Схема на структурата на земната атмосфера. Земна атмосфера и физични свойства на въздуха

Състав на атмосферата.Въздушната обвивка на нашата планета - атмосферапредпазва земната повърхност от вредното въздействие на ултравиолетовото лъчение на Слънцето върху живите организми. Освен това предпазва Земята от космически частици – прах и метеорити.

Атмосферата се състои от механична смес от газове: 78% от нейния обем е азот, 21% е кислород и по-малко от 1% е хелий, аргон, криптон и други инертни газове. Количеството кислород и азот във въздуха е практически непроменено, тъй като азотът почти не се свързва с други вещества, а кислородът, който, въпреки че е много активен и изразходван за дишане, окисление и горене, непрекъснато се попълва от растенията.

До надморска височина от приблизително 100 км процентното съдържание на тези газове остава почти непроменено. Това се дължи на факта, че въздухът постоянно се смесва.

В допълнение към споменатите газове атмосферата съдържа около 0,03% въглероден двуокис, който обикновено е концентриран в близост до земната повърхност и е разпределен неравномерно: в градовете, индустриалните центрове и зоните на вулканична дейност количеството му се увеличава.

В атмосферата винаги има известно количество примеси - водни пари и прах. Съдържанието на водна пара зависи от температурата на въздуха: колкото по-висока е температурата, толкова повече пара може да задържи въздухът. Поради наличието на парообразна вода във въздуха са възможни атмосферни явления като дъги, пречупване на слънчевата светлина и др.

Прахът навлиза в атмосферата при вулканични изригвания, пясъчни и прашни бури, при непълно изгаряне на гориво в топлоелектрически централи и др.

Структурата на атмосферата.Плътността на атмосферата се променя с надморската височина: тя е най-висока на повърхността на Земята и намалява с издигането й. Така на височина 5,5 км плътността на атмосферата е 2 пъти, а на височина 11 км е 4 пъти по-малка, отколкото в повърхностния слой.

В зависимост от плътността, състава и свойствата на газовете атмосферата е разделена на пет концентрични слоя (фиг. 34).

Ориз. 34.Вертикален разрез на атмосферата (стратификация на атмосферата)

1. Долният слой се нарича тропосфера.Горната му граница минава на височина 8-10 km на полюсите и 16-18 km на екватора. Тропосферата съдържа до 80% от общата маса на атмосферата и почти цялата водна пара.

Температурата на въздуха в тропосферата намалява с височина с 0,6 °C на всеки 100 m и на горната й граница е -45-55 °C.

Въздухът в тропосферата постоянно се смесва и се движи в различни посоки. Само тук се наблюдават мъгли, дъждове, снеговалежи, гръмотевични бури, бури и други метеорологични явления.

2. По-горе се намира стратосфера,който се простира до надморска височина 50-55 км. Плътността на въздуха и налягането в стратосферата са незначителни. Разреденият въздух се състои от същите газове като в тропосферата, но съдържа повече озон. Най-високата концентрация на озон се наблюдава на височина 15-30 км. Температурата в стратосферата се повишава с надморска височина и на горната си граница достига 0 °C и повече. Това е така, защото озонът абсорбира късовълновата енергия от слънцето, което води до затопляне на въздуха.

3. Лежи над стратосферата мезосфера,простираща се до надморска височина от 80 км. Там температурата отново пада и достига -90 °C. Плътността на въздуха там е 200 пъти по-малка, отколкото на повърхността на Земята.

4. Над мезосферата се намира термосфера(от 80 до 800 км). Температурата в този слой се повишава: на височина от 150 km до 220 °C; на надморска височина от 600 km до 1500 °C. Атмосферните газове (азот и кислород) са в йонизирано състояние. Под въздействието на късовълновата слънчева радиация отделните електрони се отделят от обвивките на атомите. В резултат на това в този слой - йоносферапоявяват се слоеве от заредени частици. Най-плътният им слой се намира на надморска височина 300-400 км. Поради ниската плътност слънчевите лъчи не се разпръскват там, така че небето е черно, звездите и планетите блестят ярко върху него.

В йоносферата има полярни светлини,Образуват се мощни електрически токове, които предизвикват смущения в магнитното поле на Земята.

5. Над 800 км е външната обвивка - екзосфера.Скоростта на движение на отделните частици в екзосферата се доближава до критичната - 11,2 mm/s, така че отделните частици могат да преодолеят гравитацията и да избягат в открития космос.

Значението на атмосферата.Ролята на атмосферата в живота на нашата планета е изключително голяма. Без нея Земята щеше да е мъртва. Атмосферата предпазва земната повърхност от силно нагряване и охлаждане. Неговият ефект може да се оприличи на ролята на стъклото в оранжериите: пропускане на слънчевите лъчи и предотвратяване на загубата на топлина.

Атмосферата предпазва живите организми от късовълнова и корпускулярна радиация на Слънцето. Атмосферата е средата, в която възникват метеорологични явления, с които е свързана цялата човешка дейност. Изследването на тази черупка се извършва в метеорологични станции. Ден и нощ, при всякакви метеорологични условия, метеоролозите следят състоянието на долния слой на атмосферата. Четири пъти на ден, а на много станции почасово измерват температурата, налягането, влажността на въздуха, отбелязват облачността, посоката и скоростта на вятъра, количеството на валежите, електрическите и звуковите явления в атмосферата. Метеорологичните станции са разположени навсякъде: в Антарктида и в тропическите гори, във високите планини и в огромните пространства на тундрата. Извършват се наблюдения и на океаните от специално построени кораби.

От 30-те години. ХХ век започнаха наблюдения в свободна атмосфера. Те започнаха да изстрелват радиозонди, които се издигат на височина 25-35 км и с помощта на радиооборудване предават на Земята информация за температурата, налягането, влажността на въздуха и скоростта на вятъра. В наши дни метеорологичните ракети и сателити също се използват широко. Последните имат телевизионни инсталации, които предават изображения на земната повърхност и облаци.

| |
5. Въздушната обвивка на земята§ 31. Нагряване на атмосферата

Състав на Земята. Въздух

Въздухът е механична смес от различни газове, които изграждат земната атмосфера. Въздухът е необходим за дишане живи организми, се използва широко в индустрията.

Фактът, че въздухът е смес, а не хомогенна субстанция, е доказан по време на експериментите на шотландския учен Джоузеф Блек. По време на един от тях ученият открива, че при нагряване на бял магнезий (магнезиев карбонат) се отделя „свързан въздух“, тоест въглероден диоксид, и се образува изгорял магнезий (магнезиев оксид). При изгаряне на варовик, напротив, „свързаният въздух“ се отстранява. Въз основа на тези експерименти ученият заключава, че разликата между въглеродния диоксид и разяждащите алкали е, че първият съдържа въглероден диоксид, който е една от съставките на въздуха. Днес знаем, че освен въглеродния диоксид, съставът на земния въздух включва:

Съотношението на газовете в земната атмосфера, посочено в таблицата, е характерно за долните й слоеве, до надморска височина от 120 km. В тези области се намира добре смесена, хомогенна област, наречена хомосфера. Над хомосферата се намира хетеросферата, която се характеризира с разлагането на газовите молекули на атоми и йони. Регионите са разделени един от друг с турбо пауза.

Химическата реакция, при която молекулите се разлагат на атоми под въздействието на слънчева и космическа радиация, се нарича фотодисоциация. При разпадането на молекулярния кислород се получава атомарен кислород, който е основният газ на атмосферата на височини над 200 km. На височини над 1200 км започват да преобладават водородът и хелият, които са най-леките от газовете.

Тъй като по-голямата част от въздуха е концентрирана в 3-те долни слоя на атмосферата, промените в състава на въздуха на височини над 100 km нямат забележим ефект върху общ съставатмосфера.

Азотът е най-разпространеният газ, който представлява повече от три четвърти от обема на въздуха на Земята. Съвременният азот е образуван от окисляването на ранната амонячно-водородна атмосфера от молекулярен кислород, който се образува по време на фотосинтезата. Понастоящем малки количества азот навлизат в атмосферата в резултат на денитрификация - процесът на редуциране на нитратите до нитрити, последван от образуването на газообразни оксиди и молекулярен азот, който се произвежда от анаеробни прокариоти. Известно количество азот навлиза в атмосферата по време на вулканични изригвания.

IN горни слоевеВ атмосферата, когато е изложен на електрически разряди с участието на озон, молекулярният азот се окислява до азотен оксид:

N 2 + O 2 → 2NO

При нормални условия моноксидът незабавно реагира с кислорода, за да образува азотен оксид:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Азотът е най-важният химичен елемент в земната атмосфера. Азотът е част от протеините и осигурява минерално хранене на растенията. Той определя скоростта на биохимичните реакции и играе ролята на разредител на кислорода.

Вторият най-често срещан газ в земната атмосфера е кислородът. Образуването на този газ е свързано с фотосинтетичната активност на растенията и бактериите. И колкото по-разнообразни и многобройни стават фотосинтезиращите организми, толкова по-значителен става процесът на съдържание на кислород в атмосферата. По време на дегазирането на мантията се отделя малко количество тежък кислород.

В горните слоеве на тропосферата и стратосферата под въздействието на ултравиолетовото слънчево лъчение (означаваме го като hν) се образува озон:

O 2 + hν → 2O

В резултат на същото ултравиолетово лъчение озонът се разлага:

O 3 + hν → O 2 + O

О 3 + O → 2О 2

В резултат на първата реакция се образува атомарен кислород, а в резултат на втората - молекулярен кислород. Всичките 4 реакции се наричат ​​„механизъм на Чапман“, кръстен на британския учен Сидни Чапман, който ги открива през 1930 г.

Кислородът се използва за дишането на живите организми. С негова помощ протичат процеси на окисляване и изгаряне.

Озонът служи за защита на живите организми от ултравиолетовото лъчение, което причинява необратими мутации. Най-висока концентрация на озон се наблюдава в долната стратосфера в рамките на т.нар. озонов слой или озонов екран, лежащ на надморска височина от 22-25 km. Съдържанието на озон е ниско: при нормално наляганецелият озон в земната атмосфера би заемал слой с дебелина само 2,91 mm.

Образуването на третия най-често срещан газ в атмосферата, аргон, както и неон, хелий, криптон и ксенон, се свързва с вулканични изригвания и разпадане на радиоактивни елементи.

По-специално, хелият е продукт на радиоактивното разпадане на уран, торий и радий: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (в тези реакции α-частицата е хелиевото ядро, което в По време на процеса на загуба на енергия улавя електрони и се превръща в 4 He).

Аргонът се образува при разпадането на радиоактивния изотоп на калия: 40 K → 40 Ar + γ.

Неонът излиза от магмени скали.

Криптонът се образува като краен продукт от разпада на уран (235 U и 238 U) и торий Th.

По-голямата част от атмосферния криптон се е образувал в ранните етапи от еволюцията на Земята в резултат на разпадането на трансуранови елементи с феноменално кратък период на полуразпад или е дошъл от космоса, където съдържанието на криптон е десет милиона пъти по-високо от това на Земята.

Ксенонът е резултат от деленето на урана, но по-голямата част от този газ остава от ранните етапи на формирането на Земята, от първичната атмосфера.

Въглеродният диоксид навлиза в атмосферата в резултат на вулканични изригвания и по време на разлагането на органични вещества. Съдържанието му в атмосферата на средните географски ширини на Земята варира значително в зависимост от сезоните на годината: през зимата количеството на CO 2 се увеличава, а през лятото намалява. Това колебание е свързано с активността на растенията, които използват въглероден диоксид в процеса на фотосинтеза.

Водородът се образува в резултат на разлагането на водата от слънчевата радиация. Но тъй като е най-лекият от газовете, които изграждат атмосферата, той постоянно се изпарява в открития космос и следователно съдържанието му в атмосферата е много малко.

Водната пара е резултат от изпарението на водата от повърхността на езерата, реките, моретата и сушата.

Концентрацията на основните газове в долните слоеве на атмосферата, с изключение на водните пари и въглеродния диоксид, е постоянна. В малки количества атмосферата съдържа серен оксид SO 2, амоняк NH 3, въглероден оксид CO, озон O 3, хлороводород HCl, флуороводород HF, азотен оксид NO, въглеводороди, живачни пари Hg, йод I 2 и много други. В долния слой на атмосферата, тропосферата, винаги има голямо количество суспендирани твърди и течни частици.

Източниците на прахови частици в земната атмосфера включват вулканични изригвания, цветен прашец, микроорганизми и, напоследък, човешки дейности, като изгарянето на изкопаеми горива по време на производството. Най-малките частици прах, които са кондензационни ядра, причиняват образуването на мъгли и облаци. Без прахови частици, постоянно присъстващи в атмосферата, валежите не биха паднали на Земята.

АТМОСФЕРА на Земята(гръцки atmos пара + sphaira топка) - газова обвивка, заобикалящи Земята. Масата на атмосферата е около 5,15 10 15. Биологичното значение на атмосферата е огромно. В атмосферата се извършва обмен на маса и енергия между живата и неживата природа, между флората и фауната. Атмосферният азот се абсорбира от микроорганизми; От въглероден диоксид и вода, използвайки енергията на слънцето, растенията синтезират органични вещества и отделят кислород. Наличието на атмосфера осигурява запазването на водата на Земята, което също е важно условиесъществуване на живи организми.

Изследвания, проведени с помощта на геофизични ракети за голяма надморска височина, изкуствени спътници на Земята и междупланетни автоматични станции, са установили, че земната атмосфера се простира на хиляди километри. Границите на атмосферата са нестабилни, те се влияят от гравитационното поле на Луната и налягането на потока от слънчеви лъчи. Над екватора в района на земната сянка атмосферата достига височини около 10 000 км, а над полюсите границите й са на 3000 км от земната повърхност. По-голямата част от атмосферата (80-90%) е разположена на надморска височина до 12-16 km, което се обяснява с експоненциалния (нелинеен) характер на намаляването на плътността (разреждането) на нейната газова среда с увеличаване на надморската височина над морското равнище.

Съществуването на повечето живи организми в естествени условия е възможно в още по-тесни граници на атмосферата, до 7-8 km, където е необходимо за активното протичане на биологични процесикомбинация от атмосферни фактори като газов състав, температура, налягане, влажност. Движението и йонизацията на въздуха, валежите и електрическото състояние на атмосферата също имат хигиенно значение.

Газов състав

Атмосферата е физическа смес от газове (Таблица 1), главно азот и кислород (78,08 и 20,95 об.%). Съотношението на атмосферните газове е почти същото до височини 80-100 км. Постоянността на основната част от газовия състав на атмосферата се определя от относителното балансиране на газообменните процеси между живата и неживата природа и непрекъснатото смесване на въздушните маси в хоризонтална и вертикална посока.

Таблица 1. ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ХИМИЧНИЯ СЪСТАВ НА СУХИЯ АТМОСФЕРЕН ВЪЗДУХ НА ЗЕМНАТА ПОВЪРХНОСТ

Газов състав	Обемна концентрация, %
Кислород
Въглероден двуокис
Азотен оксид
серен диоксид	0 до 0,0001
	От 0 до 0,000007 през лятото, от 0 до 0,000002 през зимата
Азотен диоксид	От 0 до 0,000002
Въглероден окис

На надморска височина над 100 km има промяна в процентното съдържание на отделните газове, свързана с дифузната им стратификация под влияние на гравитацията и температурата. В допълнение, под въздействието на ултравиолетови и рентгенови лъчи с къса дължина на вълната на надморска височина от 100 km или повече, молекулите на кислорода, азота и въглеродния диоксид се дисоциират на атоми. На голяма надморска височина тези газове се намират под формата на силно йонизирани атоми.

Съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата на различни региони на Земята е по-малко постоянно, което отчасти се дължи на неравномерното разпределение на големите промишлени предприятия, които замърсяват въздуха, както и на неравномерното разпределение на растителността и водните басейни на Земята, които абсорбират въглероден двуокис. Също така променливо в атмосферата е съдържанието на аерозоли (виж) - частици, суспендирани във въздуха, с размери от няколко милимикрона до няколко десетки микрона - образувани в резултат на вулканични изригвания, мощни изкуствени експлозии и замърсяване от промишлени предприятия. Концентрацията на аерозолите намалява бързо с надморската височина.

Най-променливият и важен от променливите компоненти на атмосферата е водната пара, чиято концентрация на земната повърхност може да варира от 3% (в тропиците) до 2 × 10 -10% (в Антарктида). Колкото по-висока е температурата на въздуха, толкова повече влага равни условияможе да бъде в атмосферата и обратно. По-голямата част от водната пара е концентрирана в атмосферата до надморска височина от 8-10 km. Съдържанието на водна пара в атмосферата зависи от комбинираното влияние на изпарението, кондензацията и хоризонталния транспорт. На голяма надморска височина, поради намаляването на температурата и кондензацията на парите, въздухът е почти сух.

Атмосферата на Земята, в допълнение към молекулярен и атомен кислород, също съдържа малки количества озон (виж), чиято концентрация е много променлива и варира в зависимост от надморската височина и времето на годината. Най-много озон се съдържа в района на полюса към края на полярната нощ на височина 15-30 km с рязко намаляване нагоре и надолу. Озонът възниква в резултат на фотохимичния ефект на ултравиолетовата слънчева радиация върху кислорода, главно на височина 20-50 км. Двуатомните молекули на кислорода частично се разпадат на атоми и, свързвайки неразградени молекули, образуват триатомни молекули на озон (полимерна, алотропна форма на кислорода).

Наличието в атмосферата на група от така наречените инертни газове (хелий, неон, аргон, криптон, ксенон) е свързано с непрекъснатото протичане на естествени процеси на радиоактивно разпадане.

Биологично значение на газоветеатмосферата е много страхотна. За повечето многоклетъчни организми определено съдържание на молекулярен кислород в газова или водна среда е незаменим фактор за тяхното съществуване, което определя освобождаването на енергия от органична материя, създаден първоначално по време на фотосинтезата. Неслучайно горните граници на биосферата (част от повърхността на земното кълбо и долната част на атмосферата, където има живот) се определят от наличието на достатъчно количество кислород. В процеса на еволюция организмите са се приспособили към определено ниво на кислород в атмосферата; промяната в съдържанието на кислород, намаляваща или увеличаваща се, има неблагоприятен ефект (вижте Височинна болест, Хипероксия, Хипоксия).

Озоновата алотропна форма на кислорода също има изразен биологичен ефект. При концентрации не по-високи от 0,0001 mg/l, което е характерно за курортните зони и морските брегове, озонът има лечебен ефект- стимулира дишането и сърдечно-съдовата дейност, подобрява съня. С увеличаване на концентрацията на озон се проявява неговият токсичен ефект: дразнене на очите, некротично възпаление на лигавиците на дихателните пътища, обостряне белодробни заболявания, автономни неврози. Комбинирайки се с хемоглобина, озонът образува метхемоглобин, което води до нарушаване на дихателната функция на кръвта; прехвърлянето на кислород от белите дробове към тъканите става трудно и се развива задушаване. Атомарният кислород има подобно неблагоприятно въздействие върху организма. Озонът играе важна роля в създаването на топлинните режими на различни слоеве на атмосферата поради изключително силното поглъщане на слънчевата радиация и земната радиация. Озонът поглъща най-интензивно ултравиолетовите и инфрачервените лъчи. Слънчевите лъчи с дължина на вълната под 300 nm се абсорбират почти напълно от атмосферния озон. По този начин Земята е заобиколена от своеобразен „озонов екран", който предпазва много организми от разрушителното въздействие на ултравиолетовото лъчение на Слънцето. Азотът в атмосферния въздух е от голямо биологично значение, преди всичко като източник на т.нар. фиксиран азот - ресурс от растителна (и в крайна сметка животинска) храна. Физиологичното значение на азота се определя от участието му в създаването на нивото на атмосферно налягане, необходимо за жизнените процеси. При определени условия на промяна на налягането азотът играе основна роля в развитието на редица нарушения в организма (виж Декомпресионна болест). Предположенията, че азотът отслабва токсичния ефект на кислорода върху тялото и се абсорбира от атмосферата не само от микроорганизми, но и от висши животни, са противоречиви.

Инертните газове на атмосферата (ксенон, криптон, аргон, неон, хелий) при парциалното налягане, което създават при нормални условия, могат да бъдат класифицирани като биологично индиферентни газове. При значително повишаване на парциалното налягане тези газове имат наркотичен ефект.

Наличието на въглероден диоксид в атмосферата осигурява натрупването на слънчева енергия в биосферата чрез фотосинтеза на сложни въглеродни съединения, които непрекъснато възникват, променят се и се разлагат по време на живота. Тази динамична система се поддържа от дейността на водорасли и земни растения, улавяне на енергия слънчева светлинаи използването му за превръщане на въглероден диоксид (виж) и вода в различни органични съединенияс отделянето на кислород. Разрастването на биосферата нагоре е ограничено отчасти от факта, че на надморска височина над 6-7 km растенията, съдържащи хлорофил, не могат да живеят поради ниското парциално налягане на въглеродния диоксид. Въглеродният диоксид също е много активен физиологично, тъй като играе важна роля в регулирането на метаболитните процеси, дейността на централната нервна система, дишането, кръвообращението и кислородния режим на тялото. Тази регулация обаче се медиира от влиянието на въглеродния диоксид, произведен от самото тяло, а не от атмосферата. В тъканите и кръвта на животни и хора парциалното налягане на въглеродния диоксид е приблизително 200 пъти по-високо от налягането му в атмосферата. И само при значително повишаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата (повече от 0,6-1%) се наблюдават нарушения в тялото, обозначени с термина хиперкапния (виж). Пълното елиминиране на въглеродния диоксид от вдишания въздух не може да има пряко неблагоприятно въздействие върху човешкото тяло и животните.

Въглеродният диоксид играе роля в абсорбирането на дълговълнова радиация и поддържането на "парниковия ефект", който повишава температурите на повърхността на Земята. Проучва се и проблемът за влиянието върху топлинните и други атмосферни условия на въглеродния диоксид, който влиза във въздуха в огромни количества като промишлени отпадъци.

Атмосферните водни пари (влажността на въздуха) също оказват влияние върху човешкото тяло, по-специално топлообмена с околната среда.

В резултат на кондензацията на водните пари в атмосферата се образуват облаци и падат валежи (дъжд, градушка, сняг). Водните пари, разсейвайки слънчевата радиация, участват в създаването на топлинния режим на Земята и долните слоеве на атмосферата и във формирането на метеорологичните условия.

Атмосферно налягане

Атмосферното налягане (барометрично) е налягането, упражнявано от атмосферата под въздействието на гравитацията върху повърхността на Земята. Големината на това налягане във всяка точка в атмосферата е равна на теглото на надлежащия въздушен стълб с единична основа, простиращ се над мястото на измерване до границите на атмосферата. Атмосферното налягане се измерва с барометър (cm) и се изразява в милибари, в нютони на квадратен метърили височината на живачния стълб в барометъра в милиметри, намалена до 0° и нормалната стойност на ускорението на гравитацията. В табл Таблица 2 показва най-често използваните единици за измерване на атмосферното налягане.

Промяната в налягането се дължи на неравномерното нагряване на въздушните маси, разположени над земята и водата в различни географски ширини. С повишаването на температурата плътността на въздуха и налягането, което създава, намаляват. Огромно натрупване на бързо движещ се въздух с ниско налягане (с намаляване на налягането от периферията към центъра на вихъра) се нарича циклон, с високо налягане (с увеличаване на налягането към центъра на вихъра) - антициклон. За прогнозирането на времето са важни непериодичните промени в атмосферното налягане, които възникват в движещи се огромни маси и са свързани с появата, развитието и унищожаването на антициклони и циклони. Особено големи промени в атмосферното налягане са свързани с бързото движение на тропическите циклони. В този случай атмосферното налягане може да се промени с 30-40 mbar на ден.

Спадът на атмосферното налягане в милибари на разстояние от 100 km се нарича хоризонтален барометричен градиент. Обикновено хоризонталният барометричен градиент е 1-3 mbar, но в тропическите циклони понякога се увеличава до десетки милибара на 100 km.

С увеличаване на надморската височина атмосферното налягане намалява логаритмично: отначало много рязко, а след това все по-малко забележимо (фиг. 1). Следователно кривата на изменение на барометричното налягане е експоненциална.

Намаляването на налягането за единица вертикално разстояние се нарича вертикален барометричен градиент. Често те използват неговата обратна стойност - барометричният етап.

Тъй като барометричното налягане е сумата от парциалните налягания на газовете, които образуват въздуха, очевидно е, че с увеличаване на надморската височина, заедно с намаляване на общото налягане на атмосферата, парциалното налягане на газовете, които съставят въздуха също намалява. Парциалното налягане на всеки газ в атмосферата се изчислява по формулата

където P x е парциалното налягане на газа, P z е атмосферното налягане на височина Z, X% е процентът газ, чието парциално налягане трябва да се определи.

Ориз. 1. Промяна в барометричното налягане в зависимост от надморската височина.

Ориз. 2. Промени в парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух и насищането на артериалната кръв с кислород в зависимост от промените в надморската височина при вдишване на въздух и кислород. Вдишването на кислород започва на надморска височина 8,5 km (експеримент в барокамера).

Ориз. 3. Сравнителни криви на средните стойности на активното съзнание при човек в минути на различни височини след бързо изкачване при дишане на въздух (I) и кислород (II). На надморска височина над 15 km активното съзнание е еднакво нарушено при дишане на кислород и въздух. На височина до 15 км дишането с кислород значително удължава периода на активно съзнание (опит в барокамера).

Тъй като процентният състав на атмосферните газове е относително постоянен, за да определите парциалното налягане на който и да е газ, трябва да знаете само общото барометрично налягане на дадена надморска височина (фиг. 1 и таблица 3).

Таблица 3. ТАБЛИЦА НА СТАНДАРТНАТА АТМОСФЕРА (GOST 4401-64) 1

Геометрична височина (m)	температура		Барометрично налягане			Парциално налягане на кислорода (mmHg)
				mmHg Изкуство.

1 Дадено в съкратена форма и допълнено с колона „Парциално налягане на кислорода“.

При определяне на парциалното налягане на газ във влажен въздух е необходимо да се извади налягането (еластичността) на наситените пари от стойността на барометричното налягане.

Формулата за определяне на парциалното налягане на газа във влажен въздух ще бъде малко по-различна от тази за сух въздух:

където pH 2 O е налягането на водните пари. При t° 37° налягането на наситените водни пари е 47 mm Hg. Изкуство. Тази стойност се използва при изчисляване на парциалните налягания на алвеоларните въздушни газове в условия на земята и на голяма надморска височина.

Ефектът на високото и ниското кръвно налягане върху тялото. Промените в барометричното налягане нагоре или надолу имат различни ефекти върху тялото на животните и хората. Ефектът от повишеното налягане е свързан с механичното и проникващото физико-химично действие на газовата среда (т.нар. компресионни и проникващи ефекти).

Компресионният ефект се проявява чрез: обща обемна компресия, причинена от равномерно увеличаване на механичните сили на натиск върху органите и тъканите; механонаркоза, причинена от равномерна обемна компресия при много високо барометрично налягане; локален неравномерен натиск върху тъканите, които ограничават кухините, съдържащи газ, когато връзката между външния въздух и въздуха в кухината е нарушена, например средното ухо, допълнителни кухининос (виж Баротравма); увеличаване на плътността на газа в системата за външно дишане, което води до увеличаване на съпротивлението на дихателните движения, особено по време на принудително дишане ( стрес от упражнения, хиперкапния).

Проникващият ефект може да доведе до токсичен ефект на кислород и индиферентни газове, чието повишаване на съдържанието в кръвта и тъканите предизвиква наркотична реакция; първите признаци на порязване при използване на азотно-кислородна смес при хора се появяват при налягане 4-8 atm. Повишаването на парциалното налягане на кислорода първоначално намалява нивото на функциониране на сърдечно-съдовата и дихателната система поради изключване на регулаторното влияние на физиологичната хипоксемия. Когато парциалното налягане на кислорода в белите дробове се повиши с повече от 0,8-1 ata, се появява неговият токсичен ефект (увреждане на белодробната тъкан, конвулсии, колапс).

Проникващият и компресионният ефект на повишеното газово налягане се използва в клиничната медицина при лечението на различни заболявания с общи и локални нарушения доставка на кислород(виж Баротерапия, Кислородна терапия).

Намаляването на налягането има още по-изразен ефект върху тялото. В условията на изключително разредена атмосфера основният патогенетичен фактор, водещ до загуба на съзнание за няколко секунди и до смърт след 4-5 минути, е намаляването на парциалното налягане на кислорода във вдишания въздух, а след това и в алвеоларния въздух, кръв и тъкани (фиг. 2 и 3). Умерената хипоксия причинява развитието на адаптивни реакции на дихателната и хемодинамичната система, насочени към поддържане на снабдяването с кислород предимно на жизненоважни органи (мозък, сърце). При изразена липса на кислород се инхибират окислителните процеси (поради дихателните ензими) и се нарушават аеробните процеси на производство на енергия в митохондриите. Това води първо до нарушаване на функциите на жизненоважни органи, а след това до необратими структурни увреждания и смърт на тялото. Развитието на адаптивни и патологични реакции, промени във функционалното състояние на тялото и работоспособността на човека при понижаване на атмосферното налягане се определя от степента и скоростта на намаляване на парциалното налягане на кислорода във вдишвания въздух, продължителността на престоя на надморска височина, интензивността на извършената работа и първоначалното състояние на тялото (виж Височинна болест).

Намаляването на налягането на височина (дори ако се изключи недостиг на кислород) причинява сериозни нарушения в организма, обединени от понятието „декомпресионни нарушения“, които включват: метеоризъм на голяма надморска височина, баротит и барозинуит, височинна декомпресионна болест и високо -височинен тъканен емфизем.

Метеоризмът на голяма надморска височина се развива поради разширяването на газовете в стомашно-чревния тракт с намаляване на барометричното налягане върху коремната стена при издигане на надморска височина от 7-12 km или повече. Определено значение има и отделянето на газове, разтворени в чревното съдържимо.

Разширяването на газовете води до разтягане на стомаха и червата, повдигане на диафрагмата, промени в положението на сърцето, дразнене на рецепторния апарат на тези органи и възникване на патологични рефлекси, които нарушават дишането и кръвообращението. Често възникват остри болкив коремната област. Подобни явления понякога се случват сред водолазите, когато се издигат от дълбочина до повърхността.

Механизмът на развитие на баротит и баросинузит, проявяващ се с усещане за задръстване и болка съответно в средното ухо или параназалните кухини, е подобен на развитието на метеоризъм на голяма надморска височина.

Намаляването на налягането, в допълнение към разширяването на газовете, съдържащи се в телесните кухини, също причинява освобождаване на газове от течности и тъкани, в които са били разтворени при условия на налягане на морското равнище или на дълбочина, и образуването на газови мехурчета в тялото.

Този процес на освобождаване на разтворени газове (предимно азот) причинява развитието на декомпресионна болест (виж).

Ориз. 4. Зависимост на точката на кипене на водата от надморската височина и барометричното налягане. Числата за налягане се намират под съответните числа за надморска височина.

С намаляването на атмосферното налягане температурата на кипене на течностите намалява (фиг. 4). На надморска височина над 19 km, където барометричното налягане е равно (или по-малко) на еластичността на наситените пари при телесна температура (37°), може да настъпи „кипене“ на интерстициалната и междуклетъчната течност на тялото, което води до големи вени, в кухината на плеврата, стомаха, перикарда , в свободна мастна тъкан, т.е. в области с ниско хидростатично и интерстициално налягане, се образуват мехурчета от водна пара и се развива емфизем на висока надморска височина. Височинното „кипене“ не засяга клетъчните структури, локализира се само в междуклетъчната течност и кръвта.

Масивните парни мехурчета могат да блокират сърцето и кръвообращението и да нарушат функционирането на жизненоважни системи и органи. Това е сериозно усложнениеостър кислороден глад, развиващ се на голяма надморска височина. Предотвратяването на тъканния емфизем на голяма надморска височина може да се постигне чрез създаване на външно обратно налягане върху тялото с помощта на оборудване за висока надморска височина.

Процесът на понижаване на барометричното налягане (декомпресия) при определени параметри може да се превърне във вреден фактор. В зависимост от скоростта декомпресията се разделя на плавна (бавна) и експлозивна. Последното става за по-малко от 1 секунда и е съпроводено със силен трясък (както при изстрел) и образуване на мъгла (кондензация на водни пари поради охлаждане на разширяващия се въздух). Обикновено експлозивна декомпресия възниква на височини, когато стъклото на кабина под налягане или скафандър се счупи.

По време на експлозивна декомпресия белите дробове са първите засегнати. Бързото повишаване на вътребелодробното свръхналягане (с повече от 80 mm Hg) води до значително разтягане на белодробната тъкан, което може да причини разкъсване на белите дробове (ако се разширят 2,3 пъти). Експлозивната декомпресия може също да причини увреждане на стомашно-чревния тракт. Количеството свръхналягане, което се получава в белите дробове, до голяма степен ще зависи от скоростта на издишване на въздуха от тях по време на декомпресия и обема на въздуха в белите дробове. Особено опасно е, ако горните дихателни пътища са затворени по време на декомпресия (по време на преглъщане, задържане на дъха) или ако декомпресията съвпада с фазата на дълбоко вдишване, когато белите дробове са пълни с голямо количество въздух.

Атмосферна температура

Температурата на атмосферата първоначално намалява с увеличаване на надморската височина (средно от 15° при земята до -56,5° на височина 11-18 km). Вертикалният температурен градиент в тази зона на атмосферата е около 0,6° на всеки 100 m; тя се променя през деня и годината (Таблица 4).

Таблица 4. ПРОМЕНИ ВЪВ ВЕРТИКАЛНИЯ ТЕМПЕРАТУРЕН ГРАДИЕНТ НАД СРЕДНАТА ЛЕНТА НА ТЕРИТОРИЯТА НА СССР

Ориз. 5. Промени в атмосферната температура на различна надморска височина. Границите на сферите са обозначени с пунктирани линии.

На височини 11 - 25 км температурата става постоянна и възлиза на -56,5°; след това температурата започва да се повишава, достигайки 30-40° на височина 40 km и 70° на височина 50-60 km (фиг. 5), което е свързано с интензивно поглъщане на слънчевата радиация от озона. От надморска височина 60-80 km температурата на въздуха отново леко се понижава (до 60°), след което прогресивно се повишава и е 270° на височина 120 km, 800° на 220 km, 1500° на височина 300 km. , и

на границата с космическото пространство - повече от 3000°. Трябва да се отбележи, че поради голямото разреждане и ниската плътност на газовете на тези височини, техният топлинен капацитет и способност да нагряват по-студени тела е много незначителен. При тези условия преносът на топлина от едно тяло към друго става само чрез излъчване. Всички разгледани промени в температурата на атмосферата са свързани с поглъщането на топлинна енергия от Слънцето от въздушните маси - пряка и отразена.

В долната част на атмосферата близо до повърхността на Земята разпределението на температурата зависи от притока на слънчева радиация и следователно има предимно географски характер, т.е. линиите на еднаква температура - изотермите - са успоредни на ширините. Тъй като атмосферата в долните слоеве се нагрява от земната повърхност, хоризонталната промяна на температурата е силно повлияна от разпределението на континентите и океаните, чиито топлинни свойства са различни. Обикновено в справочниците се посочва температурата, измерена по време на мрежови метеорологични наблюдения с термометър, инсталиран на височина 2 m над повърхността на почвата. Най-високи температури (до 58°C) се наблюдават в пустините на Иран, а в СССР - в южната част на Туркменистан (до 50°), най-ниски (до -87°) в Антарктида и в СССР - в района на Верхоянск и Оймякон (до -68°). През зимата вертикалният температурен градиент в някои случаи, вместо 0,6°, може да надхвърли 1° на 100 m или дори да приеме отрицателна стойност. През деня в топлия сезон тя може да бъде равна на много десетки градуса на 100 м. Съществува и хоризонтален температурен градиент, който обикновено се отнася до разстояние от 100 km нормално спрямо изотермата. Големината на хоризонталния температурен градиент е десети от градуса на 100 km, а във фронталните зони може да надвишава 10° на 100 m.

Човешкото тяло е в състояние да поддържа топлинна хомеостаза (виж) в доста тесен диапазон от колебания на температурата на външния въздух - от 15 до 45 °. Значителни разлики в атмосферната температура в близост до Земята и на надморска височина изискват използването на специални защитни технически средства за осигуряване на топлинен баланс между човешкото тяло и външна средавъв височинни и космически полети.

Характерни промени в атмосферните параметри (температура, налягане, химичен състав, електрическо състояние) позволяват условното разделяне на атмосферата на зони или слоеве. Тропосфера- най-близкият слой до Земята, чиято горна граница се простира до 17-18 km на екватора, до 7-8 km на полюсите и до 12-16 km на средните ширини. Тропосферата се характеризира с експоненциален спад на налягането, наличие на постоянен вертикален температурен градиент, хоризонтални и вертикални движения на въздушните маси и значителни промени във влажността на въздуха. Тропосферата съдържа по-голямата част от атмосферата, както и значителна част от биосферата; Тук възникват всички основни видове облаци, образуват се въздушни маси и фронтове, развиват се циклони и антициклони. В тропосферата, поради отразяването на слънчевите лъчи от снежната покривка на Земята и охлаждането на повърхностните слоеве на въздуха, възниква така наречената инверсия, тоест повишаване на температурата в атмосферата отдолу нагоре, вместо обичайното намаление.

През топлия сезон в тропосферата се наблюдава постоянно турбулентно (безпорядъчно, хаотично) смесване на въздушните маси и пренос на топлина чрез въздушни течения (конвекция). Конвекцията разрушава мъглата и намалява праха в долния слой на атмосферата.

Вторият слой на атмосферата е стратосфера.

Започва от тропосферата в тясна зона (1-3 km) с постоянна температура (тропопауза) и се простира до надморска височина от около 80 km. Характеристика на стратосферата е прогресивното разреждане на въздуха, изключително високата интензивност на ултравиолетовото лъчение, отсъствието на водни пари, наличието голямо количествоозон и постепенно повишаване на температурата. Високото съдържание на озон причинява редица оптични явления (миражи), предизвиква отражение на звуците и оказва значително влияние върху интензитета и спектралния състав на електромагнитното излъчване. В стратосферата има постоянно смесване на въздуха, така че неговият състав е подобен на този на тропосферата, въпреки че плътността му в горните граници на стратосферата е изключително ниска. Преобладаващите ветрове в стратосферата са западни, а в горната зона има преход към източни ветрове.

Третият слой на атмосферата е йоносфера, който започва от стратосферата и се простира до височини 600-800 км.

Отличителни черти на йоносферата са изключителното разреждане на газовата среда, високата концентрация на молекулни и атомни йони и свободни електрони, както и високата температура. Йоносферата влияе върху разпространението на радиовълните, причинявайки тяхното пречупване, отразяване и поглъщане.

Основният източник на йонизация във високите слоеве на атмосферата е ултравиолетовата радиация от Слънцето. В този случай електроните се избиват от газовите атоми, атомите се превръщат в положителни йони, а избитите електрони остават свободни или се улавят от неутрални молекули, за да образуват отрицателни йони. Върху йонизацията на йоносферата влияят метеори, корпускулярно, рентгеново и гама лъчение от Слънцето, както и сеизмични процеси на Земята (земетресения, вулканични изригвания, мощни експлозии), които генерират акустични вълни в йоносферата, увеличавайки амплитуда и скорост на трептенията на атмосферните частици и насърчаване на йонизацията на газовите молекули и атоми (виж Аероионизация).

Електрическа проводимост в йоносферата, свързана с висока концентрацияйони и електрони е много голям. Повишената електрическа проводимост на йоносферата играе важна роля за отразяването на радиовълните и появата на полярни сияния.

Йоносферата е зоната на полета на изкуствени спътници на Земята и междуконтинентални балистични ракети. В момента космическата медицина изучава възможните ефекти от условията на полет в тази част на атмосферата върху човешкото тяло.

Четвъртият, външен слой на атмосферата - екзосфера. Оттук атмосферните газове се разпръскват в пространството поради разсейване (преодоляване на силите на гравитацията от молекули). След това има постепенен преход от атмосферата към междупланетното пространство. Екзосферата се различава от последната по наличието на голям брой свободни електрони, образуващи 2-ри и 3-ти радиационни пояси на Земята.

Разделянето на атмосферата на 4 слоя е много условно. Така, според електрическите параметри, цялата дебелина на атмосферата е разделена на 2 слоя: неутросферата, в която преобладават неутралните частици, и йоносферата. Въз основа на температурата се разграничават тропосферата, стратосферата, мезосферата и термосферата, разделени съответно от тропопауза, стратосфера и мезопауза. Слой от атмосферата, разположен между 15 и 70 km и характеризиращ се с високо съдържаниеозонът се нарича озоносфера.

За практически цели е удобно да се използва Международната стандартна атмосфера (MCA), за която се приемат следните условия: налягането на морското равнище при t° 15° е равно на 1013 mbar (1,013 X 10 5 nm 2, или 760 mm Hg); температурата се понижава с 6,5° на 1 km до ниво от 11 km (условна стратосфера), след което остава постоянна. В СССР е приета стандартната атмосфера GOST 4401 - 64 (Таблица 3).

Валежи. Тъй като по-голямата част от атмосферната водна пара е концентрирана в тропосферата, процесите на фазови преходи на водата, които причиняват валежи, се случват предимно в тропосферата. Тропосферните облаци обикновено покриват около 50% от цялата земна повърхност, докато облаците в стратосферата (на височина 20-30 km) и близо до мезопаузата, наречени съответно перлени и нощни, се наблюдават сравнително рядко. В резултат на кондензацията на водните пари в тропосферата се образуват облаци и се появяват валежи.

Въз основа на характера на валежите валежите се разделят на 3 вида: силни, проливни и ръмежливи. Количеството на валежите се определя от дебелината на слоя паднала вода в милиметри; Валежите се измерват с помощта на дъждомери и валежомери. Интензивността на валежите се изразява в милиметри в минута.

Разпределението на валежите през отделните сезони и дни, както и по територията, е изключително неравномерно, което се дължи на атмосферната циркулация и влиянието на земната повърхност. Така на Хавайските острови падат средно 12 000 mm годишно, а в най-сухите райони на Перу и Сахара валежите не надвишават 250 mm, а понякога не падат в продължение на няколко години. В годишната динамика на валежите се разграничават следните типове: екваториални - с максимум валежи след пролетното и есенното равноденствие; тропически - с максимални валежи през лятото; мусон - със силно изразен пик през лятото и суха зима; субтропичен - с максимални валежи през зимата и сухо лято; континентални умерени ширини - с максимални валежи през лятото; морските умерени ширини - с максимални валежи през зимата.

Целият атмосферно-физически комплекс от климатични и метеорологични фактори, съставляващи времето, се използва широко за укрепване на здравето, закаляване и за медицински цели (виж Климатотерапия). Наред с това е установено, че резките колебания в тези атмосферни фактори могат да повлияят негативно на физиологичните процеси в организма, предизвиквайки развитието на различни патологични състоянияи обостряне на заболявания, наречени метеотропни реакции (виж Климатопатология). От особено значение в това отношение са честите дълготрайни атмосферни смущения и резките резки колебания на метеорологичните фактори.

Метеотропните реакции се наблюдават по-често при хора, страдащи от заболявания на сърдечно-съдовата система, полиартрит, бронхиална астма, пептична язва, кожни заболявания.

Библиография:Белински В. А. и Побияхо В. А. Аерология, Л., 1962, библиогр.; Биосферата и нейните ресурси, изд. В. А. Ковди, М., 1971; Данилов A.D. Химия на йоносферата, Ленинград, 1967; Колобков Н. В. Атмосферата и нейният живот, М., 1968; Калитин Н.Х. Основи на физиката на атмосферата в медицината, Ленинград, 1935; Матвеев Л. Т. Основи на общата метеорология, Физика на атмосферата, Ленинград, 1965, библиогр.; Minkh A. A. Йонизация на въздуха и нейното хигиенно значение, М., 1963, библиогр.; ака, Методи за хигиенни изследвания, М., 1971, библиогр.; Тверской П. Н. Курс по метеорология, Л., 1962; Умански С. П. Човек в космоса, М., 1970; Хвостиков И. А. Високи слоеве на атмосферата, Ленинград, 1964; X r g i a n A. X. Физика на атмосферата, Л., 1969, библиогр.; Хромов С. П. Метеорология и климатология за географски факултети, Ленинград, 1968 г.

Ефектът на високото и ниското кръвно налягане върху тялото- Армстронг Г. Авиационна медицина, прев. от англ., М., 1954, библиогр.; Залцман Г.Л. Физиологична основаизлагане на човека на условия на високо газово налягане, Л., 1961, библиогр.; Иванов Д. И. и Хромушкин А. И. Системи за поддържане на живота на човека по време на височинни и космически полети, М., 1968, библиогр.; Исаков П. К. и др.. Теория и практика на авиационната медицина, М., 1971, библиогр.; Коваленко Е. А. и Черняков И. Н. Кислород в тъканите по време на екстремни факториполет, М., 1972, библиогр.; Майлс С. Подводна медицина, прев. от англ., М., 1971, библиогр.; Бъзби Д. Е. Космическа клинична медицина, Дордрехт, 1968 г.

И. Н. Черняков, М. Т. Дмитриев, С. И. Непомнящий.

- въздушната обвивка на земното кълбо, въртяща се заедно със Земята. Горната граница на атмосферата условно се провежда на височина 150-200 км. Долната граница е земната повърхност.

Атмосферният въздух е смес от газове. Повечето отнеговият обем в повърхностния въздушен слой представлява азот (78%) и кислород (21%). Освен това въздухът съдържа инертни газове (аргон, хелий, неон и др.), въглероден диоксид (0,03), водна пара и различни твърди частици (прах, сажди, солни кристали).

Въздухът е безцветен, а цветът на небето се обяснява с характеристиките на разсейването на светлинните вълни.

Атмосферата се състои от няколко слоя: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера.

Долният приземен слой на въздуха се нарича тропосфера.На различните географски ширини мощността му не е еднаква. Тропосферата следва формата на планетата и участва заедно със Земята в аксиално въртене. На екватора дебелината на атмосферата варира от 10 до 20 km. На екватора е по-голямо, а на полюсите е по-малко. Тропосферата се характеризира с максимална плътност на въздуха, в нея е концентрирана 4/5 от масата на цялата атмосфера. Тропосферата определя климатичните условия: тук се образуват различни въздушни маси, образуват се облаци и валежи, възниква интензивно хоризонтално и вертикално движение на въздуха.

Над тропосферата, до надморска височина от 50 km, се намира стратосфера.Характеризира се с по-ниска плътност на въздуха и липса на водни пари. В долната част на стратосферата на височини около 25 км. има "озонов екран" - слой от атмосферата с висока концентрация на озон, който абсорбира ултравиолетовото лъчение, което е фатално за организмите.

На надморска височина от 50 до 80-90 km се простира мезосфера.С увеличаване на надморската височина температурата се понижава със среден вертикален градиент (0,25-0,3)°/100 m, а плътността на въздуха намалява. Основният енергиен процес е лъчист топлообмен. Атмосферното сияние се причинява от сложни фотохимични процеси, включващи радикали и вибрационно възбудени молекули.

Термосфераразположени на надморска височина от 80-90 до 800 км. Плътността на въздуха тук е минимална, а степента на йонизация на въздуха е много висока. Температурите се променят в зависимост от активността на Слънцето. Поради големия брой заредени частици тук се наблюдават полярни сияния и магнитни бури.

Атмосферата е от голямо значение за природата на Земята.Без кислород живите организми не могат да дишат. Неговият озонов слой предпазва всички живи същества от вредни ултравиолетови лъчи. Атмосферата изглажда температурните колебания: земната повърхност не се преохлажда през нощта и не се прегрява през деня. В плътни слоеве на атмосферния въздух, преди да достигнат повърхността на планетата, метеоритите изгарят от тръни.

Атмосферата взаимодейства с всички слоеве на земята. С негова помощ се извършва обмен на топлина и влага между океана и сушата. Без атмосферата нямаше да има облаци, валежи или ветрове.

Човешката стопанска дейност оказва значително неблагоприятно въздействие върху атмосферата. Възниква замърсяване на атмосферния въздух, което води до повишаване на концентрацията на въглероден окис (CO 2 ). А това допринася за глобалното затопляне и засилва „парниковия ефект“. Озоновият слой на Земята е унищожен поради промишлени отпадъци и транспорт.

Атмосферата се нуждае от защита. В развитите страни се прилага комплекс от мерки за опазване на атмосферния въздух от замърсяване.

Все още имате въпроси? Искате ли да научите повече за атмосферата?
За да получите помощ от учител -.

blog.site, при пълно или частично копиране на материал е необходима връзка към първоизточника.

При 0 °C - 1,0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0,7159·10 3 J/(kg·K) (при 0 °C). Разтворимост на въздух във вода (по маса) при 0 °C - 0,0036%, при 25 °C - 0,0023%.

В допълнение към газовете, посочени в таблицата, атмосферата съдържа Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, въглеводороди, HCl, HBr, пари, I 2, Br 2, както и много други газове в незначителни количества. Тропосферата постоянно съдържа голямо количество суспендирани твърди и течни частици (аерозоли). Най-редкият газ в земната атмосфера е радонът (Rn).

Структурата на атмосферата

Атмосферен граничен слой

Долният слой на атмосферата, съседен на земната повърхност (с дебелина 1-2 km), в който влиянието на тази повърхност пряко влияе върху нейната динамика.

Тропосфера

Горната му граница е на надморска височина 8-10 km в полярните, 10-12 km в умерените и 16-18 km в тропичните ширини; по-ниска през зимата, отколкото през лятото. Долният, основен слой на атмосферата съдържа повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух и около 90% от общата водна пара, присъстваща в атмосферата. Турбулентността и конвекцията са силно развити в тропосферата, появяват се облаци и се развиват циклони и антициклони. Температурата намалява с увеличаване на надморската височина със среден вертикален градиент от 0,65°/100 m

Тропопауза

Преходният слой от тропосферата към стратосферата, слой от атмосферата, в който спадът на температурата с височина спира.

Стратосфера

Слой от атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 km. Характеризира се с лека промяна в температурата в слоя 11-25 km (долния слой на стратосферата) и повишаване на температурата в слоя 25-40 km от −56,5 до 0,8 ° (горния слой на стратосферата или инверсионната област). Достигнала стойност от около 273 K (почти 0 °C) на надморска височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Граничният слой на атмосферата между стратосферата и мезосферата. При вертикалното разпределение на температурата има максимум (около 0 °C).

Мезосфера

Мезосферата започва от надморска височина 50 km и се простира до 80-90 km. Температурата намалява с височина със среден вертикален градиент (0,25-0,3)°/100 м. Основният енергиен процес е лъчистият топлообмен. Сложните фотохимични процеси, включващи свободни радикали, вибрационно възбудени молекули и др., причиняват сиянието на атмосферата.

Мезопауза

Преходен слой между мезосферата и термосферата. Има минимум във вертикалното разпределение на температурата (около -90 °C).

Линия Карман

Височината над морското равнище, която условно се приема за граница между земната атмосфера и космоса. Според дефиницията на FAI линията Карман се намира на надморска височина от 100 км.

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до надморска височина от 200-300 km, където достига стойности от порядъка на 1226,85 C, след което остава почти постоянна до голяма надморска височина. Под въздействието на слънчевата радиация и космическата радиация настъпва йонизация на въздуха („полярни сияния“) - основните области на йоносферата лежат вътре в термосферата. На надморска височина над 300 км преобладава атомният кислород. Горната граница на термосферата до голяма степен се определя от текущата активност на Слънцето. В периоди на ниска активност - например през 2008-2009 г. - има забележимо намаляване на размера на този слой.

Термопауза

Областта на атмосферата, съседна над термосферата. В този регион поглъщането на слънчевата радиация е незначително и температурата всъщност не се променя с надморската височина.

Екзосфера (разсейваща сфера)

До височина 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. В по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от техните молекулни тегла; концентрацията на по-тежките газове намалява по-бързо с отдалечаване от повърхността на Земята. Поради намаляването на плътността на газа температурата пада от 0 °C в стратосферата до −110 °C в мезосферата. Но кинетичната енергия на отделните частици на височини от 200-250 km съответства на температура ~150 °C. Над 200 km се наблюдават значителни колебания в температурата и плътността на газа във времето и пространството.

На височина около 2000-3500 км екзосферата постепенно преминава в т.нар. близък космически вакуум, който е пълен със силно разредени частици от междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ представлява само част от междупланетната материя. Другата част се състои от прахови частици от кометен и метеорен произход. В допълнение към изключително разредените прахови частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

Преглед

Тропосферата представлява около 80% от масата на атмосферата, стратосферата - около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малко от 0,05% от общата маса на атмосферата.

Въз основа на електрическите свойства в атмосферата те разграничават неутросфераИ йоносфера .

В зависимост от състава на газа в атмосферата те отделят хомосфераИ хетеросфера. Хетеросфера- Това е зоната, в която гравитацията влияе върху разделянето на газовете, тъй като тяхното смесване на такава надморска височина е незначително. Това предполага променлив състав на хетеросферата. Под него се намира добре смесена, хомогенна част от атмосферата, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза, тя се намира на надморска височина от около 120 км.

Други свойства на атмосферата и въздействие върху човешкото тяло

Вече на височина от 5 км над морското равнище нетрениран човек започва да изпитва кислороден глад и без адаптация производителността на човека значително намалява. Тук свършва физиологичната зона на атмосферата. Човешкото дишане става невъзможно на височина от 9 км, въпреки че до приблизително 115 км атмосферата съдържа кислород.

Атмосферата ни доставя необходимия за дишане кислород. Въпреки това, поради спада на общото налягане на атмосферата, докато се издигате на височина, парциалното налягане на кислорода намалява съответно.

В разредени слоеве въздух разпространението на звука е невъзможно. До височини от 60-90 км все още е възможно да се използва въздушно съпротивление и повдигане за контролиран аеродинамичен полет. Но започвайки от височини 100-130 км, понятията за числото М и звуковата бариера, познати на всеки пилот, губят смисъла си: там минава условната линия на Карман, отвъд която започва зоната на чисто балистичен полет, който може само да се контролира с помощта на реактивни сили.

На височини над 100 km атмосферата е лишена от друго забележително свойство - способността да поглъща, провежда и предава Термална енергиячрез конвекция (т.е. чрез смесване на въздух). Това означава, че различни елементи от оборудването на орбиталната космическа станция няма да могат да се охлаждат отвън по същия начин, както обикновено се прави в самолета - с помощта на въздушни струи и въздушни радиатори. На тази надморска височина, както обикновено в космоса, единственият начин за пренос на топлина е топлинното излъчване.

История на формирането на атмосферата

Според най-разпространената теория атмосферата на Земята е била три пъти по-голяма през цялата й история. различни композиции. Първоначално се състои от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Това е т.нар първична атмосфера. На следващия етап активната вулканична дейност доведе до насищане на атмосферата с газове, различни от водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Така се формира вторична атмосфера. Тази атмосфера беше възстановяваща. Освен това процесът на образуване на атмосферата се определя от следните фактори:

• изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
• химически реакции, протичащи в атмосферата под въздействието на ултравиолетово лъчение, мълнии и някои други фактори.

Постепенно тези фактори доведоха до образуването третична атмосфера, характеризиращ се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образуван в резултат на химични реакции от амоняк и въглеводороди).

Азот

Образуването на голямо количество азот N2 се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера от молекулярния кислород O2, който започва да идва от повърхността на планетата в резултат на фотосинтеза, започваща преди 3 милиарда години. Азот N2 също се освобождава в атмосферата в резултат на денитрификация на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озона до NO в горните слоеве на атмосферата.

Азотът N 2 реагира само при определени условия (например по време на мълния). Окисляването на молекулярен азот от озон по време на електрически разряди се използва в малки количества в промишленото производство на азотни торове. Цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и нодулни бактерии, които образуват ризобиална симбиоза с бобови растения, които могат да бъдат ефективни зелени торове - растения, които не изтощават, а обогатяват почвата с естествени торове, могат да я окисляват с ниска консумация на енергия и да я преобразуват в биологично активна форма.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живи организми на Земята, в резултат на фотосинтеза, придружена от освобождаване на кислород и усвояване на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се изразходва за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, желязо, съдържащо се в океаните, и др. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да се увеличава. Постепенно се формира модерна атмосфера с окислителни свойства. Тъй като това причини сериозни и внезапни променимного процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено Кислородна катастрофа.

Благородни газове

Замърсяване на въздуха

Наскоро хората започнаха да влияят върху еволюцията на атмосферата. Резултатът от човешката дейност е постоянно увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата поради изгарянето на въглеводородни горива, натрупани в предишни геоложки епохи. Огромни количества CO 2 се изразходват по време на фотосинтезата и се абсорбират от световните океани. Този газ навлиза в атмосферата поради разлагането на карбонатни скали и органични вещества от растителен и животински произход, както и поради вулканизъм и човешка промишлена дейност. През последните 100 години съдържанието на CO 2 в атмосферата се е увеличило с 10%, като основната част (360 милиарда тона) идва от изгаряне на гориво. Ако скоростта на нарастване на изгарянето на горива продължи, тогава през следващите 200-300 години количеството CO 2 в атмосферата ще се удвои и може да доведе до глобални промени в климата.

Изгарянето на гориво е основният източник на замърсяващи газове (CO, SO2). Серният диоксид се окислява от атмосферния кислород до SO 3, а азотният оксид до NO 2 в горните слоеве на атмосферата, които от своя страна взаимодействат с водните пари и получената сярна киселина H 2 SO 4 и азотна киселина HNO 3 попадат в повърхност на Земята под формата на т.нар киселинен дъжд. Използването на двигатели с вътрешно горене води до значително замърсяване на атмосферата с азотни оксиди, въглеводороди и оловни съединения (тетраетил олово Pb(CH 3 CH 2) 4).

Аерозолното замърсяване на атмосферата се причинява както от естествени причини (вулканични изригвания, прашни бури, увличане на капки морска вода и растителен прашец и др.), така и от стопански дейности на човека (рудодобив и строителни материали, изгаряне на гориво, производство на цимент и др.). Интензивното мащабно изхвърляне на твърди частици в атмосферата е едно от възможни причинипромени в климата на планетата.

Вижте също

• Jacchia (модел на атмосферата)

Напишете отзив за статията "Атмосфера на Земята"

Бележки

1. М. И. Будико, К. Я. КондратиевАтмосферата на Земята // Голяма съветска енциклопедия. 3-то изд. / гл. изд. А. М. Прохоров. - М.: Съветска енциклопедия, 1970. - Т. 2. Ангола - Барзас. - стр. 380-384.
2. - статия от Геологическата енциклопедия
4. Грибин, Джон.Наука. История (1543-2001). - L.: Penguin Books, 2003. - 648 с. - ISBN 978-0-140-29741-6.
5. Танс, Питер.Глобално осреднени средногодишни данни за морската повърхност. NOAA/ESRL. Посетен на 19 февруари 2014.(английски) (от 2013 г.)
6. IPCC (английски) (от 1998 г.).
7. С. П. ХромовВлажност на въздуха // Голяма съветска енциклопедия. 3-то изд. / гл. изд. А. М. Прохоров. - М.: Съветска енциклопедия, 1971. - Т. 5. Вешин – Газли. - С. 149.
8. (Английски) SpaceDaily, 16.07.2010 г

Литература

1. В. В. Парин, Ф. П. Космолински, Б. А. Душков„Космическа биология и медицина“ (2-ро издание, преработено и разширено), М.: „Просвещение“, 1975 г., 223 с.
2. Н. В. Гусакова"Химия заобикаляща среда", Ростов на Дон: Феникс, 2004, 192 с ISBN 5-222-05386-5
3. Соколов В. А.Геохимия на природните газове, М., 1971;
4. Макюен М., Филипс Л.Атмосферна химия, М., 1978;
5. Уорк К., Уорнър С.Замърсяване на въздуха. Извори и контрол, прев. от англ., М.. 1980;
6. Мониторинг на фоново замърсяване на природните среди. V. 1, Л., 1982.

Връзки

• // 17 декември 2013 г., Център ФОБОС

История на Земята Физически свойства на Земята Черупки на Земята География и геология Заобикаляща среда Вижте също

Откъс, характеризиращ атмосферата на Земята

Когато Пиер се приближи до тях, той забеляза, че Вера е в самодоволно възторг от разговора, принц Андрей (което рядко му се случваше) изглеждаше смутен.
- Какво мислиш? – каза Вера с лека усмивка. „Ти, принце, си толкова проницателен и толкова веднага разбираш характера на хората.“ Какво мислите за Натали, може ли тя да бъде постоянна в привързаността си, може ли като другите жени (Вера имаше предвид себе си) да обича един човек веднъж и да му остане верен завинаги? Ето какво мисля аз истинска любов. Какво мислиш, принце?
„Твърде малко познавам сестра ви“, отговори княз Андрей с насмешлива усмивка, под която искаше да скрие смущението си, „за да разреша такъв деликатен въпрос; и тогава забелязах, че колкото по-малко харесвам една жена, толкова по-постоянна е тя - добави той и погледна към Пиер, който дойде при тях в този момент.
- Да, вярно е, принце; в наше време – продължи Вера (споменавайки нашето време, както обикновено обичат да споменават тесногръдите хора, вярващи, че са намерили и оценили особеностите на нашето време и че свойствата на хората се променят във времето), в наше време едно момиче има толкова много свобода, че le plaisir d"etre courtisee [удоволствието да има обожатели] често заглушава истинското чувство в нея. Et Nathalie, il faut l"avouer, y est tres sensible. [И Наталия, трябва да призная, е много чувствителна към това.] Завръщането при Натали отново накара принц Андрей да се намръщи неприятно; искаше да стане, но Вера продължи с още по-изтънчена усмивка.
„Мисля, че никой не е бил ухажван [обект на ухажване] като нея“, каза Вера; - но никога, до съвсем скоро, тя не е харесвала сериозно някого. „Знаете ли, графе“, обърна се тя към Пиер, „дори нашият скъп братовчед Борис, който беше entre nous [между нас], много, много dans le pays du tendre... [в страната на нежността...]
Княз Андрей се намръщи и замълча.
– Вие сте приятели с Борис, нали? – каза му Вера.
- Да, познавам го...
– Правилно ли ви разказа за детската си любов към Наташа?
– Имаше ли детска любов? - внезапно попита княз Андрей, изчервявайки се неочаквано.
- да Vous savez entre cousin et cousine cette intimate mene quelquefois a l"amour: le cousinage est un dangereux voisinage, N"est ce pas? [Знаеш ли, между братовчедИ като сестра тази близост понякога води до любов. Такова родство е опасно съседство. Не е ли?]
„О, без съмнение“, каза княз Андрей и изведнъж, неестествено оживен, започна да се шегува с Пиер как трябва да внимава в отношението си към своите 50-годишни московски братовчеди и по средата на шеговития разговор той се изправи, хвана Пиер под мишница и го отведе настрани.
- Добре? - каза Пиер, гледайки с изненада странното оживление на приятеля си и забелязвайки погледа, който хвърли към Наташа, когато се изправи.
„Имам нужда, трябва да говоря с теб“, каза принц Андрей. – Знаете нашите женски ръкавици (той говореше за онези масонски ръкавици, които се дават на новоизбран брат, за да ги подари на любимата жена). „Аз... Но не, ще говорим с теб по-късно...“ И със странен блясък в очите и тревога в движенията княз Андрей се приближи до Наташа и седна до нея. Пиер видя, че принц Андрей я пита нещо, тя се изчерви и му отговори.
Но по това време Берг се обърна към Пиер, като го помоли спешно да вземе участие в спора между генерала и полковника относно испанските дела.
Берг беше доволен и щастлив. Усмивката на радост не слизаше от лицето му. Вечерта беше много добра и точно като другите вечери, които беше виждал. Всичко беше подобно. И дамски, деликатни разговори, и карти, и генерал на карти, повишаващ глас, и самовар, и бисквити; но едно нещо все още липсваше, нещо, което винаги виждаше вечер и което искаше да имитира.
Липсваше шумен разговор между мъжете и спор за нещо важно и умно. Генералът започва този разговор и Берг привлича Пиер към него.

На следващия ден княз Андрей отиде при Ростови на вечеря, както го наричаше граф Иля Андреич, и прекара целия ден с тях.
Всички в къщата усетиха за кого пътува принц Андрей и той, без да се крие, се опита да бъде с Наташа през целия ден. Не само в уплашената, но щастлива и ентусиазирана душа на Наташа, но и в цялата къща се усещаше страх от нещо важно, което предстои да се случи. Графинята погледна княз Андрей с тъжни и сериозно строги очи, когато той говореше с Наташа, и плахо и престорено започна някакъв незначителен разговор, щом той я погледна. Соня се страхуваше да напусне Наташа и се страхуваше да бъде пречка, когато беше с тях. Наташа пребледня от страх от очакване, когато остана сама с него за минути. Принц Андрей я учуди със своята плахост. Тя чувстваше, че трябва да й каже нещо, но той не можеше да се накара да го направи.
Когато принц Андрей си тръгна вечерта, графинята се приближи до Наташа и каза шепнешком:
- Добре?
"Мамо, за бога, не ме питай нищо сега." „Не можеш да кажеш това“, каза Наташа.
Но въпреки това тази вечер Наташа, понякога развълнувана, понякога уплашена, с втренчени очи, лежеше дълго в леглото на майка си. Ту й разказа как я е похвалил, ту как казал, че ще заминава в чужбина, ту как я попитал къде ще живеят това лято, ту как я попитал за Борис.
- Ама това, това... никога не ми се е случвало! - тя каза. „Само аз се страхувам пред него, винаги ме е страх пред него, какво означава това?“ Това означава, че е истинско, нали? Мамо, спиш ли?
„Не, душата ми, аз самата се страхувам“, отговорила майката. - Отивам.
- И без това няма да спя. Що за глупости е да спиш? Мамо, мамо, това никога не ми се е случвало! - каза тя с изненада и страх от чувството, което разпозна в себе си. – А можехме ли да мислим!...
На Наташа й се стори, че дори когато за първи път видя княз Андрей в Отрадное, тя се влюби в него. Тя сякаш беше уплашена от това странно, неочаквано щастие, че този, когото беше избрала тогава (тя беше твърдо убедена в това), че същият сега я срещна отново и, изглежда, не беше безразличен към нея . „И той трябваше да дойде в Санкт Петербург нарочно сега, когато сме тук. И трябваше да се срещнем на този бал. Всичко е съдба. Ясно е, че това е съдба, че всичко това е довело до това. Още тогава, щом го видях, почувствах нещо специално.”
- Какво друго ти каза? Какви са тези стихове? Прочетете... - каза майката замислено, питайки за стиховете, които принц Андрей е написал в албума на Наташа.
„Мамо, не е ли жалко, че е вдовец?“
- Стига, Наташа. Моли се на Господ. Les Marieiages се шрифт dans les cieux. [Браковете се сключват на небето.]
- Мила, мамо, колко те обичам, колко ми е хубаво! – извика Наташа, плачейки от щастие и вълнение и прегръщайки майка си.
В същото време принц Андрей седеше с Пиер и му разказваше за любовта си към Наташа и твърдото си намерение да се ожени за нея.

На този ден графиня Елена Василиевна имаше прием, имаше френски пратеник, имаше принц, който наскоро стана чест посетител в къщата на графинята, и много блестящи дами и мъже. Пиер беше долу, мина през залите и удиви всички гости със своя съсредоточен, разсеян и мрачен вид.
Още от времето на бала Пиер усети приближаващите се пристъпи на хипохондрия и с отчаяни усилия се опита да се пребори с тях. От момента, в който принцът се сближи със съпругата си, Пиер неочаквано получи длъжността камергер и оттогава започна да изпитва тежест и срам в голямото общество и по-често започнаха да идват старите мрачни мисли за безсмислието на всичко човешко на него. В същото време чувството, което той забеляза между Наташа, която защитаваше, и княз Андрей, контрастът между неговата позиция и позицията на неговия приятел, още повече засили това мрачно настроение. Еднакво се опита да избегне мислите за жена си и за Наташа и принц Андрей. Отново всичко му се стори незначително в сравнение с вечността, отново се появи въпросът: „защо? И той се принуди да работи ден и нощ върху масонските работи, надявайки се да отблъсне приближаването на злия дух. Пиер, в 12 часа, след като напусна покоите на графинята, седеше горе в задимена ниска стая, в износен халат пред масата, копирайки автентични шотландски изпълнения, когато някой влезе в стаята му. Беше принц Андрей.
— О, това си ти — каза Пиер с разсеян и недоволен вид. „А аз работя“, каза той, сочейки тетрадка с онзи вид спасение от трудностите на живота, с който изглеждат нещастни хоракъм работата си.
Принц Андрей, със сияещо, възторжено лице и обновен живот, спря пред Пиер и, без да забелязва тъжното му лице, му се усмихна с егоизма на щастието.
"Е, душа моя", каза той, "вчера исках да ти кажа, а днес дойдох при теб за това." Никога не съм изпитвал нещо подобно. Влюбен съм, приятелю.
Пиер изведнъж въздъхна тежко и се строполи с тежкото си тяло на дивана до княз Андрей.
- На Наташа Ростова, нали? - той каза.
- Да, да, кой? Никога не бих повярвал, но това чувство е по-силно от мен. Вчера страдах, страдах, но за нищо на света не бих се отказала от това мъчение. Не съм живял преди. Сега живея само аз, но не мога без нея. Но може ли да ме обича?... Аз съм твърде стар за нея... Какво не казваш?...
- Аз? аз? „Какво ти казах“, внезапно каза Пиер, стана и започна да се разхожда из стаята. - Винаги съм мислил това... Това момиче е такова съкровище, такова... Това е рядко срещано момиче... Скъпи приятелю, моля те, не ставай умна, не се съмнявай, ожени се, ожени се и се ожени... И съм сигурен, че няма да има по-щастлив човек от теб.
- Но тя!
- Тя те обича.
— Не говори глупости… — каза княз Андрей, усмихвайки се и гледайки Пиер в очите.
— Той ме обича, знам — извика Пиер ядосано.
— Не, слушай — каза княз Андрей, като го спря за ръката. – Знаете ли в каква ситуация съм? Трябва да кажа всичко на някого.
„Е, добре, кажи, много се радвам“, каза Пиер и наистина лицето му се промени, бръчките се изгладиха и той радостно слушаше княз Андрей. Принц Андрей изглеждаше и беше съвсем различен, нов човек. Къде беше неговата меланхолия, презрението му към живота, разочарованието му? Пиер беше единственият човек, с когото се осмели да говори; но той му изрази всичко, което беше в душата му. Или той лесно и смело правеше планове за дълго бъдеще, говореше за това, че не може да пожертва щастието си заради прищявката на баща си, как ще принуди баща си да се съгласи на този брак и да я обича, или да направи без неговото съгласие, тогава той беше изненадан как нещо странно, чуждо, независимо от него, повлияно от чувството, което го облада.
„Не бих повярвал на никой, който ми каза, че мога да обичам така“, каза княз Андрей. „Това изобщо не е чувството, което имах преди.“ Целият свят е разделен за мен на две половини: едната - тя и там е цялото щастие на надеждата, светлината; другата половина е всичко, където нея я няма, там е цялото униние и мрак...
— Мрак и мрак — повтори Пиер, — да, да, разбирам това.
– Не мога да не обичам света, вината не е моя. И много се радвам. Ти ме разбираш? Знам, че се радваш за мен.
— Да, да — потвърди Пиер, гледайки приятеля си с нежни и тъжни очи. Колкото по-ярка му се струваше съдбата на княз Андрей, толкова по-мрачна изглеждаше неговата.

За да се ожени, беше необходимо съгласието на бащата и за това на следващия ден принц Андрей отиде при баща си.
Бащата, с външно спокойствие, но вътрешен гняв, прие посланието на сина си. Той не можеше да разбере, че някой би искал да промени живота, да въведе нещо ново в него, когато животът вече свършваше за него. „Само да ме оставят да живея, както искам, и тогава щяхме да правим каквото искаме“, каза си старецът. Със сина си обаче използва дипломатичността, която използваше при важни поводи. Със спокоен тон той обсъди целия въпрос.
Първо, бракът не беше блестящ по отношение на родство, богатство и благородство. Второ, принц Андрей не беше в първата си младост и беше в лошо здраве (старецът беше особено внимателен за това), а тя беше много млада. Трето, имаше син, когото беше жалко да се даде на момичето. Четвърто, накрая - каза бащата, гледайки подигравателно сина си, - моля те, отложи въпроса с една година, замини в чужбина, лекувай се, намери, както искаш, немец за княз Николай и тогава, ако е любов, страст, инат, каквото искаш, толкова страхотно, тогава се ожени.
„И това е последната ми дума, знаете, последната ми...“ – завърши принцът с тон, който показваше, че нищо няма да го принуди да промени решението си.
Принц Андрей ясно видя, че старецът се надява, че чувството на него или на бъдещата му невеста няма да издържи изпитанието на годината или че самият той, старият принц, ще умре до този момент и реши да изпълни волята на баща си: да предложи и отложи сватбата с една година.
Три седмици след последната си вечер с Ростови княз Андрей се върна в Санкт Петербург.

На следващия ден след обяснението си с майка си, Наташа чака цял ден Болконски, но той не дойде. На следващия, трети ден се случи същото. Пиер също не дойде и Наташа, без да знае, че принц Андрей е отишъл при баща си, не можа да обясни отсъствието му.
Три седмици минаха така. Наташа не искаше да ходи никъде и като сянка, празна и тъжна, тя ходеше от стая в стая, плачеше тайно от всички вечер и не се появяваше на майка си вечер. Беше постоянно зачервена и раздразнена. Струваше й се, че всички знаят за нейното разочарование, смеят се и я съжаляват. С цялата сила на вътрешната си скръб тази напразна скръб засили нейното нещастие.
Един ден тя дойде при графинята, искаше да й каже нещо и изведнъж се разплака. Нейните сълзи бяха сълзи на обидено дете, което и самото не знае защо е наказано.
Графинята започна да успокоява Наташа. Наташа, която отначало слушаше думите на майка си, изведнъж я прекъсна:
- Престани, мамо, не мисля и не искам да мисля! И така, пътувах и спрях, и спрях...
Гласът й трепереше, тя почти се разплака, но се съвзе и спокойно продължи: „А аз изобщо не искам да се омъжвам“. И аз се страхувам от него; Сега напълно, напълно се успокоих...
На следващия ден след този разговор Наташа облече онази стара рокля, която беше особено известна с веселостта, която носеше сутрин, и на сутринта започна стария си начин на живот, от който изостана след бала. След като изпи чай, тя отиде в залата, която особено обичаше заради силния си резонанс, и започна да пее своите солфежи (певчески упражнения). След като завърши първия урок, тя спря в средата на залата и повтори една музикална фраза, която особено й хареса. Тя се вслуша радостно в (като неочакваното за нея) очарование, с което тези трептящи звуци изпълниха цялата празнота на залата и бавно замръзна, и изведнъж й стана весело. „Хубаво е да мислиш за това толкова много“, каза си тя и започна да се разхожда напред-назад из залата, като не вървеше с прости стъпки по звънтящия паркет, а на всяка крачка сменяше петите си (тя носеше новия си , любими обувки) до пръстите на краката и също толкова радостно, колкото слушам звуците на собствения си глас, слушайки това премерено тракане на ток и скърцане на чорап. Минавайки покрай огледалото, тя се погледна в него. - "Ето ме!" сякаш изражението на лицето й, когато се видя, говореше. - „Е, това е добре. И нямам нужда от никого.”
Лакеят искаше да влезе да почисти нещо в антрето, но тя не го пусна, затвори отново вратата след него и продължи да върви. Тази сутрин тя отново се върна към любимото си състояние на самовлюбеност и възхищение от себе си. - „Какъв чар е тази Наташа!“ — каза си тя отново с думите на някакво трето, колективно, мъжко лице. „Тя е добра, има глас, млада е и не пречи на никого, просто я оставете на мира.“ Но колкото и да я оставяха сама, тя вече не можеше да бъде спокойна и веднага го усети.
Входната врата се отвори в коридора и някой попита: „Вкъщи ли си?“ и се чуха нечии стъпки. Наташа се погледна в огледалото, но не се видя. Тя слушаше звуците в залата. Когато се видя, лицето й беше бледо. Беше той. Тя знаеше това със сигурност, въпреки че едва чу гласа му от затворените врати.
Наташа, бледа и уплашена, изтича в хола.
- Мамо, Болконски пристигна! - тя каза. - Мамо, това е ужасно, това е непоносимо! – Не искам... да страдам! Какво трябва да направя?…
Преди графинята дори да има време да й отговори, принц Андрей влезе в хола с разтревожено и сериозно лице. Щом видя Наташа, лицето му светна. Той целуна ръката на графинята и Наташа и седна до дивана.
„Отдавна не сме имали удоволствието...“, започна графинята, но принц Андрей я прекъсна, отговаряйки на въпроса й и очевидно бързайки да каже каквото му трябва.
„Не бях с теб през цялото това време, защото бях с баща си: трябваше да говоря с него по много важен въпрос.“ „Току-що се върнах снощи“, каза той, гледайки Наташа. — Трябва да говоря с вас, графиньо — добави той след момент на мълчание.
Графинята, като въздъхна тежко, сведе очи.
— На вашите услуги съм — каза тя.
Наташа знаеше, че трябва да си тръгне, но не можеше да го направи: нещо я стискаше за гърлото и тя погледна неучтиво, право, с отворени очи княз Андрей.
"Сега? Тази минута!... Не, това не може да бъде!” тя мислеше.
Той я погледна отново и този поглед я убеди, че не греши. „Да, сега, точно в този момент, съдбата й се решаваше.“
— Ела, Наташа, ще ти се обадя — прошепна графинята.
Наташа погледна принц Андрей и майка си с уплашени, умоляващи очи и си тръгна.
„Дойдох, графине, да поискам ръката на дъщеря ви“, каза княз Андрей. Лицето на графинята се изчерви, но тя не каза нищо.
— Вашето предложение… — започна графинята учтиво. „Той мълчеше, гледайки я в очите. – Вашето предложение... (тя се смути) ние сме доволни и... приемам вашето предложение, радвам се. А съпругът ми... надявам се... но от нея зависи...
„Ще й кажа, когато получа съгласието ти... даваш ли ми го?“ - каза княз Андрей.
— Да — каза графинята, протегна ръка към него и със смесено чувство на отчужденост и нежност притисна устни към челото му, докато той се наведе над ръката й. Тя искаше да го обича като син; но тя чувстваше, че той е непознат и ужасен човек за нея. — Сигурна съм, че съпругът ми ще се съгласи — каза графинята, — но баща ви…
- Баща ми, на когото съобщих плановете си, постави като задължително условие за съгласие сватбата да не бъде преди една година. И това исках да ви кажа - каза княз Андрей.
– Вярно е, че Наташа е още млада, но толкова дълго.
„Не можеше да бъде иначе“, каза княз Андрей с въздишка.
„Ще ви го изпратя“, каза графинята и излезе от стаята.
„Господи, смили се над нас“, повтори тя, търсейки дъщеря си. Соня каза, че Наташа е в спалнята. Наташа седеше на леглото си, бледа, със сухи очи, гледаше образите и, бързо се прекръстваше, шепнеше нещо. Като видя майка си, тя скочи и се втурна към нея.
- Какво? Мамо?... Какво?
- Върви, иди при него. "Той иска ръката ти", каза графинята студено, както се стори на Наташа ... "Ела... ела", каза майката с тъга и укор след бягащата си дъщеря и въздъхна тежко.
Наташа не помнеше как влезе в хола. Като влезе през вратата и го видя, тя спря. „Този ​​непознат наистина ли стана всичко за мен сега?“ — попита тя и мигновено отговори: „Да, това е: сега само той ми е по-скъп от всичко на света.“ Принц Андрей се приближи до нея, свеждайки очи.
"Обичах те от момента, в който те видях." Мога ли да се надявам?
Той я погледна и сериозната страст в изражението й го порази. Лицето й гласеше: „Защо да питам? Защо да се съмнявате в нещо, което не можете да не знаете? Защо да говориш, когато не можеш да изразиш с думи това, което чувстваш.
Тя се приближи до него и спря. Той хвана ръката й и я целуна.
- Обичаш ли ме?
- Да, да - каза Наташа сякаш с досада, въздъхна силно, а друг път все по-често и започна да ридае.
- За какво? Какво ти има?
„О, толкова съм щастлива“, отговори тя, усмихна се през сълзи, наведе се по-близо до него, помисли за секунда, сякаш се питаше дали това е възможно, и го целуна.
Принц Андрей държеше ръцете й, погледна я в очите и не намери в душата си същата любов към нея. Нещо внезапно се обърна в душата му: нямаше предишното поетично и тайнствено очарование на желанието, но имаше съжаление към нейната женска и детска слабост, имаше страх от нейната преданост и лековерност, тежко и в същото време радостно съзнание за дълга което го свързва завинаги с нея. Истинското чувство, макар и не толкова леко и поетично като предишното, беше по-сериозно и по-силно.