§ 4-1. АТМОСФЕРА

Атмосфера представляет собой газовую оболочку Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами, которая движется вместе с Землёй в мировом пространстве как единое целое и одновременно принимает участие во вращении Земли. Половина всей массы атмосферы сосредоточена в нижних 5 км, три четверти — в нижних 10 км, девять десятых — в нижних 20 км.

Клуб знатоков-географов. Полярные сияния указывают на наличие атмосферы на высотах 1000 км и более. Полёты спутников на высотах в несколько тысяч километров также происходят в атмосфере, хотя и чрезвычайно разрежённой. Из наблюдений с помощью ракет и космических станций можно заключить, что атмосфера простирается до высот более 20 тыс. км.

Образование атмосферы. На протяжении геологической истории Земли атмосфера и климат постоянно изменялись под влиянием астрономических и земных факторов. Земля возникла из газопылевого облака. В его состав входили водород и гелий, из которых образовалась первая атмосфера Земли. Это облако отличалось очень низкой температурой. Поэтому все остальные его элементы были в твёрдом состоянии. В результате гравитационного сжатия планеты и распада внутри её радиоактивных элементов Земля разогрелась. Газы, выделившиеся из её недр (углекислый газ, аммиак, метан, сероводород), заменили гелий и водород и образовали вторичную атмосферу.

Следующий этап развития атмосферы был переходным от восстановительных химических условий к окислительным. Главными составными частями газовой оболочки Земли стали азот, углекислый газ, оксид углерода. Также в ней содержались в небольшом качестве метан и кислород. С начала палеозоя (570 млн лет назад) до середины девонского периода концентрация кислорода в атмосфере составляла меньше половины современной, а содержание углекислого газа было в 10 раз больше (рис. 22-1).

Последний этап развития азотно-кислородной атмосферы связан с появлением жизни на Земле и возникновением фотосинтеза. Содержание кислорода стало возрастать. В конце девона и в каменноугольном периоде усиливаются процессы вулканизма и активно развивается наземная растительность. Это приводит к резкому увеличению содержания кислорода в атмосфере. В начале юрского периода его концентрация превышала современный уровень в 1,5 раза. В середине мелового периода произошло снижение концентрации кислорода до современного уровня. Параллельно с этим атмосфера почти полностью потеряла двуокись углерода. Современные изменения газового состава атмосферы, кроме природных факторов, во многом определяются деятельностью человека.

Клуб знатоков-географов. В настоящее время чистый и сухой воздух на уровне моря состоит из азота (78,08 %), кислорода (20,94 %), аргона (0,93 %), углекислого газа (0,03 %) и других газов (0,02 %).

В атмосфере происходят физические процессы, непрерывно изменяющие её состояние. Физическое состояние атмосферы у земной поверхности и в нижних 30–40 км в данный момент времени называется погодой. Погода характеризуется метеорологическими элементами (температура, давление, влажность воздуха, ветер, облачность, атмосферные осадки) и атмосферными явлениями (гроза, туман, пыльная буря, метель и др.).

В любом месте Земли погода меняется по-разному. Однако при всех различиях отдельных дней, месяцев и лет каждую местность можно характеризовать определённым климатом. Климат зависит от географического положения местности и особенности земной поверхности (рельеф, почвенный покров и др.). В пределах от нескольких десятков до нескольких сотен лет климат обладает определённой устойчивостью. В XX в. существенное влияние на климат стала оказывать хозяйственная деятельность человека.

Источником энергии атмосферных процессов является солнечная радиация, приходящая к Земле от Солнца.

Клуб знатоков-географов. Количество тепла, получаемое в среднем за год земной поверхностью от Солнца, в 30 тыс. раз больше, чем тепло, идущее из недр Земли, и в 30 млн раз больше, чем энергия от излучения звёзд и планет.

Основные климатообразующие процессы (рис. 22-2), их роль в формировании климата и погоды.

Теплооборот включает сложные процессы получения, передачи, переноса и потери тепла в системе «земля — атмосфера». Кроме обмена тепла путём излучения между земной поверхностью и атмосферой происходит обмен тепла за счёт теплопроводности. Особенно важную роль играет вертикальное перемешивание воздуха. Значительная часть солнечного тепла затрачивается на испарение воды. При конденсации водяного пара в атмосфере это тепло нагревает воздух. Важнейшим процессом в теплообороте является горизонтальный перенос тепла воздушными течениями.

Мир и Беларусь. Какие особенности характерны для теплового режима территории Беларуси?

Кроме теплооборота между земной поверхностью и атмосферой происходит постоянный оборот воды, или влагооборот.

Поразмышляем. Почему происходит обледенение самолётов? В какой степени это опасно для них?

Количество выпадающих осадков и их распределение по сезонам влияет на растительный покров и земледелие. От этого также зависят условия стока, режим рек, уровень озёр и другие гидрологические явления. Высота снежного покрова определяет промерзание почвы и режим многолетней мерзлоты.

Поработаем с атласом. Найдите на карте регионы, где выпадает минимальное и максимальное количество атмосферных осадков.

Неравномерное распределение тепла в атмосфере приводит к неравномерному распределению атмосферного давления. Оно вызывает движение воздуха относительно земной поверхности которое называется ветром. На особенности движения воздуха относительно земной поверхности большое влияние оказывает суточное вращение Земли. Масштабы горизонтальных атмосферных движений изменяются в очень широких пределах.

Систему крупномасштабных воздушных течений на Земле называют общей циркуляцией атмосферы (рис. 22-3). Основными элементами общей циркуляции атмосферы являются циклоны и антициклоны, т. е. волны и вихри размером в несколько тысяч километров, постоянно возникающие и разрушающиеся в атмосфере. С воздушными течениями в системе общей циркуляции атмосферы связаны основные изменения погоды и климата.

В мире всё взаимосвязано. Как циркуляция атмосферы влияет на распределение осадков и температуры воздуха?

Кроме воздушных течений общей циркуляции атмосферы климатообразующее значение имеют и циркуляции значительно меньшего масштаба (бризы, горно-долинные ветры и др.). Они называются местными ветрами.

Катастрофические погодные явления связаны с вихрями малого и среднего масштаба: смерчами, торнадо, тропическими циклонами. Ветер вызывает волнение водных поверхностей, многие океанические течения, дрейф льдов. Он является важным фактором эрозионных процессов и образования рельефа.

Кроме климатообразующих процессов формирование климата и погоды определяют астрономические и географические факторы (рис. 22-4)

Подведём итоги. Атмосфера — … оболочка Земли. Первичная атмосфера Земли состояла из … и … . Развитие азотно-кислородной атмосферы связано с появлением … на Земле и возникновением … . Физическое состояние атмосферы у земной поверхности и в нижних 30–40 км в данный момент времени называется … . Основными климатообразующими процессами являются …, …, … . Кроме климатообразующих процессов формирование климата и погоды определяют … и … факторы.

Проверим свои знания. 1. Как образовалась атмосфера Земли? 2. Что является основным источником энергии климатообразующих процессов? 3. Какие процессы и факторы определяют погоду и климат Земли?

От простого к сложному. 1. Как происходит процесс теплооборота? 2. В чём заключаются особенности влагооборота? 3. Какие причины вызывают образование общей циркуляции атмосферы?

От теории к практике. 1. Какие факторы влияют на погоду в вашей местности? 2. Какие сферы деятельности человека зависят от погодных условий?

Web-ресурсы.
Информационно-аналитический портал «GeoCenter.info». Атмосфера.

Информационно-аналитический портал «GeoCenter.info». Климатические карты.

Всемирная метеорологическая организация.

ФАО. Влияние изменения климата на сельское хозяйство и продовольствие.