Атмосфера - это то, что обеспечивает возможность жизни на Земле. Самые первые сведения и факты об атмосфере мы получаем ещё в начальной школе. В старших классах мы уже подробнее знакомимся с этим понятием на уроках географии.
Понятие земной атмосферы
Атмосфера имеется не только у Земли, но и у других небесных тел. Так называют газовую оболочку, окружающую планеты. Состав этого газового слоя разных планет значительно отличается. Давайте рассмотрим основные сведения и факты об иначе называемой воздухом.
Самой важной её составляющей частью является кислород. Некоторые ошибочно думают, что земная атмосфера состоит полностью из кислорода, но на самом деле воздух - это смесь газов. В его составе 78% азота и 21% кислорода. Остальной один процент включает в себя озон, аргон, углекислый газ, водяные пары. Пусть процентное соотношение этих газов мало, но они выполняют важную функцию - поглощают значительную часть солнечной лучистой энергии, тем самым не дают светилу превратить всё живое на нашей планете в пепел. Свойства атмосферы изменяются в зависимости от высоты. Например, на высоте 65 км азот составляет 86%, а кислород - 19%.
Состав атмосферы Земли
- Углекислый газ необходим для питания растений. В атмосфере он появляется в результате процесса дыхания живых организмов, гниения, горения. Отсутствие его в составе атмосферы сделало бы невозможным существование любых растений.
- Кислород - жизненно важный для человека компонент атмосферы. Его наличие является условием для существования всех живых организмов. Он составляет около 20% от общего объёма атмосферных газов.
- Озон - это естественный поглотитель солнечного ультрафиолетового излучения, которое пагубно влияет на живые организмы. Большая его часть формирует отдельный слой атмосферы - озоновый экран. В последнее время деятельность человека приводит к тому, что начинает постепенно разрушаться, но так как он имеет большую важность, то ведётся активная работа по его сохранению и восстановлению.
- Водяной пар определяет влажность воздуха. Его содержание может быть разным в зависимости от различных факторов: температуры воздуха, территориального расположения, сезона. При низкой температуре водяного пара в воздухе совсем мало, может быть меньше одного процента, а при высокой его количество достигает 4%.
- Кроме всего вышеперечисленного, в составе земной атмосферы всегда присутствует определённый процент твёрдых и жидких примесей . Это сажа, пепел, морская соль, пыль, капли воды, микроорганизмы. Попадать в воздух они могут как естественным, так и антропогенным путём.
Слои атмосферы
И температура, и плотность, и качественный состав воздуха неодинаковый на разной высоте. Из-за этого принято выделять разные слои атмосферы. Каждый из них имеет свою характеристику. Давайте узнаем, какие слои атмосферы различают:
- Тропосфера - этот слой атмосферы находится ближе всего к поверхности Земли. Высота его - 8-10 км над полюсами и 16-18 км - в тропиках. Здесь находится 90% всего водяного пара, который имеется в атмосфере, поэтому происходит активное образование облаков. Также в этом слое наблюдаются такие процессы, как движение воздуха (ветра), турбулентность, конвекция. Температура колеблется от +45 градусов в полдень в тёплое время года в тропиках до -65 градусов на полюсах.
- Стратосфера - второй по отдалённости от слой атмосферы. Находится на высоте от 11 до 50 км. В нижнем слое стратосферы температура приблизительно -55, в сторону удаления от Земли она повышается до +1˚С. Эта область называется инверсией и является границей стратосферы и мезосферы.
- Мезосфера располагается на высоте от 50 до 90 км. Температура на её нижней границе - около 0, на верхней достигает -80...-90 ˚С. Метеориты, попадающие в атмосферу Земли, полностью сгорают в мезосфере, из-за этого здесь происходят свечения воздуха.
- Термосфера имеет толщину приблизительно 700 км. В этом слое атмосферы возникают северные сияния. Появляются они за счёт под действием космического излучения и радиации, исходящей от Солнца.
- Экзосфера - это зона рассеивания воздуха. Здесь концентрация газов небольшая и происходит их постепенный уход в межпланетное пространство.
Границей между земной атмосферой и космическими просторами принято считать рубеж в 100 км. Эту черту называют линией Кармана.
Давление атмосферы
Слушая прогноз погоды, мы часто слышим показатели атмосферного давления. Но что означает давление атмосферы, и как на нас это может повлиять?
Мы разобрались, что воздух состоит из газов и примесей. Каждая из этих составляющих имеет свой вес, а значит, и атмосфера не невесома, как считали до XVII века. Атмосферное давление - это сила, с которой все слои атмосферы давят на поверхность Земли и на все предметы.
Учёные провели сложные подсчёты и доказали, что на один квадратный метр площади атмосфера давит с силой 10 333 кг. Значит, человеческое тело подвержено давлению воздуха, вес которого равен 12-15 тонн. Почему же мы не ощущаем этого? Спасает нас своё внутреннее давление, которое и уравновешивает внешнее. Можно ощутить давление атмосферы, находясь в самолёте или высоко в горах, так как атмосферное давление на высоте значительно меньше. При этом возможен физический дискомфорт, закладывание ушей, головокружение.
Об атмосфере, окружающей можно сказать много всего. Мы знаем о ней множество интересных фактов, и некоторые из них могут казаться удивительными:
- Вес земной атмосферы составляет 5 300 000 000 000 000 тонн.
- Она способствует передаче звука. На высоте больше 100 км это свойство исчезает из-за изменения состава атмосферы.
- Движение атмосферы спровоцировано неравномерным нагревом поверхности Земли.
- Для определения температуры воздуха используют термометр, а для того, чтобы узнать силу давления атмосферы, - барометр.
- Наличие атмосферы спасает нашу планету от 100 тонн метеоритов ежедневно.
- Состав воздуха был фиксированным несколько сотен миллионов лет, но стал изменяться с началом бурной производственной деятельности.
- Считается, что атмосфера простирается вверх на высоту 3000 км.
Значение атмосферы для человека
Физиологическая зона атмосферы составляет 5 км. На высоте 5000 м над уровнем моря у человека начинает проявляться кислородное голодание, что выражается в снижении его работоспособности и ухудшении самочувствия. Это показывает то, что человек не сможет выжить в пространстве, где нет этой удивительной смеси газов.
Все сведения и факты об атмосфере только подтверждают её важность для людей. Благодаря её наличию и появилась возможность развития жизни на Земле. Уже сегодня, оценив масштабы вреда, который человечество способно своими действиями наносить дающему жизнь воздуху, нам следует задуматься о дальнейших мерах сохранения и восстановления атмосферы.
Тема: Атмосфера Земли.
Цели: Дать понятие об атмосфере и составе воздуха.
Способствовать развитию навыков сравнения, обобщения.
Прививать чувство бережного отношения к природе.
- Активизация мыслительной деятельности.
Он прозрачный невидимка,
Легкий и бесцветный газ.
Невесомою косынкой
Он окутывает нас.
Он в лесу - густой, душистый,
Как целительный настой,
Пахнет свежестью смолистой,
Пахнет дубом и сосной.
Летом он бывает теплым,
Веет холодом зимой,
Когда иней красит стекла
И лежит на них каймой.
Мы его не замечаем,
Мы о нем не говорим.
Просто мы его вдыхаем-
Ведь он нам необходим.
О чём шла речь в стихотворении?
Какую роль выполняет воздух на планете? (Слайд 1)
- Защищает от метеоритов.
- Предохраняет от перегрева и от морозов.
- Защищает от губительных солнечных лучей.
- Следит за климатом .
- Сообщение темы.
Расшифруй ребус и определи тему урока: (Слайд 2)
Атом сфера (атмосфера)
План работы: (Слайд 3)
- Что такое атмосфера?
- Из каких слоёв она состоит?
- Каков состав атмосферы?
Проблема: Что произойдет на Земле, если исчезнет атмосфера или изменится её состав?
- Атмосфера.
Атмосфера – это воздушная оболочка планеты. Воздух, который окружает Землю до 800 километров в высоту. Атмосфера (древнегреч. “атмос” - воздух, “сфера” - шар). (Слайд 4)
(Дополнительные сведения, подготовленные детьми.)
Слои атмосферы достигают толщины несколько километров, которые создают впечатление светло-голубого купола.
Великий итальянец XV века Леонардо да Винчи в книге «О живописи» писал: «Синева неба происходит благодаря толще освещённых частиц воздуха, которая расположена между Землёй и находящейся на верху чернотой».
Не смотря на то, что воздух не имеет цвета, даже не очень чистый воздух приземного слоя атмосферы в городах оказывается необыкновенно прозрачным в сравнении с самой прозрачной жидкостью. Если смотреть сквозь слой воздуха толщиной несколько метров, то мы его не видим. Но если толщина будет составлять несколько километров, мы начинаем видеть воздушную дымку. Вся же атмосфера светло-голубая. Это происходит благодаря её толще.
Цвет и яркость неба изменяется при поднятии над земной поверхностью. Чем выше мы поднимаемся, тем тоньше слой воздуха над местом наблюдения, тем синее небо и меньше его яркость.
Какой же высоты атмосфера? Рассмотрим её слои: (Слайд 5)
- Тропосфера (от греческого – движение) - начинается прямо от земной поверхности, поднимаясь до 10 километров вверх. Здесь образуются облака, рождаются грозы, снег. Температура понижается до – 70 ° С. В верхних слоях летают самолёты
- Стратосфера – тянется от 10 до 50 км высоту. В ней есть тонкий озоновый слой, который защищает планету от губительных солнечных лучей. Температура – 70 ° С.
- Мезосфера тянется до 80 км, в ней сгорают попавшие гравитационное поле Земли небесные тела, метеориты. Температура – 70 ° С – 90 ° С.
- Термосфера (ионосфера) – проводит электричество, здесь образуется северное сияние. Тянется до 500 км вверх. В этих слоях летают искусственные спутники, космические зонды.
- Экзосфера сильно разряжена, в ней почти нет воздуха.
Перечислите слои атмосферы. (Слайд 6)
Что произойдет, если исчезнет один из слоёв атмосферы?
- Состав воздуха.
Из чего же состоит воздух? (Слайд 7)
Воздух – это смесь газов: азота, кислорода, углекислого газа и других.
В воздухе содержится:
21% кислорода,
78 % азота,
0,9 % благородных газов,
0,03% углекислого газа
И небольшое количество водорода и водяного пара.
Какого вещества в воздухе больше всего?
(Слайд 8)
Какой газ мы ощущаем после грозы? (Озон – запах свежести.)
Меняется ли состав воздуха? Из-за чего?
Какова разница в составе воздуха в классе, в городе, где много машин и в лесу? (Слайд 9)
Физминутка «Атомы – молекулы».
Ведущий дает установку: «Представьте, что все мы атомы. Атомы выглядят так: согнуты руки в локтях, кисти прижаты к плечам. Атомы постоянно двигаются, время от времени объединяются в молекулы. Число атомов в молекуле может быть разное, оно будет определяться тем числом, какое я назову. Например, три: атомы должны объединиться по три в каждую молекулу. Молекула будет выглядеть тогда так: три человека встанут лицом друг к другу в кругу, с соединенными вверху руками».
Закончить можно, назвав общее количество участников – это будет общий круг.
- Роль атмосферы.
Воздух и атмосфера – это одно и тоже или разные понятия? (Слайд 10)
Назовите ещё раз, какова роль атмосферы для нашей планеты. (Слайд 11)
- Защищает от вредного излучения
- Защищает от губительных солнечных лучей
- Защищает от метеоритов
- Формирует климат
- Предохраняет от перегрева и от морозов
- Переносит звуки и запахи
- Даёт кислород для живых существ
Что произойдет на Земле, если исчезнет атмосфера или изменится её состав?
(Слайд12)
Атмосфера имеет большое значение для всего живого на планете, следовательно её надо беречь.
Расскажите о мерах охраны воздушного пространства.
Выставка плакатов «Защитим атмосферу» и их защита. (Слайд 13)
- Обобщение.
Сейчас я проверю, как вы меня внимательно слушали. Если вы согласны с моим утверждением, то ставите 0, если же нет – 1. У вас должно получиться число, которое я задумала. (Слайд 14)
- Мы живем на дне Водяного океана? (нет – 1)
- В атмосфере зарождаются осадки, и образуется ветер? (Да – 0)
- Атмосфера есть у всех планет? (Нет – 1)
- Воздух – это жидкость? (Нет – 1)
- Воздух – это смесь газов? (Да – 0)
- Атмосфера защищает от метеоритов? (Да – 0)
- Углекислый газ – это самый главный газ, он необходим для жизни людей, мы им дышим? (Нет – 1)
Должно получиться число: 1 011 001.
- Д\З.
С. 111, пересказ.
Наблюдать за погодой и ветром.
Опыт: (Слайд 15)
Окружающий мир образован из трех очень разных частей: земли, воды и воздуха. Каждая из них по-своему уникальна и интересна. Сейчас речь пойдет только о последней из них. Что такое атмосфера? Как она возникла? Из чего состоит и на какие части делится? Все эти вопросы чрезвычайно интересны.
Само название «атмосфера» образовано из двух слов греческого происхождения, в переводе на русский они означают «пар» и «шар». А если посмотреть точное определение, то можно прочитать следующее: «Атмосфера - это воздушная оболочка планеты Земля, которая несется вместе с ней в космическом пространстве». Она развивалась параллельно геологическим и геохимическим процессам, которые происходили на планете. И сегодня от нее зависят все процессы, протекающие в живых организмах. Без атмосферы планета стала бы безжизненной пустыней, подобной Луне.
Из чего она состоит?
Вопросом о том, что такое атмосфера и какие элементы в нее входят, заинтересовал людей уже давно. Основные составляющие этой оболочки были известны уже в 1774 году. Их установил Антуан Лавуазье. Он обнаружил, что состав атмосферы большей частью образован из азота и кислорода. С течением времени ее составляющие уточнялись. И теперь известно, что в ней находятся еще многие другие газы, а также вода и пыль.
Рассмотрим более подробно то, из чего состоит атмосфера Земли возле ее поверхности. Самый распространенный газ - азот. Его содержится немного больше 78 процентов. Но, несмотря на такое большое количество, в воздухе азот практически не активен.
Следующий по количеству и очень важный по значению элемент - кислород. Этого газа содержится почти 21%, и он как раз проявляет очень высокую активность. Его специфическая функция состоит в окислении мертвого органического вещества, которое в результате этой реакции разлагается.
Газы с низким содержанием, но важным значением
Третий газ, который входит в состав атмосферы, - аргон. Его чуть-чуть меньше, чем один процент. После него идут углекислый газ с неоном, гелий с метаном, криптон с водородом, ксенон, озон и даже аммиак. Но их содержится настолько мало, что процентное содержание таких компонентов равняется сотым, тысячным и миллионным частям. Из них только углекислый газ играет существенную роль, поскольку он является строительным материалом, который необходим растениям для фотосинтеза. Другая его важная функция состоит в том, чтобы не пропускать радиацию и поглощать часть солнечного тепла.
Еще один малочисленный, но важный газ - озон существует для удержания ультрафиолетового излучения, идущего от Солнца. Благодаря этому свойству все живое на планете надежно защищено. С другой стороны, озон влияет на температуру стратосферы. Из-за того, что он поглощает это излучение, происходит нагревание воздуха.
Постоянство количественного состава атмосферы поддерживается безостановочным перемешиванием. Ее слои перемещаются как по горизонтали, так и по вертикали. Поэтому в любом месте земного шара достаточно кислорода и нет избытка углекислого газа.
Что еще присутствует в воздухе?
Следует отметить, что в воздушном пространстве можно обнаружить пар и пыль. Последняя состоит из пыльцы и частичек почвы, в городе к ним присоединяются примеси твердых выбросов из выхлопных газов.
А вот воды в атмосфере много. При определенных условиях она конденсируется, и появляются облака и туман. По сути это одно и то же, только первые появляются высоко над поверхностью Земли, а последний стелется по ней. Облака принимают разнообразную форму. Этот процесс зависит от высоты над Землей.
Если они образовались в 2 км над сушей, то их называют слоистыми. Именно из них проливается на землю дождь или падает снег. Над ними до высоты 8 км формируются кучевые облака. Они всегда самые красивые и живописные. Именно их рассматривают и гадают, на что они похожи. Если такие образования появятся на следующих 10 км, они будут очень легкими и воздушными. Их название перистые.
На какие слои делится атмосфера?
Хотя они и имеют сильно отличающиеся друг от друга температуры, очень сложно сказать, на какой конкретной высоте начинается один слой и заканчивается другой. Это деление весьма условное и носит приблизительный характер. Однако слои атмосферы все же существуют и выполняют свои функции.
Самая нижняя часть воздушной оболочки названа тропосферой. Ее толщина увеличивается при перемещении от полюсов к экватору с 8 до18 км. Это самая теплая часть атмосферы, поскольку воздух в ней нагревается от земной поверхности. Большая часть водяного пара сосредоточена в тропосфере, поэтому в ней образуются тучи, выпадают осадки, гремят грозы и дуют ветра.
Следующий слой имеет толщину около 40 км и называется стратосферой. Если наблюдатель переместится в эту часть воздуха, то обнаружит, что небо стало фиолетовым. Это объясняется малой плотностью вещества, которое практически не рассеивает солнечные лучи. Именно в этом слое летают реактивные самолеты. Для них там открыты все просторы, поскольку практически нет облаков. Внутри стратосферы имеется слой, состоящий из большого количества озона.
После нее идут стратопауза и мезосфера. Последняя имеет толщину около 30 км. Она характеризуется резким понижением плотности воздуха и его температуры. Небо для наблюдателя видится в черном цвете. Здесь можно даже днем наблюдать звезды.
Слои, в которых практически нет воздуха
Продолжает строение атмосферы слой под названием термосфера - самая протяженная из всех остальных, ее толщина достигает 400 км. Этот слой отличается огромной температурой, которая может достигать 1700 °C.
Последние две сферы часто объединяют в одну и называют его ионосферой. Это связано с тем, что в них протекают реакции с выделением ионов. Именно эти слои позволяют наблюдать такое явление природы, как северное сияние.
Следующие 50 км от Земли отведены экзосфере. Это внешняя оболочка атмосферы. В ней происходит рассеивание частиц воздуха в космос. В этом слое обычно перемещаются спутники погоды.
Атмосфера Земли заканчивается магнитосферой. Именно она приютила большинство искусственных спутников планеты.
После всего сказанного, не должно остаться вопросов о том, что такое атмосфера. Если возникли сомнения в ее необходимости, то их легко развеять.
Значение атмосферы
Главная функция атмосферы заключается в защите поверхности планеты от перегрева в дневное время и чрезмерного остывания ночью. Следующее важное значение этой оболочки, которое никто не будет оспаривать, в том, чтобы снабжать кислородом всех живых существ. Без этого они задохнулись бы.
Большинство метеоритов сгорают в верхних слоях, так и не долетев до поверхности Земли. И люди могут любоваться летящими огнями, принимая их за падающие звезды. Без атмосферы вся Земля была бы усеяна кратерами. А о защите от солнечного излучения уже говорилось выше.
Как влияет человек на атмосферу?
Очень негативно. Это связано с разрастающейся деятельностью людей. Основная доля всех отрицательных моментов приходится на промышленность и транспорт. Кстати, именно автомобили выделяют почти 60% всех загрязняющих веществ, которые проникают в слои атмосферы. Оставшиеся сорок делят между собой энергетика и промышленность, а также отрасли по уничтожению отходов.
Список вредных веществ, которые ежедневно пополняют состав воздуха, очень длинный. Из-за транспорта в атмосфере оказываются: азот и сера, углерод, синец и сажа, а также сильный канцероген, вызывающий рак кожи - бензопирен.
На долю промышленности приходятся такие химические элементы: сернистый газ, углеводород и сероводород, аммиак и фенол, хлор и фтор. Если процесс будет продолжаться, то скоро ответы на вопросы: «Что такое атмосфера? Из чего она состоит?» будут совсем другими.
Атмосфера — это газовая оболочка планеты. Газы, которые составляют атмосферу Земли, называются воздухом. Воздух повсюду окружает нас. Для человека воздух невидим и часто мы его даже не ощущаем. Но если, к примеру, мы помахаем рукой, то мы почувствуем, что что-то соприкасается с рукой. Еще один пример: высуньте руку из окна мчащегося автомобиля, и сразу покажется что воздух стал плотным и упругим. Те, кто имел несчастье попасть в ураган, подтвердят, что воздух может валить с ног, срывать крыши с домов, переворачивать вверх дном машины и с корнем вырывать даже толстые деревья.
Воздух состоит из мельчайших частиц — молекул. Их не разглядеть даже в самый мощный микроскоп. Да и расстояния между молекулами в воздухе гораздо больше, чем размеры самих молекул. Поэтому не удивительно, что увидеть воздух нам никак не удается.
Молекулы воздуха находятся в непрерывном беспорядочном движении. Но почему они не улетают с Земли? Ведь со стороны космоса нет никаких препятствий, которые могли бы их остановить. Дело в том, что Земля притягивает к себе молекулы воздуха точно так же, как и все другие тела. Поэтому большая часть молекул атмосферы находится у поверхности Земли.
Барометр-анероид — компактный прибор для измерения атмосферного давления. Долгое время он служил также основным предсказателем погоды, указывая на «великую сушь» или «дожди и грозы».
Чем выше над Землёй, тем меньше молекул остаётся в воздухе — он становится разреженным. В горах, на высоте 3000 м над уровнем моря, уже трудно дышать. На высочайшую вершину планеты Эверест (8848 м) даже тренированные альпинисты поднимаются с кислородными масками. Если же пассажир самолета, летящего на высоте 10 км, подышит воздухом, находящимся за бортом, он потеряет сознание. Поэтому в салоне самолетов всегда есть кислородные маски. Ведь появись в фюзеляже самолета даже крохотная дырочка, воздух из салона устремится наружу, где молекулы располагаются гораздо менее плотно. (Точно так же поступят, например, пассажиры электрички, если в час пик к битком заполненному вагону подсоединят пустой). В результате воздух в самолете станет почти непригодным для дыхания. Чем дальше от поверхности Земли, тем меньше остается молекул в воздухе. Нельзя определенно сказать, где кончается атмосфера. Принято считать, что толщина атмосферы Земли достигает нескольких тысяч километров.
На высочайшей вершине мира Эвересте (8848 м) воздух настолько разрежен, что почти все альпинисты, которым удалось достичь этой рекордной точки, пользовались кислородными масками.
Вся жизнь на нашей планете сосредоточена в нижних, наиболее плотных слоях атмосферы — тропосфере. Толщина ее изменяется от 8 км у полюсов до 17 км у экватора. Конечно, тропосфера не отделена от верхних слоев пограничными столбами. Но в тропосфере температура воздуха температура воздуха понижается с высотой — чем выше, тем холоднее, а в верхних слоях атмосферы температура меняется несколько иначе.