Еволюційні зміни атмосфери Землі
Зміст
Введення
1. Склад і будова атмосфери Землі
2. Еволюція земної атмосфери
3. Домішки в атмосфері
Література
Введення
Повітряна оболонка, що оточує земну кулю називається атмосферою. В атмосфері постійно відбуваються різноманітні процеси: хімічні, фізичні, біологічні та ін В результаті даних процесів відбувається зміна як нижніх, так і верхніх шарів атмосфери.
Відбуваються в атмосфері процеси відбуваються закономірно і взаємозалежно. На атмосферу впливає космічний простір, поверхню землі, водойм, рослинного і снігового покриву. Відбувається взаємообмін газами, теплом, вологою, рідкими і твердими частинками. Сонячне випромінювання є основним джерелом енергії для атмосферних частинок. В атмосфері, завдяки тим, що відбувається в ній різних процесів, відбуваються деякі хімічні реакції, які змінюють її склад. Розвиваються руху повітряних мас, утворюються хмари, опади, спостерігаються електричні, акустичні та оптичні явища. Стан атмосфери постійно змінюється в часі і в просторі.
Атмосфера не має певної верхньої межі. Вона поступово переходить у міжпланетну середу. Умовно верхню межу атмосфери прийнято вважати на висоті 1000 - 1200 км . Супутникові дані зміни густини повітря з висотою дозволяють вважати, що щільність атмосфери наближається до щільності міжпланетної середовища, починаючи з висоти 2000 - 3000 км .
1. Склад і будова атмосфери Землі
В даний час Земля має атмосферу масою приблизно 5,27 х10 18 кг. Половина всієї маси атмосфери зосереджена в шарі до 5 км , 75% - до висоти 10 км , 95% - до 20км. Близько поверхні вона містить 78,08% азоту, 20,95% кисню, 0,94% інертних газів, 0,03% вуглекислого газу і в незначних кількостях інші гази. Тиск і щільність в атмосфері убувають з висотою. Половина повітря міститься в нижніх 5,6 км , А майже вся друга половина зосереджена до висоти 11,3 км . На висоті 95 км щільність повітря в мільйон разів нижче, ніж у поверхні. На цьому рівні і хімічний склад атмосфери вже іншою. Зростає частка легких газів, і переважаючими стають водень і гелій. Частина молекул розкладається на іони, утворюючи іоносферу. Вище 1000 км знаходяться радіаційні пояси. Їх теж можна розглядати як частину атмосфери, заповнену дуже енергійними ядрами атомів водню і електронами, захопленими магнітним полем планети.
Атмосфера є одним з необхідних умов виникнення та існування життя на Землі. Вона бере участь у формуванні клімату на планеті, регулює її тепловий режим, сприяє перерозподілу тепла в поверхні. Частина променистої енергії Сонця поглинається атмосферою, а інша енергія, досягаючи поверхні Землі, частково йде в грунт, водойми, а частково відбивається в атмосферу.
Атмосфера оберігає Землю від різких коливань температури. При відсутності атмосфери і водойм температура поверхні Землі протягом доби коливалася б в інтервалі 200 ° С. Завдяки наявності кисню атмосфера бере участь в обміні і кругообігу речовин у біосфері.
У сучасному стані атмосфера існує сотні мільйонів років, все живе пристосоване до строго певного її складу. Газова оболонка захищає живі організми від згубних ультрафіолетових, рентгенівських і космічних променів. Атмосфера оберігає Землю від падіння метеоритів.
В атмосфері розподіляються і розсіюються сонячні промені, що створює рівномірне освітлення. Вона є середовищем, де поширюється звук. Через дії гравітаційних сил атмосфера не розсіюється у світовому просторі, а, оточуючи Землю, обертається разом з нею.
2. Еволюція земної атмосфери
Атмосфера почала утворюватися разом з формуванням Землі. У процесі еволюції планети і в міру наближення її параметрів до сучасних значень відбулися принципово якісні зміни її хімічного складу і фізичних властивостей. Відповідно до еволюційної моделі, на ранньому етапі Земля перебувала в розплавленому стані і близько 4,5 млрд. років тому сформувалася як тверде тіло. Цей рубіж приймається за початок геологічного літочислення. З цього часу почалася повільна еволюція атмосфери.
У догеологической час, у фазу розплавлення зовнішньої сфери земної кулі, величезні маси виділялися газів утворили первинну атмосферу Землі. Основними компонентами виділялися з надр Землі газів були вуглекислий газ і водяну пару. Склад первинної атмосфери Землі, що утворилася за рахунок виділення газів і води при расплавлении планетної речовини, був схожий за складом з компонентами вулканічних вивержень сучасності. Гази, що виділяються з сучасних вулканів, містять переважно водяна пара. У складі газів базальтових лав, наприклад, гавайських вулканів з температурами до 1200 ° С водяний пар складає 70-80% за об'ємом. Другим за значенням компонентом, складовим атмосферу, є вуглекислий газ. У газах з вулканічних лав СО 2 міститься від 6 до 15%.
Отже, атмосфера того часу складалася головним чином з водяної пари з істотною домішкою вуглекислого газу. У фазу розплавлення зовнішньої сфери земної кулі практично вся гідросфера перебувала у складі атмосфери. У цю фазу виділився водяний пар, охолоджуючись на великій висоті, утворював густий хмарний покрив і інтенсивні дощові опади. Однак падаючі з хмар краплі води на деякій висоті над поверхнею планети, де температура повітря була вищою за 100 ° С, перетворювалися в пару, яка знову піднімався вгору. Над розпеченої поверхнею Землі функціонував своєрідний кругообіг води: пар - дощові опади - пар, тобто потужний парниковий ефект, аналогічно спостережуваний нині на Венері.
У самий ранній період формування щільної атмосфери навколо остигає Землі, мабуть, відбувалося за рахунок парів і газів, що виділяються в результаті дегазації мантії. Передбачається, що надалі формування атмосфери відбувалося за рахунок газів, извергающихся вулканами протягом перших 500 млн. років існування Землі, які складалися з водню, водяної пари, метану, оксидів вуглецю, аміаку та ін
Кругообіг води в природі, локалізований в первинній атмосфері Землі поблизу температурного рівня 100 ° С, практично не впливав на загальний хід еволюції планети і на розвиток її поверхні. Але це були передумови могутнього кругообігу води на Землі, який сформувався пізніше і мав величезний вплив на розвиток природного середовища та планети в цілому. Після охолодження земної поверхні до температури нижче 100 ° С відбувся перехід атмосферної водяної пари в рідку воду. На сухій і дуже гарячою тоді земної поверхні утворився стік, річкова мережа й виникли водойми. Земна поверхня стала сильно обводненной і почала зазнавати інтенсивному впливу водних потоків. Цей етап і став початком геологічної історії.
Отже, первісна атмосфера була відновлювальної та містила незначну кількість кисню, який утворювався за рахунок фотодиссоціації водяної пари під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця і дегазації базальтової магми. Конденсація водяної пари близько 4 млрд. років тому привела до утворення гідросфери.
Зміни температурних умов на Землі, а слідом за цим і всієї природного обстановки не могли не відбитися і на атмосфері. Вилучення з атмосфери величезної кількості води та освіта поверхневого стоку і водойм справили величезний вплив на склад і еволюцію повітряного середовища. З водної атмосфери вона перетворилася в основному в вуглекислу, в якій водяна пара з панівного компонента перетворився на другорядний.
Освіта на земній поверхні великих водойм справила вплив на подальшу еволюцію атмосфери, в якому почалося швидке зменшення вмісту вуглекислого газу. СО 2 легко розчиняється у воді, і основна його частина була поглинена нею. У багато разів зменшилася і тиск атмосфери. Природні умови на Землі різко змінилися. Природне середовище на нашій планеті стала несхожою на ту, що була у неї в ранні фази історії.
Деякі геологічні процеси, (наприклад, виливи лави при виверженнях вулканів) супроводжувалися викидом газів з надр Землі. До їх складу входили азот, аміак, метан, водяну пару, оксид СО і діоксид СО 2 вуглецю. Під впливом сонячної ультрафіолетової радіації водяна пара розкладався на водень і кисень, але звільнився кисень вступав у реакцію з оксидом вуглецю, утворюючи вуглекислий газ. Аміак розкладався на азот і водень. Водень в процесі дифузії піднімався вгору і залишав атмосферу, а важчий азот не міг зникнути і поступово накопичувався, стаючи основним компонентом, хоча деяка його частина була пов'язана в молекули в результаті хімічних реакцій. Під впливом ультрафіолетових променів і електричних розрядів суміш газів, присутніх у первісній атмосфері Землі, вступала в хімічні реакції, у результаті яких відбувалося утворення органічних речовин, зокрема амінокислот.
Через відсутність значних кількостей кисню, а, отже, й озону, ультрафіолетові промені легко проникали крізь атмосферу, що створювало сприятливі умови для утворення таких органічних речовин, як амінокислоти і піридинові підстави, які є найголовнішими складовими частинами живої матерії. Вихідними речовинами для цього процесу служили молекули метану, оксиду вуглецю (II), водню, води й аміаку. Необхідно зазначити, що передумовою ускладнення структури була відсутність повної деструкції молекул органічних сполук до вуглекислого газу і води, як це відбувається при наявності в атмосфері кисню. Отже, у відновній атмосфері відбувалося не окислення органічних речовин, а розкладання їх на окремі фрагменти, які служили вихідним матеріалом для синтезу більш складних речовин. Ці органічні речовини могли поступово накопичуватися в окремих, найбільш сприятливих місцях первісного океану, наприклад на берегах, що забезпечило виникнення життя і її прогресивну еволюцію. Першими видами живих організмів були, ймовірно, бактерії, у яких обмін речовин відбувався без участі кисню. Вони отримали назву анаеробних.
Отже, на ранній стадії розвитку існувала анаеробна відновна атмосфера, і якщо, врешті-решт, відбувся перехід до атмосфери окисної та аеробної, то фактором, відповідальним за цей перехід, стала життєдіяльність фотосинтезуючих організмів. Сутність життєдіяльності цих організмів полягає в тому, що при поглинанні із зовнішнього середовища неорганічних речовин (вуглекислого газу і води) та сонячної енергії за допомогою хлорофілу вони виробляють органічні речовини і кисень. Сумарна хімічна реакція цього процесу виражається рівнянням:
6 CO 2 + 6H 2 = C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
Живі організми, що з'явилися у водах стародавнього океану, стали визначальним фактором розвитку атмосфери. Найважливішим результатом діяльності цих організмів стало накопичення великої кількості кисню в атмосфері, супроводжуване поглинанням вуглекислого газу.
Процес накопичення в атмосфері кисню сприяло виникненню озонового шару, який здатний затримувати більшу частину короткохвильових і ультрафіолетових променів, згубних для всього живого. Озоновий шар утворився на висоті 25-30 км від поверхні Землі за рахунок фотохімічної реакції
Коли озоновий шар атмосфери сформувався повністю, ультрафіолетові промені вже не досягали поверхні Землі і живі організми змогли жити на суші. Еволюція живих організмів пішла ще швидше завдяки пишного розвитку рослинності. Все збільшується вміст кисню в атмосфері сприяло окислення аміаку, що виділяється при інтенсивному вулканізм. У результаті реакції окислення аміаку утворювався азот:
4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O.
Так поступово створювалася азотно-киснева атмосфера Землі. Більша частина кисня, що виділився внаслідок фотосинтезу за геологічну історію планети, була похована в літосфері у вигляді карбонатів, сульфатів, оксидів заліза та інших осадових утворень. Захоронення піддавався не тільки кисень, але і вуглець. Продукцією біохімічної діяльності живих організмів стали поклади кам'яного і бурого вугілля, нафти.
Процес поховання органічної речовини сприяв збіднення атмосфери вуглекислим газом і збагачення киснем. Стародавня атмосфера, за сучасними розрахунками, була насичена СО 2 в 1000 разів більше, ніж сучасна. Джерелом фотосинтетичного кисню є морська і континентальна рослинність. Близько 80% загальної його кількості утворюється в результаті життєдіяльності фітопланктону, що міститься у верхніх шарах морів і океанів. Фітопланктон являє собою мікроскопічні рослинні морські організми. Наземні рослинні організми дають приблизно 20% фотосинтетичного кисню. За сучасними уявленнями, весь вільний кисень атмосфери утворився в основному за рахунок двох потужних джерел - фотосинтетичного та ендогенного (глибинного), тобто в результаті дегазації базальтової магми.
За підрахунками В.І. Вернадського, загальна кількість вільного кисню в атмосфері оцінюється в 1,5 • 10 15 т, що узгоджується зі справжніми визначеннями.
3. Домішки в атмосфері
В атмосферному повітрі містяться різні домішки - пил, гази і т. д. Частина цих домішок має природне походження. Наприклад, вулканічна і грунтова пил, пил лісових пожеж і т.д. Гниття органічних речовин веде до вступу в атмосферу сірководню, аміаку; бродіння вуглецевмісних речовин - до виділення метану. В атмосфері є різні неорганічні солі, які потрапляють до неї з океанів і морів у результаті випаровування та розбризкування під час хвилювання. При випаровуванні води солі поступають в повітря в молекулярно-дисперсному стані. З 1 м 3 води несеться 0,5 г солі. При випаровуванні з усієї поверхні Світового океану (500 тис. км 2) в атмосферу щорічно переходить з водяною парою приблизно 250 млн. т розчинених речовин, до складу яких входять такі елементи: йод, бром, свинець, цинк, мідь, нікель і ін Наприклад, щорічно з морської води в атмосферу випаровується близько 50 000 т йоду. Але головним природним джерелом металів в атмосфері є пил, що утворюється при вивітрюванні гірських порід і переносима вітровими потоками. Деяка кількість металів приносить космічний пил, 1 млн. т якої щороку осідає на поверхню Землі. В даний час головним постачальником металів в атмосферу є антропогенні джерела, що приносять в повітря в 18 разів більше свинцю, в 9 - більше кадмію і в 7 разів більше цинку.
За останнє десятиліття в атмосферу надійшло свинцю більше, ніж за всю історію цивілізації до 1900 р . Кількість вуглекислого газу, щорічно утворюється в сфері товарного виробництва, в 100-200 разів більше, ніж його надходження при виверженні вулканів. Під впливом земного радіоактивного випромінювання і космічних променів в атмосфері утворюється багато іонів. У 1 см 3 повітря їх може утримуватися від кількох сотень до кількох десятків тисяч.
Безпосередніми складовими атмосфери природного походження є S0 2, HF, HC1 (вулканічного походження), а також H 2 S (з природного газу). В атмосфері завжди присутня водяна пара. Кількість водяної пари в тропосфері залежить від пори року та географічної широти. Маса води, що міститься в атмосфері, досягає 13,25 • 10 12 т.
У тропосферу безперервно надходить пил різного походження - космічна, вулканічна, грунтова, пил лісових пожеж. Звичайно в природних умовах на 1 км 2 щороку випадає близько 5 т пилу.
Хімічний склад атмосфери залишається практично постійною протягом багатьох мільйонів років. Це можна пояснити тим, що її склад регулюється біологічними процесами, що відбуваються в напрямку оптимізації умов розвитку біосфери. Як писав В.І. Вернадський, життя створює в оточуючому її середовищі умови, сприятливі для свого існування.
Висновок
Згідно сучасним уявленням, які базуються на визначенні вмісту ізотопів свинцю в найдавніших уранових породах, наша планета утворилася близько 4,6 млрд. років тому з газопилової хмари, розсіяного в навколосонячному просторі. Перш ніж придбати сучасні свої властивості і склад, земна атмосфера пройшла кілька стадій розвитку.
З появою примітивних рослин почався процес фотосинтезу, що супроводжувався виділенням кисню. Цей газ, особливо після дифузії у верхні шари атмосфери, став захищати її нижні шари і поверхня Землі від небезпечних для життя ультрафіолетового та рентгенівського випромінювань. Згідно з теоретичними оцінками, вміст кисню, в 25 000 разів менше, ніж зараз, вже могло призвести до формування шару озону з усього лише вдвічі меншою, ніж зараз, концентрацією. Однак цього вже достатньо, щоб забезпечити досить істотний захист організмів від руйнівної дії ультрафіолетових променів.
Питання про еволюцію атмосфери Землі протягом різних геологічних епох вирішується за допомогою даних про склад гірських порід, про процеси їх утворення, про вміст у них різних газів. Процеси, що впливали на формування атмосфери землі в минулому, тобто розщеплення молекул під впливом сонячного випромінювання, вулканічна діяльність, взаємодія атмосфери з грунтом, водною поверхнею, рослинним покривом, продовжують діяти і зараз. Існуюча сучасна атмосфера Землі є результатом різноманітних географічних і біологічних процесів, які тривають і в даний час.
Використана література
1. Арустамов Е.В. та ін Природокористування: Підручник. - 6-е вид. - М.: «Дашков і Кє», 2004. - 312 с.
2. Гуральник І.І., Дубинський Г.П. Метеорологія: Підручник. - Л.: Гидрометеоиздат. 1972 - 416 с.
3. Вронський В.А. Прикладна екологія: навчальний посібник. - Ростов н / Д.: Вид-во «Фенікс». 1996. - 512 с.
4. Коробкін В.І., Передільське Л.В. Екологія. - Ростов н / Д, 2001, - 576 с.
5. Новіков Ю.В. Природа і людина. - М.: Просвещение, 1991. - 223 с.
6. Ситаров В.А., Пустовойтов В.В. Соціальна екологія: навч. посібник. - М.: «Академія», 2000. - 280 с.
7. Чернобаєв І.П. Хімія навколишнього середовища: Навчальний посібник. - К.: Вища шк., 1990 .- 191 с.
8. Екологічні основи природокористування: Навчальний посібник / За ред. Е.А. Арустамова. - М.: Видавничий Дім «Дашков і Кє», 2001. - 236 с.
Зміст
Введення
1. Склад і будова атмосфери Землі
2. Еволюція земної атмосфери
3. Домішки в атмосфері
Література
Введення
Повітряна оболонка, що оточує земну кулю називається атмосферою. В атмосфері постійно відбуваються різноманітні процеси: хімічні, фізичні, біологічні та ін В результаті даних процесів відбувається зміна як нижніх, так і верхніх шарів атмосфери.
Відбуваються в атмосфері процеси відбуваються закономірно і взаємозалежно. На атмосферу впливає космічний простір, поверхню землі, водойм, рослинного і снігового покриву. Відбувається взаємообмін газами, теплом, вологою, рідкими і твердими частинками. Сонячне випромінювання є основним джерелом енергії для атмосферних частинок. В атмосфері, завдяки тим, що відбувається в ній різних процесів, відбуваються деякі хімічні реакції, які змінюють її склад. Розвиваються руху повітряних мас, утворюються хмари, опади, спостерігаються електричні, акустичні та оптичні явища. Стан атмосфери постійно змінюється в часі і в просторі.
Атмосфера не має певної верхньої межі. Вона поступово переходить у міжпланетну середу. Умовно верхню межу атмосфери прийнято вважати на висоті 1000 -
1. Склад і будова атмосфери Землі
В даний час Земля має атмосферу масою приблизно 5,27 х10 18 кг. Половина всієї маси атмосфери зосереджена в шарі до
Атмосфера є одним з необхідних умов виникнення та існування життя на Землі. Вона бере участь у формуванні клімату на планеті, регулює її тепловий режим, сприяє перерозподілу тепла в поверхні. Частина променистої енергії Сонця поглинається атмосферою, а інша енергія, досягаючи поверхні Землі, частково йде в грунт, водойми, а частково відбивається в атмосферу.
Атмосфера оберігає Землю від різких коливань температури. При відсутності атмосфери і водойм температура поверхні Землі протягом доби коливалася б в інтервалі 200 ° С. Завдяки наявності кисню атмосфера бере участь в обміні і кругообігу речовин у біосфері.
У сучасному стані атмосфера існує сотні мільйонів років, все живе пристосоване до строго певного її складу. Газова оболонка захищає живі організми від згубних ультрафіолетових, рентгенівських і космічних променів. Атмосфера оберігає Землю від падіння метеоритів.
В атмосфері розподіляються і розсіюються сонячні промені, що створює рівномірне освітлення. Вона є середовищем, де поширюється звук. Через дії гравітаційних сил атмосфера не розсіюється у світовому просторі, а, оточуючи Землю, обертається разом з нею.
2. Еволюція земної атмосфери
Атмосфера почала утворюватися разом з формуванням Землі. У процесі еволюції планети і в міру наближення її параметрів до сучасних значень відбулися принципово якісні зміни її хімічного складу і фізичних властивостей. Відповідно до еволюційної моделі, на ранньому етапі Земля перебувала в розплавленому стані і близько 4,5 млрд. років тому сформувалася як тверде тіло. Цей рубіж приймається за початок геологічного літочислення. З цього часу почалася повільна еволюція атмосфери.
У догеологической час, у фазу розплавлення зовнішньої сфери земної кулі, величезні маси виділялися газів утворили первинну атмосферу Землі. Основними компонентами виділялися з надр Землі газів були вуглекислий газ і водяну пару. Склад первинної атмосфери Землі, що утворилася за рахунок виділення газів і води при расплавлении планетної речовини, був схожий за складом з компонентами вулканічних вивержень сучасності. Гази, що виділяються з сучасних вулканів, містять переважно водяна пара. У складі газів базальтових лав, наприклад, гавайських вулканів з температурами до 1200 ° С водяний пар складає 70-80% за об'ємом. Другим за значенням компонентом, складовим атмосферу, є вуглекислий газ. У газах з вулканічних лав СО 2 міститься від 6 до 15%.
Отже, атмосфера того часу складалася головним чином з водяної пари з істотною домішкою вуглекислого газу. У фазу розплавлення зовнішньої сфери земної кулі практично вся гідросфера перебувала у складі атмосфери. У цю фазу виділився водяний пар, охолоджуючись на великій висоті, утворював густий хмарний покрив і інтенсивні дощові опади. Однак падаючі з хмар краплі води на деякій висоті над поверхнею планети, де температура повітря була вищою за 100 ° С, перетворювалися в пару, яка знову піднімався вгору. Над розпеченої поверхнею Землі функціонував своєрідний кругообіг води: пар - дощові опади - пар, тобто потужний парниковий ефект, аналогічно спостережуваний нині на Венері.
У самий ранній період формування щільної атмосфери навколо остигає Землі, мабуть, відбувалося за рахунок парів і газів, що виділяються в результаті дегазації мантії. Передбачається, що надалі формування атмосфери відбувалося за рахунок газів, извергающихся вулканами протягом перших 500 млн. років існування Землі, які складалися з водню, водяної пари, метану, оксидів вуглецю, аміаку та ін
Кругообіг води в природі, локалізований в первинній атмосфері Землі поблизу температурного рівня 100 ° С, практично не впливав на загальний хід еволюції планети і на розвиток її поверхні. Але це були передумови могутнього кругообігу води на Землі, який сформувався пізніше і мав величезний вплив на розвиток природного середовища та планети в цілому. Після охолодження земної поверхні до температури нижче 100 ° С відбувся перехід атмосферної водяної пари в рідку воду. На сухій і дуже гарячою тоді земної поверхні утворився стік, річкова мережа й виникли водойми. Земна поверхня стала сильно обводненной і почала зазнавати інтенсивному впливу водних потоків. Цей етап і став початком геологічної історії.
Отже, первісна атмосфера була відновлювальної та містила незначну кількість кисню, який утворювався за рахунок фотодиссоціації водяної пари під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця і дегазації базальтової магми. Конденсація водяної пари близько 4 млрд. років тому привела до утворення гідросфери.
Зміни температурних умов на Землі, а слідом за цим і всієї природного обстановки не могли не відбитися і на атмосфері. Вилучення з атмосфери величезної кількості води та освіта поверхневого стоку і водойм справили величезний вплив на склад і еволюцію повітряного середовища. З водної атмосфери вона перетворилася в основному в вуглекислу, в якій водяна пара з панівного компонента перетворився на другорядний.
Освіта на земній поверхні великих водойм справила вплив на подальшу еволюцію атмосфери, в якому почалося швидке зменшення вмісту вуглекислого газу. СО 2 легко розчиняється у воді, і основна його частина була поглинена нею. У багато разів зменшилася і тиск атмосфери. Природні умови на Землі різко змінилися. Природне середовище на нашій планеті стала несхожою на ту, що була у неї в ранні фази історії.
Деякі геологічні процеси, (наприклад, виливи лави при виверженнях вулканів) супроводжувалися викидом газів з надр Землі. До їх складу входили азот, аміак, метан, водяну пару, оксид СО і діоксид СО 2 вуглецю. Під впливом сонячної ультрафіолетової радіації водяна пара розкладався на водень і кисень, але звільнився кисень вступав у реакцію з оксидом вуглецю, утворюючи вуглекислий газ. Аміак розкладався на азот і водень. Водень в процесі дифузії піднімався вгору і залишав атмосферу, а важчий азот не міг зникнути і поступово накопичувався, стаючи основним компонентом, хоча деяка його частина була пов'язана в молекули в результаті хімічних реакцій. Під впливом ультрафіолетових променів і електричних розрядів суміш газів, присутніх у первісній атмосфері Землі, вступала в хімічні реакції, у результаті яких відбувалося утворення органічних речовин, зокрема амінокислот.
Через відсутність значних кількостей кисню, а, отже, й озону, ультрафіолетові промені легко проникали крізь атмосферу, що створювало сприятливі умови для утворення таких органічних речовин, як амінокислоти і піридинові підстави, які є найголовнішими складовими частинами живої матерії. Вихідними речовинами для цього процесу служили молекули метану, оксиду вуглецю (II), водню, води й аміаку. Необхідно зазначити, що передумовою ускладнення структури була відсутність повної деструкції молекул органічних сполук до вуглекислого газу і води, як це відбувається при наявності в атмосфері кисню. Отже, у відновній атмосфері відбувалося не окислення органічних речовин, а розкладання їх на окремі фрагменти, які служили вихідним матеріалом для синтезу більш складних речовин. Ці органічні речовини могли поступово накопичуватися в окремих, найбільш сприятливих місцях первісного океану, наприклад на берегах, що забезпечило виникнення життя і її прогресивну еволюцію. Першими видами живих організмів були, ймовірно, бактерії, у яких обмін речовин відбувався без участі кисню. Вони отримали назву анаеробних.
Отже, на ранній стадії розвитку існувала анаеробна відновна атмосфера, і якщо, врешті-решт, відбувся перехід до атмосфери окисної та аеробної, то фактором, відповідальним за цей перехід, стала життєдіяльність фотосинтезуючих організмів. Сутність життєдіяльності цих організмів полягає в тому, що при поглинанні із зовнішнього середовища неорганічних речовин (вуглекислого газу і води) та сонячної енергії за допомогою хлорофілу вони виробляють органічні речовини і кисень. Сумарна хімічна реакція цього процесу виражається рівнянням:
6 CO 2 + 6H 2 = C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
Живі організми, що з'явилися у водах стародавнього океану, стали визначальним фактором розвитку атмосфери. Найважливішим результатом діяльності цих організмів стало накопичення великої кількості кисню в атмосфері, супроводжуване поглинанням вуглекислого газу.
Процес накопичення в атмосфері кисню сприяло виникненню озонового шару, який здатний затримувати більшу частину короткохвильових і ультрафіолетових променів, згубних для всього живого. Озоновий шар утворився на висоті 25-30 км від поверхні Землі за рахунок фотохімічної реакції
Коли озоновий шар атмосфери сформувався повністю, ультрафіолетові промені вже не досягали поверхні Землі і живі організми змогли жити на суші. Еволюція живих організмів пішла ще швидше завдяки пишного розвитку рослинності. Все збільшується вміст кисню в атмосфері сприяло окислення аміаку, що виділяється при інтенсивному вулканізм. У результаті реакції окислення аміаку утворювався азот:
4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O.
Так поступово створювалася азотно-киснева атмосфера Землі. Більша частина кисня, що виділився внаслідок фотосинтезу за геологічну історію планети, була похована в літосфері у вигляді карбонатів, сульфатів, оксидів заліза та інших осадових утворень. Захоронення піддавався не тільки кисень, але і вуглець. Продукцією біохімічної діяльності живих організмів стали поклади кам'яного і бурого вугілля, нафти.
Процес поховання органічної речовини сприяв збіднення атмосфери вуглекислим газом і збагачення киснем. Стародавня атмосфера, за сучасними розрахунками, була насичена СО 2 в 1000 разів більше, ніж сучасна. Джерелом фотосинтетичного кисню є морська і континентальна рослинність. Близько 80% загальної його кількості утворюється в результаті життєдіяльності фітопланктону, що міститься у верхніх шарах морів і океанів. Фітопланктон являє собою мікроскопічні рослинні морські організми. Наземні рослинні організми дають приблизно 20% фотосинтетичного кисню. За сучасними уявленнями, весь вільний кисень атмосфери утворився в основному за рахунок двох потужних джерел - фотосинтетичного та ендогенного (глибинного), тобто в результаті дегазації базальтової магми.
За підрахунками В.І. Вернадського, загальна кількість вільного кисню в атмосфері оцінюється в 1,5 • 10 15 т, що узгоджується зі справжніми визначеннями.
3. Домішки в атмосфері
В атмосферному повітрі містяться різні домішки - пил, гази і т. д. Частина цих домішок має природне походження. Наприклад, вулканічна і грунтова пил, пил лісових пожеж і т.д. Гниття органічних речовин веде до вступу в атмосферу сірководню, аміаку; бродіння вуглецевмісних речовин - до виділення метану. В атмосфері є різні неорганічні солі, які потрапляють до неї з океанів і морів у результаті випаровування та розбризкування під час хвилювання. При випаровуванні води солі поступають в повітря в молекулярно-дисперсному стані. З
За останнє десятиліття в атмосферу надійшло свинцю більше, ніж за всю історію цивілізації до
У тропосферу безперервно надходить пил різного походження - космічна, вулканічна, грунтова, пил лісових пожеж. Звичайно в природних умовах на 1 км 2 щороку випадає близько 5 т пилу.
Хімічний склад атмосфери залишається практично постійною протягом багатьох мільйонів років. Це можна пояснити тим, що її склад регулюється біологічними процесами, що відбуваються в напрямку оптимізації умов розвитку біосфери. Як писав В.І. Вернадський, життя створює в оточуючому її середовищі умови, сприятливі для свого існування.
Висновок
Згідно сучасним уявленням, які базуються на визначенні вмісту ізотопів свинцю в найдавніших уранових породах, наша планета утворилася близько 4,6 млрд. років тому з газопилової хмари, розсіяного в навколосонячному просторі. Перш ніж придбати сучасні свої властивості і склад, земна атмосфера пройшла кілька стадій розвитку.
З появою примітивних рослин почався процес фотосинтезу, що супроводжувався виділенням кисню. Цей газ, особливо після дифузії у верхні шари атмосфери, став захищати її нижні шари і поверхня Землі від небезпечних для життя ультрафіолетового та рентгенівського випромінювань. Згідно з теоретичними оцінками, вміст кисню, в 25 000 разів менше, ніж зараз, вже могло призвести до формування шару озону з усього лише вдвічі меншою, ніж зараз, концентрацією. Однак цього вже достатньо, щоб забезпечити досить істотний захист організмів від руйнівної дії ультрафіолетових променів.
Питання про еволюцію атмосфери Землі протягом різних геологічних епох вирішується за допомогою даних про склад гірських порід, про процеси їх утворення, про вміст у них різних газів. Процеси, що впливали на формування атмосфери землі в минулому, тобто розщеплення молекул під впливом сонячного випромінювання, вулканічна діяльність, взаємодія атмосфери з грунтом, водною поверхнею, рослинним покривом, продовжують діяти і зараз. Існуюча сучасна атмосфера Землі є результатом різноманітних географічних і біологічних процесів, які тривають і в даний час.
Використана література
1. Арустамов Е.В. та ін Природокористування: Підручник. - 6-е вид. - М.: «Дашков і Кє», 2004. - 312 с.
2. Гуральник І.І., Дубинський Г.П. Метеорологія: Підручник. - Л.: Гидрометеоиздат. 1972 - 416 с.
3. Вронський В.А. Прикладна екологія: навчальний посібник. - Ростов н / Д.: Вид-во «Фенікс». 1996. - 512 с.
4. Коробкін В.І., Передільське Л.В. Екологія. - Ростов н / Д, 2001, - 576 с.
5. Новіков Ю.В. Природа і людина. - М.: Просвещение, 1991. - 223 с.
6. Ситаров В.А., Пустовойтов В.В. Соціальна екологія: навч. посібник. - М.: «Академія», 2000. - 280 с.
7. Чернобаєв І.П. Хімія навколишнього середовища: Навчальний посібник. - К.: Вища шк., 1990 .- 191 с.
8. Екологічні основи природокористування: Навчальний посібник / За ред. Е.А. Арустамова. - М.: Видавничий Дім «Дашков і Кє», 2001. - 236 с.