Что вы можете сказать о причинах изменения атмосферы земли

Содержание статьи

Изменение состава атмосферы

Атмосфера — это газовая оболочка нашей планеты. Именно за счет данного защитного экрана является возможной вообще жизнь на Земле. Но, практически каждый день мы слышим информацию о том, что состояние атмосферы ухудшается — выброс вредных веществ, огромное количество промышленных предприятий, которые загрязняют экологию, различные техногенные катастрофы — все это приводит к крайне негативным последствиям, а именно к разрушению атмосферы.

Предпосылки к изменениям

Основным, и, пожалуй, определяющим фактором того, в атмосферном слое происходят негативные изменения, является деятельность человека. Началом данного негативного процесса можно считать Научно-техническую революцию — именно то время, когда количество фабрик и заводов возросло в разы.

Само собой, что постепенно ситуация только усугублялась, ведь количество промышленных предприятий росло, а вместе с этим начало развиваться и автомобилестроение, кораблестроение и так далее.

Вместе с тем негативное воздействие на состояние атмосферы оказывает и сама природа — действие вулканов, огромные массы пыли в пустынях, которые поднимает ветер, также крайне негативно сказываются на атмосферном слое.

Причины изменения состава атмосферы

Рассматривают два основных фактора, которые оказывают влияние на разрушение атмосферного слоя:

антропогенный;
естественный.

Под антропогенным провоцирующим фактором подразумевается воздействие человека на окружающую среду. Так как это наиболее весомый фактор, рассмотрим его более подробно.

Деятельность человека, так или иначе, сказывается на состоянии окружающей среды — постройка промышленных предприятий, вырубка лесов, загрязнение водоемов, обработка почвы. Кроме этого, следует учитывать и последствия его жизнедеятельности — переработка мусора, выхлопные газы автомобилей, разработка и использование оборудования, которое содержит фреон, также являются причиной разрушения озонового слоя, а вместе с тем и состава атмосферы.

Наиболее пагубным является выброс в атмосферу СО2 — именно это вещество крайне негативно сказывается не только на состоянии окружающей среды, но и на состоянии здоровья людей. Более того — в некоторых городах жители вынуждены в час пик ходить в специальных защитных масках — настолько сильно загрязнен воздух.

Само собой разумеется, что в атмосфере содержится не только углекислый газ. В результате промышленной деятельности предприятий в воздухе содержится повышенная концентрация свинца, оксида азота, фтора и других химических соединений.

Также крайне негативно сказывается на состоянии атмосферы вырубка лесов под пастбища. Таким образом, провоцируется усиление парникового эффекта, так как не будет растений, которые поглощают углекислый газ, а вырабатывают кислород.

Естественное воздействие

Данный фактор менее разрушителен, но все же он имеет место. Причиной образования огромного количества пыли и других веществ является падение метеоритов, действующие вулканы, ветры в пустынях. Также ученые установили, что периодически в озоновом экране появляются дыры — по их мнению, это результат не только негативного человеческого воздействия на окружающую среду, но и естественного развития географической оболочки планеты. Справедливости ради стоит отметить, что такие дыры периодически то пропадают, то образуются снова, поэтому к критическим факторам это относить не следует.

К сожалению, разрушающее действие на атмосферу оказывает именно человек, не понимая, что тем самым делает хуже только себе. Если такая тенденция будет иметь место и в дальнейшем, то последствия могут быть непредсказуемыми, но не в положительном смысле этого слова.

Источник

Ýâîëþöèîííûå èçìåíåíèÿ àòìîñôåðû Çåìëè

Ñîäåðæàíèå

Ââåäåíèå

1. Ñîñòàâ è ñòðîåíèå àòìîñôåðû Çåìëè

2. Ýâîëþöèÿ çåìíîé àòìîñôåðû

3. Ïðèìåñè â àòìîñôåðå

Ëèòåðàòóðà

Ââåäåíèå

Âîçäóøíàÿ îáîëî÷êà, îêðóæàþùàÿ çåìíîé øàð íàçûâàåòñÿ àòìîñôåðîé. Â àòìîñôåðå ïîñòîÿííî ïðîèñõîäÿò ðàçíîîáðàçíûå ïðîöåññû: õèìè÷åñêèå, ôèçè÷åñêèå, áèîëîãè÷åñêèå è äð. Â ðåçóëüòàòå äàííûõ ïðîöåññîâ ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå êàê íèæíèõ, òàê è âåðõíèõ ñëîåâ àòìîñôåðû.

Ïðîèñõîäÿùèå â àòìîñôåðå ïðîöåññû ïðîèñõîäÿò çàêîíîìåðíî è âçàèìîñâÿçàíî. Íà àòìîñôåðó îêàçûâàåò âîçäåéñòâèå êîñìè÷åñêîå ïðîñòðàíñòâî, ïîâåðõíîñòü çåìëè, âîäîåìîâ, ðàñòèòåëüíîãî è ñíåæíîãî ïîêðîâà. Ïðîèñõîäèò âçàèìîîáìåí ãàçàìè, òåïëîì, âëàãîé, æèäêèìè è òâåðäûìè ÷àñòèöàìè. Ñîëíå÷íîå èçëó÷åíèå ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì èñòî÷íèêîì ýíåðãèè äëÿ àòìîñôåðíûõ ÷àñòèö. Â àòìîñôåðå, áëàãîäàðÿ ïðîèñõîäÿùèì â íåé ðàçëè÷íûì ïðîöåññàì, ïðîèñõîäÿò íåêîòîðûå õèìè÷åñêèå ðåàêöèè, êîòîðûå èçìåíÿþò åå ñîñòàâ. Ðàçâèâàþòñÿ äâèæåíèÿ âîçäóøíûõ ìàññ, îáðàçóþòñÿ îáëàêà, îñàäêè, íàáëþäàþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèå, àêóñòè÷åñêèå è îïòè÷åñêèå ÿâëåíèÿ. Ñîñòîÿíèå àòìîñôåðû ïîñòîÿííî èçìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè è â ïðîñòðàíñòâå.

Àòìîñôåðà íå èìååò îïðåäåëåííîé âåðõíåé ãðàíèöû. Îíà ïîñòåïåííî ïåðåõîäèò â ìåæïëàíåòíóþ ñðåäó. Óñëîâíî âåðõíþþ ãðàíèöó àòìîñôåðû ïðèíÿòî ñ÷èòàòü íà âûñîòå 1000-1200 êì. Ñïóòíèêîâûå äàííûå èçìåíåíèÿ ïëîòíîñòè âîçäóõà ñ âûñîòîé ïîçâîëÿþò ñ÷èòàòü, ÷òî ïëîòíîñòü àòìîñôåðû ïðèáëèæàåòñÿ ê ïëîòíîñòè ìåæïëàíåòíîé ñðåäû, íà÷èíàÿ ñ âûñîòû 2000-3000 êì.

1. Ñîñòàâ è ñòðîåíèå àòìîñôåðû Çåìëè

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ Çåìëÿ îáëàäàåò àòìîñôåðîé ìàññîé ïðèìåðíî 5,27õ1018 êã. Ïîëîâèíà âñåé ìàññû àòìîñôåðû ñîñðåäîòî÷åíà â ñëîå äî 5 êì, 75% — äî âûñîòû 10 êì, 95%- äî 20êì. Îêîëî ïîâåðõíîñòè îíà ñîäåðæèò 78,08% àçîòà, 20,95% êèñëîðîäà, 0,94% èíåðòíûõ ãàçîâ, 0,03% óãëåêèñëîãî ãàçà è â íåçíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ äðóãèå ãàçû. Äàâëåíèå è ïëîòíîñòü â àòìîñôåðå óáûâàþò ñ âûñîòîé. Ïîëîâèíà âîçäóõà ñîäåðæèòñÿ â íèæíèõ 5,6 êì, à ïî÷òè âñÿ âòîðàÿ ïîëîâèíà ñîñðåäîòî÷åíà äî âûñîòû 11,3 êì. Íà âûñîòå 95 êì ïëîòíîñòü âîçäóõà â ìèëëèîí ðàç íèæå, ÷åì ó ïîâåðõíîñòè. Íà ýòîì óðîâíå è õèìè÷åñêèé ñîñòàâ àòìîñôåðû óæå èíîé. Ðàñòåò äîëÿ ëåãêèõ ãàçîâ, è ïðåîáëàäàþùèìè ñòàíîâÿòñÿ âîäîðîä è ãåëèé. ×àñòü ìîëåêóë ðàçëàãàåòñÿ íà èîíû, îáðàçóÿ èîíîñôåðó. Âûøå 1000 êì íàõîäÿòñÿ ðàäèàöèîííûå ïîÿñà. Èõ òîæå ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ÷àñòü àòìîñôåðû, çàïîëíåííóþ î÷åíü ýíåðãè÷íûìè ÿäðàìè àòîìîâ âîäîðîäà è ýëåêòðîíàìè, çàõâà÷åííûìè ìàãíèòíûì ïîëåì ïëàíåòû.

Àòìîñôåðà ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç íåîáõîäèìûõ óñëîâèé âîçíèêíîâåíèÿ è ñóùåñòâîâàíèÿ æèçíè íà Çåìëå. Îíà ó÷àñòâóåò â ôîðìèðîâàíèè êëèìàòà íà ïëàíåòå, ðåãóëèðóåò åå òåïëîâîé ðåæèì, ñïîñîáñòâóåò ïåðåðàñïðåäåëåíèþ òåïëà ó ïîâåðõíîñòè. ×àñòü ëó÷èñòîé ýíåðãèè Ñîëíöà ïîãëîùàåòñÿ àòìîñôåðîé, à îñòàëüíàÿ ýíåðãèÿ, äîñòèãàÿ ïîâåðõíîñòè Çåìëè, ÷àñòè÷íî óõîäèò â ïî÷âó, âîäîåìû, à ÷àñòè÷íî îòðàæàåòñÿ â àòìîñôåðó.

Àòìîñôåðà ïðåäîõðàíÿåò Çåìëþ îò ðåçêèõ êîëåáàíèé òåìïåðàòóðû. Ïðè îòñóòñòâèè àòìîñôåðû è âîäîåìîâ òåìïåðàòóðà ïîâåðõíîñòè Çåìëè â òå÷åíèå ñóòîê êîëåáàëàñü áû â èíòåðâàëå 200 °Ñ. Áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ êèñëîðîäà àòìîñôåðà ó÷àñòâóåò â îáìåíå è êðóãîâîðîòå âåùåñòâ â áèîñôåðå.

Â ñîâðåìåííîì ñîñòîÿíèè àòìîñôåðà ñóùåñòâóåò ñîòíè ìèëëèîíîâ ëåò, âñå æèâîå ïðèñïîñîáëåíî ê ñòðîãî îïðåäåëåííîìó åå ñîñòàâó. Ãàçîâàÿ îáîëî÷êà çàùèùàåò æèâûå îðãàíèçìû îò ãóáèòåëüíûõ óëüòðàôèîëåòîâûõ, ðåíòãåíîâñêèõ è êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé. Àòìîñôåðà ïðåäîõðàíÿåò Çåìëþ îò ïàäåíèÿ ìåòåîðèòîâ.

Â àòìîñôåðå ðàñïðåäåëÿþòñÿ è ðàññåèâàþòñÿ ñîëíå÷íûå ëó÷è, ÷òî ñîçäàåò ðàâíîìåðíîå îñâåùåíèå. Îíà ÿâëÿåòñÿ ñðåäîé, ãäå ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ çâóê. Èç-çà äåéñòâèÿ ãðàâèòàöèîííûõ ñèë àòìîñôåðà íå ðàññåèâàåòñÿ â ìèðîâîì ïðîñòðàíñòâå, à, îêðóæàÿ Çåìëþ, âðàùàåòñÿ âìåñòå ñ íåé.

2. Ýâîëþöèÿ çåìíîé àòìîñôåðû

Àòìîñôåðà íà÷àëà îáðàçîâûâàòüñÿ âìåñòå ñ ôîðìèðîâàíèåì Çåìëè. Â ïðîöåññå ýâîëþöèè ïëàíåòû è ïî ìåðå ïðèáëèæåíèÿ åå ïàðàìåòðîâ ê ñîâðåìåííûì çíà÷åíèÿì ïðîèçîøëè ïðèíöèïèàëüíî êà÷åñòâåííûå èçìåíåíèÿ åå õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà è ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ. Ñîãëàñíî ýâîëþöèîííîé ìîäåëè, íà ðàííåì ýòàïå Çåìëÿ íàõîäèëàñü â ðàñïëàâëåííîì ñîñòîÿíèè è îêîëî 4,5 ìëðä. ëåò íàçàä ñôîðìèðîâàëàñü êàê òâåðäîå òåëî. Ýòîò ðóáåæ ïðèíèìàåòñÿ çà íà÷àëî ãåîëîãè÷åñêîãî ëåòîèñ÷èñëåíèÿ. Ñ ýòîãî âðåìåíè íà÷àëàñü ìåäëåííàÿ ýâîëþöèÿ àòìîñôåðû.

Â äîãåîëîãè÷åñêîå âðåìÿ, â ôàçó ðàñïëàâëåíèÿ âíåøíåé ñôåðû çåìíîãî øàðà, îãðîìíûå ìàññû âûäåëÿâøèõñÿ ãàçîâ îáðàçîâàëè ïåðâè÷íóþ àòìîñôåðó Çåìëè. Îñíîâíûìè êîìïîíåíòàìè âûäåëÿâøèõñÿ èç íåäð Çåìëè ãàçîâ áûëè óãëåêèñëûé ãàç è âîäÿíîé ïàð. Ñîñòàâ ïåðâè÷íîé àòìîñôåðû Çåìëè, îáðàçîâàâøåéñÿ çà ñ÷åò âûäåëåíèÿ ãàçîâ è âîäû ïðè ðàñïëàâëåíèè ïëàíåòíîãî âåùåñòâà, áûë ñõîäåí ïî ñîñòàâó ñ êîìïîíåíòàìè âóëêàíè÷åñêèõ èçâåðæåíèé ñîâðåìåííîñòè. Ãàçû, âûäåëÿþùèåñÿ èç ñîâðåìåííûõ âóëêàíîâ, ñîäåðæàò ïðåèìóùåñòâåííî âîäÿíîé ïàð. Â ñîñòàâå ãàçîâ áàçàëüòîâûõ ëàâ, íàïðèìåð, ãàâàéñêèõ âóëêàíîâ ñ òåìïåðàòóðàìè äî 1200°Ñ âîäÿíîé ïàð ñîñòàâëÿåò 70-80% ïî îáúåìó. Âòîðûì ïî çíà÷åíèþ êîìïîíåíòîì, ñîñòàâëÿþùèì àòìîñôåðó, ÿâëÿåòñÿ óãëåêèñëûé ãàç. Â ãàçàõ èç âóëêàíè÷åñêèõ ëàâ ÑÎ2 ñîäåðæèòñÿ îò 6 äî 15%.

Èòàê, àòìîñôåðà òîãî âðåìåíè ñîñòîÿëà ãëàâíûì îáðàçîì èç âîäÿíîãî ïàðà ñ ñóùåñòâåííîé ïðèìåñüþ óãëåêèñëîãî ãàçà. Â ôàçó ðàñïëàâëåíèÿ âíåøíåé ñôåðû çåìíîãî øàðà ïðàêòè÷åñêè âñÿ ãèäðîñôåðà íàõîäèëàñü â ñîñòàâå àòìîñôåðû. Â ýòó ôàçó âûäåëèâøèéñÿ âîäÿíîé ïàð, îõëàæäàÿñü íà áîëüøîé âûñîòå, îáðàçîâûâàë ãóñòîé îáëà÷íûé ïîêðîâ è èíòåíñèâíûå äîæäåâûå îñàäêè. Îäíàêî ïàäàþùèå èç îáëàêîâ êàïëè âîäû íà íåêîòîðîé âûñîòå íàä ïîâåðõíîñòüþ ïëàíåòû, ãäå òåìïåðàòóðà âîçäóõà áûëà âûøå 100°Ñ, ïðåâðàùàëèñü â ïàð, êîòîðûé ñíîâà ïîäíèìàëñÿ ââåðõ. Íàä ðàñêàëåííîé ïîâåðõíîñòüþ Çåìëè ôóíêöèîíèðîâàë ñâîåîáðàçíûé êðóãîâîðîò âîäû: ïàð — äîæäåâûå îñàäêè — ïàð, ò. å. ìîùíûé ïàðíèêîâûé ýôôåêò, àíàëîãè÷íî íàáëþäàåìûé íûíå íà Âåíåðå.

Â ñàìûé ðàííèé ïåðèîä ôîðìèðîâàíèå ïëîòíîé àòìîñôåðû âîêðóã îñòûâàþùåé Çåìëè, ïî-âèäèìîìó, ïðîèñõîäèëî çà ñ÷åò ïàðîâ è ãàçîâ, âûäåëÿþùèõñÿ â ðåçóëüòàòå äåãàçàöèè ìàíòèè. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â äàëüíåéøåì ôîðìèðîâàíèå àòìîñôåðû ïðîèñõîäèëî çà ñ÷åò ãàçîâ, èçâåðãàþùèõñÿ âóëêàíàìè â òå÷åíèå ïåðâûõ 500 ìëí. ëåò ñóùåñòâîâàíèÿ Çåìëè, êîòîðûå ñîñòîÿëè èç âîäîðîäà, âîäÿíîãî ïàðà, ìåòàíà, îêñèäîâ óãëåðîäà, àììèàêà è äð.

Êðóãîâîðîò âîäû â ïðèðîäå, ëîêàëèçîâàííûé â ïåðâè÷íîé àòìîñôåðå Çåìëè âáëèçè òåìïåðàòóðíîãî óðîâíÿ 100°Ñ, ïðàêòè÷åñêè íå îêàçûâàë âëèÿíèÿ íà îáùèé õîä ýâîëþöèè ïëàíåòû è íà ðàçâèòèå åå ïîâåðõíîñòè. Íî ýòî áûëè ïðåäïîñûëêè ìîãó÷åãî êðóãîâîðîòà âîäû íà Çåìëå, êîòîðûé ñôîðìèðîâàëñÿ ïîçæå è èìåë îãðîìíîå âëèÿíèå íà ðàçâèòèå ïðèðîäíîé ñðåäû è ïëàíåòû â öåëîì. Ïîñëå îõëàæäåíèÿ çåìíîé ïîâåðõíîñòè äî òåìïåðàòóðû íèæå 100°Ñ ïðîèçîøåë ïåðåõîä àòìîñôåðíîãî âîäÿíîãî ïàðà â æèäêóþ âîäó. Íà ñóõîé è î÷åíü ãîðÿ÷åé òîãäà çåìíîé ïîâåðõíîñòè îáðàçîâàëñÿ ñòîê, ðå÷íàÿ ñåòü è âîçíèêëè âîäîåìû. Çåìíàÿ ïîâåðõíîñòü ñòàëà ñèëüíî îáâîäíåííîé è íà÷àëà ïîäâåðãàòüñÿ èíòåíñèâíîìó âîçäåéñòâèþ âîäíûõ ïîòîêîâ. Ýòîò ýòàï è ÿâèëñÿ íà÷àëîì ãåîëîãè÷åñêîé èñòîðèè.

Ñëåäîâàòåëüíî, ïåðâîíà÷àëüíàÿ àòìîñôåðà áûëà âîññòàíîâèòåëüíîé è ñîäåðæàëà íåçíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî êèñëîðîäà, êîòîðûé îáðàçîâûâàëñÿ çà ñ÷åò ôîòîäèññîöèàöèè âîäÿíîãî ïàðà ïîä äåéñòâèåì óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ Ñîëíöà è äåãàçàöèè áàçàëüòîâîé ìàãìû. Êîíäåíñàöèÿ âîäÿíîãî ïàðà îêîëî 4 ìëðä. ëåò íàçàä ïðèâåëà ê îáðàçîâàíèþ ãèäðîñôåðû.

Èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðíûõ óñëîâèé íà Çåìëå, à âñëåä çà ýòèì è âñåé ïðèðîäíîé îáñòàíîâêè íå ìîãëè íå îòðàçèòüñÿ è íà àòìîñôåðå. Èçúÿòèå èç àòìîñôåðû îãðîìíîãî êîëè÷åñòâà âîäû è îáðàçîâàíèå ïîâåðõíîñòíîãî ñòîêà è âîäîåìîâ îêàçàëè îãðîìíîå âëèÿíèå íà ñîñòàâ è ýâîëþöèþ âîçäóøíîé ñðåäû. Èç âîäíîé àòìîñôåðû îíà ïðåâðàòèëàñü â îñíîâíîì â óãëåêèñëóþ, â êîòîðîé âîäÿíîé ïàð èç ãîñïîäñòâóþùåãî êîìïîíåíòà ïðåâðàòèëñÿ âî âòîðîñòåïåííûé.

Îáðàçîâàíèå íà çåìíîé ïîâåðõíîñòè êðóïíûõ âîäîåìîâ îêàçàëî âîçäåéñòâèå íà äàëüíåéøóþ ýâîëþöèþ àòìîñôåðû, â êîòîðîé íà÷àëîñü áûñòðîå óìåíüøåíèå ñîäåðæàíèÿ óãëåêèñëîãî ãàçà. ÑÎ2 ëåãêî ðàñòâîðÿåòñÿ â âîäå, è îñíîâíàÿ åãî ÷àñòü áûëà ïîãëîùåíà åþ. Âî ìíîãî ðàç óìåíüøèëîñü è äàâëåíèå àòìîñôåðû. Ïðèðîäíûå óñëîâèÿ íà Çåìëå ðåçêî èçìåíèëèñü. Ïðèðîäíàÿ ñðåäà íà íàøåé ïëàíåòå ñòàëà íåïîõîæåé íà òó, ÷òî áûëà ó íåå â ðàííèå ôàçû èñòîðèè.

Íåêîòîðûå ãåîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû, (íàïðèìåð, èçëèÿíèÿ ëàâû ïðè èçâåðæåíèÿõ âóëêàíîâ) ñîïðîâîæäàëèñü âûáðîñîì ãàçîâ èç íåäð Çåìëè. Â èõ ñîñòàâ âõîäèëè àçîò, àììèàê, ìåòàí, âîäÿíîé ïàð, îêñèä ÑÎ è äèîêñèä ÑÎ2 óãëåðîäà. Ïîä âîçäåéñòâèåì ñîëíå÷íîé óëüòðàôèîëåòîâîé ðàäèàöèè âîäÿíîé ïàð ðàçëàãàëñÿ íà âîäîðîä è êèñëîðîä, íî îñâîáîäèâøèéñÿ êèñëîðîä âñòóïàë â ðåàêöèþ ñ îêñèäîì óãëåðîäà, îáðàçóÿ óãëåêèñëûé ãàç. Àììèàê ðàçëàãàëñÿ íà àçîò è âîäîðîä. Âîäîðîä â ïðîöåññå äèôôóçèè ïîäíèìàëñÿ ââåðõ è ïîêèäàë àòìîñôåðó, à áîëåå òÿæåëûé àçîò íå ìîã óëåòó÷èòüñÿ è ïîñòåïåííî íàêàïëèâàëñÿ, ñòàíîâÿñü îñíîâíûì êîìïîíåíòîì, õîòÿ íåêîòîðàÿ åãî ÷àñòü ñâÿçûâàëàñü â ìîëåêóëû â ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Ïîä âîçäåéñòâèåì óëüòðàôèîëåòîâûõ ëó÷åé è ýëåêòðè÷åñêèõ ðàçðÿäîâ ñìåñü ãàçîâ, ïðèñóòñòâîâàâøèõ â ïåðâîíà÷àëüíîé àòìîñôåðå Çåìëè, âñòóïàëà â õèìè÷åñêèå ðåàêöèè, â ðåçóëüòàòå êîòîðûõ ïðîèñõîäèëî îáðàçîâàíèå îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, â ÷àñòíîñòè àìèíîêèñëîò.

Èç-çà îòñóòñòâèÿ çíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâ êèñëîðîäà, à, ñëåäîâàòåëüíî, è îçîíà, óëüòðàôèîëåòîâûå ëó÷è ëåãêî ïðîíèêàëè ñêâîçü àòìîñôåðó, ÷òî ñîçäàâàëî áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ îáðàçîâàíèÿ òàêèõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, êàê àìèíîêèñëîòû è ïèðèäèíîâûå îñíîâàíèÿ, ÿâëÿþùèåñÿ ãëàâíåéøèìè ñîñòàâíûìè ÷àñòÿìè æèâîé ìàòåðèè. Èñõîäíûìè âåùåñòâàìè äëÿ ýòîãî ïðîöåññà ñëóæèëè ìîëåêóëû ìåòàíà, îêñèäà óãëåðîäà (II), âîäîðîäà, âîäû è àììèàêà. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ïðåäïîñûëêîé óñëîæíåíèÿ ñòðóêòóðû ÿâëÿëîñü îòñóòñòâèå ïîëíîé äåñòðóêöèè ìîëåêóë îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé äî óãëåêèñëîãî ãàçà è âîäû, êàê ýòî ïðîèñõîäèò ïðè íàëè÷èè â àòìîñôåðå êèñëîðîäà. Ñëåäîâàòåëüíî, â âîññòàíîâèòåëüíîé àòìîñôåðå ïðîèñõîäèëî íå îêèñëåíèå îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, à ðàçëîæåíèå èõ íà îòäåëüíûå ôðàãìåíòû, êîòîðûå ñëóæèëè èñõîäíûì ìàòåðèàëîì äëÿ ñèíòåçà áîëåå ñëîæíûõ âåùåñòâ. Ýòè îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà ìîãëè ïîñòåïåííî íàêàïëèâàòüñÿ â îòäåëüíûõ, íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíûõ ìåñòàõ ïåðâîáûòíîãî îêåàíà, íàïðèìåð íà áåðåãàõ, ÷òî îáåñïå÷èëî âîçíèêíîâåíèå æèçíè è åå ïðîãðåññèâíóþ ýâîëþöèþ. Ïåðâûìè âèäàìè æèâûõ îðãàíèçìîâ áûëè, âåðîÿòíî, áàêòåðèè, ó êîòîðûõ îáìåí âåùåñòâ ïðîèñõîäèë áåç ó÷àñòèÿ êèñëîðîäà. Îíè ïîëó÷èëè íàçâàíèå àíàýðîáíûõ.

Ñëåäîâàòåëüíî, íà ðàííåé ñòàäèè ðàçâèòèÿ ñóùåñòâîâàëà àíàýðîáíàÿ âîññòàíîâèòåëüíàÿ àòìîñôåðà, è åñëè, â êîíöå êîíöîâ, ïðîèçîøåë ïåðåõîä ê àòìîñôåðå îêèñëèòåëüíîé è àýðîáíîé, òî ôàêòîðîì, îòâåòñòâåííûì çà ýòîò ïåðåõîä, ÿâèëàñü æèçíåäåÿòåëüíîñòü ôîòîñèíòåçèðóþùèõ îðãàíèçìîâ. Ñóùíîñòü æèçíåäåÿòåëüíîñòè ýòèõ îðãàíèçìîâ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ïðè ïîãëîùåíèè èç âíåøíåé ñðåäû íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ (óãëåêèñëîãî ãàçà è âîäû) è ñîëíå÷íîé ýíåðãèè ñ ïîìîùüþ õëîðîôèëëà îíè ïðîèçâîäÿò îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà è êèñëîðîä. Ñóììàðíàÿ õèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ ýòîãî ïðîöåññà âûðàæàåòñÿ óðàâíåíèåì:

6 CO2 + 6H2 = C6h22O6 + 6O2.

Æèâûå îðãàíèçìû, ïîÿâèâøèåñÿ â âîäàõ äðåâíåãî îêåàíà, ñòàëè îïðåäåëÿþùèì ôàêòîðîì ðàçâèòèÿ àòìîñôåðû. Âàæíåéøèì ðåçóëüòàòîì äåÿòåëüíîñòè ýòèõ îðãàíèçìîâ ÿâèëîñü íàêîïëåíèå áîëüøîãî êîëè÷åñòâà êèñëîðîäà â àòìîñôåðå, ñîïðîâîæäàåìîå ïîãëîùåíèåì óãëåêèñëîãî ãàçà.

Ïðîöåññ íàêîïëåíèÿ â àòìîñôåðå êèñëîðîäà ñïîñîáñòâîâàëî âîçíèêíîâåíèþ îçîíîâîãî ñëîÿ, êîòîðûé ñïîñîáåí çàäåðæèâàòü áîëüøóþ ÷àñòü êîðîòêîâîëíîâûõ è óëüòðàôèîëåòîâûõ ëó÷åé, ãóáèòåëüíûõ äëÿ âñåãî æèâîãî. Îçîíîâûé ñëîé îáðàçîâàëñÿ íà âûñîòå 25-30 êì îò ïîâåðõíîñòè Çåìëè çà ñ÷åò ôîòîõèìè÷åñêîé ðåàêöèè

Êîãäà îçîíîâûé ñëîé àòìîñôåðû ñôîðìèðîâàëñÿ ïîëíîñòüþ, óëüòðàôèîëåòîâûå ëó÷è óæå íå äîñòèãàëè ïîâåðõíîñòè Çåìëè è æèâûå îðãàíèçìû ñìîãëè îáèòàòü íà ñóøå. Ýâîëþöèÿ æèâûõ îðãàíèçìîâ ïîøëà åùå áûñòðåå áëàãîäàðÿ ïûøíîìó ðàçâèòèþ ðàñòèòåëüíîñòè. Âñå óâåëè÷èâàþùååñÿ ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà â àòìîñôåðå ñïîñîáñòâîâàëî îêèñëåíèþ àììèàêà, âûäåëÿþùåãîñÿ ïðè èíòåíñèâíîì âóëêàíèçìå. Â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè îêèñëåíèÿ àììèàêà îáðàçîâûâàëñÿ àçîò:

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O.

Òàê ïîñòåïåííî ñîçäàâàëàñü àçîòíî-êèñëîðîäíàÿ àòìîñôåðà Çåìëè. Áîëüøàÿ ÷àñòü êèñëîðîäà, âûäåëèâøåãîñÿ âñëåäñòâèå ôîòîñèíòåçà çà ãåîëîãè÷åñêóþ èñòîðèþ ïëàíåòû, áûëà çàõîðîíåíà â ëèòîñôåðå â âèäå êàðáîíàòîâ, ñóëüôàòîâ, îêñèäîâ æåëåçà è äðóãèõ îñàäî÷íûõ îáðàçîâàíèé. Çàõîðîíåíèþ ïîäâåðãàëñÿ íå òîëüêî êèñëîðîä, íî è óãëåðîä. Ïðîäóêöèåé áèîõèìè÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè æèâûõ îðãàíèçìîâ ñòàëè çàëåæè êàìåííûõ è áóðûõ óãëåé, íåôòè.

Ïðîöåññ çàõîðîíåíèÿ îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà ñïîñîáñòâîâàë îáåäíåíèþ àòìîñôåðû óãëåêèñëûì ãàçîì è îáîãàùåíèþ êèñëîðîäîì. Äðåâíÿÿ àòìîñôåðà, ïî ñîâðåìåííûì ðàñ÷åòàì, áûëà íàñûùåíà ÑÎ2 â 1000 ðàç áîëüøå, ÷åì ñîâðåìåííàÿ. Èñòî÷íèêîì ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî êèñëîðîäà ÿâëÿåòñÿ ìîðñêàÿ è êîíòèíåíòàëüíàÿ ðàñòèòåëüíîñòü. Îêîëî 80 % îáùåãî åãî êîëè÷åñòâà îáðàçóåòñÿ â ðåçóëüòàòå æèçíåäåÿòåëüíîñòè ôèòîïëàíêòîíà, ñîäåðæàùåãîñÿ â âåðõíèõ ñëîÿõ ìîðåé è îêåàíîâ. Ôèòîïëàíêòîí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìèêðîñêîïè÷åñêèå ðàñòèòåëüíûå ìîðñêèå îðãàíèçìû. Íàçåìíûå ðàñòèòåëüíûå îðãàíèçìû äàþò ïðèìåðíî 20 % ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî êèñëîðîäà. Ïî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì, âåñü ñâîáîäíûé êèñëîðîä àòìîñôåðû îáðàçîâàëñÿ â îñíîâíîì çà ñ÷åò äâóõ ìîùíûõ èñòî÷íèêîâ — ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî è ýíäîãåííîãî (ãëóáèííîãî), ò. å. â ðåçóëüòàòå äåãàçàöèè áàçàëüòîâîé ìàãìû.

Ïî ïîäñ÷åòàì Â.È. Âåðíàäñêîãî, îáùåå êîëè÷åñòâî ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà â àòìîñôåðå îöåíèâàåòñÿ â 1,5 • 1015 ò, ÷òî ñîãëàñóåòñÿ ñ íàñòîÿùèìè îïðåäåëåíèÿìè.

3. Ïðèìåñè â àòìîñôåðå

Â àòìîñôåðíîì âîçäóõå ñîäåðæàòñÿ ðàçëè÷íûå ïðèìåñè — ïûëü, ãàçû è ò. ä. ×àñòü ýòèõ ïðèìåñåé èìååò ïðèðîäíîå ïðîèñõîæäåíèå. Íàïðèìåð, âóëêàíè÷åñêàÿ è ïî÷âåííàÿ ïûëü, ïûëü ëåñíûõ ïîæàðîâ è ò. ä. Ãíèåíèå îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ âåäåò ê ïîñòóïëåíèþ â àòìîñôåðó ñåðîâîäîðîäà, àììèàêà; áðîæåíèå óãëåðîäñîäåðæàùèõ âåùåñòâ — ê âûäåëåíèþ ìåòàíà. Â àòìîñôåðå èìåþòñÿ ðàçëè÷íûå íåîðãàíè÷åñêèå ñîëè, êîòîðûå ïîïàäàþò â íåå èç îêåàíîâ è ìîðåé â ðåçóëüòàòå èñïàðåíèÿ è ðàçáðûçãèâàíèÿ âî âðåìÿ âîëíåíèÿ. Ïðè èñïàðåíèè âîäû ñîëè ïîñòóïàþò â âîçäóõ â ìîëåêóëÿðíî-äèñïåðñíîì ñîñòîÿíèè. Ñ 1 ì3 âîäû óíîñèòñÿ 0,5 ã ñîëè. Ïðè èñïàðåíèè ñî âñåé ïîâåðõíîñòè Ìèðîâîãî îêåàíà (500 òûñ. êì2) â àòìîñôåðó åæåãîäíî ïåðåõîäèò ñ âîäÿíûì ïàðîì ïðèìåðíî 250 ìëí. ò ðàñòâîðåííûõ âåùåñòâ, â ñîñòàâ êîòîðûõ âõîäÿò òàêèå ýëåìåíòû: éîä, áðîì, ñâèíåö, öèíê, ìåäü, íèêåëü è äð. Íàïðèìåð, åæåãîäíî èç ìîðñêîé âîäû â àòìîñôåðó èñïàðÿåòñÿ îêîëî 50 000 ò éîäà. Íî ãëàâíûì ïðèðîäíûì èñòî÷íèêîì ìåòàëëîâ â àòìîñôåðå ÿâëÿåòñÿ ïûëü, îáðàçóåìàÿ ïðè âûâåòðèâàíèè ãîðíûõ ïîðîä è ïåðåíîñèìàÿ âåòðîâûìè ïîòîêàìè. Íåêîòîðîå êîëè÷åñòâî ìåòàëëîâ ïðèíîñèò êîñìè÷åñêàÿ ïûëü, 1 ìëí. ò êîòîðîé åæåãîäíî îñåäàåò íà ïîâåðõíîñòü Çåìëè. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ãëàâíûì ïîñòàâùèêîì ìåòàëëîâ â àòìîñôåðó ÿâëÿþòñÿ àíòðîïîãåííûå èñòî÷íèêè, ïðèíîñÿùèå â âîçäóõ â 18 ðàç áîëüøå ñâèíöà, â 9 — áîëüøå êàäìèÿ è â 7 ðàç áîëüøå öèíêà.

Çà ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå â àòìîñôåðó ïîñòóïèëî ñâèíöà áîëüøå, ÷åì çà âñþ èñòîðèþ öèâèëèçàöèè äî 1900 ã. Êîëè÷åñòâî óãëåêèñëîãî ãàçà, åæåãîäíî îáðàçóþùåãîñÿ â ñôåðå òîâàðíîãî ïðîèçâîäñòâà, â 100-200 ðàç áîëüøå, ÷åì åãî ïîñòóïëåíèå ïðè èçâåðæåíèè âóëêàíîâ. Ïîä äåéñòâèåì çåìíîãî ðàäèîàêòèâíîãî èçëó÷åíèÿ è êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé â àòìîñôåðå îáðàçóåòñÿ ìíîãî èîíîâ. Â 1 ñì3 âîçäóõà èõ ìîæåò ñîäåðæàòüñÿ îò íåñêîëüêèõ ñîòåí äî íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ òûñÿ÷.

Íåïîñðåäñòâåííûìè ñîñòàâëÿþùèìè àòìîñôåðû ïðèðîäíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ ÿâëÿþòñÿ S02, HF, HC1 (âóëêàíè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ), à òàêæå H2S (èç ïðèðîäíîãî ãàçà). Â àòìîñôåðå âñåãäà ïðèñóòñòâóåò âîäÿíîé ïàð. Êîëè÷åñòâî âîäÿíîãî ïàðà â òðîïîñôåðå çàâèñèò îò âðåìåíè ãîäà è ãåîãðàôè÷åñêîé øèðîòû. Ìàññà âîäû, ñîäåðæàùåéñÿ â àòìîñôåðå, äîñòèãàåò 13,25 • 1012 ò.

Â òðîïîñôåðó íåïðåðûâíî ïîñòóïàåò ïûëü ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ — êîñìè÷åñêàÿ, âóëêàíè÷åñêàÿ, ïî÷âåííàÿ, ïûëü ëåñíûõ ïîæàðîâ. Îáû÷íî â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ íà 1 êì2 åæåãîäíî âûïàäàåò îêîëî 5 ò ïûëè.

Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ àòìîñôåðû îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ïîñòîÿííûì íà ïðîòÿæåíèè ìíîãèõ ìèëëèîíîâ ëåò. Ýòî ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî åå ñîñòàâ ðåãóëèðóåòñÿ áèîëîãè÷åñêèìè ïðîöåññàìè, ïðîèñõîäÿùèìè â íàïðàâëåíèè îïòèìèçàöèè óñëîâèé ðàçâèòèÿ áèîñôåðû. Êàê ïèñàë Â.È. Âåðíàäñêèé, æèçíü ñîçäàåò â îêðóæàþùåé åå ñðåäå óñëîâèÿ, áëàãîïðèÿòíûå äëÿ ñâîåãî ñóùåñòâîâàíèÿ.

Çàêëþ÷åíèå

Ñîãëàñíî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì, îñíîâûâàþùèìñÿ íà îïðåäåëåíèè ñîäåðæàíèÿ èçîòîïîâ ñâèíöà â äðåâíåéøèõ óðàíîâûõ ïîðîäàõ, íàøà ïëàíåòà îáðàçîâàëàñü îêîëî 4,6 ìëðä. ëåò íàçàä èç ãàçîïûëåâîãî îáëàêà, ðàññåÿííîãî â îêîëîñîëíå÷íîì ïðîñòðàíñòâå. Ïðåæäå ÷åì ïðèîáðåñòè ñîâðåìåííûå ñâîè ñâîéñòâà è ñîñòàâ, çåìíàÿ àòìîñôåðà ïðîøëà íåñêîëüêî ñòàäèé ðàçâèòèÿ.

Ñ ïîÿâëåíèåì ïðèìèòèâíûõ ðàñòåíèé íà÷àëñÿ ïðîöåññ ôîòîñèíòåçà, ñîïðîâîæäàâøèéñÿ âûäåëåíèåì êèñëîðîäà. Ýòîò ãàç, îñîáåííî ïîñëå äèôôóçèè â âåðõíèå ñëîè àòìîñôåðû, ñòàë çàùèùàòü åå íèæíèå ñëîè è ïîâåðõíîñòü Çåìëè îò îïàñíûõ äëÿ æèçíè óëüòðàôèîëåòîâîãî è ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèé. Ñîãëàñíî òåîðåòè÷åñêèì îöåíêàì, ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà, â 25 000 ðàç ìåíüøåå, ÷åì ñåé÷àñ, óæå ìîãëî ïðèâåñòè ê ôîðìèðîâàíèþ ñëîÿ îçîíà ñî âñåãî ëèøü âäâîå ìåíüøåé, ÷åì ñåé÷àñ, êîíöåíòðàöèåé. Îäíàêî ýòîãî óæå äîñòàòî÷íî, ÷òîáû îáåñïå÷èòü âåñüìà ñóùåñòâåííóþ çàùèòó îðãàíèçìîâ îò ðàçðóøèòåëüíîãî äåéñòâèÿ óëüòðàôèîëåòîâûõ ëó÷åé.

Âîïðîñ îá ýâîëþöèè àòìîñôåðû Çåìëè â òå÷åíèå ðàçëè÷íûõ ãåîëîãè÷åñêèõ ýïîõ ðåøàåòñÿ ñ ïîìîùüþ äàííûõ î ñîñòàâå ãîðíûõ ïîðîä, î ïðîöåññàõ èõ îáðàçîâàíèÿ, î ñîäåðæàíèè â íèõ ðàçëè÷íûõ ãàçîâ. Ïðîöåññû, âëèÿâøèå íà ôîðìèðîâàíèå àòìîñôåðû çåìëè â ïðîøëîì, ò.å. ðàñùåïëåíèå ìîëåêóë ïîä âëèÿíèåì ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ, âóëêàíè÷åñêàÿ äåÿòåëüíîñòü, âçàèìîäåéñòâèå àòìîñôåðû ñ ïî÷âîé, âîäíîé ïîâåðõíîñòüþ, ðàñòèòåëüíûì ïîêðîâîì, ïðîäîëæàþò äåéñòâîâàòü è ñåé÷àñ. Ñóùåñòâóþùàÿ ñîâðåìåííàÿ àòìîñôåðà Çåìëè ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì ìíîãîîáðàçíûõ ãåîãðàôè÷åñêèõ è áèîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, êîòîðûå ïðîäîëæàþòñÿ è â íàñòîÿùåå âðåìÿ.

Èñïîëüçîâàííàÿ ëèòåðàòóðà

1. Àðóñòàìîâ Ý.Â. è äð. Ïðèðîäîïîëüçîâàíèå: Ó÷åáíèê. — 6-å èçä. — Ì.: «Äàøêîâ è Êº», 2004. — 312 ñ.

2. Ãóðàëüíèê È.È., Äóáèíñêèé Ã.Ï. Ìåòåîðîëîãèÿ: Ó÷åáíèê. — Ë.: Ãèäðîìåòåîèçäàò. 1972- 416 ñ.

3. Âðîíñêèé Â.À. Ïðèêëàäíàÿ ýêîëîãèÿ: ó÷åáíîå ïîñîáèå. — Ðîñòîâ í/Ä.: Èçä-âî «Ôåíèêñ». 1996. — 512 ñ.

4. Êîðîáêèí Â.È., Ïåðåäåëüñêèé Ë.Â. Ýêîëîãèÿ. — Ðîñòîâ í/Ä, 2001, — 576 ñ.

5. Íîâèêîâ Þ.Â. Ïðèðîäà è ÷åëîâåê. — Ì.: Ïðîñâåùåíèå, 1991. — 223 ñ.

6. Ñèòàðîâ Â.À., Ïóñòîâîéòîâ Â.Â. Ñîöèàëüíàÿ ýêîëîãèÿ: ó÷åá. ïîñîáèå. — Ì.: «Àêàäåìèÿ», 2000. — 280 ñ.

7. ×åðíîáàåâ È.Ï. Õèìèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû: Ó÷åáíîå ïîñîáèå. — Ê.: Âûùà øê., 1990.- 191 ñ.

8. Ýêîëîãè÷åñêèå îñíîâû ïðèðîäîïîëüçîâàíèÿ: Ó÷åáíîå ïîñîáèå/ Ïîä ðåä. Ý.À. Àðóñòàìîâà. — Ì.: Èçäàòåëüñêèé Äîì «Äàøêîâ è Êº», 2001. — 236 ñ.

Источник