Атмосфера Землі. З перших хвилин життя нас оточує повітря. Повітряна оболонка Землі називається атмосферою (з грецьк. atmos — пара та sphaira — куля, оболонка).

Повітряна оболонка разом із Землею здійснює добове обертання навколо земної осі, а також річний рух по навколосонячній орбіті.

Вивченням атмосфери займаються метеорологи. Метеорологія (з грецьк. meteoros — піднятий угору, небесний і logos — учення) — наука про повітряну оболонку Землі, її тепловий і водний режим.

Без атмосфери життя на Землі було б неможливе. Атмосфера здійснює істотний вилив на життя людей — їхнє самопочуття, працездатність, творчу активність. Атмосфера має великі запаси води. Її розвиток значно відрізняється від розвитку газових оболонок інших планет і тісно пов’язаний із геологічними процесами, а також із діяльністю живих організмів.

Діяльність живих організмів, насамперед людини, усе більше впливає на склад атмосфери та процеси, що відбуваються в ній.

Атмосфера захищає нашу планету від перегріву сонячним промінням удень і переохолодження вночі. В атмосфері згорають метеорити, що падають із космосу, і завдяки цьому не завдають шкоди живим організмам на Землі.

З космосу атмосфера виглядає тонкою плівкою навколо Землі. Якщо ми порівняємо товщину атмосфери й розміри Землі, її ядра та мантії, то переконаємося в невеликому обсязі повітряної оболонки нашої планети.

Відомо, що з висотою щільність повітря поступово зменшується, тому більша частина повітря зосереджена в нижньому шарі атмосфери. Розрахунки вчених засвідчили, що половина маси атмосфери зосереджена в нижньому 5-кілометровому шарі, а майже все атмосферне повітря (99,5 %) перебуває в нижньому 80-кіломртровому шарі.

На значних висотах щільність атмосферного повітря зменшується в мільярди разів. На висотах 500-800 км можуть виникати світіння розрідженого повітря — полярні сяйва.

Якщо нижня межа земної атмосфери точно окреслюється поверхнею нашої планети, то про верхню межу так сказати не можна. Атмосферне повітря поступово переходить у міжпланетний простір. Тому верхню межу атмосфери проводять умовно.

Склад атмосфери. У давнину люди вірили, що повітря однорідне, уважаючи його однією з чотирьох стихій разом із вогнем, водою та землею, з яких складається Всесвіт. Нині відомо, що повітря — це суміш газів, які не мають кольору, запаху й смаку. Тому у звичайних умовах ми не можемо його побачити. У нижньому шарі атмосфери міститься 78 % азоту, 21 % кисню, інші гази становлять менше 1 %, з них 0,03 % — вуглекислий газ. Найважливішим для життя є кисень. Він забезпечує дихання, підтримує горіння й бере участь в окисненні органічних решток. Вуглекислий газ використовують рослини в процесі фотосинтезу.

У повітрі містяться також різноманітні домішки — водяна пара, частинки диму, сажі, пилу, пилок рослин і мікроорганізми.

Будова атмосфери. Атмосферу умовно поділяють на кілька шарів: тропосферу, стратосферу й верхні шари атмосфери (мал. 74).

Тропосфера — найнижчий і найщільніший шар атмосфери. У ній міститься майже 80 % усього атмосферного повітря й майже 95 % усієї водяної пари. Унаслідок відцентрової сили, що виникає під час обертання Землі, її верхня межа різниться залежно від географічної широти. Над екватором вона становить 16-18 км, у помірних широтах — 10-12 км і над полюсами — 8-10 км.

Тропосферу інколи називають кухнею погоди, бо саме в ній утворюються хмари й опади.

Температура тропосферного повітря з висотою поступово знижується. Це пояснюється тим, що атмосфера нагрівається від поверхні Землі, а не безпосередньо від Сонця, оскільки прозоре повітря вільно пропускає сонячне проміння, майже його не затримуючи.

Стратосфера — це розріджений шар атмосфери, який починається від верхньої межі тропосфери й сягає висоти 55 км. У ній міститься дуже мало водяної пари, з якої іноді утворюються легкі хмари, що складаються з дрібних кристаликів льоду. Температура повітря стратосфери дуже низька — -80 ... -40 °С, але з висоти 20-25 км і до верхньої межі вона поступово підвищується до 0 °С.

Мал. 74. Будова атмосфери

На висоті 25-30 км у стратосфері спостерігається найвища концентрація озону — газу, що захищає всі живі організми на Землі від згубного ультрафіолетового випромінювання Сонця. Озон утворюється з атмосферного кисню під час гроз унаслідок електричних розрядів блискавок.

Верхні шари атмосфери — це області з дуже розрідженим сухим повітрям, яке, починаючи з висоти 100 км, поступово переходить у космічний простір.

Склад і будова атмосфери залишаються незмінними впродовж мільйонів років завдяки постійному кругообігу речовин та енергії. Кисень, який живі організми використовують для дихання, виробляється рослинами в процесі фотосинтезу. Зелені рослини в процесі життєдіяльності використовують вуглекислий газ для утворення органічних речовин. Азот, який рослини засвоюють з атмосферного повітря, після розкладання органічних решток повертається назад, в атмосферу. Захисний озоновий шар постійно поновлюється під час грози.

Проте цю рівновагу легко порушити, якщо недбало ставитися до природних ресурсів та їх взаємозв’язків.

ПОВТОРИМО ГОЛОВНЕ

• Атмосфера — повітряна (газова) оболонка Землі, що захищає нашу планету від перегріву сонячним промінням удень і від переохолодження вночі.
• Повітря — суміш газів. Найважливішими для життя є кисень і вуглекислий газ.
• У нижньому шарі атмосфери — тропосфері — відбувається зародження й формування погоди.
• У стратосфері з кисню утворюється газ озон, що захищає Землю від згубного ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Ключові терміни і поняття

Атмосфера, тропосфера, стратосфера, верхні шари атмосфери, захисний озоновий шар.

Запитання та завдання

• 1. Чим атмосфера Землі відрізняється від газових оболонок інших планет?
• 2. Як змінюється щільність атмосферного повітря з висотою?
• 3. Укажіть, у якому шарі зосереджене майже все (99,5 %) атмосферне повітря.
• 4. Чи має атмосфера чітку верхню межу?
• 5. У якому шарі атмосфери спостерігається найбільший уміст озону? Яке значення для живих організмів має цей газ?
• 6. Яка сила утримує повітря біля поверхні Землі?

Пригадайте з курсу природознавства, яке значення має кисень для організму. Опишіть дослід, який це доводить.

СКАРБНИЧКА ДОСЛІДНИКА

Усі великі планети Сонячної системи мають атмосферу, виняток становлять Меркурій і Плутон, у яких виявлені лише незначні «сліди» розрідженої атмосфери. У верхніх шарах атмосфери визначають мезосферу й термосферу.

При вивченні атмосфери використовують не тільки дані традиційних спостережень на метеостанціях, а також інформацію радіозондів, метеорологічних ракет, метеорологічних супутників Землі.