованной веществом Земли, происходило на ранних стадиях существования нашей планеты. Изменения облика Земли были связаны с геологическими процессами, происходившими в земной коре, на поверхности и в глубинных слоях планеты, и находили проявление в извержениях вулканов, землетрясениях, подвижках земной коры, горообразовании.

С возникновением жизни сначала медленно и слабо, затем все быстрее и значительнее стало проявляться влияние живой материи на геологические процессы Земли. Деятельность живого вещества, проникающего во все уголки планеты, привела к возникновению качественно нового образования — биосферы, тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества.

Биосфера — не только сфера распространения жизни, но и результат ее деятельности. Начиная с момента зарождения, жизнь постоянно развивается и усложняется, оказывая воздействие на окружающую среду, изменяя ее. Таким образом, эволюция биосферы протекает параллельно с историческим развитием органической жизни.

О способности биосферы к саморегуляции.

Многое в истории плейстоцена и голоцена было бы логичнее интерпретировать с позиции посткатастрофических потеплений, а не оледенений. Прежде всего потому, что сами катастрофические импульсы в истории Земли неизбежно должны сопровождаться возрастанием активности эндогенных сил, потопами и пожарами. Они в свою очередь ведут к насыщению атмосферы водяными парами, углекислым газом, метаном, пылью, а следовательно, к усилению парникового и продукционного эффекта биосферы. В этом, видимо, и кроется механизм гомеостаза биосферы, блокирующий негативные для биоты изменения. Слишком в узких геофизических и геохимических пределах могут существовать высшие животные и растения, чтобы предположить возможность их выживания без удивительной компенсационной саморегуляции биосферы.

О перенасыщенности атмосферы углекислотой в эпохи так называемых "оледенений" косвенно свидетельствует колоссальное накопление карбонатов в континентальных осадках тех эпох. Для их образования нужно допустить поглощение углекислоты в колоссальных количествах. Особенно характерны карбонаты (до 10 %) для распространенных на громадных площадях земной суши лессовых пород.

Современные биоценозы Земли функционируют в целом при худшей обеспеченности углекислым газом и теплом, чем в большинство эпох плейстоцена. Вследствие обезлесения и опустынивания современная атмосфера обеднена парами воды и обогащена соединениями серы, создающими антипарниковый эффект. Мощные процессы денудации на протяжении голоцена значительно ухудшили почвенно-геоморфоло-гические условия существования биоценозов в пределах внетропической суши. С вымирания мамонта, шерстистого носорога и других крупных травоядных начался гигантский процесс снижения биоразнообразия на фоне исчезновения естественных природно-ландшафтных зон, абио-тизации, демографической и хозяйственной дестабилизации планеты.

Современная дестабилизация биосферы самая уникальная и самая масштабная в истории Земли. Об этом свидетельствует прежде всего гигантский масштаб вымирания биологических видов, продолжающийся с самого начала голоцена. Направленно уменьшают регуляционные возможности современных ландшафтов социальные системы, где антропогенные пустыни соседствуют с другими менее упрощенными ландшафтами, а последние - со сверхсложными урбанизированными системами. Все это снижает устойчивость биосферы и ее способность к саморегулированию. Поэтому комплекс мер по оптимизации биосферы должен быть направлен именно на защиту ландшафтного биоразнообразия от загрязнения и перенаселения Земли. Симптоматично, что в повестках важнейших международных совещаний высший -приоритет обычно присваивается не этим проблемам, а, например, борьбе с потеплением климата.