地球の大気の組成は時間の経過とともに変化します。雰囲気に関する情報と事実

環境安全面

環境安全性 – 人口生活と環境の質に対する経済活動の有害な影響を科学的に根拠に制限または排除することが達成される条件の合計。

環境の安全は、人々の生命と健康に対する自然とその発展の技術的プロセスによる悪影響を最小限に抑えるための対策システム（予測、計画、一連の予防措置の実施の準備）によって達成されます。経済発展のペースを維持しながら。

環境の質は個人の質で決まる 自然の成分(大気、気候、天然水、土壌被覆など)、 家庭用品（生産、住宅、公共施設）および 社会経済的状況（所得水準、教育）。

歴史的発展の現段階では、社会と自然の間の相互作用の 2 つの形態を区別するのが通例です。

経済的な– 天然資源の消費。

環境– 人間とその自然の生息地を保護するための自然環境の保護。

人は、物質的および精神的なニーズを満たすために環境資源を消費し、自然環境を変化させ、それが人自身に影響を及ぼし始めます。否定的な人為的活動は、次の 3 つの主な方向に現れます。

· 環境汚染 -環境に導入されるプロセス、またはその構成要素に悪影響を与える新しい、通常は特徴のない物質が環境中に出現するプロセス。

汚染には 3 つのタイプがあります: 物理的 (太陽放射、電磁放射など)、化学的 (エアロゾル、重金属など)、生物学的 (細菌的、微生物的)。それぞれの種類の汚染には、特徴的で特定の汚染源があります。 汚染源 –環境への汚染物質の侵入の始まりとなる自然物または経済的物体。区別する自然そして 人為的な汚染源。人為的な環境毒性物質の流れは、自然の流れよりも優勢で (50 ～ 80%)、それに匹敵するのは場合によってのみです。

· 天然資源の枯渇;

· 自然環境の破壊.

現代の状況では、人間が自然に与える影響の規模は地球規模になり、定量的な影響の観点から見ると、人間の活動は多くの自然プロセスを上回っており、それが環境に深刻な影響をもたらしています。人為的影響は、大気圏、水圏、岩石圏など、生物圏の最も重要な構成要素すべてに及んでいます。詳しい特徴を見ていきましょう。

I. 大気の状態の変化。

雰囲気 – 高度1000kmに達する惑星のガス状の外皮。この距離を超えると、大気は希薄になり、徐々に宇宙へと抜けていきます。大気はすべての生物の呼吸機能を提供します。惑星の表面の一般的な熱状態を決定します。有害な宇宙放射線や太陽からの紫外線から保護します。大気の循環は、地域の気候条件に影響を与え、それを通じて河川の状況、間接的に植生の覆いや地形の形成過程に影響を与えます。

大気を研究する専門家は、その温度に応じて、地球から異なる高さに位置するいくつかのゾーンを特定します（図）。

対流圏地球の表面に最も近い層で、その高さは9〜16 kmです。この層では天気と呼ばれる現象が発生します。

成層圏– 高さ45〜50 kmに達する層。ここには大気中のオゾン (20 ～ 25 km) が集中しており、生物を短波紫外線から守るという非常に重要な生物学的意義があります。

中間圏– 地表から高度 50 ～ 80 km に位置する層。この層は温度が急速に低下するのが特徴で、その上限では温度が -100℃に達することがあります。

熱圏高度80km以上から始まり、その上限は600〜800kmに達します。人工地球衛星や大陸間弾道ミサイルの飛行領域です。熱圏の下限は、温度が継続的に上昇し、+250℃に達することが特徴です。この層の最も重要な物理的特徴は、イオン化の増加です。膨大な数の電気的に感染した粒子の存在により、オーロラの観察が可能になります。

外気圏– 大気の外層。ここから、大気ガスが宇宙空間に分散されます。外気圏は、地球の上部放射線帯を形成する多数の自由電子が存在する点で宇宙とは異なります。

地球の大気中で起こっているプロセスは非常に複雑ですが、 化学組成比較的均一:

窒素 (N 2) – 78.1%

· 酸素 (O 2) – 20.95%

アルゴン (Ar) – 0.9%

· 二酸化炭素 (CO 2) – 0.03%

· 水素 (H 2)、ヘリウム (He)、ネオン (Ne) およびその他のガス - 1.8*10 -4%。

大気には強力な自浄作用があります。しかし、人間の活動がこの能力の限界を超えて、自然界の既存のバランスを変えてしまいます。人間活動による環境への悪影響のほとんどは、天然物質の汚染として現れます。

1. 大気汚染– 空気の物理的および化学的組成の変化であり、人間の健康と生命、さらには自然の生息地を脅かします。

環境関連の文献では、汚染物質は次のように呼ばれています。 汚染物質(生態毒性物質)。大気汚染の程度は、生態毒性物質の 2 つの主要なグループによって評価されます。

a) 発がん性物質– ベンズ(a)ピレン、ベンゼン、ホルムアルデヒド（自動車の排気ガスが発生源）、鉛、カドミウム、ニッケル、クロム、ヒ素、二硫化炭素、アスベスト、塩素含有物質（生産活動によるもの）。 発がん性金属が細胞に侵入して DNA 分子と反応し、細胞の染色体異常を引き起こす能力です。

b) 非発がん性物質– 窒素酸化物、炭素、硫黄、オゾン、粉塵、すす粒子。 UNEP によると、そのうち最大 250 億トンが年間放出されている、最も一般的で広く管理されている汚染物質は次のとおりです。

· 二酸化硫黄と粉塵粒子 – 2億トン/年。

・窒素酸化物 (N x O y) – 6,000 万トン/年。

· 炭素酸化物 (CO および CO 2) – 80 億トン/年。

· 炭化水素 (C x H y) – 8,000 万トン/年。

ここ数十年、煙と霧の蓄積が工業中心地や大都市に形成され、 スモッグ（英語の煙 - 煙と霧 - 霧から）。その構造は 3 つの層に分けることができます。

· 家と家の間にある下の部分は、自動車の排気ガスの放出と舞い上がった粉塵によって形成されます。

· 中央のものは暖房システムの煙が供給され、家々の上の高さ 20 ～ 30 メートルにあります。

· 地表から50〜100メートルの距離にある高層は、産業企業からの排出物で構成されています。

スモッグは呼吸を困難にし、ストレス反応の発症に寄与します。病人、高齢者、幼い子供にとっては特に危険です。（1951年のロンドンのスモッグでは、肺、心臓病の悪化、直接中毒により2週間で35000人が死亡した。1962年のルール地方。3日間で156人が死亡した）。

メインコンポーネント 光化学スモッグ窒素酸化物（NO 2 、N 2 O）と炭化水素です。地表近くに集中するこれらの汚染物質と太陽光の相互作用により、オゾン、硝酸ペルオキシアセチル（PAN）、および催涙ガスと性質が似たその他の物質が生成されます。パン – 粘膜、気道組織、および人間の肺を刺激する化学的に活性な有機物質。植物の緑を変色させます。オゾン濃度が高いと穀物の収量が減少し、植物の成長が遅くなり、樹木の枯死が引き起こされます。

フォトモッグを形成するのに十分な濃度の不純物の蓄積は、次のような要因によって促進されます。 温度反転 – 特定の高度での気温が地上層の気団の温度よりも高い、大気の特殊な状態。この暖かい空気の層は垂直方向の混合を防ぎ、有毒ガスの放散を不可能にします。現代の都市計画では、高層ビルが立ち並ぶ都市でも同様の状況が生み出されています。暖かい空気の反転層はさまざまな高さに位置する可能性があり、ほとんどの汚染源よりも低い位置にあるほど、状況はより複雑になります。

光化学的大気汚染のレベルは、車両の交通パターンと密接に関係しています。朝夕の交通量が多い時間帯には、大気中への窒素酸化物と炭化水素の排出量がピークとなり、それらの相互反応により光化学的大気汚染が引き起こされます。

大気中の不純物の高濃度および移動は、より有毒な化合物の形成との相互作用を刺激し、温室効果、オゾンホールの出現、酸性雨およびその他の環境問題を引き起こします。

2. 温室効果 – 一酸化炭素 (IV) やその他の多くのガスの量が増加した結果、地球の熱エネルギーが宇宙空間に散逸するのを妨げる大気の加熱。大気中の二酸化炭素は、水蒸気や他の多原子ミニガス (CO 2、H 2 O、CH 4、NO 2、O 3) とともに、惑星の表面上に太陽光線 (電磁波の光学範囲) を通過させる層を形成します。波）は地表に到達しますが、逆熱（長波赤外線）放射は遅れます。温室効果ガスの濃度が高くなるほど、大気の表層に蓄積される熱エネルギーも増大します。したがって、温室効果の形成における水蒸気分子の割合は 62% です。二酸化炭素 – 22%; メタン – 2.5%; 窒素酸化物 – 4%; オゾン - 7%、その他のガス 2.5%。

大気中の二酸化炭素含有量の増加は、化石燃料の燃焼が長期間にわたって計画的に増加したことによるものです。ガス、石油、石炭の採掘、有機残留物の腐敗、牛の頭数の増加は、大気中に入るメタンの発生源です。農業における火力発電所における窒素肥料や炭素含有燃料の使用規模は、大気中に放出される窒素酸化物の量によって特徴付けられます。大気中に水蒸気が存在するのは、気候温暖化による海洋表面からの水の蒸発の激しさによるものです。

温室効果は、冷凍装置や家庭用のさまざまな容器の溶剤、冷却剤として使用されるクロロフルオロカーボン (フレオン) によっても強化されます。温室効果に対するそれらの影響は、同量の二酸化炭素の影響よりも 1000 倍強いです。

温室効果の結果、地表の温度が上昇し、気候が温暖化します。その結果、極地の氷が溶ける危険があり、沿岸の低地に洪水が起こる可能性があります。さらに、気温の上昇は農地の生産性の低下につながる可能性があります。 砂漠化（英語の砂漠 - 砂漠から）。この点で、関連地域の住民は食糧不足に陥ることになる。

3. 「オゾンホール」 – 大気中のオゾンが 40 ～ 50% 減少する地域.

オゾンは 3 つの酸素原子 (O3) の化合物で、太陽光からの紫外線 (UV) の影響を受けて成層圏の上層と中間圏の下層で酸素から形成されます。この相互作用の結果、高エネルギーですべての生物に有害な太陽スペクトルの紫外線の約 99% がオゾンスクリーンに吸収されます。大気中のオゾンの状態を定量的に評価するのはオゾン層の厚さであり、季節、緯度、経度に応じて相対的に 2.5 ～ 5 ミリメートルの範囲になります。

多くのデータは、オゾン層が減少し始めていることを示しています。オゾン破壊の主なプロセスは、窒素酸化物の影響と排出量の増加によって引き起こされます。窒素酸化物の発生源は、高い飛行天井を備えたスーパーライナー、さまざまなロケットシステム、火山の噴火、その他の自然現象の排気ガスです。オゾン層に対する深刻な危険は、大気中へのクロロフルオロカーボン (CFC) の放出です。最も深刻なオゾン破壊は、フロン (CH 3 CL、CCL 2 F 2 および CCL 3 F) の生成に関連しています。フロンは、エアゾール包装、消火器、冷蔵庫やエアコンの冷媒の充填剤として広く使用されています。発泡ポリスチレンの製造。大気中に放出されたフロンは優れた安定性を特徴としており、60～100年間その中に残ります。

フロンは化学的に不活性なので人体に無害です。しかし、成層圏では、太陽からの短波紫外線の影響で分子が分解し、塩素が放出されます。

塩素分子は触媒として機能し、オゾン分子が何万回も破壊されても変化せずに残ります。 1 個の塩素原子で 100,000 個のオゾン分子を破壊できます。

大気中のオゾン含有量が 1% 減少すると、地球の表面に入射する硬紫外線の強度が 1.5% 増加します。オゾン層がわずかに減少しただけでも、皮膚がんの発生率が増加し、動植物に悪影響を及ぼし、地球規模の気候に予測不可能な変化を引き起こす可能性があります。

成層圏オゾンに対するフロンの影響の問題は、特に「オゾンホール」の形成に関連して、国際的な重要性を獲得している。フロンを使用する生産を削減するための国際プログラムが採用されています。相対的なオゾン活量係数が低い、いわゆる代替冷媒の工業生産が開発され、開始されています。

4. 酸性雨 – 降水量（雨、雪、霧）。その化学組成は低いことが特徴です。 pH因子a。この問題を理解するために、水分子は通常、水素イオン (H +) とヒドロキシルイオン (OH -) に解離することを思い出してください。水素イオンと水酸イオンの濃度が等しい溶液を中性といいます。溶液の酸性度は、水素イオン濃度の対数を反対の符号でとったものとして定量的に求められます。この量はと呼ばれます pH-要素。 pH 値 = 7 は、酸性でもアルカリ性でもない中性の水の特徴です。 pH が 1 低下すると、溶液の酸性が 10 倍増加することを意味します。 pH値が低いほど、溶液はより酸性になります。

酸性雨は、大気中の硫黄酸化物と窒素酸化物の存在によって発生します。これらの化合物が空気中に流入する主な原因は、硫黄を含む化石燃料の燃焼プロセスです。金属精錬; 車両の操作。紫外線の影響下で、酸化硫黄 (IV) は酸化硫黄 (VI) に変換され、大気中の水蒸気と反応して硫酸を形成します。硫酸は吸湿性が高く、有毒な霧を形成する可能性があります。硫黄酸化物とともに、窒素酸化物が水の細孔と混合して硝酸を形成します。これら 2 つの酸、およびこれらの酸の塩は酸性雨を引き起こします。空気中のこれらの酸の含有量が高くなるほど、酸性雨が降る頻度が高くなります。

酸性降水は、巨大産業の周囲半径 10 ～ 20 km 以内に存在します。ロシアで酸性雨が最も降りにくい地域には、コラ半島、ウラル山脈の東斜面、タイミル地方などがある。酸性エアロゾル粒子は堆積速度が低く、汚染源から 100 ～ 1000 km 離れた遠隔地に輸送される可能性があります。

酸性雨は、建物や構造物、特に砂岩や石灰岩で作られたものの破壊につながります。大気中の腐食性の攻撃性が大幅に増加し、金属物体や構造物の腐食を引き起こします。

特別な危険をもたらすのは降水そのものではなく、降水によって引き起こされる二次的なプロセスです。酸性雨の影響下で、土壌の生化学的性質、淡水および森林の状態が変化します。土壌と水のpHの変化の結果、それらへの重金属の溶解度が増加します。酸性雨の成分は重金属と相互作用した後、植物が容易に消化できる形に変換します。

さらに食物連鎖をたどると、重金属は魚、動物、人間の体内に入ります。生物は酸性度の直接的な有害な影響から一定の範囲までは保護されていますが、重金属の蓄積（蓄積）は深刻な危険をもたらします。酸性雨は湖水のpHを低下させ、住民の死につながります。重金属イオンは人体に入るとタンパク質に容易に結合し、高分子の合成、および一般に細胞内の代謝を抑制します。

5. 酸素（O 2 ）の量を減らす。 30 億年以上前、水に溶けた化学物質を食べる単純な細胞が光合成が可能な生物に進化し、酸素を生成し始め、約 20 億年前、地球の大気中の遊離酸素の含有量が増加し始めました。太陽光の影響で大気中の酸素の一部から保護オゾン層が形成され、その後陸上の動植物が発達し始めました。大気中の酸素含有量は、その生産と使用のレベルが変化するにつれて、時間の経過とともに大幅に変化してきました。（米。）

現代の状況では、地球上の酸素の主な生産者は、海洋表面の緑藻類 (60%)、陸上の熱帯林 (30%)、および陸生植物 (10%) です。地球上の酸素量が減少する可能性があるのは、いくつかの理由によるものです。

まず最初に、化石燃料の燃焼量の増加（産業、火力発電所、輸送）。専門家の計算によると、人間が利用できる石炭、石油、天然ガスのすべての鉱床を使用しても、空気中の酸素含有量は 0.15% 以下しか減少しません。

都市の空気中の酸素不足は、人々の間で肺疾患や心血管疾患の蔓延の一因となっています。

6. 音響汚染 – 生物に刺激を与える空気中の騒音レベルの増加。

科学技術の進歩の現段階では、この増加は、新しい技術プロセスの導入、設備能力の増加、生産プロセスの機械化、陸、空、水の強力な輸送手段の出現によるものです。これにより、人間はほぼ常に高い (60 ～ 90 dB) 騒音レベルにさらされることになります。これは、神経系、心血管系、聴覚系、その他の病状の出現と発症に寄与します。

都市全体の騒音背景では、交通機関の割合が 60 ～ 80% です。内部騒音源：スポーツゲーム、遊び場でのゲーム、店舗での積み降ろし作業などが10～20％を占めます。アパートの騒音環境は、外部から侵入し、エレベーター、ポンプ、揚水、ゴミシュート、換気、遮断弁などのエンジニアリングおよび衛生設備の動作から生じる騒音で構成されます。

7. 大気の透明度の低下 浮遊不純物（粉塵）の含有量が増加するためです。塵は粒子の複雑な混合物です。空気中に浮遊する固体または液体の粒子はエアロゾルと呼ばれます。それらは、煙 (固体粒子を含むエアロゾル)、霧 (液体粒子を含むエアロゾル)、もやまたは霞として認識されます。

大気中への粉塵の主な自然放出の原因は、砂嵐、土壌浸食、火山活動、波しぶきなどです。人工エアロゾル大気汚染の発生源は、火力発電所、濃縮工場、冶金工場、セメント工場、産業廃棄物、爆破作業、建設などです。ロシアの50都市の大気中では、長年にわたって高濃度のエアロゾルが記録されている。最も汚染された都市の浮遊物質の平均濃度は 250 ～ 300 μg/m3 に達し、これは平均 1 日最大許容濃度 (MPC) の 150 μg/m3 の 2 倍です。 2000 年、タンボフ市では、単一地上の粉塵の最大濃度は 2 倍でした。それは 2 MPC に達しました。

工業都市からの産業ダストには金属酸化物が含まれており、マンガン、鉛、モリブデン、バナジウム、アンチモン、テルルの酸化物など、その多くは有毒です。生物に対するそれらの影響は、塵粒子のサイズ、性質、化学組成によって異なります（図）。

浮遊粒子は呼吸を困難にし、アレルギーや中毒を引き起こすだけでなく、太陽放射を反射し、地球から熱を除去するのを困難にするため、気候変動にもつながります。粉塵は金属構造物、建物、構造物の破壊を加速します。大気の透明度の低下は航空や船舶への影響を及ぼし、重大な輸送事故を引き起こすことがよくあります。

雰囲気はどこですか

大気は地球の表面から始まり、密な空気の層で惑星を取り囲んでいます。それは水圏と接触し、岩石圏を覆い、宇宙空間まで広がります。

雰囲気は何で構成されていますか?

地球の空気層は主に空気で構成されており、その総質量は5.3 * 1018キログラムに達します。このうち、病気の部分は乾燥した空気であり、ましてや水蒸気などは少ない。

海上では、大気の密度は 1 立方メートルあたり 1.2 キログラムです。大気中の温度は -140.7 度に達することもあり、空気はゼロ温度で水に溶けます。

大気はいくつかの層で構成されています。

対流圏。
対流圏界面;
成層圏と成層界面。
中間圏と中間圏界面。
カルマンラインと呼ばれる海抜上の特別なライン。
熱圏と熱圏;
散乱帯または大気圏。

各層には独自の特徴があり、それらは相互に接続されており、地球の空気層の機能を確保しています。

大気の限界

大気の最下端は水圏と岩石圏の上層を通過します。上部境界は、地球の表面から 700 キロメートル離れた外気圏から始まり、1.3 千キロメートルに達します。

いくつかの報告によると、大気圏は1万キロメートルに達します。ここでは航空学はもはや不可能であるため、科学者たちは空気層の上部境界がカルマン線であるべきであることに同意しました。

この分野での継続的な研究のおかげで、科学者たちは、大気は高度 118 キロメートルで電離層と接触していることを証明しました。

化学組成

地球のこの層は、燃焼残留物、海塩、氷、水、塵などのガスとガス状不純物で構成されています。大気中に存在するガスの組成と質量はほとんど変化せず、水と二酸化炭素の濃度のみが変化します。

水の組成は緯度に応じて 0.2 パーセントから 2.5 パーセントまで変化します。追加の元素には、塩素、窒素、硫黄、アンモニア、炭素、オゾン、炭化水素、塩酸、フッ化水素、臭化水素、ヨウ化水素があります。

別の部分は、水銀、ヨウ素、臭素、および一酸化窒素によって占められています。さらに、対流圏にはエアロゾルと呼ばれる液体および固体の粒子が存在します。地球上で最も希少なガスの 1 つであるラドンは、大気中に存在します。

化学組成の点では、窒素は大気の78％以上を占め、酸素はほぼ21％、二酸化炭素は0.03％、アルゴンはほぼ1％であり、物質の総量は0.01％未満です。この空気の組成は、惑星が最初に出現し、発展し始めたときに形成されました。

人類の出現により、徐々に生産活動が行われるようになり、化学組成が変化しました。特に二酸化炭素の量は増加の一途をたどっています。

大気の働き

空気層内のガスはさまざまな機能を果たします。第一に、それらは光線と放射エネルギーを吸収します。第二に、それらは大気中および地球上の温度の形成に影響を与えます。第三に、それは地球上の生命とその進路を保証します。

さらに、この層は、天候や気候、熱分布のモード、気圧を決定する温度調節機能を備えています。対流圏は、気団の流れを調整し、水の動きと熱交換プロセスを決定するのに役立ちます。

大気は常に岩石圏や水圏と相互作用し、地質学的プロセスをもたらします。最も重要な機能は、隕石起源の塵、宇宙や太陽の影響から保護することです。

データ

地球上では、固体岩石中の有機物の分解によって酸素が供給されますが、これは排出、岩石の分解、生物の酸化の際に非常に重要です。
二酸化炭素は光合成の発生を助け、また太陽放射の短波の伝達と長熱波の吸収にも寄与します。これが起こらない場合、いわゆる温室効果が観察されます。
大気に関する主な問題の 1 つは、工場の稼働や自動車の排気ガスによって発生する汚染です。したがって、多くの国が特別な環境管理を導入しており、国際レベルでは排出量と温室効果を規制するための特別なメカニズムが実施されています。

地球上のすべての生物にとって重要な環境要素。空気は、人が人生の最初の瞬間から遭遇する環境です。

人間との関係において、空気はさまざまな機能を果たします。人間の生命に必要な酸素が含まれています。球体を含め、代謝と人間の活動によるすべてのガス状生成物をそれ自体に溶解します。生産; 外部環境による体の体温調節のプロセスに影響を与えます。

雲ひとつない晴天は、人に大量かつ質の良い日射を与え、それがその日の彼の行動を決定することがよくあります。太陽エネルギーは地球上の生命の起源に貢献しましたが、同時に動植物に破壊をもたらす可能性もあります。紫外線を長時間浴びると、すべての生き物が死にます。太陽は川、湖、その他の水域を干上がらせ、かつては肥沃な土地を砂漠に変える可能性があります。しかし、地球の大気中で発生する継続的な曇り、大雨、雪、風も野生生物に悪影響を与えます。

空気環境の組成や特性の変化は、人間の健康に悪影響を与えることがよくあります。大気を汚染するさまざまな化学物質と多数の微生物について思い出しましょう。それらの多くは人体に入ると、人から人へ伝染する感染症（インフルエンザ、ジフテリア、猩紅熱、麻疹など）を引き起こします。空気。

気候変動と大気の透明度 。地球の大気は気候形成における重要な要素です（ご存知のとおり、気候は通常、地理的条件に応じて特定の地域に固有の長期的な気象状況として理解されています）。

人間の経済活動は気候のさまざまな要素に影響を与え、それが多かれ少なかれ人間と環境の状態に影響を与えます。

したがって、野外での保護植林は風速を減らし、蒸発を減らし、雪を保持するのに役立ち、これにより大気の下層の湿度が上昇し、土壌。沼地が排水されると、湿度が低下し、環境内の温度が上昇します。逆に貯水池はその数を増やします水土壌中の熱と対流圏の水蒸気は熱を蓄積し、年間および毎日の気温の振幅を減少させます。人工灌漑も同様の効果があります。

ここ数十年、いわゆる温室効果によって引き起こされる気候温暖化の問題が深刻な懸念を引き起こしています。
温室効果は、太陽エネルギーの大部分に対する大気の透明度の増加と、地表の熱放射の赤外線部分の吸収の増加によって引き起こされます。熱放射は二酸化炭素（二酸化炭素）だけでなく、水蒸気、メタン、オゾン、酸化物、フロン類にも吸収されます。したがって、これらのガスはすべて温室効果ガスと呼ばれます。

地球の人工加熱は、温室効果だけでなく、人間が活動のさまざまな分野で消費するエネルギーとも関係しています。経済活動の結果として放出される熱は、地球が太陽から受け取るエネルギーの 0.02% を占めます。しかし、科学者によると、すでに周囲温度が平均 0.1 °C 上昇しています。エネルギー消費が現在と同じ割合で増加し続けると、60年後には大気表層の温度が著しく上昇する可能性があります。

大気中の熱平衡を変化させるプロセスに影響を与えるもう 1 つの重要な要因は、上層に残り、塵雲を形成する微細塵による汚染です。これらの雲は高度 10 ～ 20 km で形成され、太陽光を反射し、対流圏下部の温度の低下につながります。現在、北大西洋上には、ヨーロッパの先進国が放出した強力な微粒子の雲があります。

気候変動に対する本当の対策としては、まず、燃料使用効率の向上、太陽光などの燃料を使わないエネルギー源の開発・導入、森林破壊、特に熱帯の森林破壊の阻止、森林破壊の防止策の組織化・支援などを検討する必要がある。植林を拡大する。

オゾンスクリーンの破壊。 紫外線は地球上の生命にとって非常に重要です。太陽エネルギーからの紫外線放射が大気によって減衰しなければ、すべての生物にとって有害となるでしょう。

産業の中心地から離れた場所の空気の化学組成は、ほぼ一定です。これは、窒素 78.09%、酸素 20.95%、二酸化炭素 0.03% のガスを機械的に混合したものです。残りのガスは水素、ヘリウム、アルゴン、ネオンなど非常に少量、わずか 1% です。

オゾンについては別途議論する必要がある。「オゾン」という言葉は、ギリシャ語の「オゾン」（「匂い」）に由来しています。これは青色のガスであり、強力な酸化剤であり、高濃度では爆発的に分解します。水や空気の消毒に使用されます。

大気のオゾン層は、地球上のすべての生命を太陽からの紫外線の影響から守ります。

人間の経済活動は、地球のオゾン層を破壊する要因の出現につながりました。その中には窒素酸化物が検出されており、その発生源はジェット機、宇宙ロケット、農業で使用される窒素肥料である。

オゾン層（スクリーン）に対する大きな危険は、塩素含有物質が大気中へ放出されることです。これらには主にクロロフルオロカーボン、いわゆるフロンが含まれます。これらは冷蔵庫、エアコン、ヒートポンプで冷媒として使用されます。多孔質プラスチックの製造。コンピューターチップのクリーニング用。エアゾール缶のキャリアや医療の滅菌溶液として。

なぜフロンは環境にとって危険なのでしょうか? 実際、それらの一部は地球のオゾン層を破壊し、大気中にいわゆるオゾンホールの形成につながることがあります。それらの数とサイズが増加すると、必然的に多くの生物の死につながります。

「オゾンホール」という言葉は、今日では惑星の警報信号のように聞こえます。クロロフルオロカーボンとオゾンシールドの破壊過程との関連性に関する仮説は 1970 年に発表されました。クロロフルオロカーボンの製造と使用は米国および他の一部の国で禁止されましたが、他の国ではフロンを含む製品の生産が増加し続けました。 1985年の秋、衛星観測により南極上空に米国領土にほぼ等しい面積の「オゾンホール」が発見された。

1989年、科学者たちは北極上空に「オゾンホール」を発見しました。これに関連して、地球のオゾン層の保護に関する国際条約が採択されました。

酸の沈殿。酸性度が通常より高い降水（雨、霧、雪）は酸性と呼ばれます。現在、酸性降水の 2/3 は二酸化硫黄の排出によって引き起こされ、1/3 は窒素酸化物の排出によって引き起こされると考えられています。二酸化硫黄は主に（約 88%）火力発電所や産業用エネルギー施設から発生し、残りの 12% は硫酸の生産や硫化鉱石の処理中に生成されます。窒素酸化物は、火力発電所や産業用エネルギー施設 (51%)、および自動車の排気ガス (44%) から大気中に侵入します。他の情報源はわずか約 5% を占めます。

これらのガスは大気中に入ると水分と相互作用して酸を形成します。特に危険なのは、ジオキシ-I と硫黄の放出です。硫黄は大気中の湿気の滴に溶けて硫酸溶液を形成します。

二酸化硫黄の輸送範囲は通常 300 ～ 400 km です。しかし、発生源から1000～1500km離れた場所に降る降水にも存在する。

酸性降水は森林の存在にとって深刻な脅威となっています。ドイツでは、森林の少なくとも 20% が破壊の危険にさらされています。ロシアでは、雨や雪によって顕著な酸性化が起きた面積が4600万ヘクタールに達した。酸性の降水は土壌の酸性度を高め、湖、川、その他の水域の状態に悪影響を与えます。これらは森林、主にトウヒ、モミ、オークの死滅と肥沃な土壌層の破壊を引き起こします。

浅海の酸性化は非常に危険になっており、多くの海洋無脊椎動物の繁殖が不可能になっています。これは食物連鎖を破壊し、世界の海洋の生態学的バランスを破壊する恐れがあります。

科学者らは、酸の降水量を 50% 削減すれば、環境のさらなる酸性化を阻止できると計算しています。ほとんどの酸性ガスは発電所から大気中に排出されるため、エネルギーの節約、石炭から硫黄分を含まない他の種類の燃料への切り替え、ガス排出を浄化するための効果的なシステムの開発と導入に重点を置く必要があります。

有害物質の排出。 化学産業の広範な発展、航空および道路輸送量の増加、火力発電所や冶金企業からの大気中への未処理ガスの排出、森林火災につながる森林での火の不注意な取り扱いは、社会に取り返しのつかない損害を引き起こしています。人間の環境。

ガスと蒸気の排出は、ほとんどの場合、燃焼プロセス中に発生します。

現在の排出ガスの主成分は、粒子状物質、二酸化硫黄、一酸化炭素、窒素酸化物、炭化水素です。これらは大気中への全排出量の約 98% を占めます。以下は、固定発生源から大気中に侵入する汚染物質の割合です。

近年、ロシアの大都市では、道路交通、化学、石油精製、冶金企業が深刻な大気汚染源となっている。このような都市の環境状況を改善するには、一部の危険産業を国境を越えて移転し、企業に排出ガス浄化装置を設置し、自動車に効果的な排出ガス中和装置を提供することが賢明です。環境に関する文盲の例は数多くあるため、環境教育と国民の啓蒙を拡大することは非常に重要です。一つだけあげましょう。

モスクワ環状道路の周囲には、町民が庭園を設け、さまざまな野菜、果物、ベリーを栽培しています。 1 時間以内に 2,000 台以上の車両がこの道路のどこかを通過することが知られています。車の排気ガスは、道路の一方側と反対側の800〜900メートルの距離に堆積します。研究によると、この距離にある地面や植物には有害な物質が含まれています。健康人間の物質はあらゆる衛生基準を超えています。このような植物は食べることができるのでしょうか？もちろん違います。しかし、これらの場所でのガーデニング活動は減少するどころか、逆に増加しています。人々は知らず知らずのうちに自分の命を縮めたり、健康を害したりしています。

呼吸器系は、大気中の有害な成分の影響を最も受けやすくなります。体の心血管系や免疫系にも重大な損傷が引き起こされます。

大気汚染の可能性がある人間の活動は、安全な作業のための衛生基準に準拠し、厳しく規制されなければなりません。大気中へのいかなる排出も、処理システムを通じてのみ実行されなければなりません。これを行うには、継続的な衛生管理、いわゆる大気モニタリングを確立する必要があります。

生命の安全の基本。 8年生：一般教育用の教科書。機関 / S. N. ヴァンゴロツキー、M. I. クズネツォフ、V. N. ラチュク、V. V. マルコフ。 - 第 5 版、改訂。 - M.: バスタード、2005。 - 254、p. ：病気。

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海抜1013.25hPa（約760mmHg）。地球の表面における世界の平均気温は 15°C ですが、その温度は亜熱帯の砂漠の約 57°C から南極の -89°C まで変化します。空気密度と圧力は、指数関数に近い法則に従って高さとともに減少します。

大気の構造。大気は鉛直方向には層状構造をしており、主に地理的位置、季節、時刻などに依存する鉛直温度分布（図）の特徴によって決まります。大気の下層である対流圏は、高さに応じて温度が低下する（1kmあたり約6℃）という特徴があり、その高さは極緯度の8〜10kmから熱帯の16〜18kmです。高度が上がるにつれて空気密度が急激に減少するため、大気の総質量の約 80% が対流圏に存在します。対流圏の上には成層圏があり、一般に高度に応じて温度が上昇する特徴を持つ層です。対流圏と成層圏の間の遷移層は対流圏界面と呼ばれます。成層圏の下部、約 20 km のレベルまででは、温度は高さによってほとんど変化せず (いわゆる等温領域)、多くの場合わずかに低下することさえあります。それを超えると、オゾンによる太陽からの紫外線の吸収により、温度は最初はゆっくりと上昇しますが、34 ～ 36 km のレベルからはより速く上昇します。成層圏の上部境界である成層界面は、最高気温（260〜270K）に相当する高度50〜55kmに位置しています。高度55〜85kmに位置する大気の層は、高度とともに再び温度が低下し、中間圏と呼ばれ、その上部境界である中間界面では、温度は夏には150〜160K、夏には200〜230Kに達します。中間界面の上では熱圏が始まり、高度 250 km で 800 ～ 1200 K に達する急激な温度上昇を特徴とする層です。熱圏では、太陽からの粒子線と X 線放射が吸収され、流星は減速して燃焼するため、地球の保護層として機能します。さらに高層の外気圏では、大気ガスが散逸によって宇宙空間に拡散し、大気圏から惑星間空間への段階的な移行が起こります。

大気の組成。高度約 100 km まで、大気の化学組成はほぼ均一であり、空気の平均分子量 (約 29) は一定です。地球の表面近くの大気は、窒素 (体積で約 78.1%) と酸素 (約 20.9%) で構成されており、また少量のアルゴン、二酸化炭素 (二酸化炭素)、ネオン、その他の永久成分と変動成分も含まれています (「大気」を参照) ）。

さらに、大気には少量のオゾン、窒素酸化物、アンモニア、ラドンなどが含まれています。空気の主成分の相対含有量は時間の経過とともに一定であり、異なる地理的領域でも均一です。水蒸気とオゾンの含有量は空間と時間によって変化します。含有量は低いにもかかわらず、大気プロセスにおけるそれらの役割は非常に重要です。

100〜110kmを超えると、酸素、二酸化炭素、水蒸気の分子の解離が起こり、空気の分子量が減少します。高度約 1000 km では、ヘリウムと水素の軽いガスが優勢になり始め、さらに高度では地球の大気は徐々に惑星間ガスに変わります。

大気の最も重要な変動成分は水蒸気であり、水蒸気は水面や湿った土壌の表面からの蒸発や植物による蒸散によって大気中に侵入します。水蒸気の相対含有量は、地表で熱帯の 2.6% から極緯度の 0.2% まで変化します。高度が上がるにつれて急速に落下し、高度1.5〜2 kmですでに半分に減少します。温帯緯度の大気の垂直柱には、約 1.7 cm の「沈殿水層」が含まれています。水蒸気が凝結すると雲が形成され、そこから大気中の降水量が雨、ひょう、雪の形で降り注ぎます。

大気の重要な成分はオゾンであり、成層圏 (10 ～ 50 km) に 90% が集中しており、その約 10% が対流圏にあります。オゾンは硬紫外線 (波長 290 nm 未満) を吸収し、これが生物圏を保護する役割を果たします。総オゾン含有量の値は、緯度や季節によって0.22から0.45cmの範囲で変化します（圧力p = 1 atm、温度T = 0℃におけるオゾン層の厚さ）。 1980 年代初頭以来、南極で春に観測されたオゾンホールでは、オゾン含有量が 0.07 cm まで低下することがあります。オゾン含有量は赤道から極に向かって増加し、春に最大、秋に最小となる年周期があり、振幅は熱帯では年周期が小さく、高緯度に向かって大きくなります。大気の重要な変動成分は二酸化炭素であり、大気中の二酸化炭素の含有量は過去 200 年間で 35% 増加しました。これは主に人為的要因によって説明されます。植物の光合成と海水への溶解度に関連して、緯度および季節による変動が観察されます (ヘンリーの法則によれば、水中のガスの溶解度は温度の上昇とともに低下します)。

惑星の気候を形成する上で重要な役割を果たしているのは、大気中のエアロゾル、つまり空気中に浮遊するサイズが数 nm から数十ミクロンの固体および液体の粒子です。エアロゾルには、自然起源のものと人為起源のものがあります。エアロゾルは、植物の生命活動や人間の経済活動の産物、火山の噴火、地球の表面、特に砂漠地帯から風によって舞い上がる塵の結果として生じる気相反応の過程で形成されます。大気の上層に落ちた宇宙塵から形成されます。エアロゾルの大部分は対流圏に集中しており、火山の噴火によるエアロゾルは高度約 20 km でいわゆるユンゲ層を形成します。人為起源のエアロゾルの最大量は、車両や火力発電所の運転、化学物質の製造、燃料の燃焼などの結果として大気中に流入します。そのため、一部の地域では、大気の組成が通常の空気と著しく異なり、そのためには空気の組成が必要でした。大気汚染のレベルを観察および監視するための特別なサービスの創設。

大気の進化。現在の大気は明らかに二次的な起源のものであり、約 45 億年前に惑星の形成が完了した後、地球の固体の殻から放出されたガスから形成されました。地球の地質学的歴史の中で、大気は多くの要因の影響を受けてその組成に大きな変化を経験しました。火山活動の結果としてのリソスフェアからのガスの放出。大気の成分と地殻を構成する岩石との間の化学反応。太陽の紫外線の影響下での大気自体における光化学反応。惑星間物質（例、隕石）からの物質の降着（捕獲）。大気の発達は地質学的および地球化学的プロセスと密接に関係しており、過去 30 ～ 40 億年にわたる生物圏の活動とも密接に関係しています。現代の大気を構成するガス（窒素、二酸化炭素、水蒸気）のかなりの部分は、火山活動や火山活動の際に発生し、地球の深部から運ばれてきました。酸素は、もともと海洋表層水で発生した光合成生物の結果として、約 20 億年前にかなりの量で出現しました。

炭酸塩鉱床の化学組成に関するデータに基づいて、地質学的過去の大気中の二酸化炭素と酸素の量の推定値が得られました。顕生代 (地球の歴史の最後の 5 億 7,000 万年) を通じて、大気中の二酸化炭素の量は、火山活動のレベル、海水温、光合成の速度に応じて大きく変化しました。この期間のほとんどにおいて、大気中の二酸化炭素濃度は現在よりも大幅に高かった（最大 10 倍）。顕生代の大気中の酸素の量は大きく変化し、増加傾向が優勢となった。先カンブリア時代の大気では、顕生代の大気と比較して、一般に二酸化炭素の質量が大きく、酸素の質量が小さかった。二酸化炭素の量の変動は過去の気候に大きな影響を与え、二酸化炭素濃度の増加に伴って温室効果が増大し、顕生代の主要部分全体で気候が現代に比べてはるかに暖かくなりました。

雰囲気も生活も。大気がなければ、地球は死んだ惑星になってしまいます。有機生命体は、大気およびそれに伴う気候や天候との密接な相互作用の中で発生します。地球全体と比較すると質量は微々たるもの (100 万分の 1)、大気はあらゆる形態の生命にとって不可欠な条件です。生物の生存にとって最も重要な大気ガスは、酸素、窒素、水蒸気、二酸化炭素、オゾンです。二酸化炭素が光合成植物に吸収されると有機物が生成され、人間を含む大部分の生物がエネルギー源として使用します。酸素は好気性生物の存在に必要であり、そのエネルギーの流れは有機物の酸化反応によって提供されます。一部の微生物（窒素固定剤）によって同化される窒素は、植物のミネラル栄養に必要です。オゾンは太陽からの強い紫外線を吸収し、生命に有害な太陽放射のこの部分を大幅に弱めます。大気中の水蒸気の凝縮、雲の形成、それに続く降水は陸地に水を供給し、それなしではいかなる生命も存在できません。水圏における生物の生命活動は、水に溶けている大気ガスの量と化学組成によって主に決定されます。大気の化学組成は生物の活動に大きく依存するため、生物圏と大気は単一システムの一部と考えることができ、その維持と進化（生物地球化学サイクルを参照）は、大気の組成を変化させる上で非常に重要でした。惑星としての地球の歴史を通して、大気は存在します。

大気の放射線、熱、水のバランス。太陽放射は、大気中のすべての物理プロセスの実質的に唯一のエネルギー源です。大気の放射状況の主な特徴は、いわゆる温室効果です。大気は太陽放射を地表によく伝達しますが、地表からの熱長波放射を積極的に吸収し、その一部は地表に戻ります。逆放射の形で、地表からの放射熱損失を補償します（大気放射を参照）。大気が存在しない場合、地表の平均温度は -18°C ですが、実際には 15°C です。入ってくる太陽放射は、部分的に (約 20%) (主に水蒸気、水滴、二酸化炭素、オゾン、エアロゾルによって) 大気中に吸収され、エアロゾル粒子や密度変動 (レイリー散乱) によっても散乱 (約 7%) されます。。地表に到達する放射線の総量は、地表で部分的に (約 23%) 反射されます。反射率係数は、下にある表面の反射率、いわゆるアルベドによって決まります。平均して、太陽放射の積分束に対する地球のアルベドは 30% 近くです。それは数パーセント（乾いた土と黒い土）から、新しく降った雪の場合は70〜90％まで変化します。地表と大気の間の放射熱交換はアルベドに大きく依存し、地表の有効放射とそれに吸収される大気の逆放射によって決まります。宇宙から地球の大気に流入し、そこから出ていく放射線束の代数的合計は、放射線収支と呼ばれます。

大気と地表による太陽放射の吸収後の変化は、惑星としての地球の熱バランスを決定します。大気の主な熱源は地表です。そこからの熱は長波放射の形だけでなく対流によっても伝達され、水蒸気の凝縮中にも放出されます。これらの熱流入の割合は平均してそれぞれ 20%、7%、23% です。ここでは、直接太陽放射の吸収により、約 20% の熱も追加されます。地球から太陽までの平均距離にある大気圏外に位置する、太陽光線に垂直な単一領域を通過する単位時間当たりの太陽放射束 (いわゆる太陽定数) は 1367 W/m2 に等しく、変化は次のようになります。太陽活動の周期に応じて 1 ～ 2 W/m2。惑星のアルベドが約 30% であるため、地球への太陽エネルギーの時間平均地球流入は 239 W/m2 です。惑星としての地球は平均して同量のエネルギーを宇宙に放出するため、ステファン・ボルツマンの法則によれば、放出される熱長波放射の有効温度は 255 K (-18 °C) になります。同時に、地球の表面の平均温度は15℃です。 33℃の差は温室効果によるものです。

大気中の水分バランスは、一般に、地表から蒸発する水分量と地表に降る降水量が等しいことに対応します。海洋上の大気は、陸上よりも蒸発プロセスにより多くの水分を受け取り、降水の形で 90% が失われます。海洋上の過剰な水蒸気は、気流によって大陸に運ばれます。海洋から大陸へ大気中に移動する水蒸気の量は、海洋に流入する川の体積に等しい。

空気の動き。地球は球形なので、高緯度地域に届く太陽放射は熱帯地方に比べてはるかに少なくなります。その結果、緯度間で大きな温度差が生じます。気温分布は海洋と大陸の相対的な位置にも大きく影響されます。海水の質量が大きく、水の熱容量が大きいため、海面温度の季節変動は陸上よりもはるかに小さくなります。この点において、中緯度および高緯度では、夏の海洋の気温は大陸よりも著しく低く、冬には高くなります。

地球上のさまざまな地域で大気が不均一に加熱されると、空間的に大気圧が不均一に分布します。海面では、気圧分布は赤道付近で比較的低い値が特徴で、亜熱帯（高圧帯）では増加し、中緯度および高緯度では減少します。同時に、温帯緯度の大陸では通常、冬には気圧が上昇し、夏には気圧が低下しますが、これは気温分布と関係しています。圧力勾配の影響下で、空気は高圧領域から低圧領域へ向かう加速を受け、それが気団の移動を引き起こします。移動する気団は、地球の自転の偏向力 (コリオリ力)、高さとともに減少する摩擦力、および曲線軌道の場合は遠心力の影響も受けます。空気の乱流混合は非常に重要です (大気中の乱流を参照)。

複雑な気流システム (一般的な大気循環) が惑星の圧力分布に関連付けられています。子午線面では、平均して 2 つまたは 3 つの子午線循環セルを追跡できます。赤道付近では、加熱された空気が亜熱帯で上昇および下降し、ハドレーセルを形成します。そこに逆フェレルセルの空気も降りてくる。高緯度では、まっすぐな極セルがよく見られます。子午線循環速度は 1 m/s 以下程度です。コリオリの力により、大気の大部分で偏西風が観測され、対流圏中央部ではその風速が約 15 m/s になります。比較的安定した風力システムがあります。これらには、亜熱帯の高圧地帯から赤道まで吹く、顕著な東成分（東から西へ）を持つ風である貿易風が含まれます。モンスーンはかなり安定しています。季節性が明確に定義された気流です。夏には海から本土へ、冬にはその逆方向に吹きます。インド洋モンスーンは特に定期的に発生します。中緯度では、気団の動きは主に西風（西から東）です。これは、大きな渦が発生する大気前線のゾーンです。サイクロンと高気圧は、何百キロメートル、さらには何千キロメートルにも及びます。サイクロンは熱帯でも発生します。ここでは、それらは小さいサイズですが非常に高い風速で区別され、ハリケーンの力（33 m / s以上）、いわゆる熱帯低気圧に達します。大西洋と東太平洋ではハリケーンと呼ばれ、西太平洋では台風と呼ばれます。上部対流圏と下部成層圏では、ハドレー子午面循環セルと逆フェレルセルを隔てる領域で、幅が数百キロメートルと比較的狭く、境界がはっきりしたジェット気流が頻繁に観測され、その範囲内では風が100～150度に達します。そして200m/でも。

気候と天気。さまざまな緯度から地表に到達する太陽放射量の違いは、その物理的特性が異なり、地球の気候の多様性を決定します。赤道から熱帯緯度まで、地表の気温は平均 25 ～ 30°C で、年間を通じてほとんど変化しません。赤道帯では通常、降水量が多く、過剰な湿気の状態が生じます。熱帯地域では降水量が減少し、地域によっては降水量が非常に少なくなります。ここは地球の広大な砂漠です。

亜熱帯および中緯度では、気温は年間を通して大きく変化し、特に海洋から離れた大陸の地域では夏と冬の気温の差が大きくなります。したがって、東シベリアの一部の地域では、年間気温範囲が65℃に達します。これらの緯度における加湿条件は非常に多様で、主に大気循環の状態に依存し、年ごとに大きく異なります。

極緯度では、顕著な季節変動があっても、気温は年間を通じて低いままです。これは、ロシアの面積の65％以上を主にシベリアで占める、海と陸地と永久凍土に氷が広範囲に分布することに貢献している。

過去数十年にわたり、地球規模の気候の変化がますます顕著になってきました。気温は低緯度よりも高緯度でより高くなります。夏よりも冬に多くなります。日中よりも夜のほうが多いです。 20世紀を通じて、ロシアの地表の年間平均気温は1.5～2℃上昇し、シベリアの一部の地域では数度の上昇が観察された。これは、微量ガスの濃度の増加による温室効果の増加に関連しています。

天気は大気循環の条件とその地域の地理的位置によって決まります。気候は熱帯地方で最も安定しており、中緯度および高緯度では最も変わりやすいです。天気が最も変化するのは、大気前線、降水量を伴う低気圧や高気圧の通過、および風の増加によって引き起こされる気団の変化ゾーンです。天気予報のためのデータは、地上の測候所、船舶や航空機、気象衛星から収集されます。気象学も参照してください。

大気中の光学的、音響的、電気的現象。電磁放射線が大気中を伝播すると、空気やさまざまな粒子（エアロゾル、氷の結晶、水滴）による光の屈折、吸収、散乱の結果、虹、王冠、後光、蜃気楼など、さまざまな光学現象が発生します。光の散乱は、天の天井の見かけの高さと空の青色を決定します。物体の可視範囲は、大気中の光の伝播条件によって決まります (大気の可視性を参照)。さまざまな波長における大気の透明度によって、通信範囲と、地表からの天体観測の可能性を含む機器による物体の検出能力が決まります。成層圏と中間圏の光学的不均一性の研究では、黄昏現象が重要な役割を果たします。たとえば、宇宙船から夕暮れを撮影すると、エアロゾル層を検出できるようになります。大気中の電磁放射線の伝播の特徴によって、そのパラメータのリモートセンシング方法の精度が決まります。これらすべての疑問は、他の多くの疑問と同様に、大気光学によって研究されています。電波の屈折と散乱によって、電波受信の可能性が決まります (「電波の伝播」を参照)。

大気中の音の伝播は、温度と風速の空間分布に依存します (大気音響を参照)。これは、遠隔方法による大気センシングにとって興味深いものです。ロケットによって高層大気圏に発射された装薬の爆発により、成層圏と中間圏の風力システムと温度変化に関する豊富な情報が得られました。安定した成層大気では、高さとともに温度が断熱勾配（9.8 K/km）よりもゆっくりと低下すると、いわゆる内部波が発生します。これらの波は上向きに成層圏に伝播し、さらには中間圏にまで伝播する可能性があり、そこで減衰し、風と乱気流の増加に寄与します。

地球の負の電荷とその結果生じる電場、大気は、帯電した電離層と磁気圏とともに、地球規模の電気回路を形成します。これには雲の形成と雷雨の電気が重要な役割を果たします。雷放電の危険性により、建物、構造物、送電線、通信に対する雷保護方法の開発が必要となっています。この現象は航空にとって特に危険です。雷の放電は、大気と呼ばれる大気中の電波干渉を引き起こします (「笛吹き大気」を参照)。電界強度が急激に増加すると、地表から突き出た物体の先端や鋭い角、山の頂上などに発光放電が観察されます（エルマライト）。大気中には、大気の電気伝導率を決定する特定の条件に応じて、常に大きく異なる量の軽イオンと重イオンが含まれています。地表近くの空気の主な電離源は、地殻や大気中に含まれる放射性物質からの放射線と宇宙線です。「大気電気」も参照してください。

大気に対する人間の影響。過去数世紀にわたって、人間の経済活動により、大気中の温室効果ガスの濃度が増加してきました。二酸化炭素の割合は200年前の2.8～10 2 から2005年の3.8～10 2 に増加し、メタン含有量は約300～400年前の0.7～10 1 から21世紀初頭の1.8～10 -4 に増加した。世紀; 前世紀にわたる温室効果の増加の約 20% はフロンによるものでしたが、フロンは 20 世紀半ばまで大気中にほとんど存在しませんでした。これらの物質は成層圏のオゾン層破壊物質として認識されており、その製造は 1987 年のモントリオール議定書によって禁止されています。大気中の二酸化炭素濃度の増加は、増え続ける石炭、石油、ガス、その他の種類の炭素燃料の燃焼と森林伐採によって引き起こされ、その結果として二酸化炭素の吸収量が減少します。光合成により二酸化炭素が減少します。メタン濃度は、石油とガスの生産（損失による）の増加、ならびに米作の拡大と牛の頭数の増加に伴って増加します。これらすべてが気候温暖化の一因となります。

天気を変えるために、大気のプロセスに積極的に影響を与える方法が開発されてきました。特別な試薬を雷雲に散布することで、雹から農作物を保護するために使用されます。空港で霧を分散させたり、植物を霜から保護したり、雲に影響を与えて希望する地域の降水量を増やしたり、公共のイベント中に雲を分散させたりする方法もあります。

大気の研究。大気中の物理的プロセスに関する情報は、主に気象観測から得られます。気象観測は、すべての大陸と多くの島々にある恒久的に運用されている気象観測所と気象観測所の世界的なネットワークによって実行されます。毎日の観測により、気温と湿度、気圧と降水量、曇り、風などに関する情報が得られます。太陽放射とその変化の観測は、光量測定ステーションで行われます。大気を研究する上で非常に重要なのは、ラジオゾンデを使用して高度30〜35kmまでの気象測定が行われる高層観測所のネットワークです。多くの観測所で、大気中のオゾン、大気中の電気現象、空気の化学組成の観測が行われています。

地上局からのデータは、世界の海洋の特定地域に常時配置されている「気象観測船」が運航する海洋での観測や、調査船や他の船から受信した気象情報によって補完されます。

ここ数十年で、雲を撮影したり、太陽からの紫外線、赤外線、マイクロ波放射の束を測定したりするための機器を搭載した気象衛星を使用して、大気に関する情報がますます増えています。衛星により、気温、雲量とその水の供給、大気の放射バランスの要素、海面温度などの垂直プロファイルに関する情報を取得することが可能になります。航法衛星システムからの無線信号の屈折の測定を使用して、大気中の密度、圧力、温度の垂直プロファイル、さらには水分含有量を測定することが可能です。衛星の助けを借りて、地球の太陽定数と惑星アルベドの値を明らかにし、地球-大気系の放射線バランスの地図を構築し、小さな大気汚染物質の含有量と変動を測定し、問題を解決することが可能になりました。大気物理学や環境モニタリングに関する他の多くの問題。

直訳: Budyko M.I. 過去と未来の気候。 L.、1980年。 Matveev L. T. 一般気象学のコース。大気物理学。第2版 L.、1984年。 Budyko M.I.、Ronov A.B.、Yanshin A.L. 大気の歴史。 L.、1985年。 Khrgian A. Kh. 大気物理学。 M.、1986年。雰囲気: ディレクトリ。 L.、1991; クロモフ S.P.、ペトロシアンツ M.A. 気象学および気候学。第5版 M.、2001年。

G.S.ゴリツィン、NA.ザイツェワ。

地球の構成。空気

空気は、地球の大気を構成するさまざまなガスの機械的混合物です。空気は生物の呼吸に必要であり、産業で広く使用されています。

空気が均質な物質ではなく混合物であるという事実は、スコットランドの科学者ジョセフ・ブラックの実験で証明されました。そのうちの1つで、科学者は、白いマグネシア（炭酸マグネシウム）が加熱されると、「結合空気」、つまり二酸化炭素が放出され、燃焼したマグネシア（酸化マグネシウム）が形成されることを発見しました。逆に石灰岩を燃やすと「結合空気」が取り除かれます。これらの実験に基づいて、科学者は、二酸化炭素と苛性アルカリの違いは、前者には空気の構成要素の一つである二酸化炭素が含まれていることであると結論付けました。現在、地球の大気の組成には二酸化炭素に加えて、次のものが含まれていることがわかっています。

表に示されている地球の大気中のガスの割合は、高度 120 km までの下層での典型的なものです。これらの領域には、均質圏と呼ばれるよく混合された均質な領域があります。均質圏の上には、気体分子が原子とイオンに分解されることを特徴とするヘテロ圏があります。領域はターボ休止によって互いに分離されます。

太陽および宇宙放射線の影響下で分子が原子に分解される化学反応は、光解離と呼ばれます。分子状酸素の崩壊により原子状酸素が生成され、これが高度 200 km 以上の大気の主なガスになります。高度 1200 km を超えると、ガスの中で最も軽い水素とヘリウムが優勢になり始めます。

空気の大部分は大気の下層 3 層に集中しているため、高度 100 km 以上の空気組成の変化は、大気全体の組成に顕著な影響を与えません。

窒素は最も一般的な気体で、地球の空気体積の 4 分の 3 以上を占めます。現代の窒素は、光合成中に形成される分子状酸素による初期のアンモニア水素大気の酸化によって形成されました。現在、脱窒（硝酸塩を亜硝酸塩に還元するプロセス）の結果、少量の窒素が大気中に流入しており、その後、嫌気性の原核生物によって生成されるガス状酸化物と分子状窒素が形成されます。火山の噴火中に一部の窒素が大気中に侵入します。

大気の上層では、オゾンが関与する放電にさらされると、窒素分子が酸化されて一酸化窒素になります。

N 2 + O 2 → 2NO

通常の条件下では、一酸化物は直ちに酸素と反応して亜酸化窒素を形成します。

2NO + O 2 → 2N 2 O

窒素は地球の大気中で最も重要な化学元素です。窒素はタンパク質の一部であり、植物にミネラル栄養を提供します。それは生化学反応の速度を決定し、酸素希釈剤の役割を果たします。

地球の大気中で 2 番目に一般的なガスは酸素です。このガスの生成は、植物や細菌の光合成活動に関連しています。そして、光合成生物がより多様になり、数が増えるほど、大気中の酸素含有量のプロセスはより重要になってきました。マントルの脱ガス中に少量の重酸素が放出されます。

対流圏と成層圏の上層では、紫外線太陽放射 (これを hν と表します) の影響を受けて、オゾンが形成されます。

O 2 + hν → 2O

同じ紫外線の結果、オゾンは分解します。

O 3 + hν → O 2 + O

О 3 + O → 2О 2

最初の反応の結果として原子状酸素が形成され、2 番目の反応の結果として分子状酸素が形成されます。 4つの反応はすべて、1930年にそれらを発見した英国の科学者シドニー・チャップマンにちなんで「チャップマン機構」と呼ばれています。

酸素は生物の呼吸に使われます。その助けを借りて、酸化と燃焼のプロセスが発生します。

オゾンは、不可逆的な突然変異を引き起こす紫外線から生体を保護する役割を果たします。最高濃度のオゾンは、いわゆる成層圏の下層で観察されます。高度 22 ～ 25 km にあるオゾン層またはオゾンスクリーン。オゾンの含有量は少なく、常圧では地球の大気中のすべてのオゾンは厚さわずか 2.91 mm の層を占めます。

大気中で 3 番目に一般的なガスであるアルゴン、およびネオン、ヘリウム、クリプトン、キセノンの生成は、火山の噴火と放射性元素の崩壊に関連しています。

特に、ヘリウムは、ウラン、トリウム、ラジウムの放射性崩壊の生成物です: 238 U → 234 Th + α、230 Th → 226 Ra + 4 He、226 Ra → 222 Rn + α (これらの反応では、α 粒子はヘリウム原子核であり、エネルギー損失の過程で電子を捕らえて 4 He になります。

アルゴンは、カリウムの放射性同位体 (40 K → 40 Ar + γ) の崩壊中に生成されます。

ネオンは火成岩から漏れ出ます。

クリプトンは、ウラン (235 U および 238 U) とトリウム Th の崩壊の最終生成物として形成されます。

大気中のクリプトンの大部分は、地球の進化の初期段階で、半減期が驚くほど短い超ウラン元素の崩壊の結果として形成されたもの、またはクリプトン含有量が地球上の 1,000 万倍高い宇宙から来たものです。

キセノンはウランの分裂の結果生じますが、このガスの大部分は地球形成の初期段階、つまり原始大気から残っています。

二酸化炭素は、火山の噴火の結果として、また有機物の分解中に大気中に流入します。地球の中緯度の大気中の二酸化炭素の含有量は、季節によって大きく異なります。冬には二酸化炭素の量が増加し、夏には減少します。この変動は、光合成の過程で二酸化炭素を使用する植物の活動に関連しています。

水素は、太陽放射による水の分解の結果として生成されます。しかし、大気を構成するガスの中で最も軽いため、常に宇宙空間に蒸発し続けるため、大気中の含有量は非常にわずかです。

水蒸気は、湖、川、海、陸地の表面からの水が蒸発して生じます。

水蒸気と二酸化炭素を除いて、大気の下層にある主なガスの濃度は一定です。大気中には、少量ですが、酸化硫黄 SO 2、アンモニア NH 3、一酸化炭素 CO、オゾン O 3、塩化水素 HCl、フッ化水素 HF、一酸化窒素 NO、炭化水素、水銀蒸気 Hg、ヨウ素 I 2 などが多く含まれています。大気の下層である対流圏には、常に大量の浮遊固体および液体粒子が存在します。

地球の大気中の粒子状物質の発生源には、火山の噴火、花粉、微生物、そして最近では生産時の化石燃料の燃焼などの人間の活動が含まれます。凝結核となる塵の最小粒子は、霧や雲の形成の原因となります。大気中に粒子状物質が常に存在しなければ、地球上に雨は降りません。