Общее землеведение - Мильков Ф.Н.
ISBN 5-06-000639-5
Скачать (прямая ссылка):
Азот, самый распространенный газ в воздушной тропосфере, химически мало активен. Являясь составной частью белков и их производных, он тем не менее усваивается большинством живых организмов не непосредственно из воздуха, а посредством азот-фиксирующих бактерий и водорослей.
Кислород, в отличие от азота, химически очень активный элемент. И наличие большой массы свободного (несвязанного) кислорода в современной атмосфере представляется парадоксальным явлением. Парадокс этот находит объяснение в захоронении органического углерода и освобождении кислорода в процессе фотосинтеза растений. Атмосфера питает кислородом воды океанов, озер и рек. Специфическая функция кислорода — окисление органического вещества гетеротрофных организмов, горных пород и недоокисленных газов, выбрасываемых в атмосферу вулканами. Без кислорода не было бы разложения мертвого органического вещества.
Подсчеты показывают, что в результате фотосинтеза в атмосферу ежегодно поступает 20•1O16 г кислорода. При общем его содержании в атмосфере 1,2-1021 г время одного оборота массы Ог в атмосфере равно примерно 6 тыс. лет.
Углекислого газа в атмосфере немного, но его роль в функционировании географической оболочки исключительно велика. Как уже говорилось в гл. I, углекислый газ представляет основной строительный материал для создания органического вещества при фотосинтезе:
6CO2 + 6H2O + Энергия=C6H12O6 + 6O2.
1 По другим данным, количество водяного пара в нижних слоях воздуха находится в пределах 0,1—1%, в отдельных случаях или уменьшаясь до сотых долей процента или возрастая до нескольких процентов.
91
В процессе фотосинтеза используется углекислый газ не только атмосферы, но и океана. При деструкции органического вещества большая часть углекислого газа, затраченного на его создание, возвращается обратно в атмосферу и гидросферу. Меньшая часть его захороняется в земной коре в виде каменного угля, нефти, горючих газов и рассеянного органического вещества. Возникающий дисбаланс углекислого газа в атмосфере исправлеятся выносом его из недр Земли вулканами.
Значение углекислого газа атмосферы для географической оболочки не ограничивается его участием в создании органического вещества. Важные последствия имеет свойство углекислого газа пропускать коротковолновую солнечную радиацию и поглощать часть теплового длинноволнового излучения, что создает так называемый парниковый эффект, выраженный в повышении температуры воздуха вблизи поверхности Земли.
При оценке водяного пара следует иметь в виду, что он: 1) поддерживает парниковый эффект, так как задерживает длинноволновое тепловое излучение земной поверхности; 2) представляет основное звено больших и малых круговоротов влаги; 3) влияет на климат, повышая температуру воздуха при конденсации водяных паров.
Соотношение газов в сухом воздухе в тропосфере почти не изменяется с высотой. Что касается водяного пара, то его процентное содержание с высотой уменьшается.
В воздухе тропосферы всегда присутствует примесь аэрозолей — мельчайших жидких и твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии. Это пыль земного и космического происхождения; твердые частицы дыма и пепла от лесных пожаров, сжигания топлива, извержения вулканов; частицы морской соли; пыльца и споры растений, бактерии. В среднем над каждым квадратным сантиметром в воздухе «висит» 108—109 аэрозольных частиц. Особенно много их в городах и крупных промышленных центрах, где к аэрозолям добавляются выбросы в атмосферу вредных газов, их примесей, образующихся при сжигании топлива.
Та или иная концентрация аэрозолей в атмосфере определяет ее прозрачность, что сказывается на солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. Наиболее крупные аэрозоли — ядра конденсации — способствуют превращению водяного пара в водяные капли.
Радиационный баланс земной поверхности и тепловой режим воздушной тропосферы
B гл. I уже говорилось, что главным, практически единственным энергетическим источником географической оболочки является солнечная радиация. B конечном итоге солнечная радиация
92
определяет и температурный режим воздушной тропосферы — важнейшего климатообразующего фактора Земли.
Земля словно купается в мощном потоке солнечной радиации, пронизывающей космическое пространство. О размерах ее можно судить по тому, что общее количество солнечного излучения в 2,2 млрд. раз превышает количество энергии, получаемое Землей.
Несмотря на непрерывное облучение, Земля (вместе с ее атмосферой) находится в состоянии радиационного равновесия: она теряет столько же радиации, сколько и получает ее. Если принять за 100 единиц поток солнечной радиации на границе атмосферы, то уходящая радиация (длинноволновое излучение земной поверхности атмосферы, уходящее в Космос) составит 70 единиц, остальные 30 единиц приходятся на отраженную и рассеянную коротковолновую солнечную радиацию, выходящую за границы атмосферы.
Температурный режим воздушной тропосферы формируется не просто под влиянием солнечной радиации, прорывающейся до нее сквозь более высокие слои атмосферы, а радиционного баланса земной поверхности — разности между поглощенной суммарной радиацией и эффективным излучением Земли.
