Вопрос 3. Эволюция состава атмосферного воздуха. Современный состав воздуха.

Вопрос 3. Эволюция состава атмосферного воздуха. Современный состав воздуха.

Эволюция состава атмосферного воздуха:

Два этапа эволюции атмосферы

• Бескислородный

Первичная атмосфера: 4,6 – 3,8 млрд. лет (пример - атмосфера Сатурна)

• В начале происходило образование химических элементов в космосе и появление из них Земли в результате ударов небесных тел— приблизительно 4,5 миллиардов лет назад.

• Предположительно наша планета уже довольно рано имела атмосферу из водорода (H₂) и гелия (He), которая была потеряна в космическое пространство из-за остывания поверхности и недостаточной массы планеты.

- Вторичная атмосфера: 3,8 – 2 млрд. лет (атмосфера Марса или Венеры)

• Образование твердой коры при остывании Земли сопровождалось дегазацией путем вулканической деятельности

• Вторичная атмосфера земли обогащалась вулканическими газами:

пар H₂O до 80 %,

CO₂ до 20 %,

H₂S до 7 %,

аммиак (NH₃),

метан (CH₄).

• Высокий процент водяного пара объясняется тем, что поверхность земли была на тот момент ещё слишком горячей

В бескислородной вторичной атмосфере появились фотосинтезирующие организмы. Протерозой от 2,5-0,5 млрд лет назад. Эра сине-зеленых водорослей, выделяющих кислород при фотосинтезе. Содержание кислорода в долго не росло, т.к. он уходил на окисление двухвалентных ионов железа и других окисляемых соединений. Около двух миллиардов лет назад этот процесс «Великого окисления» завершился, и кислород стал постепенно накапливаться в атмосфере

Во вторичной атмосфере возникли простейшие, анаэробно выделяющие кислород. После охлаждения атмосферы ниже температуры кипения воды наступил очень длительный дождь, который и образовал океаны. Значение pH упало до 4. Насыщенность других газов атмосферы относительно водяного пара повысилась, в результате чего накопились углекислый газ и азот. Инертный и малорастворимый азот N₂ накапливался с этого времени и образовывал около 3,4 миллиардов лет назад основную составляющую атмосферы. Избыточный СО₂ растворялся в воде, и насыщая ее формировал твердые отложения.

 

• Кислородная атмосфера

Кислорода менее 12% состава: 2 – 0,5 млрд. лет

Кислорода достаточно для биосферы

Величины, измеряемые при метеорологических наблюдениях

• ВеличинаЕдиница измерения

• Атмосферное давление 1 гПа=100 Па=100 н/м²

• Температура воздуха 1 ⁰С= 1 градус Цельсия

• Влажность воздуха 1‰ = 1 грамм/1 кГ

• Направление ветра 1 угловой градус

• Скорость ветра 1 м/с

• Количество атмосферных осадков 1 мм слоя воды с 1 м²=1 кг

В метеорологии применяется только десятичная метрическая система.

Физические величины – только в СИ, но следует знать и другие употребительные единицы (мм.рт.столба, градус Фаренгейта, калория, морская миля, узел).

Вопрос 7. С помощью уравнения состояния объяснить, почему теплый и влажный воздух легче сухого и холодного

ρ=m\V,

сухой воздух ρ =P\RT из уравнения состояния следует, что теплый воздухпри том же давлении легче холодного.

 

влажный воздух

плотность=P\RTв,

Тв=Т(1+0,61q)= T+ΔT_v

Формула показывает, что поскольку виртуальная температура Т_В всегда больше реальной температуры воздуха Т, плотность влажного воздуха всегда меньше, чем плотность сухого при прочих одинаковых условиях., т.е. влажный воздух легче сухого.

Таким образом из этих двух формул уравнения состояния видно, теплый и влажный воздух легче сухого и холодного.

 

 

(Плотность пара Н₂О (ρ_п ) называется абсолютной влажностью

Оценка: ρ_п = e / R_п T [кг/м³]

Концентрация пара Н₂О в 1 кг воздуха (q)называется

Массовой долей водяного пара

(раньше – удельной влажностью)

q = ρ_п/ ρ = (e/R_пT)/(p/RT)=(R/R_п)(e/p)

Оценка: q = 0.622 e / p [‰=г/кг]

Внимание!

Даже если e=p, то q = 0.622<1.

Это значит, что при одинаковых условиях

пар Н₂О легче воздуха)

 

Вопрос 70.Перечислите факторы, формирующие климат регионов

1.Макрорельеф(высота места)

2.Возд.массы(преобл.ветра)

3.Расст-е от моря

4.Океан.течения

Вопрос 3. Эволюция состава атмосферного воздуха. Современный состав воздуха.

Эволюция состава атмосферного воздуха: