Взаимодействие атмосферы и гидросферы

     Содержание 

     Введение                                                                                                      3

     Взаимодействие  атмосферы и гидросферы                                                4

     Заключение                                                                                                 9

     Список  литературы                                                                                   10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Общая циркуляция атмосферы — планетарная система воздушных течений над земной поверхностью. Создает в основном режим ветра. С переносом воздушных масс общей циркуляцией связан глобальный перенос тепла и влаги.

     Неравномерное распределение тепла в атмосфере  приводит к неравномерному распределению  атмосферного давления, а от распределения  давления зависит движение воздуха, или воздушные течения.

     С перемещениями воздуха в процессе общей циркуляции связаны основные изменения погоды: воздушные массы, перемещаясь из одних областей Земли в другие, приносят с собой новые условия температуры, влажности, облачности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Взаимодействие  атмосферы и гидросферы 

     В атмосфере вода находится в трех агрегатных состояниях - газообразном (водяной пар), жидком (капли дождя) и твердом (кристаллики снега  и льда). Содержание воды в атмосфере  сравнительно невелико - около 0, 001% всей ее массы на нашей планете. Тем  не менее, это совершенно незаменимое  звено природного круговорота воды.

     Основным  источником атмосферной влаги являются поверхностные водоемы и увлажненная  почва; кроме того, влага поступает  в атмосферу в результате испарения  воды растениями, а также дыхательных  процессов живых существ. Расчеты  показывают, что если бы весь объем  водяного пара в атмосфере сконденсировался и был равномерно распределен  по поверхности земного шара, то он образовал бы слой воды высотой  всего лишь в 25 мм. Дождей выпадает значительно больше в результате быстрого круговорота общего запаса атмосферной влаги.

     Облака  и водяные пары поглощают и  отражают избыток солнечной радиации, а также регулируют ее поступление  на Землю. Одновременно они задерживают  встречное тепловое излучение, идущее от поверхности Земли в межпланетное пространство. Содержание воды в атмосфере  определяет погоду и климат местности. От него зависит, какая установится  температура, образуются ли облака над  данной территорией, пойдёт ли из облаков  дождь, выпадет ли роса. Охлаждаясь, он конденсируется, образуются облака, и при этом выделяется огромное количество энергии, которую водяной пар  возвращает атмосфере. Именно эта энергия  заставляет дуть ветры, переносит сотни  миллиардов тонн воды в облаках и  увлажняет дождями поверхность  Земли.

     Испарение состоит в том, что молекулы воды, отрываясь от водной поверхности  или влажной почвы, переходят  в воздух и превращаются в молекулы водяного пара. В воздухе они двигаются  самостоятельно и переносятся ветром, а их место занимают новые испарившиеся молекулы. Одновременно с испарением с поверхности почвы и водоёмов происходит и обратный процесс - молекулы воды из воздуха переходят в воду или почву. Таким образом, атмосферная влага является самым активным звеном круговорота воды в природе.

     Источником  энергии круговорота воды является солнечная радиация. Средняя годовая  энергия равняется примерно 0,1—0,2 квт/м², что соответствует 0,73—1,4 миллиона калорий на квадратный метр. Такое количество тепла может испарить слой воды толщиной от 1,3 до 2,6 м. Эти цифры включают все фазы круговорота: испарение, конденсацию в виде облаков, осадки и все формы воздействия на жизнь животных и растений.

     При кажущейся легкости и воздушности  облака содержат значительное количество воды. Воздух, в котором количество испаряющихся молекул водяного пара равно количеству возвратившихся молекул, называется насыщенным, а сам процесс  — насыщением. Чем больше температура  воздуха, тем больше водяного пара может в нём содержаться. Так, в 1м³ воздуха при температуре +20 °С может содержаться 17 г водяного пара, а при температуре - 20 °С только 1 г водяного пара. Поскольку объемы облаков очень велики (десятки кубических километров), то даже одно облако может содержать в виде капель или кристалликов льда сотни тонн воды. Эти гигантские водные массы непрерывно переносятся воздушными потоками над поверхностью Земли, вызывая на ней перераспределение воды и тепла. Поскольку вода обладает исключительно высокой удельной теплоемкостью, испарение ее с поверхности водоемов, из почвы, транспирация растений поглощают до 70% энергии, получаемой Землей от Солнца. Количество теплоты, затраченное на испарение (скрытая теплота парообразования), поступает вместе с водяным паром в атмосферу и выделяется там при его конденсации и формировании облаков. В результате заметно снижается температура водных поверхностей и прилегающего к ним слоя воздуха, поэтому вблизи водоемов в теплое время года намного прохладнее, чем в континентальных районах, которые получают такое же количество солнечной энергии.

     Масса облаков и водяные пары, содержащиеся в атмосфере, существенно воздействуют и на радиационный режим планеты: с их помощью происходят поглощение и отражение избытка солнечной  радиации, и тем самым в известной  степени регулируется ее поступление  на Землю. Одновременно облака экранируют встречные тепловые потоки, идущие с поверхности Земли, снижая теплопотери  в межпланетное пространство. Из всего  этого слагается погодообразующая функция атмосферной влаги.

     Атмосферные осадки вместе с температурой являются основными климатическими элементами, от которых зависит животный и  растительный мир, а также и экономика  обитаемых зон земного шара.

     Атмосферная влага, кроме переноса воды и тепла, осуществляет и другие, не менее  важные функции, сущность и значение которых начали изучать совсем недавно. Оказывается, содержащаяся в атмосфере  вода активно участвует и в  переносе масс твердых веществ. Ветер  поднимает в воздух частицы почвы, срывает пену с морских волн, уносит мельчайшие капельки соленой воды. Помимо этого, соли могут попадать в  воздух и в молекулярно-дисперсном виде, благодаря так называемому  физическому испарению их с поверхности  океана. Поэтому океан можно считать  главным поставщиком хлора, бора и йода для атмосферы, дождевых и  речных вод.

     Таким образом, дождевая влага, находясь в  облаке, уже содержит некоторое количество солей. В ходе мощных циркуляционных процессов, осуществляющихся в облачных массах, вода и частицы солей, почвы, пыли, взаимодействуя, образуют растворы разнообразнейшего состава.

     В дождевых каплях находят десятки  химических элементов и различные  органические соединения. Обычная дождевая капля весом 50 мг при падении с  высоты 1 км «промывает» 16 л воздуха, а 1 л дождевой воды захватывает с собой примеси, содержавшиеся в 300 тыс. л воздуха. В итоге с каждым литром дождевой воды на Землю поступает до 100 мг примесей. Из общего количества растворенных веществ, уносимых реками с материков в океан, почти половина возвращается обратно с атмосферными осадками. При этом на каждый квадратный километр земной поверхности приходится до 700 кг одних лишь азотистых соединений (в пересчете на чистый азот), а это уже ощутимая подкормка для растений.

     Интересно отметить, что функцию дождя как  переносчика минеральных соединений и питательных веществ нельзя свести к простому подсчету. В.Е. Кабаев много лет прослеживал прямую связь между размером урожая хлопка и количеством воды в осадках. В 1970 году он пришел к интересному  выводу: стимулирующее воздействие  дождя на посевы вызвано, очевидно, присутствием в нем пероксида  водорода. Установив эту функцию  дождя, ученый считает возможным  искусственно доставлять растениям  пероксид водорода, добавляя его в  воду при опрыскивании.

     Влажность воздуха характеризуется несколькими  показателями:

     Абсолютная  влажность воздуха — количество водяного пара, содержащегося в воздухе, выраженное в граммах на кубический метр, иногда ещё называется упругостью или плотностью водяного пара. При  температуре 0 °С абсолютная влажность насыщенного воздуха — 4, 9 г/м³. В экваториальных широтах абсолютная влажность воздуха составляет около 30 г/м³, а в приполярных областях - 0, 1 г/м³.

     Процентное  отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к количеству водяного пара, которое может содержаться  в воздухе при данной температуре, называется - относительной влажностью воздуха. Она показывает степень  насыщения воздуха водяным паром. Если, например, относительная влажность  равна 50%, это значит, что воздух содержит только половину водяного пара из того количества, которое он мог бы вместить при данной температуре.

     При малейшем понижении температуры  насыщенный водяным паром воздух уже не способен больше вместить влагу  и из него выпадают атмосферные осадки, например, образуется туман или выпадает роса. Водяной пар при этом конденсируется — переходит из газообразного состояния в жидкое.

     Туман — форма конденсации паров  воды в виде микроскопических капель или ледяных кристаллов, которые, собираясь в приземном слое атмосферы (иногда до нескольких сотен метров), делают воздух менее прозрачным. Образование  туманов начинается с конденсации  или сублимации водяного пара на ядрах  конденсации — жидких или твёрдых  частицах, взвешенных в атмосфере.

     Туманы  из водных капель наблюдаются главным  образом при температурах воздуха  выше −20 °C, но может встречаться  даже и при температурах ниже −40 °C. При температуре ниже −20 °C преобладают  ледяные туманы.

     Туманы  в населённых пунктах бывают чаще, чем вдали от них. Этому способствует повышенное содержание гидроскопических ядер конденсации (например, продуктов  сгорания) в городском воздухе. Самое  большое количество туманных дней на уровне моря — в среднем более 120 в году.

     Из-за охлаждения воздуха водяной пар  конденсируется на объектах вблизи земли  и превращается в капли воды. Это  происходит обычно ночью. В пустынных  регионах роса является важным источником влаги для растительности. Достаточно сильное охлаждение нижних слоёв  воздуха происходит, когда после  заката солнца поверхность земли  быстро охлаждается посредством  теплового излучения. Благоприятными условиями для этого являются чистое небо и покрытие поверхности, легко отдающее тепло, например травяное. Особенно сильное образование росы происходит в тропических регионах, где воздух в приземном слое содержит много водяного пара и благодаря  интенсивному ночному тепловому  излучению земли существенно  охлаждается. При отрицательных  температурах образуется иней. 
 

     Заключение 

     Вся биосфера планеты есть замкнутая система с относительно постоянной массой и обменивается с космическим пространством лишь энергией, поэтому человечеству следует учитывать его состояние и её способность самовосстанавливать свою биомассу, которую используют человечество. Еще несколько десятилетий назад отношение всех народов к природе определялось лишь одним девизом: подчинить, взять самое большее, ничего не отдавая, поскольку, богатства Земли неисчерпаемые. Человечество и брало, разрушало, сжигало, вырубало, убивало, истощало, поглощало, не считая. Ныне настали другие времена, так как, подсчитав, опомнились. Обнаруживается, практически неисчерпаемых ресурсов в природе вообще нет. Условно пока еще можно относить к неисчерпаемых общие запасы воды на планете и кислороде в атмосфере. Но через их неравномерное распределение уже сегодня в отдельных районах и регионах Земли ощущается их острый недостаток. Поэтому уже сегодня необходимо беречь то самое простое, что у нас есть – это воздух и вода. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  литературы 

1. Небел Б. Наука  об окружающей среде: Как устроен  мир: В 2 т. - М.: Мир, 1993.
2. Захаров Е.И., Качурин Н.М., Панферова И.В. Основы общей экологии: Учеб. пособие. - Тула: ТулГТУ, 1992.
3. Ярошенко М. Ф. - Природа и человечество. - Кишинев, 1978.
4. Погосян Х. П., Общая циркуляция атмосферы, Л., 1972.
5. Тягунов Г.В., Ярошенко Ю.Г. Экология.  2-е изд., перераб. и доп. - М.: Логос, 2005.