Происхождение и эволюция атмосферы

Изучение атмосферы

Метеорология как наука об атмосфере, о ее составе, строении, свойствах и происходящих в ней процессах сформиро­валась во второй половине XVIII в. С тех пор начались систематические наблюдения за отдельными метеорологическими эле­ментами.Основные сведения о физическом состоя­нии приземных слоев атмосферы, о погоде и климате получают на метеорологических стан­циях с помощью инструментальных и визуаль­ных наблюдений. В мире более 8000 метео­станций и 800 аэрологических станций. Есть и автоматические метеостанции в труднодос­тупных районах (во льдах Арктики, высоко в горах).

С 30-х гг. нашего столетия начали осуще­ствляться аэрологические наблюдения за со­стоянием свободной атмосферы с помощью воздухоплавательных аппаратов - аэроста­тов и стратостатов. Стратосфера была первой трудной ступенькой на дороге в Космос. Одновременно стали применяться шары-зонды, поднимающиеся до высоты 15—16 км, и радиозонды до высоты 40 — 50 км. После Второй мировой войны по­явились метеорологические ракеты, подни­мающиеся до 100—120 км с весом научной аппаратуры до 1,5 т. Для исследования ионо-сферы начали применяться геофизические ра­кеты (в том числе с подопытными животны­ми), достигшие высоты почти 500 км с весом научной аппаратуры более 1,5 т. Первый в истории человечества искусственный спутник Земли (ИСЗ) был запущен в СССР 4 октяб­ря 1957 г. на высоту 947 км (в апогее), а 12 апреля 1961 г. - первый космический ап­парат «Восток», пилотируемый Ю. А. Гагари­ным. Начиная с 60-х гг. высокие слои атмо­сферы исследуются ИСЗ серии «Космос», си­стематически запускаются метеорологические спутники и др.

С конца 90-х гг. XX столетия постоянные наблюдения из Космоса осуществляют четыре полярно-орбитальных спутника, движущиеся вокруг Земли на высоте от 800 до 1000 км, и пять геостационарных спутников — на вы­соте около 36 000 км. Орбита последних сов­падает с плоскостью экватора, они движутся с той же угловой скоростью, что и Земля, на меридианах 0° в. д., 74° в. д., 140° в. д., 75° з. д. и 135° з. д. Они как бы подвешены над одной и той же точкой Земли и своими наблюдениями охватывают широтный пояс от 50° с. ш. до 50° ю. ш. и передают из Космо­са на Землю непрерывную информацию о тем­пературе земной и морской поверхности, об­лачности, ведут наблюдения за снежным и ле­довым покровом и т. д.

Состав атмосферы не всегда был таким, как сейчас. Предполагают, что первичная ат­мосфера состояла из водорода и гелия, кото­рые были самыми распространенными газами в Космосе и входили в состав протопланетно-го газово-пылевого облака.

Результаты исследований М. И. Будыко с количественными оценками изменения массы кислорода и углекислого газа на протяжении жизни Земли дают основание считать, что ис­торию вторичной атмосферы можно разделить на два главных этапа: бескислородной атмо­сферы и кислородной атмосферы - - на рубе­же примерно 2 млрд лет тому назад.

Первый этап начался после завершения об­разования планеты, когда началось разделе­ние первичного земного вещества на тяжелые (преимущественно железо) и относительно лег­кие (в основном кремний) элементы. Первые образовали земное ядро, вторые - - мантию. Эта реакция сопровождалась выделением теп­ла, в результате чего стала происходить дега­зация мантии --из нее стали выделяться раз­личные газы. Сила тяготения Земли оказалась способной удержать их возле планеты, где они стали скапливаться и образовали атмосферу Земли.

Состав этой начальной атмосферы сущест­венно отличался от современного состава воз­духа (табл. 1 ).

Таблица Состав воздуха при образовании атмосферы Земли

Дата добавления: 2014-03-13; просмотров: 432; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!