Состав атмосферы

Атмосфера Земли представляет собой механическую смесь газов. Сухой воздух вблизи поверхности Земли, если удалить из него влагу и частицы пыли, в своем объеме содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа, и всего лишь 0,01% приходится на долю всех остальных газов: водорода, гелия, криптона, ксенона, радона, закиси азота, йода, водяного пара, озона, метана и др.

Пробы воздуха, взятые автоматическими приборами на различных высотах, показали, что до высоты 100 км состав атмосферы существенно не меняется. Непрерывное турбулентное или хаотическое движение воздуха и большие скорости ветра препятствуют разделению газов в соответствии с их удельным весом. Выше 90—100 км состав атмосферы также почти постоянен: она состоит главным образом из азота и кислорода. Но под действием ультрафиолетовой солнечной радиации молекулы кислорода здесь расщепляются на атомы, и начиная со 110—120 км кислород почти весь атомарный. Предполагается, что выше 400—500 км и азот находится в атомарном состоянии.

От других газов отличается водяной пар, который попадает в атмосферу в результате испарений с Земли. Большая его часть (90%) сосредоточена в самом нижнем пятикилометровом слое атмосферы, с высотой его количество очень быстро уменьшается. Дело в том, что количество водяного пара зависит от температуры воздуха: чем она ниже, тем пара меньше, а с высотой температура воздуха по-нижа,ется.

Когда количество водяного пара при данной температуре достигает максимума, он насыщает пространство. Например, при +30° в кубометре воздуха может находиться максимум 30 г водяного пара, а при —30° всего лишь 0,3 г. Не насыщенный водяным паром воздух может стать насыщенным, если его охладить. Если количество пара достигает максимума при данной температуре, то при дальнейшем охлаждении воздуха пар превращается в мельчайшие капельки воды, т. е. конденсируется. Так образуются облака: при восходящем движении воздух расширяется и охлаждается, а содержащийся в нем водяной пар конденсируется.

Атмосфера содержит также много пыли, которая попадает туда с поверхности Земли и частично из космоса. При сильных волнениях ветры подхватывают водяные брызги из морей и океанов. Так попадают в атмосферу из воды частицы соли. В результате извержения вулканов, лесных пожаров, работы промышленных объектов и т. д. воздух загрязняется продуктами неполного сгорания. Больше всего пыли и других примесей в приземном слое воздуха. Даже после дождя в 1 см³ содержится около 30 тыс. пылинок, а в сухую погоду их Е несколько раз больше.

Все эти мельчайшие примеси влияют на цвет неба. Молекулы газов рассеивают коротковолновую часть спектра солнечного луча, т. е. фиолетовые и синие лучи. Поэтому днем небо голубого цвета. А частицы примесей, которые значительно крупнее молекул газов, рассеивают световые лучи почти всех длин волн. Поэтому, когда воздух запылен или в нем содержатся капельки воды, небо становится белесоватым. На больших высотах небо темно-фиолетовое и даже черное.