Syre är oftast förknippat med atmosfären. Atmosfären är planeten jordens rymddräkt. Om vi jämför vad som är viktigare för en person att leva på jorden, så kan vi försöka jämföra utan vad och hur länge en person inte kan leva. Så en person kan leva utan mat i ungefär en månad; en person kan leva utan vatten i en vecka; men utan luft kan en person inte hålla ut ens en timme. Man bör dock inte missta sig i detta avseende, eftersom alla komponenter i vårt kloster är viktiga för oss och utan dem är inte bara vår utveckling, utan också livet i sig omöjligt.
Var får vi syre ifrån?
Själva ordet atmosfär är av grekiskt ursprung och består av "atmos" - ånga och "sphaira" - boll; det är en rymddräkt för planeten och är en reservoar av syre. Detta kemiska element är en nödvändig komponent för att redoxreaktioner ska uppstå i kroppen och utför dessutom ett antal skyddande funktioner.
Atmosfären sträcker sig över tusen kilometer; ja, även på en sådan höjd upptäcks spår av gaser som kommer in i atmosfären. Detta är inte förvånande eftersom verkan av jordens gravitationsfält sträcker sig till 10 jordradier, vilket är cirka 60 000 km.
Låt oss komma ihåg att atmosfären består av fem huvudsfärer:
- Troposfären (0-10 km).
- Stratosfären (10-50 km).
- Mesosfären (50-100 km).
- Termosfär (100-800 km).
- Exosfär (800-1100 km).
Denna uppdelning av atmosfären återspeglar dock inte dess innehåll korrekt. Namnet jonosfär ges till exempel till det skikt av atmosfären som bestrålas på cirka 80 km höjd och uppvisar ett stort antal joner och fria elektroner.
I hela sin längd är atmosfären mer eller mindre stabil eftersom den består av gasformiga produkter som inte reagerar under normala förhållanden. Denna blandning kallas luft. Luften består huvudsakligen av kväve (78 %), syre (21 %) och argon (1 %). Forskare uppskattade också att massan av vår planets atmosfär är 5 * 1015 ton och, naturligtvis, att huvuddelen av den är "på botten" av luftens femte hav.
Atmosfären är dock inte den enda källan till luft och syre i synnerhet. Till exempel orsakar enorma vattenreserver, som producerar mycket avdunstning varje sekund, fluktuationer i luftens sammansättning och som ett resultat av syre. Skogar, som ofta kallas planetens "lungor", ger en betydande massiv ökning av syrekomponenten i atmosfären. Mänsklig aktivitet spelar en viktig roll för att forma luftens sammansättning och syrehalten i den. Att syre finns i ett antal ämnen i fast och flytande tillstånd har inte så stor inverkan på syrehalten i atmosfären.
Ett viktigt faktum är också att syre inte alltid fanns i jordens atmosfär - det dök upp där för cirka 2 miljarder år sedan med uppkomsten av de första klorofyllorganismerna. Men först under de senaste 20 miljoner åren har syrekoncentrationen i atmosfären blivit ungefär densamma som den är nu.
Kan vi få slut på syre?
Finns det en verklig möjlighet till fullständig utarmning av syre på jorden? Teoretiskt finns en sådan möjlighet, men det finns ingen anledning till panik.
De viktigaste "konsumenterna" av syre är nu allmänt kända:
- En bil som kör en sträcka på 500 km "äter" en persons årliga andningsfrekvens;
- Ett flygplan som flyger 10 tusen km bränner 30-50 ton syre, vilket är den dagliga produktionsnormen för ett skogsområde på 15-20 tusen hektar
Syreförbrukningen på jorden är enorm, men experimentella mätningar visar att mängden atmosfäriskt syre inte har minskat under de senaste 100 åren. Förlusten av syre i atmosfären kompenseras av markens och havens vegetation, som hittills kan producera cirka 320 miljarder ton fritt syre. Man bör dock komma ihåg att människors syreförbrukning ökar, och växtpopulationen på jorden minskar snabbt. Dessa processer kontrolleras ännu inte av någon.
Ändå utgör ökningen av syreförbrukningen inte ett så betydande hot som de årliga utsläppen till atmosfären av cirka en miljard ton kemiska föreningar, samt flera miljarder ton partiklar och olika aerosoler. Med andra ord är det inte bristen på syre, utan överskottet av andra ämnen som ständigt släpps ut i atmosfären som utgör det största hotet mot andningsförmågan hos atmosfärisk luft.
Vad är ozon
Som redan nämnts ändras gassammansättningen från ett skikt av atmosfären till ett annat. Syre nära jordytan finns i form av diatomiska molekyler, men i försålda skikt av atmosfären genomgår det dissociation till atomer under inverkan av solstrålning. Så någonstans på en höjd av 40 km är innehållet av atomärt syre redan betydande, och på höjder av 120-150 km finns det praktiskt taget inga O2-molekyler.
På ett relativt kort avstånd från jordens yta - cirka 20-35 km, bildar atomärt syre, som är ganska aktivt, triatomära ozonmolekyler O3 med molekylärt syre. Detta är höjden på jordens ozonskikt. Dess betydelse är att den skyddar jordens yta genom att blockera ultravioletta strålar. Ozonmolekylerna själva är ogenomskinliga för ultraviolett strålning från solen och absorberar nästan helt den. Å andra sidan behåller ozonskiktet ungefär en femtedel av infraröd värmestrålning från jordens yta, vilket ger en stabil termisk regim för alla levande varelser.
Det är anmärkningsvärt att ozonskiktet uppstod för ungefär 500-400 miljoner år sedan och sedan dess har den naturliga balansen mellan livet på jorden upprätthållits tack vare det. Ozon utgör delar per miljon av all luft på planeten, men det räcker för att upprätthålla förhållanden som är lämpliga för liv.
Ozonskiktets främsta "fiender", eller förstörare, är freoner, gasformiga föroreningar från kylindustrin, parfymproduktion och ett antal andra grenar av mänsklig verksamhet. De viktigaste tillverkarna av freoner är:
- Europa – 40 %.
- USA – 35 %
- Japan – 10 %
- CIS – 12%.
Inverkan av freon nära ytan är praktiskt taget frånvarande, här är det en inert gas. När det avdunstar och når ozonskiktet blir det en atomgas under påverkan av solstrålning i form av ultraviolett strålning, och reagerar sedan med ozon. Klormonoxiden och det molekylära syret som erhålls under denna reaktion fungerar inte som absorbenter av ultravioletta strålar och de når jorden.
Människor har länge känt till förekomsten av "ozonhål" och det är fortfarande svårt att säga något säkert om deras ursprung; men det är tillförlitligt känt att till exempel i Antarktis finns det inte bara hälften så mycket ozon i atmosfären, utan att koncentrationen av klormonoxid där är hundratals gånger högre än normalt.
Vad som görs
Debatten om syre och i synnerhet ozon fortsätter. Hittills inkluderar mänsklighetens prestationer undertecknandet av ett antal protokoll: från 1985 års Wienkonvention om skydd av ozonskiktet av freonproducerande länder till det nyligen genomförda Kyotoavtalet från 2009. Detta senaste internationella avtal har undertecknats av 181 länder, som står för över 61 % av alla globala utsläpp.
När det gäller åtgärder för att bevara atmosfären och i synnerhet dess ozonskikt kan man säga att det pågår ett ganska aktivt arbete för att minska freonutsläppen till atmosfären (återvinning av använt freon, ersättande av freon med tryckluft i aerosolförpackningar m.m. .). Å andra sidan genomförs många kampanjer för att rädda skogar och förhindra förorening av världshaven, som redan har fått internationell status.
För bara 2,3 miljarder år sedan innehöll luften som omgav jorden absolut inget syre. För den tidens primitiva livsformer var denna omständighet en verklig gåva.
Encelliga bakterier som levde i urhavet krävde inte syre för att behålla sina vitala funktioner. Sedan hände något.
Hur uppstod syre på jorden?
Forskare tror att när de utvecklades, "lärde sig" vissa bakterier att extrahera väte från vatten. Det är känt att vatten är en förening av väte och syre, så en biprodukt av väteextraktionsreaktionen var bildandet av syre, dess utsläpp till vatten och sedan till atmosfären.
Med tiden har vissa organismer anpassat sig till att leva i en atmosfär med den nya gasen. Kroppen har hittat ett sätt att utnyttja den destruktiva energin av syre och använda den för kontrollerad nedbrytning av näringsämnen, vilket frigör energi som kroppen använder för att upprätthålla sina vitala funktioner.
Relaterat material:
Jordens centrum och mantel
Denna metod att använda syre kallas andning, som vi använder varje dag, även idag. Andning är ett sätt att avvärja syrehotet: det möjliggjorde utvecklingen på jorden av större organismer - flercelliga, som redan har en komplex struktur. Det var trots allt genom andningens tillkomst som evolutionen födde människan.
Var kom syre ifrån på jorden?
Under de miljontals år som har gått har mängden syre på jorden ökat från 0,2 procent till nuvarande 21 procent av atmosfären. Men havets bakterier är inte de enda som kan skylla på ökningen av syre i atmosfären. Forskare tror att en annan källa till syre var de kolliderande kontinenterna. Enligt deras åsikt släpptes stora mängder syre ut i atmosfären under kollisionen och sedan under den efterföljande divergensen mellan kontinenterna.
Relaterat material:
Jordens hemligheter
Hur? Som ett resultat av kollisioner och divergenser mellan kontinenter sjönk enorma sedimentära stenar till havsbotten och förde med sig stora mängder organiskt material. Om detta inte skedde, skulle mer syre spenderas på nedbrytning och oxidation av dessa organiska ämnen. Sedan de blev otillgängliga för oxidation uppstod en slags ekonomi av syre, och dess volym i atmosfären blev större.
Fly från syre
Vissa organismer har lyckats anpassa sig och till och med dra nytta av närvaron av syre i atmosfären. De flesta organismer kunde dock inte stå emot förändringarna i levnadsförhållandena och dog ut. Vissa arter av levande varelser räddade sig själva genom att gömma sig från syre i djupa springor och andra avskilda platser. Många lever idag lyckliga i baljväxternas rötter, fångar upp kvävgas från atmosfären och använder den för att syntetisera aminosyror (proteinets byggstenar) i växter.
Relaterat material:
Kan jorden sakta ner eller sluta snurra?
Botulismbakterien är en annan syreflykting. Det finns i kött, fisk och växter. Om botulismbacillen inte förstörs under tillagningen av hög temperatur under tillagningen, kan den föröka sig intensivt i konserver som tillagas av de listade produkterna.
Detta händer eftersom det inte finns någon lufttillgång till burkarna. Om du äter mat som är förorenad med botulismbaciller kan du bli farligt sjuk.
Om du hittar ett fel, markera en text och klicka Ctrl+Enter.
- De äldsta varelserna på jorden...
Att kalla tempot skrämmande vore dock en överdrift.
Efter att ha studerat luftbubblor instängda i Granlands glaciärer i hundratusentals år fann forskare att det under denna tid fanns mindre syre i jordens atmosfär. Samtidigt kan en grupp specialister under ledning av Daniel Stolper från Princeton University ännu inte med säkerhet nämna orsaken till att atmosfären över 800 tusen år har förlorat mer syre än den fått.
Forskare framhåller att koncentrationen av syre i luften minskar i en mycket måttlig takt – under hundratals årtusenden sedan Pleistocen har den bara minskat med 0,7 procent. Enligt experter utförde de själva mätningarna, främst av nyfikenhet, och kunde inte på förhand förutse om syrehalten i luften hade förändrats under denna tid och i så fall i vilken riktning. Mätningen visade inte den ljusaste, men absolut tydliga trenden mot dess minskning, konstaterar forskarna.
Som experter påminner om, i det avlägsna förflutna var fluktuationer i syrenivåer på vår planet mycket betydande. För ett par miljarder år sedan antas det att detta material inte alls fanns i atmosfären, men sedan började cyanobakterier att släppa ut det och satte därigenom för alltid riktningen för evolutionen på planeten. Därefter började syre produceras av en mängd olika växter, och även senare visade det sig vara nödvändigt för att stödja livet hos komplexa djur. Syre konsumeras inte bara av levande varelser, utan "slösas bort" även under vittring av silikatstenar. Dessutom, enligt forskare, ungefär varje årtusende lyckas alla O-atomer i atmosfären att vara i vattenmolekyler och bli syre igen.
Forskare försäkrade att, oavsett de verkliga orsakerna till fenomenet de upptäckte, kommer syre på jorden definitivt inte att ta slut inom en mycket nära framtid. Ändå tenderar experter att betrakta de erhållna resultaten som en annan anledning att tänka på hur exakt planeten påverkas av mänskliga handlingar - idag förbrukar människor tusen gånger mer syre än tidigare, och påskyndar därmed processen att minska dess mängd som redan observerats i naturen.
Forskare från förra seklet utökade sina åsikter om problemet med syre. Enligt beräkningar visade det sig att om vi inte minskar föroreningshastigheten i vår miljö kommer syret vi andas att ta slut om cirka tre århundraden, och människor och djur kommer helt enkelt att kvävas. Denna världs ände kan visa sig vara sann, eftersom detta problem är ganska väl underbyggt av både matematiska beräkningar och logik. Tre ton syre behövs för att bränna bara ett ton bränsle. Det finns 6,75 kg luft per kvadrattum, totalt väger jordens syre 1 020 000 000 000 ton. Det räcker för att bränna bränsle som väger 340 000 000 000 ton. Mänskligheten bränner cirka 600 000 000 ton kol varje år, skogar bränns, oljeprodukter och andra brännbara mineraler används och bränns. Lägger man ihop det hela blir det cirka 1 000 000 000 ton. Även med ögat kan man uppskatta att syre i denna takt kommer att ta slut ganska snart, om cirka 340 år. Lord Kelvin, den berömda amerikanen och vetenskapsmannen, förutspådde att människan skulle upphöra att vara oberoende av luften. Tiden kommer när syre kommer att lagras för framtida användning genom att pumpas in i stora reservoarer, och varje familj kommer att tilldelas en luftranson precis så att endast vitala funktioner kan stödjas av kroppen. Pärlfiskare – så skulle ett sådant samhälle kunna karakteriseras. Ta ett andetag - och andas inte förrän cellerna i dina organ har förbrukat varenda droppe, ta ett nytt andetag - och gå under vatten igen. I bårhusen, under obduktionen, kommer de att dra slutsatsen i det framtida samhället: döden inträffade av syresvält. Om det inte finns några pengar, så finns det ingen luft för dig. Det är ett sorgligt slut på världen. Men det är värt att notera att i början av förra seklet var forskarnas kunskap begränsad, de visste ännu inte att jorden själv också hade syrereserver, så problemet var något överdrivet. Vår teknik har nått den punkt där den kan börja generera syre om det behövs.från vatten med hjälp av elektrolys. Det akuta behovet av detta kommer inte att komma på länge, men på ett villkor, om våra alger, växter, skogar producerar den gas vi behöver i överflöd. En vuxen, om han inte är engagerad i tungt fysiskt arbete, förbrukar cirka 300 kilo syre under åren. Även om vi använder de gamla beräkningarna och tar som grund summan av vikten av luften från dessa forskare, visar det sig att det tillgängliga syret utan dess generering kommer att räcka för att ge liv åt 3 400 000 000 000 människor, medan det i nutid finns cirka 6 miljarder av oss.
Det är ingen hemlighet hur fördelaktigt växtplankton är för miljön. Det spelar också en viktig roll i atmosfären. Det är trots allt till honom vi är skyldiga att släppa ut syre i luften. Dessutom är den vid basen av matpyramiden och matar faktiskt hela havet.
Forskare har beräknat att om 80 år kommer syret helt att försvinna. Universitetspersonal i Michigan har beräknat att år 2100 kommer växtplankton, huvudkällan till syre, äntligen att upphöra att existera. Anledningen till detta är den globala uppvärmningen.
Som ett resultat av otaliga analyser av 130 arter av växtplankton, fann man att i vattnen i polarområdet och haven i tempererade zoner, reproducerar växtplankton sig bättre. Eftersom temperaturen där är högre än årsgenomsnittet, vilket är typiskt för dess livsmiljö.
Tropiskt plankton, tvärtom, reproducerar sig bra vid genomsnittliga årstemperaturer eller till och med lägre. Det visar sig att det är tropiskt växtplankton som kommer att vara känsligare för global uppvärmning.
Hittills är forskare runt om i världen inte helt medvetna om hur växtplankton är fördelat i världens vatten och hur det kommer att bete sig under den globala uppvärmningen.
Som ett resultat kommer tropiskt växtplankton, som utgör en betydande del av världshavet, om cirka 80 år, enligt experter, att pressas till polerna eller helt dö ut. I båda utfallen skulle döden av växtplankton vara ett stort slag mot marina ekosystem. Det finns dock fortfarande hopp om att växtplankton på något sätt ska lyckas anpassa sig till nya förhållanden.
Forskare har svårt att säga varför vissa planktonarter inte hade några sätt att anpassa sig till den nya temperaturregimen, särskilt eftersom nordliga arter av växtplankton borde anpassa sig väl till svåra förhållanden. Dessutom utesluter forskarna inte möjligheten att tång kan ha haft en sådan möjlighet, men med tiden förbrukades den. Detta gör att vi fortfarande kan hoppas att plankton fortfarande kommer att kunna anpassa sig till förändrade klimatförhållanden. Uppgiften för den närmaste framtiden är just att ta reda på med vilken hastighet växtplankton kommer att anpassa sig till förändringar i naturen.
Jordens atmosfär har inga tydliga begränsningar. De yttre lagren sträcker sig upp till flera tusen kilometer. men 90 % av dess massa är koncentrerad i det 16 kilometer långa ytskiktet.
Även om det inte finns någon exakt geometrisk gräns mellan atmosfär och rymd, kan den definieras i fysiska termer. Atmosfärens fysiska gräns är den höjd på vilken luften fortfarande är ganska tät. att registrera ordningen av fysiska fenomen relaterade till jorden och dess rymd.
Atmosfärens fysikaliska egenskaper är heterogena - inte bara vertikala; men också horisontellt. Med ökande höjd ändras sammansättningen och mängden av dess övriga egenskaper och parametrar. Det finns flera uppdelningar i atmosfären, såsom separationstemperatur.
Som utgångspunkt är det vanligt att ta den genomsnittliga förändringen i lufttemperatur med höjd i stigning (r = - dT 1 dg). Enligt deras olika tecken (temperaturförändringar med höjd över havet, atmosfärens sammansättning och närvaron av laddade partiklar) är atmosfären uppdelad i fem huvudlager som kallas fält. Mellan varje övergång finns ett tunt lager som kallas brytningar. Deras namn är baserade på deras plats; hur är troposfären ovanför tropopausen osv.
Luften som bildar jordens atmosfär är en blandning av olika gaser. Gaser som inte reagerar kemiskt med varandra kallas en mekanisk blandning. Sammansättningen av luften vid jordytan fastställs med större noggrannhet. Förutom huvudgaserna - kväve, syre och argonblandningar, finns det också mekaniska och andra gasformiga föroreningar med mycket lägre koncentrationer. Luftens sammansättning är inte densamma på olika höjder.
Upp till en höjd av cirka 800 km domineras atmosfären av kväve och syre. Mer än 400 km började öka innehållet av lätta gaser - helium i början: och sedan väte. 800 km över huvudinnehållet i atmosfären finns huvudsakligen väte.
En ren plan kan antas vara upp till cirka 200 km luft; omgivningen är en tunn och enhetlig beläggning av deras fysiska egenskaper. När ytdensiteten ökar, minskar ojämnheten i densiteten, vilket leder till en ojämn fördelning av atmosfärisk massa. Ungefär halva bordet ligger i lager upp till 5 km över jordens yta; på en höjd av 30 km är cirka 99 procent innesluten. Över 35 km är den atmosfäriska massan mindre än 1%l. Ändå; Det finns ett antal processer och fenomen. som uppstår till följd av direkt exponering för solstrålning. I själva verket är det en 1°/l mellanprodukt som är känslig för solstrålning och överför den till den lägre atmosfären.
