Московський Комітет Освіти

Московський Міський Педагогічний Університет

КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ГЕОГРАФІЇ І ЕКОЛОГІЇ

«Зміна газового складу атмосфери в минуле та сьогодення»

реферат по загальному землезнавство

студента I курсу, гр. 3 «Б»

Яковлєва М.Л.

Керівник: ст. викладач Клевкова

І.В.

Москва

2001

ЗМІСТ.

ВСТУП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... 3

I. ПОЯВА АТМОСФЕРИ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4

1) Зародження Землі;

2) Поява атмосфери;

3) Значення атмосфери;

II. СКЛАД

АТМОСФЕРИ ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5

1) Первинний склад ;

2) Нинішній склад;

3) Тенденції зміни;

III. ПРИЧИНИ І СЛІДСТВА

ЗМІНИ СКЛАДУ АТМОСФЕРИ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 11

1) Причини

а) антропогенний вплив;

б) природні впливу;

2) Наслідки

а) руйнування озонового екрану;

б) глобальне потепління клімату;

ВИСНОВОК ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15

СПИСОК

ЛІТЕРАТУРИ ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 16

ВСТУП

А тмосфера - газова оболонка Землі, саме завдяки атмосфері стало можливим зародження і подальший розвиток життя на нашій планеті. Значення атмосфери для Землі колосально - зникне атмосфера, зникне планета. Але Останнім часом з екранів телевізорів та динаміків радіоприймачів ми всі частіше і частіше чуємо про проблему забруднення атмосфери, про проблему руйнування озонового екрану, про згубний вплив сонячної радіації на живі організму і людини в тому числі. То тут то там відбуваються екологічні катастрофа надають в різного ступеня негативний вплив на земну атмосферу безпосередньо впливаючи на її газовий склад. На жаль, доводиться констатувати, що атмосфера з кожним роком промислової діяльності людини ставати все менше і менше придатною для нормальної життєдіяльності живих організмів.

У своїй роботі я прагну розглянути всю історію земної атмосфери, а саме її газового складу, починаючи з моменту утворення і закінчуючи нашим часом. При цьому, торкнувшись початковий етап розвитку атмосфери, первинний і нинішній газовий, а також причини і наслідки його зміни.

Головне завдання роботи - виявити динаміку зміни змісту різних газів в атмосфері з плином часу, і вказати ті фактори впливу, які служать каталізаторами в цих процесах.
I. ПОЯВА АТМОСФЕРИ

1.Зарожденіе Землі.

Перш ніж говорити про походження планети Земля, необхідно висвітлити питання про походження всієї Сонячної системи в цілому. «Іммануїл Кант (1755 р.) вважав, що Сонячна система виникла при еволюційному розвитку холодної пилової туманності, в центрі утворилося Сонце, в периферійних частинах - планети »(3). Цією ж теорії дотримувався і французький математик
Лаплас. Але були ще й інші версії утворення Сонячної системи. За теорії О.Ю. Шмідта планети утворилися в результаті викиду Сонцем величезного протуберанця, що стала наслідком зіткнення Сонця з якимось небудь космічним об'єктом. За третій теорії Сонце захопило хмара, внаслідок чого утворилися планети.

«Більшість вчених вважає, що Сонце і планети утворилися близько
4,6 мільярда років тому з величезної хмари твердих крихітних частинок і газів, що називається туманністю. Тверді частинки і частину газу залишилися від колишніх вже згасли зірок. Покоряючись власній внутрішній силі тяжіння, туманність початку, обертаючись, стискуватися. Частинки речовини, стикаючись на неймовірній швидкості в центрі туманності, виділяли стільки теплоти, що народилися блискучі зірка Сонце. Інша частина туманності утворила навколо Сонця кільце, зіткнення часток усередині якого призвели до утворення планет. Деякий час планети були розжарений »(2).
Так, поряд з іншими, утворилася і наша планета.

2.Появленіе атмосфери.

Вік атмосфери прийнято прирівнювати до віку самої планети Земля
- Приблизно 5000 мільйонів років. На початковому етапі свого формування
Земля розігрілася до значних температур. «Якщо, як вважає більшість вчених, тільки що утворилася Земля була надзвичайно гарячої (мала температуру близько 9000 (C), то більшість газів, складових атмосферу, повинні були б покинути її. У міру поступового охолодження і затвердіння Землі гази, розчинені в рідкому земній корі, виходили б з неї »(8). З цих газів і склалася первинна земна атмосфера, завдяки якій стало можливим зародження життя.

II .. СКЛАД АТМОСФЕРИ.

1.Первічний склад.

Як тільки Земля охолола, навколо неї, з виділених газів, сформувалася атмосфера. Точне процентне співвідношення елементів хімічного складу первинної атмосфери, на жаль, визначити не представляється можливим, але можна з точністю припустити, що гази, що входять до її складу, були подібні до тих, які зараз викидаються вулканами - вуглекислий газ, водяна пара і азот. «Вулканічні гази у вигляді перегрітих парів води, вуглекислого газу, азоту, водню, аміаку, кислих димів, благородних газів і кисню формували праатмосферу. У цей час нагромадження кисню в атмосфері не відбувалося, оскільки він витрачався на окислення кислих димів (HCl, SiO2, H2S) »(1).

Існують дві теорії походження самого важливого для життя хімічного елемента - кисню. У міру охолодження Землі температура впала приблизно до 100 (C, більша частина водяної пари сконденсувалася і випала на земну поверхню перший дощем, внаслідок, чого утворилися річки, моря і океани - гідросфера. «Водяна оболонка на Землі забезпечила можливість накопичення ендогенного кисню, ставши його акумулятором і (за насиченні) постачальником в атмосферу, до цього часу вже очищену від води, вуглекислоти, кислих димів, і інших газів в результаті минулих злив »(1).

Інша теорія стверджує, що кисень утворився при фотосинтезі в результаті життєдіяльності примітивних клітинних організмів, коли рослинні організми розселилися по всій Землі, кількість кисню в атмосфері стало швидко збільшуватися. Проте, багато вчених схильні розглядати обидві версії без взаємного виключення.

2.Нинешній склад.

У сьогоднішньому хімічний склад атмосфери (рис.1) переважає азот і кисень. Представництво таких елементів як вуглекислий газ, аргон і інших інертних газів дуже мало, в цілому близько 1%, але мінімальна зміна їхнього змісту може мати серйозний вплив на життя нашої планети.

Рис.1 Хімічний склад атмосфери (Неклюкова, 1976).

Домінуючі гази. Розглянемо властивості хімічних елементів домінуючих у складі земної атмосфери.

Кисень. Кисень є одним з основних газів атмосфери (майже
21%), найбільш важливим для життя на планеті. «Атмосфера містить близько 1015 тонн вільного кисню, тоді як в земній корі його напевно більше
1019 тонн »(1). Найпоширеніший елемент на Землі (мал. 2).

Рис. 2 Співвідношення кисню та інших хімічних елементів на Землі

(бгато, 1985).
Саме завдяки йому можливо дихання живих організмів. Кисень хімічно активний, легко вступає в реакції з багатьма хімічними елементами та сполуками. Відомі три ізотопи кисню - 16O, 17O, 18O. У звичайних умовах їх вміст в атмосфері становить відповідно (%) 99,74,
0,04 і 0,20. «Найсильнішим окислювачем є триатомним з'єднання кисню - озон (О3). Він складає в атмосфері незначну домішка »(4). На висоті приблизно 22 - 25 км озон досягає максимальної концентрації - озоновий екран, який поглинає ультрафіолетове випромінювання
Сонця (0,29 мікрона), згубний для всього живого.

Азот. «Азот - один з основних компонент органічної матерії, і з огляду на те, що він хімічно набагато менш активний, ніж кисень, необхідні особливі умови для утворення сполук азоту і для засвоєння його живими організмами. Ці умови ще поки недостатньо вивчені »(4). Азот
- Найпоширеніший газ в атмосфері, близько 78%. «Азот атмосфери грає величезну роль у геохімічних процесах, активно беручи участь у диференціації мінеральної речовини, з одного боку, в синтезі органічних речовин - з інший. Остання забезпечується біохімічними реакціями. Відомо, що азот бере участь у фотосинтезі, синтезі білків і нуклеїнових кислот.
Отже, без азоту життя у тому вигляді, в якому ми її знаємо, неможлива »(1).

Вуглець. Вуглець в земній атмосфері в основному представлений вуглекислим газом (CO2). Вуглекислий газ необхідний рослинам, тому що використовується ними для дихання. Зміст CO2 в атмосфері так само впливає на тепловий баланс
Землі. Діяльність людини (спалювання вугілля і нафти) веде до підвищення його концентрації.

Водяний пар. Водяний пар грає головну роль в утворенні парникового ефекту. Водяний пар пропускає короткохвильову сонячну радіацію, і поглинає довгохвильове випромінювання Землі. З ним пов'язано освіта хмарних систем.

3.Тенденціі зміни.

«Немає єдиної думки про природу і характер змін у складі атмосфери за останні 1000 мільйонів років. Геологічні процеси
(вулканічна активність, освіта вапняків та вугілля) повинні були зробити певний вплив на склад атмосфери. І є підстави припускати, що протягом останніх 300 мільйонів років кількість кисню і вуглекислого газу, оскільки ці гази пов'язані з вищезазначеними процесами, коливалося значно щодо теперішнього рівня »(4).

Рис. 3 «Графік збільшення вмісту CO2 в атмосфері в період з 19-20 ст.

(Неклюкова 1976).

Така зміна змісту CO2, звичайно, спричинене діяльністю людини - спалювання вугілля (рис. 3). «Починаючи з 1900 року, кількість палива, що спалюється подвоюється кожні 10 років. Так як вугілля складається на 90% з вуглецю, при горінні з'єднується з киснем, то в атмосфері збільшується кількість вуглекислого газу »(8).

Зміст парникових газів в атмосфері безпосередньо залежить від періодів потепління на нашій планеті (рис. 4). «Була встановлена кореляція між періодами потепління і вмістом в атмосфері вуглекислого газу й метану.
18 тисяч років тому, в епоху максимального зледеніння, коли льодовий панцир покривав всю північну половину Європи і Північної Америки, вміст парникових газів було менше »(5).

« За останні 850 років на Землі відбулося п'ять льодовикових періодів, коли температури на Землі опускалися на 3 (C нижче нинішніх »(7).

В основному, більш-менш сильні зміни газового складу атмосфери відбувалося в останні два століття, адже саме в цей період людство здійснило суттєві кроки в своєму технічному розвитку.
Особливо сильно позначився на атмосфері прихід НТР (Науково Технічна
Революція). «Діяльність людини почала впливати на атмосферу в початку XIX ст. внаслідок розвитку важкої

Рис. 4 Коливання температури на Землі за останні 850.000 років

(Мирская, 1997). промисловості. Дим тисяч заводських труб, сажа мільйонів вугільних камінів в міських будинках затягнули небо смогом. Проблема смогу існує в багатьох країнах і зараз »(7).

рис. 5 Концентрація атмосферного CO2 (Костіцин, 1984).

III.ПРІЧІНИ І НАСЛІДКИ ЗМІНИ ГАЗОВОГО СКЛАДУ АТМОСФЕРИ.

1.Прічіни.

Існує маса причин зміни газового складу атмосфери - перший, і найголовніше це діяльність людини. Друге, як не дивно, -- діяльність самої природи. а) антропогенний вплив. Діяльність людини надає руйнівну дію на хімічний склад атмосфери. При виробництві в навколишнє середовище викидається вуглекислий газ і ряд інших парникових газів. Особливо небезпечний викид CO2 різними заводами та підприємствами (рис.
5). «Усі найбільші міста, як правило, лежать в шарі щільного туману. І не від того, що часто розташовані в низинах або біля води, а через ядер конденсації, зосереджених над містами. У деяких місцях повітря настільки забруднений частками вихлопних газів і промислових викидів, що велосипедисти змушені надягати маски. Ці частки служать ядрами конденсації для туману »(7). Так само згубний вплив роблять вихлопні гази автомобілів, що містять оксид азоту, свинець, а також велика кількість діоксиду вуглецю (вуглекислого газу).

Однією з головних особливостей атмосфери є наявність озонового екрану. Фреони - фтор містять хімічні елементи, широко використовуються в виробництві аерозолів і холодильників, надають сильний вплив на озоновий екран, руйнуючи його.

«Щорічно під пасовища вирубуються тропічні ліси на території, рівної площі Ісландії, - в основному в басейні річки Амазонки (Бразилія).
Це може призвести до скорочення кількості опадів, тому що кількість вологи, випаровуваної деревами, скорочується. Вирубка лісів сприяє і посиленню парникового ефекту, адже рослини поглинають вуглекислий газ »(7). б) природне вплив. І природа вносить свій внесок в історію атмосфери Землі, в основному, запилені її. «Величезні маси пилу піднімають в повітря вітри пустель. Вона заноситься на велику висоту і може рознести дуже далеко. Візьмемо ту ж Сахару. Дрібні частинки кам'янистих порід, підняті тут в повітря, закривають горизонт, крізь пилові покривало тьмяно світить Сонце »(6). Але небезпечні не тільки вітри.

У серпні 1883 року на одному з островів Індонезії вибухнула катастрофа - вибухнув вулкан Кракатау. При цьому близько семи кубічних кілометрів вулканічного пилу було викинуто в атмосферу. Вітри рознесли цей пил на висоту 70-80 км. Лише через роки цей пил осів.

Так само причиною появи величезної кількості пилу в атмосфері є падаючі на Землю метеорити. При попадання на земну поверхню, вони піднімають в повітря величезні маси пилу.

Так само в атмосфері періодично то з'являються, то зникають озонові дірки - діри в озоновому екрані. Багато вчених вважають це явище природним процесом розвитку географічної оболонки Землі.

2.Следствія.

Внаслідок промислової діяльності людини і природи атмосфера
Землі забруднюється різними речовинами починаючи від пилу і закінчуючи складними хімічними сполуками. Підсумком цього служить перш за все глобальне потепління клімату і руйнування озонового екрану планети. «Малі зміни в хімічному складі атмосфери здаються незначними для атмосфери в цілому. Але слід нагадати, що рідкісні гази, що входять до складу атмосфери, можуть зробити значний вплив на клімат і погоду »(8). а) Озоновий екран. Руйнування озонового екрану відбувається під дією фтор містять компонентів, які міститися в аерозолях і холодильниках. Потрапляючи в атмосферу, вступають в хімічну реакцію з озоном, руйнуючи його. Руйнування озонового екрану веде до неминучої загибелі всього живого на планеті від ультрафіолетового випромінювання Сонця б) Потепління клімату. «Деякі вчені, наприклад, вважають, що в Останніми роками із зростанням вуглекислого газу змінився тепловий баланс атмосфери, бо Земля стала більше поглинати інфрачервоній радіації, зменшився відхід тепла від Землі в космос, і підвищилася середня температура природного шару повітря. Деякі дослідники оцінюють підвищення температури в 0,01 (C в рік. Це свідчить про тісний зв'язок температури
Землі з хімічним складом атмосфери »(8). Підвищення температури веде до потепління клімату, що веде до танення льодовиків Антарктики і Антарктиди, а як наслідок підвищення рівня світового океану й затоплення прибережних районів.

Глобальне потеплення клімату можливо в результаті парникового ефекту. «Внаслідок парникового ефекту відбудеться помітний зсув кліматичних поясів. В результаті деякі крупні регіони миру стануть тепліше і суші, а інші - тепліше й вологі »(5).

| РІК | 2000 | 2025 | 2050 |
| t (| 1 | 1,5 | 2 |

Таблиця 1. Прогноз потепління температури на Землі (Максаковский,

1996).

Рис. 6 Графік потепління температури на Землі (Мирская, 1997).

За даними (таблиця 1, мал. 6) можна припустити, що до 2050 року температура на Землі в середньому підвищитися на 2 градуси, тому можна сміливо говорити про глобальне потепління клімату на планеті Земля.

ВИСНОВОК

У результаті проведеної роботи встановлено цілу низку закономірностей, що відбуваються в результаті зміни газового складу атмосфери.

Склад атмосфери не залишався постійним, а змінювався в часі, чуйно реагуючи на події та явища, що відбуваються на земній поверхні.
Хімічний склад первинної атмосфери в корені не п?? Хож на склад атмосферинаших днів.

В результаті активної промислової діяльності людини істотнізміни в газовому складі атмосфері відбувалися лише в останні двастоліття, але навіть і такого незначного часу вистачило для сильногозабруднення атмосфери і початку руйнування озонового екрану планети.

Головне наслідок всіх цих змін - глобальне потепління кліматуна Землі. У середньому, встановлено, що приблизно до 2050 року середньорічнатемпература підвищитися на два градуси, що має привести до підвищеннярівня світового океану, і затоплення прибережних районів материків.

Як не сумно це усвідомлювати, але тенденції обтяжуючі. Унайближчі 1000 років можливо найсильніше посилення парникового ефекту інаслідком цього буде не тільки танення вікових будинків, а й вимиранняживих організмів.

Список використаної літератури

1. Бгато В.І. Історія кисню земної атмосфери. - М.: Недра, 1985.

2. Гребхем С. Навколо світу. - Нью-Йорк: Кінгфішер, 1995.

3. Неклюкова Н.П. Загальне землезнавство. - М.: Просвещение, 1976.

4. Костіцин В.А. Еволюція атмосфери біосфери і клімату. - М.: Наука,

1984.

5. Максаковский В.П. Географічна картина світу. - Ярославль: Вехне-

Волзьке книжкове видавництво, 1996.

6. Мезенцев В.А. Енциклопедія чудес. - М.: Знание, 1983.

7. Мирская Е. Погода, - Лондон: Дорлінг Кіндерслі Limited, 1997.

8. Чандлер Т. Повітря навколо нас. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974.

-----------------------< br>

кисень

інші

азот

кисень

аргон

СО2

інші