Zemes atmosfera

Home / Chemija / Zemes atmosfera

TURINYS

ĮVADAS

1. Žemės atmosfera

2. Klimato kataklizmų priežastys

3. Atmosferos padėtis

4. Biologinė atmosferos padėties kilmė

5. Ar miškai atkuria atmosferos deguonį?

6. Deguonies mažėjimas atmosferoje

7. Bandymas sušvelninti atmosferos padėtį

8. Atmosferos užterštumas

IŠVADOS

LITERATŪROS SĄRAŠAS

PRIEDAS

ĮVADAS

Žemė – nuostabi planeta. Didžiulį Žemės rutulį gaubiantis plonas atmosferos sluoksnis tarsi šydas saugo mūsų planetą nuo stingdančio kosminio šalčio, pražūtingo Saulės radiacijos poveikio ir nuo jos sklindančių ultravioletinių spindulių.

Mums kvėpuoti reikia deguonies. Tačiau įpratome, kad jis būtų sumaišytas su azoto dujomis, kurios kvėpuojant nekinta. Natūraliai gamtoje nusistovėjo apytiksliai pastovus tūrinis azoto ir deguonies dujų santykis. Oksidacijos reakcijoms sunaudotas deguonies kiekis pasipildo ffotosintezės dėka, kai anglies dioksidas virsta deguonimi. Tokiai darniai apykaitai žmogaus veikla gali padaryti neigiamą įtaką, sutrikdyti egzistuojančią pusiausvyrą. Beatodairiškai kertant miškus, deginant organinį kurą, sumažėja deguonies, sutrinka anglies apykaitos ciklas, todėl atsiranda šiltnamio efektas. Be to, į atmosferą kaskart patenka ir tokių medžiagų, kurių natūraliai susidaro visai nedaug. Tai atmosferos teršalai.

ŽEMĖS ATMOSFERA

Žemės atmosfera – tai žemės rutulį gaubiantis oro sluoksnis. Atmosferos masė 5,15×1015 tonų. Jos slėgis į Žemės paviršių jūros lygyje lygus vidutiniškai 101,3 kPa.

Judant vertikaliai atmosferos sudėtis kinta. ŽŽemutiniuose sluoksniuose svarbiausios sudėtinės dalys yra azotas 78,1%; deguonis 20,9%; argonas 0,9%; anglies dioksidas 0,03%. Atmosferos cheminė sudėtis apatiniame 90 – 100 km sluoksnyje vienoda. Jonizuotų atomų nedaug. Aukščiau (heterosferoje), dėl intensyvių kosminių Saulės ultravioletinių ir korpuskulinių spindulių mažiau molekulinio, ddaugiau atominio deguonies ir azoto. Molekulės ir atomai dažniausiai jonizuoti. Kylant aukštyn, gausėja lengvųjų dujų. Aukščiau kaip 600 km pagrindinis komponentas yra helis, 2 – 20 tūkst. km aukštyje – vandenilis.

Atmosferoje labiausiai kinta vandens garų kiekis. Jiems kondensuojantis susidaro debesys ir iškrenta krituliai. Debesų aptinkama iki 80 km. Taip pat nepastovi sudėtinė dalis yra anglies dioksidas. Per paskutiniuosius šimtą metų jo padaugėjo nuo 0,0292% iki 0,0365%. Dėl šio reiškinio atmosferoje gali pasireikšti taip vadinamas šiltnamio efektas.

Vertikalia kryptimi atmosfera dalijama į keletą sluoksnių – sferų. Vieną sferą nuo kitos skiria pereinamasis sluoksnis – pauzė.

Sfera Ribų aukštis Pauzės

Troposfera Nuo žemės paviršiaus iki 8-17 km Tropopauzė

Stratosfera Nuo 8-17 iki 50-55 km Stratopauzė

Mezosfera Nuo 50-55 iki 80 km Mezopauzė

Termosfera Nuo 80 iki 800 km Termopauzė

Egzosfera Aukščiau kaip 800 km

Troposfera. Joje dažniausiai keičiasi orai, vyksta aatmosferos turbulencija. Kylant aukštyn, kas 1 km, temperatūra krinta 6°C, iki tropopauzės temperatūra nukrinta apie -60°C. Sudaro 80% visos atmosferos masės.

Stratosfera. Žemutiniame jos sluoksnyje temperatūra pastovi, nuo 25 km pradeda kilti ir iki stratopauzės pasiekia 0°C. 20-25 km aukštyje yra didžiausia ozono koncentracija.

Mezosfera. Joje gan sparčiai krinta temperatūra. Iki mezopauzės ji pasiekia -90°C.

Termosfera. 80-90 km aukštyje temperatūra pastovi, tačiau vėliau pradeda didėti. 150 km aukštyje ji pasiekia 230°C, 500-600 km aukštyje >1500°C, ties viršutine riba pakyla iki 2000°C. Dideli paros ttemperatūrų skirtumai.

Egzosfera. Atmosfera laipsniškai pereina į tarpplanetinę erdvę. Dujų tankis labai mažas. Temperatūra – keletas dešimčių tūkstančių laipsnių.

Planetos, jos palydovo ar žvaigždės išorinis dujų apvalka¬las. Paprastai atmosfera iš visų pusių gaubia kietą arba skystą planetos paviršių ir dažniausiai (pvz., Veneros, Jupiterio, Saturno, Urano, Neptūno) nepraleidžia tiesio¬ginės šviesos; Marso ir Žemės atmosfera yra skaidri. Kai kurie dideli planetų paly¬dovai (pvz., Saturno Titanas) taip pat turi atmosferą. Žvaigždės atmosfera laikomi tie žvaigždės sluoksniai, kurie yra virš fotosferos, nors kartais ir fotosfera laikoma apa¬tiniu žvaigždės atmosferos sluoksniu.

KLIMATO KATAKLIZMŲ PRIEŽASTYS

Europą vis dažniau užgriūva neregėti potvyniai. Per paskutinį dešimtmetį buvo nusiaubusi Lietuvą sausra. Prancūzija, Italija, Ispanija iškankinta sausrų ir karščio skaičiavo ne tik materialinius nuostolius, bet ir tūkstantines šiluminių smūgių aukas. Šie klimato kataklizmų sukelti padariniai ne vieną privertė susimąstyti – ar ne per didelė kaina mokama už vartojimo progresą, ar išvystytos ekonomikos šalys nepjauna šakos, ant kurios sėdi visa žmonija?

Deginamas iškastinis kuras: nafta, anglys, dujos, durpės bei jų produktai: benzinas, dyzelinas, mazutas ir t.t. – per mėnesį sunaikina 2 milijardus tonų atmosferos deguonies, kuriuo kvėpuojame mes. Deguonies vietą ore užima anglies dioksidas – dujos, kurių gausėjimas sukelia vadinamąjį šiltnamio efektą – globalų žemės klimato atšilimą, įtakojantį įvairius atmosferinius bei hidrosferinius pokyčius bei kataklizmus.

ATMOSFEROS PADĖTIS

Atmosferos ssituacija daug rimtesnė, negu bet kurios kitos Žemės sferos. Atmosfera yra. Jei ozono sluoksnio skylės, atsiradusios dėl žmogaus naudotų, bet šiandien jau draudžiamų freonų, prognozuojama užgis per 50 – 100 metų, tai lėtinis uždegimas tik ūmės, nes uždegimą sukėlusių dujų, anglies dioksido, atmosferoje daugės dar mažiausia kelis šimtmečius. Nors 1997 m. buvo pasirašytas tarptautinis Kioto protokolas, įpareigojantis valstybes palaipsniui mažinti anglies dioksido išmetimą į atmosferą, šių priemonių gali jau nepakakti. Žmonija turi imtis daug ryžtingesnių žingsnių susidariusiai šiluminei Žemės padėčiai stabilizuoti, nes kiekvieni uždelsti metai vėliau atsišauks neprognozuojamais padariniais.

Gamta pradėjo atsiimti skolas iš žmonijos, kuri plėšia ir drasko neliestinus, atmosferos deguonį pagimdžiusius, Žemės audinius: naftą, akmens anglį, gamtines dujas. Karščiuojanti atmosfera nežada nieko gero – neaišku kurioje vietoje Žemę išpils prakaitas, kurioje išmuš karščio banga, kurioje krės drebulys, o kurioje ištiks dehidratacija.

BIOLOGINĖ ATMOSFEROS DEGUONIES KILMĖ

Šiandien mokslininkai sutaria, kad, formuojantis palankioms gyvybei atsirasti sąlygoms, Žemės atmosferoje deguonies nebuvo ir būti negalėjo: jo vietą užėmė anglies dioksidas.

Deguonis atmosferoje atsirado tik dėka gyvų organizmų veiklos: fotosintezės ar chemosintezės (angliavandenių sintezės iš anglies dioksido ir vandens, atpalaiduojant deguonį) – ir išliko atmosferoje tik todėl, kad dalis gyvosios masės nesioksidavo, bet virto nafta, dujomis ir akmens anglimi. Pirmajame etape gyvybė buvo tik gaminanti, bet nne skaidanti. Deguonį gaminančios melsvabakterės mirusios kaupėsi pirmykščio vandenyno dugne, vėliau užslėgtos uolienų erozijos nešmenimis per milijonus metų virto nafta ir dujomis. Vėlesniais evoliucijos periodais, ypač karbono, deguonies kiekį padidino sausumoje augusių drėgnųjų miškų, milžiniškų paparčių, bei asiūklių anglėjimas: skaidytojai tiesiog neįveikdavo į konservuojančias pelkes griūvančių milžiniškų asiūklių ir paparčių kamienų.

Galime vienareikšmiai teigti, kad laisvas deguonis pasiliko ir kaupėsi atmosferoje tik todėl, kad dalis gyvosios biomasės nebuvo suskaidyta ir užsikonservavo akmens anglies, dujų, naftos, durpių kloduose.

Šiuo metu Žemės atmosferoje yra apytiksliai 10¹ tonų laisvo biologinės kilmės deguonies, o Žemės gelmėse ir paviršiuje atitinkamai sukaupta apie 2,8×10¹ tonų redukuotos biologinės kilmės anglies. Galima paskaičiuoti, kad Gamta deguonį iki dabartinės koncentracijos atmosferoje gamino labai lėtai: vidutiniškai po 1000 tonų per dieną, o mes, degindami iškastinį kurą, negrįžtamai sunaikiname apie 60 milijonų tonų deguonies per dieną. Mes deguonies resursus eikvojame mažiausiai 60 tūkstančių kartų greičiau, negu Gamta pajėgi juos atstatyti.

AR MIŠKAI ATKURIA ATMOSFEROS DEGUONĮ?

Kiekvienas iškastinio kuro: anglies, naftos, dujų ar jų produktų – kilogramas degdamas sunaikina vidutiniškai 3 kilogramus gryno deguonies. Tiek deguonies yra lygiai dešimtyje kubinių metrų oro ir jis sunaikinamas, negrįžtamai.

Miškai nėra deguonies fabrikai, jei tokiais būtų – ore deguonies vis daugėtų ir daugėtų. Medis ar bet kuris kitas žalias

augalas ir dumblis gyvendamas išskiria tik tiek deguonies, kiek vėliau supūdamas, sudeginamas ar kitu būdu suskaidomas sunaudoja. Todėl naivu tikėtis, kad atmosferos deguonį gali atstatyti žalieji augalai. Netgi užsodinus visą sausumą amžinai žaliuojančiomis giriomis, ir po šimto metų šioms pasiekus brandą, pasirodytų, kad būtų atkurta tik tiek deguonies, kiek jos dabar sunaikinama per 15 metų. Tuo miško funkcija atstatant egzistavusį deguonies arba anglies dioksido balansą ir baigtųsi, nes subrendusiuose miškuose nusistovėtų augimo arba puvimo pusiausvyra.

Miškas gelbsti Žemę visai nuo kitų nnegandų: kaupdamas drėgmę, apsaugo žemę nuo sausrų ir dirvų erozijos, sulaiko, absorbuoja daugelį žmogaus veiklos teršalų, be to, yra daugelio retų gyvūnų bei augalų rūšių namai, tačiau miškas yra bejėgis sustabdyti žmogaus vartojamo iškastinio kuro sukeltas problemas, bejėgis atstatyti buvusį deguonies kiekį. Netgi rimtuose gamtosauginiuose straipsniuose, kalbančiuose apie miškų kirtimo žalą, dažnai kartojama esminė klaida, neva Amazonės džiunglės ar Rusijos miškai yra pasaulio plaučiai, absorbuojantys anglies dioksidą ir atstatantys atmosferoje buvusį deguonies kiekį. Tačiau taip nėra. Miškai gamina tik apykaitinį ddeguonį, kurio dalis dar tais pačiais metais pūvant lapams vėl sujungiamas į anglies dioksidą. Kauptis atmosferoje deguonis gali tik tuo atveju, jei fotosintezės biomasė užkonservuojama durpių ar kitu (akmens anglies, naftos, dujų) pavidalu.

Atstatyti buvusio deguonies kiekio atmosferoje nepajėgs nei miškai nnet per tūkstančius metų, nei genetiškai modifikuoti dumbliai (nebent jie būtų biologiškai nesuskaidomi, bet tai sukeltų dar rimtesnes problemas), nei jokios kitos modernios biotechnologijos. XIX amžiaus pradžios – prieš įvykstant pramonės revoliucijai – atmosferos sudėtį gali atkurti tik pati Gamta, bet tik per milijonus metų

Šiandien mes jau gyvename tokioje deguonies arba anglies dioksido atmosferoje, kokia gaubė Žemę prieš 2-5 milijonus metų, tai yra maždaug tuo laiku, kai Arkties vandenynas palaipsniui tapo Ledynuotuoju, o Antarktidą baigė kaustyti netirpstantys ledynai. Kai nuo XIX amžiaus pradžioje buvusios atmosferos sudėties nutolsime į praeitį 10 – 20 milijonus metų (o tai atsitiks maždaug per 100 – 200 metų) – ištirps paskutiniai ledynai mūsų planetoje, o vandenyno lygis pakils mažiausiai 40 metrų.

DEGUONIES MAŽĖJIMAS ATMOSFEROJE

Dabartinėje Žemės atmosferoje ddeguonies yra apie 21 procentą. Jei staiga Žemės rutulys atšaltų žemiau minus 183 laipsnių, jį padengtų viso labo dviejų metrų storio žydro skysto deguonies vandenynas – bekraštis, tačiau visai negilus. Iš šio deguonies vandenyno dabar visi semia jo visai netausodami, ir nenuostabu: juk kiekvienam žmogui tenka vidutiniškai po 160 tūkst. tonų deguonies. Tačiau eikvojamas jis labai netolygiai: turtingų šiaurės šalių gyventojas per metus negrįžtamai sunaikina apie 17 tonų deguonies, o likusieji 80 procentų planetos gyventojų vidutiniškai tik po 1-ą toną iir tik pirmykštį gyvenimą gyvenančios gentys idealiai sutaria su gamta – jie neišeikvoja nė vieno naftos deguonies kilogramo. Neišvystytos ekonomikos šalys, eikvojančios mažai deguonies vandenyno resursų ir išmetančios mažai anglies dioksido, globalinius atmosferos ir klimato pokyčius įtakoja daug mažiau, negu išvystytos ekonomikos, didelio vartojimo šalys. Pastarosios ilgai rūpinosi tik savo lokaliąja ekologija ir nematė, kad joje deginamo iškastinio kuro dūmai nešami ir į neturtingų šalių gyvenvietę. Klimato kaitos nelaimės užgriūna visus vienodai: ir tuos kurie dėl tos kaitos visai nekalti. Padažnėję uraganai, potvyniai nusiaubia ne tik JAV, Vokietiją ar Japoniją, bet ir Vietnamą, Venesuelą, Hondūrą ir taip toliau.

BANDYMAS SUŠVELNINTI ATMOSFEROS PADĖTĮ

Tik paskutiniais XX amžiaus dešimtmečiais buvo pripažinta, kad nereguliuojama žmogaus ūkinė veikla yra viena klimato kaitos priežasčių. Gamtosaugininkų spaudžiami politikai ėmėsi pozityvių, nors ir nepakankamų, iniciatyvų.

1997 m. dauguma valstybių pasirašė Kioto protokolą ir įsipareigojo pradėti mažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų, daugiausia – anglies dioksido, išmetimą. Šis teigiamas žingsnis mažinant atmosferos taršą, neišspręs visų problemų, nes pasirinktas ne tas atskaitos taškas. Kalbėti reiktų ne tik apie šiltnamio dujų išmetimų kontrolę ir mažinimą, bet ir apie bendrųjų deguonies resursų apskaitą, tolygų paskirstymą tarp valstybių, atsižvelgiant ne į ekonominio išvystymo lygį, o į demografinį bei teritorinį faktorių. Neturtingos šalys, beveik neeikvojančios deguonies, gautų ddideles finansines kompensacijas lokalios ekologijos objektams, nekontroliuojamo gimstamumo stabilizavimui ir nenaftinės energetikos vystymui. Tai prisidėtų prie bendros įtampos pasaulyje mažinimo, būtų išvengta daugelio konfliktų ir karų. Daug deguonies eikvojančios šalys, norėdamos išvengti didelių išskaitymų būtų priverstos pereiti prie atsinaujinančių energetinių resursų spartesnio įsisavinimo bei prie besaikio vartojimo ribojimo.

Įrodyta, kad pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra anglies dioksidas, metanas, nitrito oksidas bei fluorinti anglies ir sieros junginiai. Lemiamą įtaką klimato atšilimui daro pramonės, energetikos, transporto išmetamas anglies dioksidas, kadangi jo išmetimai į atmosferą yra nepalyginami su kitų teršalų: 50 – 70 milijonų tonų kasdien.

Tačiau Kioto protokolo neratifikuojančios Jungtinės Amerikos Valstijos, sunaudojančios apie 25% viso žemės iškastinio kuro ir atitinkamai tiek pat deguonies resursų, nenoriai pripažįsta lemiamu šiltėjimo veiksniu esant anglies dioksidą. Kuriamos įvairios neginčijamais faktais pagrįstos teorijos apie periodinę klimato kaitą – jo atšilimą ir atšalimą. Pagrindine kaitos priežastimi atrandamas ne žemiškasis: geologinis ar žmogiškasis, bet išorinis veiksnys, o anglies dioksidas nurodomas ne šiltėjimo priežastimi, bet šiltėjimo pasekme. Kai kurie šių teorijų argumentai yra tikrai neginčijami, todėl Jungtinėms Amerikos Valstijoms lengva formuoti savo gyventojų viešąją nuomonę apie Kioto susitarimų nepagrįstumą ir neracionalumą.

Tačiau mokslininkų įrodyta ir neginčijama yra tai, kad anglies dioksido padidėjimas atmosferoje per paskutinius du šimtmečius yra sukeltas deginamo iiškastinio kuro. Šiandien ore anglies dioksido yra jau beveik 0,04%. Prieš du šimtus metų buvo 0,02%. Neginčijama ir tai, kad maždaug per 6 metus iš deguonies vandenyno yra iškerpamas Lietuvos dydžio plotas, per 50 metų – Prancūzijos plotas, o per 900 metų – JAV dydžio plotas. Tai reiškia, kad tuo atveju jei iškastinio kuro naudojimas bus stabilizuotas ties 6 milijardus. tonų per metus riba, per artimiausius 500 metų bus sunaikinta mažiausiai 1 procentas atmosferos deguonies resursų – negrįžtamai, o anglies dioksido koncentracija atmosferoje padidės iki katastrofiško 0,3%.

Tačiau tai tik statistiniai prognozės skaičiai, už jų slepiasi kraupių ekologinių kataklizmų ir katastrofų vaizdai. Po kelių šimtų metų pasaulis bus neatpažįstamas, ir ne dėl to, kad švarų dangų raižys švarios energijos pakrauti laineriai, o miestai skendės žalumos oazėse. Pasaulis, dėl globalaus atšilimo išgyvenęs neregėto masto klimatinius, ekoniminius, socialinius, o gal ir evoliucinius pokyčius.

Bet kodėl turėdamos stipriausią pasaulyje mokslinį potencialą ir geriausias technines galimybes JAV nepažvelgia į katastrofišką perspektyvą? Kodėl nenori prisiimti beveik viso pasaulio valstybių prisiimtų įsipareigojimų skatinti alternatyvios energetikos vystymąsi bei atsinaujinančių kuro šaltinių naudojimą? Matyt, politikų sprendimams lemiamą įtaką padaro naftos magnatų milijonai. Politika ir naftos pinigai Jungtinėse Amerikos Valstijose yra neatsiejami. Tai patvirtina ir niekuo nepateisinami atviri ar slapti

JAV naftos karai Irake ir Venesueloje

ATMOSFEROS UŽTERŠTUMAS

Atmosferos užterštumas daug skaudesnis, pražūtingesnis, negu vandens, nes dažniausiai susijęs su pagrindinio gyvybės komponento, deguonies, eikvojimu ir mažėjimu. Vandenį užteršus, jį nesunku išvalyti, be to numalšinti troškulį gali per dieną atsigėręs du arba tris kartus, o kvėpuoti reikia pastoviai.

Jau dabar natūralios medicinos centruose atsiradusios deguoninės terapijos barokameros, kuriose pacientui tiekiamas oras su padidintu deguonies kiekiu, yra lyg preliudija deguonies automatų didmiesčiuose, kai dėl deguonies trūkumo pajutęs silpnumą, graibysi monetas ir mokėsi už gryno oro ggurkšnį.

Kol kas deguonies terapijos taikymas susijęs daugiau su teršalų gausa ore, o ne su apčiuopiamu deguonies sumažėjimu, nors jau ir dabar didžiųjų smogų metu deguonies keliais procentais sumažėja. Tačiau papučia vėjas ir vėl viskas stojasi į vietas: ore atsiranda beveik 21 procentas deguonies, ir tik graboriai skaičiuoja keliagubai išaugusius pardavimus.

Bet po poros tūkstančių metų mūsų proprovaikaičiai neabejotinai vaikščios su dirbtinio oro mišiniu pripildytais sunkiais balionais ir klaus savęs: kodėl gi tokia sunki progreso našta? Ir tik mintimis nusikels į XIX aamžiaus pradžią, kai Žemę juosė Gamtos sukurtas ir dar nesuardytas gyvybės vandenynas – gaivinanti ir sauganti atmosfera.

Tačiau tokio finalo Žemė greičiausia išvengs. Jau dabar įsijungia apsauginiai Gamtos mechanizmai. Anksčiau, negu prasidės masinis šiuolaikinių rūšių išmirimas ir žmonių šlitinėjimas su deguonies bbalionais, vienur šiltnamio efekto sukelti potvyniai, staigus vandenynų lygio pakilimas, kitur sausros, dykumų plėtimasis, nepakeliamas karštis ar kiti kataklizmai sukels katastrofiškas ekonomines ir socialines krizes ir nušluos šiuolaikinę vartotojų civilizaciją, ardančią gamtinę pusiausvyrą. Žemės savigynos mechanizmai atstatys suardytą Gamtos pusiausvyrą, tik neaišku, ar joje liks vietos žmogui.

IŠVADOS

Dabar niekas neapsaugotas nuo atmosferos kataklizmų, niekas neapgintas nuo karščių, vandens telkinių išdžiuvimo, nuo nebūdingų vidutinėms platumoms uraganų ar potvynių, kurie jau niekada neatslūgs. Jei šiandien sinoptikai mums praneša apie iškritusių kritulių kiekį, po dešimtmečio pranešimus papildys informacija apie dėl ledynų tirpimo kasdien milimetrais kylantį vandenynų lygį. Jei šiandien Lietuvoje džiaugiamės Kuršių Nerija, nereiškia, kad po penkiasdešimties metų tokia apskritai išliks žemėlapyje: viską praris jūra.

Gyvensime pasaulyje, kurio oras mažai kuo skirsis nuo to, kuriuo kkvėpavo dinozaurai; jų eroje, Mezozojuje, dėl gana didelės anglies dioksido koncentracijos atmosferoje, sniegas net Antarktidoje būdavęs tik sezoninis svečias žiemos metu, vasarą jis ištirpdavęs.

LITERATŪROS SĄRAŠAS

1. http://www.vtv.lt/content/view/11508/99

2. http://www.astronomija.lt/enciklopedija/index.php/Atmosfera

3. Rimantas Vaitkus, 2001m., Chemija, Kaunas „Šviesa“

4. Populiarioji enciklopedija, 1993m., „Mokslas ir visata“, Mokslo ir enciklopedijų leidykla, Vilnius

PRIEDAI

Related Posts