Строение воздушной оболочки Земли.

Земная поверхность окружена воздушной оболочкой – атмосферой, которая по современным данным, простирается над ней на 1500 – 2000 км, то есть высота атмосферы составляет около 1/3 радиуса Земли. Однако следы атмосферного воздуха обнаружены и на высоте 20000 км.

Высказывание Аристотеля (384 – 322 гг до н.э. ) « Воздух – великое ничто» просу-ществовало в науке 19 столетий и было опровергнуто опытами Галилео Галилея

( 1564 – 1642), который сумел взвесить воздух и определить, что его масса в 1м³ равна 1,3 кг, а вес этого воздуха равен 13Н. Давление у поверхности Земли, как известно, равно р₀ = 1,013 * 10 ⁵ Па. Это означает, что на всю поверхность Земли  площадью 4пR²  действует суммарная сила 4пR²р₀ . Первоисточником этой силы является притяжение Земли. По второму закону Ньютона эта сила равна массе земной атмосферы, умноженной на ускорение свободного падения. Отсюда нетрудно вычислить массу атмосферы Земли. Она равна 5,3  *10 ¹⁸ килограмм. Она составляет почти миллионную долю всей массы Земли. Ускорение земного тяготения не только создаёт давление у поверхности Земли, оно же препятствует диссипации – разлёту атмосферных газов в космическое пространство.

 Слово же атмосфера было образовано из двух слов – «атмос» и «сфера» Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711-1765). Появление этого термина в печати вызвало бурю негодования. Утверждали, что оно никогда не приживётся в русской лексике, так как не соответствует языковым традициям. Время посмеялось над этими горе – пророками. По своему строению воздушный океан напоминает дом, у которого есть несколько «этажей» Первый из них – тропосфера ( от греческого слова «тропос» - поворот). Этот слой простирается до 11 км над уровнем моря, его температура резко падает с увеличением высоты. В тропосфере сосредоточено почти 4/5 всей массы атмосферы. Здесь сконцентрирован почти весь водяной пар. Большинство наблюдаемых погодных явлений образуется именно в этом слое. Далее следует стратосфера ( «стратум» - настил, слой). Этот слой располагается между 11 -55 км над  уровнем моря. Стратосфера по массе составляет 1/5 часть атмосферы. Здесь очень холодно, постоянная температура минус 40 градусов  по Цельсию. Небо  стратосферы чёрного или тёмно – фиолетового цвета. Третий «этаж» - мезосфера ( « мезо» - средний, промежуточный). Слой расположен между 55 и 80 км от поверхности Земли. Воздух здесь сильно разряжён. Именно в этом слое находится газ озон, который защищает всё живое от губительного воздействия ультрафиолетовых солнечных лучей. Четвёртый «этаж» - термосфера. Воздух в этом слое ещё более разряжён. Здесь невиданная жара: 1000 – 2000⁰С. Пятый слой – экзосфера, то есть внешняя оболочка атмосферы. Высота этого слоя 500 –600 километров. Воздух здесь самый разряжённый, его молекулы движутся с огромными скоростями, иногда улетают в межпланетное пространство. Таким образом, атмосфера Земли  постепенно улетучивается, но, согласно подсчётам

учёных, воздуха хватит  на миллиарды лет.

Воздушная оболочка Земли состоит из механической смеси газов, представленных в следующем процентном отношении:

Из данной таблицы видно, что процентное содержание гелия, водорода, неона в земной атмосфере  сравнительно мало. Причина  этого дефицита лёгких газов в том, что земного  притяжения    всё же недостаточно для прочного удержания их в атмосфере. Эти газы и по плотности легче остальных – в атмосфере они стремятся подняться вверх. Оказывается, земная атмосфера, имея однородный состав, хорошо перемешана только ниже 90 километров. Концентрация гелия и водорода нарастает с высотой. Выше 700 км атмосфера Земли состоит практически только из этих газов. В основном, только водород и гелий и улетучиваются в космос. Казалось бы, что их количество в атмосфере должно непрерывно убывать. Однако это не так. Оказывается, есть процессы, поддерживающие содержание этих лёгких газов в атмосфере. Гелий образуется в земной коре при распаде тяжёлых радиоактивных элементов. А водород верхней атмосферы образуется из воды!  Под действием ультрафиолетовой части излучения Солнца молекулы Н₂О на высотах 30 – 50 км распадаются на водород и кислород. Таким образом, улетучивание водорода в космос приводит к убыли воды на Земле и к возрастанию кислорода в атмосфере. Каждую секунду из атмосферы в космос улетает примерно 1 кг водорода. Много это или мало?  Прикинем, надолго ли хватит воды в океане и ледниках планеты. 1кг водорода содержится в 9 кг воды. Разделим массу океана на эту скорость убывания – окажется, что земной воды хватит на 1,5 * 10²⁰ секунд или на 5000 миллиардов лет. Океан, таким образом, можно считать неисчерпаемым, ведь возраст Земли – «всего» 4,5 миллиарда лет. А теперь оценим, сколько за время существования Земли образовалось кислорода. Это будет очень грубая оценка – нельзя на самом деле считать, что Солнце  всё это время светило так же, как сейчас. Но попробуем: 8 кг в секунду за 4 миллиарда лет даст нам 10¹⁸ кг кислорода – как раз столько, сколько его в нашей атмосфере и содержится, пятую часть массы атмосферы.НО не нужно переоценивать это совпадение. Ведь гораздо больше, чем его содержится  в атмосфере, потребовалось кислорода для того, чтобы привести к современному состоянию химическое равновесие Земли – чтобы окислить метан и аммиак первичной атмосферы, чтобы окислить все породы земной коры. Без растений это было бы не возможно. Они производят    по порядку величины 10¹⁴ кг кислорода в год или 3*10⁶ кг в секунду. Это намного больше, чем даёт диссипация водорода в космос. Однако содержание кислорода   в атмосфере сейчас не увеличивается – ведь  кислород, создаваемый растениями, расходуется на дыхание животных, окисление вулканических газов, горение и гниение мёртвых растений. Вблизи земной

поверхности, но особенно на высоте 20 – 50 км молекула кислорода с малой вероятностью может распадаться на атомы. Эта реакция проходит под действием солнечного ультрафиолета, газовых разрядов и некоторых атмосферных примесей – катализаторов. Активный атомарный кислород  быстро вступает в реакции, в том числе и с кислородом, образуя озон. Озон хотя и является сильным окислителем, но достаточно стабилен – вблизи поверхности земли одна его молекула приходится в среднем на 10⁷ молекул кислорода. Это отношение, однако, варьируется очень сильно – в зависимости от времени суток, географической широты и присутствия других примесей в атмосфере. С подъёмом озоновая концентрация возрастает,   на высоте 30 км одна молекула озона приходится уже на 10⁵ молекул кислорода, а ещё выше резко убывает.

Кроме этого, в атмосфере всегда содержится ещё водяной пар, количество которого непостоянно и колеблется от 0 до 4% по объёму, а также пыль.

Процентное соотношение в земной атмосфере газов, влаги и пыли подвержено изменениям во времени. Эти изменения обусловлены, с одной стороны, природными процессами, а с другой – хозяйственной деятельностью человека.

Атмосферная пыль представляет собой мельчайшие твёрдые взвешенные в воздухе частицы радиусом 10 ^–4 – 10 ^–3 см. Она образуется в результате разрушения и выветривания горных пород и почвы, вулканических извержений ( известен случай, когда в результате извержения вулкана Кракатау (1833 г.) образовалась пыль на высоте 8 – 24 км и её слой толщиной 16 км держался в воздухе около 5 лет), лесных, степных и торфяных пожаров, дробления космических тел ( космическая пыль ) и прочее. Атмосферная пыль имеет большое значение для процессов, происходящих на Земле: она способствует конденсации водяных паров, а следова-тельно, и образованию осадков, рассеивает солнечное излучение и защищает тем самым Землю от чрезмерного нагревания.

К природному пылевому фону атмосферы в крупных городах и промышленных центрах присоединяется огромное количество разнообразной производственной

 пыли и вредных газов. ( Экспериментальным путём определено, что в городе в          1 кубическом  сантиметре воздуха содержится 100 тысяч штук пылинок, тогда как над океаном 200 штук; на высоте 5 км пыли в 1000 раз меньше,  чем на высоте 2 м, то есть в слое, в котором живёт человек.) Загрязнение атмосферы вредно для здоровья людей, поскольку пыль и газы могут или непосредственно проникать в организм человека ( если поперечник частиц меньше 5 мкм, то они проникают в лёгкие, если менее 0,3 мкм, то и в альвеолы) или попадать в него с водой, пищей.

Защитные функции атмосферы и её роль в некоторых процессах, происходящих на Земле.

Наличие атмосферы – одно из необходимых условий существования жизни на Земле, поскольку земная жизнь уязвима для космических воздействий и нуждается в постоянной защите от них. Будучи внешней оболочкой Земли, атмосфера , как любой покров, осуществляет и защитные функции ( определено, например, что, не будь её, на каждый квадратный километр поверхности Земли за 3 – 4 дня приходилось бы по метеориту, а так они сгорают в атмосфере).

Солнце посылает на Землю энергию ( Грандиозна мощность излучения Солнца, она составляет 3, 86 * 10²⁶ Вт. Из колоссального потока лучистой энергии, испускаемой Солнцем, лишь миллиардные доли достигают нашей планеты. Но и эта, казалось бы ничтожная доля огромна. Настоящая лавина лучистой энергии каждую секунду обрушивается на земной шар – 2, 1 * 10¹⁸ Дж!), чем предопределяет саму возможность  жизни, но « жизненную» дозу солнечной энергии « отмеряет» именно атмосфера. Если бы её не было,  то днём Солнце раскаляло бы земную поверхность до 100 градусов по Цельсию, а ночью « ледяной» космос остужал бы её до минус 100 градусов  по Цельсию. Без атмосферы суточные колебания температуры на планете достигали бы 200 градусов по Цельсию. Кроме того, на верхнюю границу атмосферы ежесекундно обрушивается поток солнечных и космических излучений широкого диапазона волн и энергий: гамма – излучение, рентгеновские, ультрафиолетовые лучи, видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны. Если бы все они достигли земной поверхности, то их убийственная энергия в считанные мгновения испепелила бы всё живое. Но сквозь атмосферу  проникают лишь некоторые радиоволны, а также свет с частью ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Главную защитную роль играет ионосфера и озоновый «экран» на высоте от 20 до 50 км. Хотя кислород здесь крайне разряжён, тем не менее он поглощает большую часть энергии ультрафиолетового излучения, под действием которого его молекулы О₂ разрушаются и соединяются в молекулы озона О₃.

Итак, атмосфера служит: « кладовой» кислорода ( необходимого для жизнедея- тельности людей, животных, для сжигания топлива в энергетических установках)  а также  сырья ( азот, аргон, углекислота и другое) для химической промышлен - ности; источником ряда элементов и химических соединений для образования органических веществ и функционирования организмов; средством получения энергии ( ветродвигатели) и транспортирования материалов на короткие расстояния ( по трубам ); средой передвижения воздушного транспорта и исследовательских аппаратов ( самолёты, ракеты, метеорологические спутники и других), для осуществления связи ( звуковой, световой, лазерной и радиосвязи), для сброса газообразных и пылевидных отходов промышленности. В атмосфере происходят разнообразные акустические, оптические  и электрические явления. Изменение физических и химических свойств атмосферы может отрицательно сказаться на животном и растительном мире планеты, на здоровье людей, их работоспособности, продолжительности жизни.

Атмосфера, как и вода,- незаменимый ресурс, воспроизведение которого силами человека хотя принципиально и возможно, но практически неосуществимо, так как для этого требуется колоссальная энергия. Строжайшая охрана, содействие естественному воспроизводству воздуха, очистка его обеспечат все потребности общества и природы в чистом воздухе.

Источники и виды загрязнений  атмосферного воздуха.

Сильное загрязнение атмосферного воздуха происходит в результате выбрасывания промышленными предприятиями газов и твёрдых частиц различного происхождения. Широкое использование горючих ископаемых ( угля, торфа, нефти, природного газа) приводит к увеличению в атмосфере количества углекислого газа, дополнительным источником которого служат также лесные и степные пожары.

Ежегодно в атмосферу поступает 1,265 * 10¹² кг углекислого газа. Вместе с тем в результате деятельности человека резко сократились площади, занятые лесами – основными поглотителями углекислого газа на суше. Замена лесов посадками сельскохозяйственных культур с точки зрения поглощения углекислого газа неравноценна. Всё это влечёт  за собой превышение поступления углекислого газа в воздух над его потреблением растениями.

Сжигание топлива, кроме того, ведёт к накоплению в атмосфере оксида углерода, представляющего яд для человека и животных ( из 1 тонны бензина образуется при сгорании 60 кг оксида углерода). Загрязнение воздуха оксидом углерода, а также  соединениями свинца и другими продуктами неполного сгорания бензина при работе автотранспорта приобретает всё большие масштабы во всех экономически развитых странах. К тому же нефть и каменный уголь содержат в своём составе ещё и  значительное количество серы ( например, уголь – в среднем 3,5 %, а нефть – около 1%) В топках эта сера превращается в сернистый газ, который, попадая в лёгкие человека или животного, растворяется и превращается в сернистую, а затем в серную кислоту; в результате действия последней на организм развивается кислородная недостаточность ( удушье ), что может привести в тяжёлых случаях к смерти. Кроме того, дымовые газы содержат взвешенные частицы твёрдых веществ – золу, несгоревшие кусочки угля, сажу. Они образуют в основном дым.

Химический состав выбросов в атмосферу различен в зависимости от вида топлива и способа его сжигания, состава производственного сырья, технологии производства. Так, выплавка чугуна сопровождается образованием колосниковой пыли ( мельчайших частиц шихты, выбрасываемых вместе с доменным газом, который в свою очередь содержит смолы, оксиды и другие соединения ). В дым от алюминиевых и суперфосфатных заводов входит фтороводород и фториды; медеплавильные и другие заводы по выплавке цветных металлов поставляют в атмосферу сернистый газ и пыль, содержащую железо, медь, кварц, соединения сурьмы, мышьяка, висмута, кадмия и ряда других элементов.

Сильными источниками загрязнения атмосферы являются теплоэлектростанции, которые потребляют наиболее низкосортное топливо, богатое золой и серой, сжигаемое к тому же в пылевидном состоянии. При этом с дымовыми газами в

атмосферу выбрасывается 85 – 93 % золы.

У промышленной пыли ничтожная скорость падения, поэтому самоочищение атмосферы от неё происходит крайне медленно. Большую часть времени пыль остаётся во взвешенном состоянии, распространяясь, главным образом, в подветренном направлении от источника выброса.

Обратимся к статистике. Если принять за единицу загрязнённость воздуха над океаном, то над сёлами она выше в 10 раз, над небольшими городами – в 35 раз, а над большими городами и промышленными объектами – в 150 раз. Толщина слоя загрязнённого воздуха над городом составляет 1,5 – 2 км. В России за счёт  закрытия ряда производств и работы предприятий не на полную мощность снизилось загрязнение атмосферы в разных регионах на 10 – 40 %. Однако возросли выбросы оксида углерода и диоксида азота в результате увеличения автомобилей. В  целом уровень загрязнения атмосферы сохраняется высоким, и по многим загрязнителям ПДК  был существенно превышен в 208 городах. Наиболее же опасными загрязнителями являются бенз – а – пирен , диоксид азота, формальдегид, пыль. В Европейской части России и на Урале  в среднем в течение года на один квадратный километр выпадало свыше 450 килограмм атмосферных загрязнителей. По сравнению с 1980 годом количество выбросов диоксида серы выросло в 1,5 раза; 19 миллионов тонн атмосферных загрязнителей выбросил в атмосферу автомобильный транспорт. При этом в ряде городов – Москве, Томске, Екатеринбурге, Санкт – Петербурге – выбросы автотранспорта превышают 60% от всех выбросов. Выбросы оксида серы в странах Европы за последние 20 лет в целом сократились с 65 до 40 миллионов тонн в год, а в остальных странах, включая Россию , увеличились  с 48 до

59 миллионов тонн. В целом ситуация с загрязнением атмосферы оксидами серы практически не улучшилась. Выбросы диоксида углерода менее опасны чем оксиды  серы или азота. Тем не менее, и их необходимо сокращать. Основной источник  этих выбросов – сжигание ископаемого топлива. На одного человека за 2000 год было выброшено в атмосферу углекислого газа ( в тоннах) в США – 18,37, России – 13, 07, Западной Европе – 7,61, Китае – 1,9, Японии – 7,43, Индии – 0,7, в среднем в мире – 3,88. Основным источником фреонов, разрушающих озоновый слой атмосферы, являются промышленные холодильники – рефрижераторы. В обычном бытовом холодильнике 350г. фреона, а в промышленных – десятки килограммов. Значительная часть его из – за несовершенства оборудования оказывается в атмосфере. 

В глобальном балансе загрязнения атмосферы доля автотранспорта составляет 13,3%, но в городах она возрастает до 80%. В мире около 600 миллионов автомобилей. В США автомобиль есть у каждого второго жителя, а в Африке на 1000 человек приходится 9 автомобилей, в Индии – 2, в Китае – 2 , в России – 95. Даже легковому автомобилю для сгорания одного килограмма бензина требуется 2,5 килограмма кислорода. В среднем автомобиль проезжает за год  10000 тысяч километров и сжигает 10 тонн бензина, расходуя  35 тонн кислорода и выбрасывая в атмосферу 160 тонн выхлопных газов, в которых обнаружено около 200 различных веществ, в том числе 800килограммов оксида углерода, 40 килограмм   оксидов азота, 200  килограмм углеводородов, если же бензин этилированный, то ещё и 3,5 килограмма ядовитого свинца. Кроме того, каждый автомобиль, стирая шины, поставляет в атмосферу 5 – 8 килограмм резиновой пыли ежегодно.

Кажущаяся беспредельность атмосферы и колоссальные запасы кислорода создали у людей уверенность в неисчерпаемости воздушного бассейна. Однако размеры вмешательства человека  в атмосферные процессы также в настоящее время измеряются «астрономическими» величинами. Так, за один рейс суперреактивный лайнер сжигает 35 тонн кислорода, а легковой автомобиль  потребляет за 1 – 1,5 тысяч километров пробега годовую норму кислорода необходимую человеку.

Авиация является одним из главных виновников усиления парникового эффекта: в результате работы двигателей самолётов образуется очень много диоксида углерода и оксидов азота. Подсчитано, что одно пассажирское место в самолёте на одном километре пути « производит» 684 грамма оксида углерода, а оксидов азота при полёте самолёта образуется примерно в два раза больше,чем диоксида углерода. Один современный лайнер при перелёте из Европы в Америку сжигает 100 тонн горючего и выделяет в атмосферу 80 тонн углекислого газа. Для сравнения: один гектар леса выделяет в год 200 килограмм кислорода. Значит сегодня  естественный баланс между продуцированием и потреблением кислорода нарушается, ибо существенная часть производимого растениями кислорода стала тратиться на сгорание разнообразного топлива. При ускоренных темпах технического прогресса  сокращение запасов кислорода на планете на 1/3  произойдёт, как полагают учёные, через 160 – 180 лет. В связи с этим проблема охраны, рационального использования и воспроизводства приобрела в наше время исключительно важное значение.

Последствия промышленного загрязнения воздуха

Атмосферные загрязнения оказывают вредное воздействие на человека, животных,  растения, на микроклимат. Дым и сажа сильно поглощают и рассеивают солнечный свет, уменьшая освещённость городов и жилищ; кроме того, их частицы служат ядрами конденсации и повышают тем самым облачность, уменьшают количество солнечных дней. В ясные дни в дымовых « шапках», окутывающих промышленные центры, теряется значительная часть ультрафиолетовых лучей, представляющих наибольшую ценность для живой природы. При этом нарушается нормальное развитие растений и животных, увеличивается число микробов, а сопротивляемость организма человека заболеваниям падает. Ультрафиолетовая недостаточность часто становится причиной заболевания рахитом и авитаминозом. ,летучая зола и другие загрязнения атмосферы вызывают глазные травмы, число которых в промышленных центрах составляет 30 – 60% от всех случаев глазных заболеваний.

Пепел и другие твёрдые частицы оседают на поверхности земли, а находящиеся  во взвешенном  состоянии проникают в жилища, оседают на стенках, потолках, занавесях, мебели, впитываются в одежду, кожу, лёгкие. Они усиливают коррозию металлов, разрушение зданий, износ одежды. Оксид кремния четырёхвалентный и свободный кремний, содержащийся в летучей золе, могут привести к тяжёлому заболеванию лёгких у горняков, работников коксохимической промышленности, цементных и ряда других предприятий.

Загрязнение воздуха промышленными отходами вообще тяжело сказывается на здоровье людей: появляются головные боли, общее недомогание, снижение работоспособности. Особенно сильно действует на человека  загрязнение атмосферы тогда, когда метеорологические условия способствуют застою воздуха. В этом случае туман и мельчайшие взвешенные частицы твёрдых веществ образуют смог – токсический туман. Наиболее тяжёлые последствия смог вызвал в Лондоне в 1952 г. В связи с низкой температурой и полным отсутствием ветра столица Великобритании 5 дней была окутана почти непроницаемым туманом. За это время погибло около 4000 человек, 10000 человек  заболели.

 Кислотные дожди отрицательно повлияли на половину лесов Европы, начался процесс усыхания лесов и в России. В Скандинавии из – за кислых дождей, поступающих из Великобритании и Германии, погибло  уже около 20 тысяч озёр. Под влиянием кислотных дождей гибнут памятники архитектуры.

Заслуживает внимания и экономический аспект проблемы. Вместе с промышленными выбросами теряются вещества, которые могли бы быть возвращены в производственный оборот.  При использовании, например, серы, содержащейся  в отходящих газах цинковых и медеплавильных заводов, можно ежегодно получать до 1,5 миллиона тонн серной кислоты, которую называют             « хлебом» химической промышленности. Особенно много серы выбрасывается тепловыми электростанциями. Это ценнейшее сырьё для промышленности. Её используют в 88% промышленных изделий. На изготовление одного автомобиля требуется 14 килограмм серы, для получения  одной тонны целлюлозы – 100 килограмм.  Таким  образом,  улавливание серы из промышленных выбросов – это не

только сохранение чистоты  атмосферы,  но   ещё  и  получение  дополнительного

сырья.

Промышленные выбросы в атмосферу приводят к порче множества материалов. Достаточно самого малого количества газообразного сероводорода, чтобы обесцветить поверхность, покрытую краской, в состав которой входит свинец. Известняк портится, когда в воздухе повышено содержание углекислого газа: в этом случае при высокой влажности образуется угольная кислота, разъедающая его. Сернистый газ, вступая в реакцию с водой и образуя пары серной кислоты, вызывает интенсивную коррозию стали. Кроме того, загрязнения, понижая прозрачность атмосферы, вызывают лишние расходы электроэнергии на освещение.

Большую озабоченность учёных в настоящее время вызывает истощение защитного « экрана» Земли – озонового слоя и образование, так называемых, озоновых дыр. Происходит это в результате выбросов в атмосферу различных загрязнителей, некоторые из них вступают в химические связи с озоном, истощая при этом озоновый слой. Это может привести к необратимым последствиям, а именно увеличению естественного радиоактивного фона на поверхности нашей планеты. Естественный радиоактивный фон ( его основным источником являются Солнце, наличие радиоактивных веществ, применяемых в промышленности, в медицине, строительстве ) воздействует на каждого человека. Все мы за свою жизнь получаем определённую дозу радиации, 73% которой приходится  на излучения природных тел,  14% - на медицинские процедуры и 14 % -на космические лучи. Даже самое слабое повышение естественного радиоактивного фона, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001⁰С, нарушает жизнедеятельность клеток. Живая клетка – это сложный механизм, не способный продолжать нормальную деятельность даже при малых повреждениях отдельных его участков. Между тем и слабые излучения способны нанести клеткам существенные повреждения и вызвать опасные заболевания ( лучевую болезнь). При большой интенсивности излучения организм погибает. Опасность излучений усугубляется тем, что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах. Механизм поражающего биологические объекты действия излучения ещё недостаточно изучен. Но ясно, что оно сводится  к ионизации           

атомов и молекул и это приводит  к изменению их химической активности. Наиболее чувствительны    к излучениям ядра клеток, особенно клеток, которые быстро делятся. Поэтому в первую очередь излучения поражают  костный мозг, из – за чего нарушается  процесс образования крови. Далее наступает поражение  клеток пищеварительного тракта и других органов. Сильное влияние    оказывает облучение на наследственность, поражая гены в хромосомах.  В большинстве случаев это влияние является неблагоприятным. Естественный радиоактивный фон на уровне моря составляет 0,09 бэр за год,  а на высоте в 12 километров он возрастает до 4,5 бэр. Итак, озонный слой необходим Земле, но он непрочен. Озон частично разрушается от образования в стратосфере окислов азота – они попадают в стратосферу при ядерных атмосферных взрывах, при мощных извержениях вулканов, при прохождении Земли через метеорные потоки и даже при запуске ракет. Опасны для озонного слоя и содержащие хлор и фтор органические газы, которыми наполняют аэрозольные баллончики и хладообменники холодильников. Пагубные последствия  деятельности человека на озоновый  слой труднопредсказуемы. В 60 – х годах средняя толщина озонного экрана убывала. С середины 70 – х годов она начала возрастать – возможно, здесь сказалось прекращение большинством ядерных держав испытаний в атмосфере после подписания международного договора в 1963 году. Сейчас средняя концентрация озона по всем широтам не внушает опасений, но с начала 80 –х годов возникло новое явление: ежегодно над Антарктидой в конце полярной ночи стала возникать озонная дыра.   Прямой виновник, ответственный за это явление, пока ещё не определён. Если же уменьшение озонового слоя будут продолжаться, то радиоактивные излучения, идущие от Солнца уничтожат всё живое на Земле.

Необратимые последствия на Земле возникают в результате парникового эффекта, возникающего в результате выбросов в атмосферу промышленных отходов. Повышение температуры в результате этого явления вызвало таяние ледников, образование айсбергов в океанах, сход ледников с гор, наводнения в результате ливневых дождей, тайфуны и другие природные явления.

Охрана атмосферы.

Охрана атмосферы – составная часть природы – представляет собой систему мероприятий ( местных, государственных, международных) по воспроизводству, рациональному использованию, очистке воздуха и контролю за его состоянием. Охрана атмосферы включает: а) уменьшение и полное прекращение загрязнений ( механических, физических, химических, биологических), б) сохранение и увеличение биомассы производителей кислорода и поглотителей углекислого газа, в) сохранение и восстановление оптимальной циркуляции атмосферы в региональном масштабе, а в будущем – и в планетарном.

Работа по охране воздуха и его очистке ведётся во всех странах с развитой промышленностью. Охрана чистоты воздуха в нашей стране осуществляется весьма широко и последовательно:

 а) в городах не разрешается располагать промышленные объекты, сильно влияющие на состав атмосферного воздуха,

б) металлургические, химические и другие предприятия, распространяющие пылевидные и газообразные выбросы, строят на значительном расстоянии от

жилых массивов и располагают по отношению к ближайшему жилому району с подветренной стороны господствующих ветров,

в) вокруг предприятий устраивают санитарно – защитные зоны.

В зависимости от вредности выбрасываемых в атмосферу веществ и степени их улавливания в ходе технологического процесса санитарно – защитные зоны промышленных предприятий делятся на пять классов ( по ширине этих зон): 1000 м, 500 м, 300 м, 100 м , 50 м, Допускается расположение в них пожарных депо, бань, гаражей, прачечных, складов и тому подобных помещений, но не жилых домов. Территория этих зон обязательно озеленяется.

 Для уменьшения   задымления, запыления и отравления газами промышленные объекты, загрязняющие атмосферу, строятся, как правило, на возвышенных местах, хорошо обдуваемых ветрами, снабжаются трубами значительной высоты, позволяющими выбрасывать дымы и газы в более высокие слои атмосферы; постепенно ликвидируются мелкие котельни, ставятся газовые или электрические топки, а уголь и нефть подвергаются на обогатительных фабриках специальной обработке, в результате которой они освобождаются от воды и серы.

Одна из основных мер по охране атмосферного воздуха – это строительство очистительных сооружений и устройств, введение на всех промышленных предприятиях замкнутых технологических циклов, исключающих загрязнение атмосферы и позволяющих ежегодно рационально, экономно использовать десятки и сотни миллионов тонн ценнейших веществ, представляющих собой вторичные ресурсы.

Повышению эффективности охраны  атмосферы способствуют и другие мероприятия, а именно: герметизация установок, с помощью которых получается и транспортируется пылевидное топливо; прекращение использования без специальной обработки топлива, при сгорании которого образуются вредные вещества; прекращение сжигания попутных нефтяных газов в факелах; широкое внедрение в городах, посёлках и на промышленных предприятиях электрических средств транспорта ( троллейбусы, электромобили, электрокары и так далее); расширение использования энергии ветра, солнечного света, подземных горячих вод, течений, приливов и отливов; строительство дорог с твёрдым покрытием, особенно в населённых пунктах; борьба с ветровой эррозией почв и обусловленными ею пылевыми бурями; охрана растительности как производителя кислорода и поглотителя углекислого газа; очистка выбросов из заводских труб вентиляционных устройств и выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания; борьба за прекращение испытаний и неприменение атомного, химического и бактериологического оружия.

Улучшение экологического состояния России – один из важнейших элементов общего экономического возрождения страны, так как нельзя возрождать экономику, не думая об экологии, и наоборот. Основой экологического возрождения России и разработки системы экологической безопасности является « Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» - важнейший программный документ, утверждённый Указом Президента РФ 1 апреля 1996 года. «Концепция» разработана в соответствии с рекомендациями и принципами, изложенными в документах Конференции ООН по окружающей среде и развитию    ( Рио-де-Жанейро, 1992). На основе «Концепции» разработан другой правительственный документ – стратегия перехода России к устойчивому развитию. Его реализация позволит обеспечить условия экологического комфорта для жизни нынешнего и будущих поколений.

                                              Строение воздушной оболочки Земли.

Земная поверхность окружена воздушной оболочкой – атмосферой, которая по современным данным, простирается над ней на 1500 – 2000 км, то есть высота атмосферы составляет около 1/3 радиуса Земли. Однако следы атмосферного воздуха обнаружены и на высоте 20000 км.

Высказывание Аристотеля (384 – 322 гг до н.э. ) « Воздух – великое ничто» просу-ществовало в науке 19 столетий и было опровергнуто опытами Галилео Галилея

( 1564 – 1642), который сумел взвесить воздух и определить, что его масса в 1м³ равна 1,3 кг, а вес этого воздуха равен 13Н. Давление у поверхности Земли, как известно, равно р₀ = 1,013 * 10 ⁵ Па. Это означает, что на всю поверхность Земли  площадью 4пR²  действует суммарная сила 4пR²р₀ . Первоисточником этой силы является притяжение Земли. По второму закону Ньютона эта сила равна массе земной атмосферы, умноженной на ускорение свободного падения. Отсюда нетрудно вычислить массу атмосферы Земли. Она равна 5,3  *10 ¹⁸ килограмм. Она составляет почти миллионную долю всей массы Земли. Ускорение земного тяготения не только создаёт давление у поверхности Земли, оно же препятствует диссипации – разлёту атмосферных газов в космическое пространство.

 Слово же атмосфера было образовано из двух слов – «атмос» и «сфера» Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711-1765). Появление этого термина в печати вызвало бурю негодования. Утверждали, что оно никогда не приживётся в русской лексике, так как не соответствует языковым традициям. Время посмеялось над этими горе – пророками. По своему строению воздушный океан напоминает дом, у которог<