Роль атмосферы в преобразовании солнечной энергии.
Масса атмосферы нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы, определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.
Современный газовый состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компонентов - азота (78,09%) и кислорода (20,95%). В норме в нем присутствуют также аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительные количества инертных газов (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диоксидов серы и других газов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, животного или микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет водяной пар.
Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.
Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.
Современная атмосфера содержит едва ли двадцатую часть кислорода, имеющегося на нашей планете. Главные запасы кислорода сосредоточены в карбонатах, в органических веществах и окислах железа, часть кислорода растворена в воде. В атмосфере, по-видимому, сложилось приблизительное равновесие между производством кислорода в процессе фотосинтеза и его потреблением живыми организмами. Но в последнее время появилась опасность, что в результате человеческой деятельности запасы кислорода в атмосфере могут уменьшиться. Особую опасность представляет разрушение озонового слоя, которое наблюдается в последние годы. Большинство ученых связывают это с деятельностью человека.
С.В.Комов –
Кислородный состав современной атмосферы – результат процесса фотосинтеза, протекающего в клетках зелёных растений, и дегазации глубинных океанических вод.
Фотосинтетический кислород поставляет в атмосферу водная и континентальная растительность. Кислород современной атмосферы на 2,3% тяжелее фотосинтетического – второй источник – это магматический кислород. Океан выступает как промежуточный накопитель магматического кислорода.
Поверхности Земли достигает около двух третей солнечной энергии от той, что приходит на верхнюю границу атмосферы.
1. Озоновый экран почти не пропускает ультрафиолет с длинной волны меньше 300 ммк.
2. Инфракрасное излучение поглощается избирательно в разных длинах волн, что связано с наличием в атмосфере термодинамически активных примесей и проявляется в парниковом эффекте (водяные пары, СО2, О3, аэрозоли.).
3. Для видимого участка спектра солнечного излучения и радиоволн атмосфера почти полностью прозрачна.
4. Излучение в остальных участках спектра полностью или почти полностью поглощается в атмосфере Земли.
Парниковый эффект – способность атмосферы пропускать солнечную энергию до поверхности Земли и поглощать тепловое излучение подстилающей поверхности и нижних слоев атмосферы. Аэрозоли рассеивают солнечную радиацию, способствуют конденсации воды и тем самым усиливают нагрев атмосферы. Водяные пары конденсируются на аэрозолях, образуя туманы, облака с выделением большого количества скрытого тепла. Углекислый газ поглощает инфракрасные лучи, как и водяные пары, внося тем самым свой вклад в парниковый эффект.