पृथ्वी के वायुमंडल में इतना नाइट्रोजन क्यों है? और सबसे अच्छा जवाब मिला

मराट से उत्तर [गुरु]
कई कारणों की पहचान की जा सकती है। घर: पृथ्वी ही एकमात्र ग्रह है सौर प्रणाली, जहां जीवन का प्रोटीन रूप बना, स्थिर हुआ और विकसित होता रहा। पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल की संरचना सरल थी: गर्म जल वाष्प और CO2, ज्वालामुखी गैसों के मुख्य उत्पाद, प्रमुख थे। वातावरण के ठंडा होने के बाद, प्रकाश संश्लेषण और पानी के संघनन की प्रक्रियाओं से CO2 के अनुपात में उल्लेखनीय कमी आई और मुक्त ऑक्सीजन की उपस्थिति हुई। महत्वपूर्ण बिंदु: प्रोटीन अपघटन के उत्पादों के बीच (पशु और सब्जी की दुनिया) यूरिया (कार्बामाइड) और यूरिक एसिड एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। बदले में ये पदार्थ अमोनिया (NH3) के निर्माण के साथ धीरे-धीरे अपरिवर्तनीय (!) हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं। महत्वपूर्ण: NH3 O2, CO2 और जल वाष्प के मिश्रण की तुलना में एक हल्की गैस है - इसलिए, यह धीरे-धीरे वायुमंडल की ऊपरी परतों तक बढ़ जाती है, जहाँ, पराबैंगनी किरणों के प्रभाव में, यह आणविक ऑक्सीजन के साथ धीरे-धीरे ऑक्सीकरण करना शुरू कर देती है। मुक्त नाइट्रोजन और पानी: NH3 + O2 => N2 + H2O। चूंकि नाइट्रोजन अपेक्षाकृत भारी गैस है, इसलिए इसे बरकरार रखा जाता है गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रधरती। अंत में, यह न भूलें कि सामान्य परिस्थितियों में N2 एक बहुत ही रासायनिक रूप से निष्क्रिय पदार्थ है; यह कारक हमारे ग्रह के वातावरण में आणविक नाइट्रोजन के संचय में भी योगदान देता है।
मरात
प्रबुद्ध
(25806)
पुन: "मुझे अभी भी समझ में नहीं आया कि मंगल और शुक्र के वायुमंडल में इतना कम नाइट्रोजन क्यों है।"
क्योंकि पृथ्वी पर इतनी मात्रा में बायोमास कभी नहीं रहा।
पुन: "शायद आप यह कहना चाहते हैं कि अन्य ग्रहों पर, नाइट्रोजन मुख्य रूप से अमोनिया द्वारा दर्शाया जाता है।"
मैंने ऐसा नहीं कहा
पुन: "अमोनिया हल्का है और इसलिए वातावरण से बाहर निकलता है।"
लीक नहीं होता है, लेकिन पराबैंगनी किरणों की क्रिया के क्षेत्र में पहुंच जाता है।
पुन: "लेकिन तथ्य यह है कि मंगल और शुक्र के वायुमंडल में अमोनिया हीलियम से भी कम है (हीलियम एक बहुत ही हल्की गैस है)"
मैं सहमत हूं।
पुन "हाँ, और वहाँ से अमोनिया बनाने के लिए कुछ भी नहीं है, कोई जीवन नहीं है, कोई कार्बनिक पदार्थ नहीं है।"
ठीक है, मेरा मतलब वही था।

उत्तर से योर्जी ज़ाइका[गुरु]
हैलो, नहीं, लेकिन विशाल ग्रह, बृहस्पति और शनि, क्या वहां नाइट्रोजन भी नहीं है? पैराग्राफ... नाइट्रोजन स्वयं रासायनिक रूप से तटस्थ है और इसमें बहुत कुछ है, अन्य गैसें अधिक रासायनिक रूप से आक्रामक हैं और हर चीज और हर चीज के साथ प्रतिक्रिया करती हैं, और वह चट्टानों में लवण और खनिजों के रूप में एक बाध्य अवस्था में है।

उत्तर से किरिल निकितिन[गुरु]
मुझे यकीन नहीं है, लेकिन मुझे लगता है कि यह जीवित जीवों (प्रोटीन) की कार्रवाई के तहत बढ़े हुए नाइट्रोजन चक्र के कारण है।

उत्तर से मिखाइल लेविन[गुरु]
मैं सोचने की कोशिश करूंगा ...
नाइट्रोजन एक बहुत ही सामान्य तत्व है, इसलिए हर जगह इसकी भरपूर मात्रा होनी चाहिए।
वायुमंडल में गैस की उपस्थिति आगमन के संतुलन (ग्रह के आँतों से) और बाह्य अंतरिक्ष में पलायन पर निर्भर करती है।
नाइट्रोजन CO2 की तुलना में हल्का होता है, इसलिए यह तेजी से निकलता है। मंगल, सबसे अधिक संभावना है, बस इसे धारण नहीं कर सकता (क्योंकि पृथ्वी हाइड्रोजन या हीलियम को धारण नहीं कर सकती है)।
लेकिन शुक्र के साथ - एक बड़ा सवाल। इसके वायुमंडल में 4% नाइट्रोजन है, लेकिन वातावरण स्वयं राक्षसी है, यह तथ्य नहीं है कि पूर्ण संख्या में इसमें पृथ्वी की तुलना में कम नाइट्रोजन है।
एक और बात यह है कि पृथ्वी के पास बहुत कम है कार्बन डाइआक्साइड(हालांकि यह आंतों से बाहर खड़ा है)। यहां मामला पहले से ही पानी और जीवन की उपस्थिति में है जो इसे बांधता है।

उत्तर से आर्टीम।[मालिक]
प्रकृति में वायुमंडलीय नाइट्रोजन स्थिरीकरण दो मुख्य दिशाओं में होता है - एबोजेनिक और बायोजेनिक। पहले मार्ग में मुख्य रूप से ऑक्सीजन के साथ नाइट्रोजन की प्रतिक्रियाएं शामिल हैं। चूंकि नाइट्रोजन रासायनिक रूप से बहुत निष्क्रिय है, इसलिए ऑक्सीकरण के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा (उच्च तापमान) की आवश्यकता होती है। ये स्थितियां बिजली के निर्वहन के दौरान प्राप्त की जाती हैं, जब तापमान 25,000 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक तक पहुंच जाता है। इस मामले में, विभिन्न नाइट्रोजन ऑक्साइड का गठन होता है। एक संभावना यह भी है कि अर्धचालक या ब्रॉडबैंड डाइलेक्ट्रिक्स (रेगिस्तान रेत) की सतहों पर फोटोकैटलिटिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप अजैविक निर्धारण होता है।
तथापि, आणविक नाइट्रोजन का मुख्य भाग (लगभग 1.4 108 टन/वर्ष) जैविक रूप से स्थिर होता है। एक लंबे समय के लिए यह माना जाता था कि केवल एक छोटी संख्या में माइक्रोबियल प्रजातियां (हालांकि पृथ्वी की सतह पर व्यापक रूप से वितरित) आणविक नाइट्रोजन को बांध सकती हैं: बैक्टीरिया एज़ोटोबैक्टर और क्लोस्ट्रीडियम, फलियां पौधों के नोड्यूल बैक्टीरिया राइजोबियम, साइनोबैक्टीरिया एनाबेना, नोस्टॉक, आदि। अब यह ज्ञात है कि पानी और मिट्टी में कई अन्य जीव, उदाहरण के लिए, एल्डर और अन्य पेड़ों के कंदों में एक्टिनोमाइसेट्स (कुल 160 प्रजातियां)। ये सभी आणविक नाइट्रोजन को अमोनियम यौगिकों (NH4+) में परिवर्तित करते हैं। इस प्रक्रिया में महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है (वायुमंडलीय नाइट्रोजन के 1 ग्राम को ठीक करने के लिए, फलियां नोड्यूल्स में बैक्टीरिया लगभग 167.5 kJ खर्च करते हैं, अर्थात वे लगभग 10 ग्राम ग्लूकोज का ऑक्सीकरण करते हैं)। इस प्रकार, पौधों और नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया के सहजीवन का पारस्परिक लाभ दिखाई देता है - पूर्व उत्तरार्द्ध को "रहने के लिए जगह" प्रदान करते हैं और प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप प्राप्त "ईंधन" की आपूर्ति करते हैं - ग्लूकोज, बाद वाले नाइट्रोजन प्रदान करते हैं पौधों के लिए आवश्यक है जिस रूप में वे आत्मसात करते हैं।
बायोजेनिक नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया में प्राप्त अमोनिया और अमोनियम यौगिकों के रूप में नाइट्रोजन तेजी से नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स में ऑक्सीकृत हो जाता है (इस प्रक्रिया को नाइट्रिफिकेशन कहा जाता है)। उत्तरार्द्ध, पौधों के ऊतकों से जुड़ा नहीं है (और आगे शाकाहारी और शिकारियों द्वारा खाद्य श्रृंखला के साथ), लंबे समय तक मिट्टी में नहीं रहते हैं। अधिकांश नाइट्रेट और नाइट्राइट अत्यधिक घुलनशील होते हैं, इसलिए वे पानी से धोए जाते हैं और अंततः महासागरों में प्रवेश करते हैं (यह प्रवाह 2.5-8 107 टन / वर्ष अनुमानित है)।
पौधों और जानवरों के ऊतकों में शामिल नाइट्रोजन, उनकी मृत्यु के बाद, अमोनीकरण (अमोनिया और अमोनियम आयनों की रिहाई के साथ नाइट्रोजन युक्त जटिल यौगिकों का अपघटन) और विकृतीकरण, यानी परमाणु नाइट्रोजन, साथ ही इसके ऑक्साइड की रिहाई से गुजरता है। . ये प्रक्रियाएं पूरी तरह से एरोबिक और एनारोबिक स्थितियों में सूक्ष्मजीवों की गतिविधि के कारण होती हैं।
मानव गतिविधि की अनुपस्थिति में, नाइट्रोजन स्थिरीकरण और नाइट्रिफिकेशन की प्रक्रियाएं लगभग पूरी तरह से विकृतीकरण की विपरीत प्रतिक्रियाओं से संतुलित होती हैं। नाइट्रोजन का एक हिस्सा ज्वालामुखी विस्फोट के साथ मेंटल से वायुमंडल में प्रवेश करता है, कुछ हिस्सा मिट्टी और मिट्टी के खनिजों में मजबूती से तय होता है, इसके अलावा, नाइट्रोजन लगातार वायुमंडल की ऊपरी परतों से इंटरप्लेनेटरी स्पेस में लीक हो रही है।

नाइट्रोजन एक मध्यम सक्रिय तत्व है जो प्राकृतिक अकार्बनिक यौगिकों के साथ खराब प्रतिक्रिया करता है। इसलिए, इस बात की बहुत अधिक संभावना है कि इस गैस की एक महत्वपूर्ण मात्रा प्राथमिक वातावरण में निहित थी। इस मामले में, आधुनिक वातावरण के नाइट्रोजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अवशेष है, जो लगभग 4.6 अरब साल पहले पृथ्वी के गठन के बाद से संरक्षित है, हालांकि इसका एक और हिस्सा विकास के भूवैज्ञानिक चरण में पहले से ही मेंटल से हटा दिया जा सकता है। हमारे ग्रह। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि लगभग 4.0-3.8 अरब साल पहले पृथ्वी पर जीवन की उपस्थिति के साथ, यह गैस लगातार कार्बनिक पदार्थों में बंधी हुई थी और समुद्र के तलछट में दब गई थी, और भूमि पर जीवन के उद्भव के बाद (लगभग 400 मिलियन वर्ष पहले) ) - और महाद्वीपीय जमा में। इसलिए, स्थलीय जीवन के विकास की लंबी अवधि में जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि पृथ्वी के वायुमंडल में नाइट्रोजन के आंशिक दबाव को काफी कम कर सकती है, जिससे पृथ्वी की जलवायु बदल सकती है। नाइट्रोजन अवशोषण के प्रभाव की गणना करते समय, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि समुद्री तलछट के कार्बनिक नाइट्रोजन (Norg), तलछटों के साथ, आर्कियन में या प्लेट अंडरथ्रस्ट के क्षेत्रों के माध्यम से महासागरों से लगातार महासागरों से हटा दिए गए थे। प्रोटेरोज़ोइक और फ़ैनरोज़ोइक। उसके बाद, यह आंशिक रूप से महाद्वीपीय क्रस्ट के ग्रेनाइट-कायांतरित चट्टानों में शामिल हो गया या मेंटल में चला गया, लेकिन आंशिक रूप से फिर से विघटित हो गया और फिर से वायुमंडल में प्रवेश कर गया।

वायुमंडलीय नाइट्रोजन स्थिरीकरण की बायोजेनिक प्रक्रिया के अलावा, जाहिरा तौर पर, उसी दिशा का एक प्रभावी एबोजेनिक तंत्र है। तो, जे। जंग और एम। मैकलेरॉय (युंग, मैकलेरॉय, 1979) की गणना के अनुसार, नम हवा में विद्युत निर्वहन के दौरान नाइट्रिक और नाइट्रस एसिड के गठन के कारण गरज के साथ मिट्टी में नाइट्रोजन का निर्धारण हो सकता है।

वायुमंडल से निकाले गए नाइट्रोजन की मात्रा का अनुमान लगाना कठिन है, लेकिन संभव है। तलछटी चट्टानों की नाइट्रोजन सामग्री आमतौर पर उनमें दफन कार्बनिक कार्बन की सांद्रता से सीधे संबंधित होती है। इसलिए, समुद्री तलछट में दबे नाइट्रोजन की मात्रा का अनुमान जाहिर तौर पर उनमें दफन कार्बनिक कार्बन के द्रव्यमान के आंकड़ों से लगाया जा सकता है, कॉर्ग। ऐसा करने के लिए, आपको केवल H org और C org के बीच आनुपातिकता के गुणांक को निर्धारित करने की आवश्यकता है। खुले महासागर के निचले तलछट में, कॉर्ग: नोर्ग: पोर्ग लगभग 106:20:0.91 (लिसित्सिन और विनोग्रादोव, 1982) के बराबर है, लेकिन 80% तक नाइट्रोजन जल्दी निकल जाता है कार्बनिक पदार्थ, इसलिए, अवसादों में कॉर्ग: नोर्ग का अनुपात 1:0.04 तक बढ़ सकता है। जी. फॉरे (1989) के अनुसार, तलछट में यह अनुपात लगभग 1:0.05 है। आइए हम स्वीकार करते हैं, ए.बी. रोनोव और ए.ए. यारोशेव्स्की (1978, 1993) के आंकड़ों के अनुसार, कि महाद्वीपों के लगभग (2.7-2.86) × 10 तलछट - लगभग (9.2-8.09) × 10 21 ग्राम सी ओआरजी। जी। फोर के बाद, हमने कॉर्ग: नॉरग के अनुपात 20: 1 के करीब लिया, फिर समुद्र तल और अलमारियों के तलछट में हॉर्ग की सामग्री लगभग 1.36 × 10 20 ग्राम और महाद्वीपीय में बराबर है। तलछट - 5.0 × 10 20

पहले सन्निकटन के रूप में, हम मानेंगे कि समुद्र में जीवन का विकास समुद्र के पानी में घुले हुए फास्फोरस की सामग्री द्वारा सीमित है, और समय के साथ इसकी एकाग्रता में मामूली बदलाव आया (शॉपफ, 1982)। यह इस प्रकार है कि महासागर बायोमास हमेशा समुद्र में ही पानी के द्रव्यमान के लगभग समानुपाती रहा है। अंजीर में विश्व महासागर में पानी के द्रव्यमान के विकास पर विचार किया गया था। 112, वक्र 2)। महासागरों में बायोमास के स्वयं महासागरीय जल के द्रव्यमान के अनुपात के बारे में की गई धारणा को ध्यान में रखते हुए, हम भीड़ और सबडक्शन के क्षेत्रों के माध्यम से समुद्री तलछट के साथ-साथ नोर्ग को हटाने पर भी विचार कर सकते हैं। स्थलमंडलीय प्लेटेंदौरान भूवैज्ञानिक विकासधरती। उपयुक्त गणना (सोरोख्तिन, उशाकोव, 1998) ने दिखाया कि पृथ्वी के भूवैज्ञानिक विकास के दौरान (अर्थात पिछले 3.8-4 बिलियन वर्षों में), विचाराधीन प्रक्रिया के कारण, पृथ्वी की सतह से लगभग 19.2 × 10 20 ग्राम नाइट्रोजन को हटा दिया गया था। वायुमंडल। नाइट्रोजन की इस मात्रा में नोर्ग 5.0 × 10 20 ग्राम का एक और द्रव्यमान जोड़ना आवश्यक है, जो महाद्वीपों के तलछट में संरक्षित है और लगभग 400 मिलियन वर्षों की अवधि में वहां जमा हुआ है। इस प्रकार, कुल मिलाकर, पृथ्वी के जीवन के दौरान, लगभग 24.2 × 10 20 ग्राम नाइट्रोजन को उसके वायुमंडल से हटा दिया गया था, जो वायुमंडलीय दबाव में 474 एमबार की कमी के बराबर है (तुलना के लिए, आधुनिक में नाइट्रोजन का आंशिक दबाव) वायुमंडल 765 एमबार है)।

आइए दो चरम मामलों पर विचार करें। आइए पहले हम मान लें कि मेंटल से नाइट्रोजन का क्षय बिल्कुल नहीं हुआ है, फिर पृथ्वी के वायुमंडल के प्रारंभिक प्रभावी दबाव को कैटार्चियन में निर्धारित करना संभव है (यानी, 4.6-4.0 बिलियन वर्षों के अंतराल में)। यह लगभग 1.23 बार (1.21 एटीएम) के बराबर होता है।

दूसरे मामले में, हम मान लेंगे, जैसा कि (सोरोख्तिन और उशाकोव, 1991) में किया गया था, कि पिछले 4 अरब वर्षों में वातावरण में लगभग सभी नाइट्रोजन को मेंटल से हटा दिया गया है। मेंटल से नाइट्रोजन के नष्ट होने की प्रक्रिया की गणना (29) और (30) का उपयोग करके की गई थी, इस बात को ध्यान में रखते हुए कि वर्तमान में वायुमंडल में 3.87 × 10 21 ग्राम नाइट्रोजन है, चट्टानों और तलछट में इसकी सामग्री 3.42 × 10 20 ग्राम तक पहुंचती है, और नाइट्रोजन मेंटल में लगभग 4.07 × 10 21 ग्राम (सोरोख्तिन, उशाकोव, 1998)। नाइट्रोजन गतिशीलता सूचकांक समय के साथ नहीं बदलना चाहिए और लगभग (N 2) 0.934 के बराबर था। पृथ्वी के बाहरी भू-मंडलों में नाइट्रोजन के संचय की गणना के बाद, प्राप्त परिणामों को इस गैस के कार्बनिक पदार्थों में अवशोषण और चट्टानों और तलछट में इसके दफन के लिए सही किया गया था। शेष भाग में पृथ्वी के वायुमंडल में नाइट्रोजन के द्रव्यमान के विकास की विशेषता है, जो कि मेंटल से पूरी तरह से विघटित होने की स्थिति में है।

दोनों विकल्पों के लिए, पृथ्वी के वायुमंडल में नाइट्रोजन के आंशिक दबाव के विकास वक्रों की गणना की गई (चित्र 117, वक्र 1 और 3)। इस दबाव में परिवर्तन की वास्तविक तस्वीर को तब किसी मध्यवर्ती वक्र के अनुरूप होना होगा, जिसकी स्थिति का उपयोग करके ही निर्धारित किया जा सकता है अतिरिक्त जानकारीपिछले भूवैज्ञानिक युगों में मौजूद पृथ्वी की जलवायु के अनुसार। ऐसा संदर्भ बिंदु, उदाहरण के लिए, लगभग 2.5-2.3 अरब वर्ष पहले प्रारंभिक प्रोटेरोज़ोइक में महाद्वीपों के सबसे भव्य हिमनदी के विकास के बारे में जानकारी हो सकता है। जैसा कि चैप में दिखाया गया है। 8, महाद्वीपीय द्रव्यमान तब निम्न अक्षांशों में स्थित थे (चित्र 98 देखें), लेकिन साथ ही वे समुद्र के स्तर से ऊपर थे (लगभग 4-3 किमी की औसत ऊंचाई के साथ)। इसलिए, इस तरह के हिमनद की घटना तभी हो सकती है जब औसत तापमान पृथ्वी की सतहसमुद्र तल पर तब +6 ... +7 ° से अधिक नहीं था, अर्थात। लगभग 280 के.

चित्र 117.
1 - नाइट्रोजन वायुमंडल की प्रधानता की परिकल्पना के अनुसार; 2 - स्वीकृत विकल्प; 3 - मेंटल से नाइट्रोजन वायुमंडल के क्षय की परिकल्पना के अनुसार।

चित्र 98.
1, टिलाइट्स और टिलॉयड्स; 2, समेकित महाद्वीपीय क्रस्ट; कैनेडियन शील्ड पर तीर हिमनदों की छायांकन की प्रकट दिशाएँ दिखाते हैं; सफेद रंग में - हिमाच्छादन का क्षेत्र। एवी - ऑस्ट्रेलिया; सैम और यूएएम - उत्तरी और दक्षिण अमेरिका; ए - अंटार्कटिका; जेडएएफ - पश्चिम अफ्रीका; एएफ - अफ्रीका; ईव - यूरोप; यिंग - भारत; के - उत्तरी और दक्षिणी चीन; शनि - साइबेरिया।

यह नीचे दिखाया जाएगा कि प्रारंभिक प्रोटेरोज़ोइक में वातावरण में व्यावहारिक रूप से केवल आर्गन के एक छोटे से जोड़ के साथ नाइट्रोजन होता था, जबकि आंशिक दबावऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड क्रमशः 10 -6 और 10 -2 एटीएम से अधिक नहीं थे, और सौर स्थिरांक S = 1.14 × 10 6 erg / cm 2 × s था। उस ठंडे युग के लिए टी एस 280 के 7 डिग्री सेल्सियस मानते हुए, हमने नीचे वर्णित ग्रीनहाउस प्रभाव के एडियाबेटिक सिद्धांत के अनुसार पाया कि उस समय नाइट्रोजन वायुमंडल का दबाव लगभग पी एन 2 = 1.09 एटीएम के बराबर था। , जबकि प्रधानता परिकल्पना के अनुसार उस समय नाइट्रोजन का वातावरण p N 2 1.19 atm होना चाहिए था, और नाइट्रोजन की परिकल्पना के अनुसार मेंटल से पूरी तरह से degassed, p N 2 0.99 atm। इससे पता चलता है कि आधुनिक वातावरण का नाइट्रोजन लगभग 54% राहत गैस है और केवल 46% मेंटल से विघटित होता है, और पृथ्वी के वायुमंडल में नाइट्रोजन के दबाव के विकास में सबसे संभावित नियमितता अंजीर में दिखाई गई है। 117, वक्र 2.

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पृथ्वी के वायुमंडल में नाइट्रोजन की भूमिका।

नाइट्रोजनपृथ्वी के वायुमंडल का मुख्य तत्व है। इसकी मुख्य भूमिका ऑक्सीजन को पतला करके ऑक्सीकरण की दर को नियंत्रित करना है। इस प्रकार, नाइट्रोजन जैविक प्रक्रियाओं की गति और तीव्रता को प्रभावित करती है।

पृथ्वी के वायुमंडल से नाइट्रोजन निकालने के दो परस्पर जुड़े हुए तरीके हैं:

• 1) अकार्बनिक,
• 2) जैव रासायनिक।

चित्रा 1. भू-रासायनिक नाइट्रोजन चक्र (वी.ए. व्रोन्स्की, जी.वी. वोइटकेविच)

पृथ्वी के वायुमंडल से नाइट्रोजन का अकार्बनिक निष्कर्षण।

पृथ्वी के वायुमंडल में विद्युत निर्वहन की क्रिया के तहत (एक आंधी के दौरान) या फोटो की प्रक्रिया में रसायनिक प्रतिक्रिया(सौर विकिरण) नाइट्रोजन यौगिक बनते हैं (एन 2 ओ, एन 2 ओ 5, एनओ 2, एनएच 3, आदि)। वर्षा के पानी में घुलने वाले ये यौगिक वर्षा के साथ जमीन पर गिरते हैं, समुद्र की मिट्टी और पानी में गिरते हैं।

जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण

वायुमंडलीय नाइट्रोजन का जैविक बंधन किया जाता है:

• - मिट्टी में - उच्च पौधों के साथ सहजीवन में नोड्यूल बैक्टीरिया,
• - पानी में - प्लवक सूक्ष्मजीव और शैवाल।

जैविक रूप से बाध्य नाइट्रोजन की मात्रा अकार्बनिक रूप से स्थिर नाइट्रोजन की मात्रा से बहुत अधिक है।

नाइट्रोजन पृथ्वी के वायुमंडल में वापस कैसे आती है?

कई सूक्ष्मजीवों के संपर्क के परिणामस्वरूप जीवित जीवों के अवशेष विघटित हो जाते हैं। इस प्रक्रिया में, नाइट्रोजन, जो जीवों के प्रोटीन का हिस्सा है, परिवर्तनों की एक श्रृंखला से गुजरता है:

• - प्रोटीन के अपघटन की प्रक्रिया में, अमोनिया और उसके डेरिवेटिव बनते हैं, जो तब हवा में और अंदर प्रवेश करते हैं समुद्र का पानी,
• - आगे अमोनिया और अन्य नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक यौगिकबैक्टीरिया के प्रभाव में नाइट्रोसोमोनास और नाइट्रोबैक्टीरिया विभिन्न नाइट्रोजन ऑक्साइड (एन 2 ओ, एनओ, एन 2 ओ 3 और एन 2 ओ 5) बनाते हैं। इस प्रक्रिया को कहा जाता है नाइट्रीकरण,
• — नाइट्रिक एसिडधातुओं के साथ क्रिया करने पर यह लवण देता है। इन लवणों पर विनाइट्रीफाइंग जीवाणुओं द्वारा आक्रमण किया जाता है,
• - प्रक्रिया में है अनाइट्रीकरणमौलिक नाइट्रोजन बनता है, जो वायुमंडल में वापस लौटता है (एक उदाहरण शुद्ध एन 2 से युक्त भूमिगत गैस जेट है)।

नाइट्रोजन कहाँ पाया जाता है?

अमोनिया के रूप में ज्वालामुखी विस्फोट के माध्यम से नाइट्रोजन पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करती है। ऊपरी वायुमंडल में जाने पर अमोनिया (NH3) ऑक्सीकृत हो जाती है और नाइट्रोजन (N2) छोड़ती है।

नाइट्रोजन भी तलछटी चट्टानों में दब जाती है और बिटुमिनस निक्षेपों में बड़ी मात्रा में पाई जाती है। हालाँकि, यह नाइट्रोजन इन चट्टानों के क्षेत्रीय रूपांतर के दौरान भी वातावरण में प्रवेश करती है।

• इस प्रकार, हमारे ग्रह की सतह पर नाइट्रोजन उपस्थिति का मुख्य रूप पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना में आणविक नाइट्रोजन (एन 2) है।

यह लेख था पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना में नाइट्रोजन - वायुमंडल में सामग्री 78% है। ". आगे पढ़िए: « पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना में ऑक्सीजन - वायुमंडल में सामग्री 21% है।«

"पृथ्वी का वातावरण" विषय पर लेख:

• बढ़ती ऊंचाई के साथ मानव शरीर पर पृथ्वी के वायुमंडल का प्रभाव।
• पृथ्वी के वायुमंडल की ऊँचाई और सीमाएँ.

यह कहा जाना चाहिए कि पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना और संरचना हमेशा से नहीं रही है स्थिरांकहमारे ग्रह के विकास में किसी भी समय। आज, इस तत्व की ऊर्ध्वाधर संरचना, जिसमें 1.5-2.0 हजार किमी की कुल "मोटाई" है, को कई मुख्य परतों द्वारा दर्शाया गया है, जिनमें शामिल हैं:

1. क्षोभ मंडल।
2. ट्रोपोपॉज़।
3. समताप मंडल।
4. स्ट्रैटोपॉज़।
5. मेसोस्फीयर और मेसोपॉज़।
6. बाह्य वायुमंडल।
7. बहिर्मंडल

वातावरण के मूल तत्व

क्षोभमंडल एक परत है जिसमें मजबूत ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज गति देखी जाती है, यहीं पर मौसम, वर्षा की घटनाएं, वातावरण की परिस्थितियाँ. यह ध्रुवीय क्षेत्रों (वहां - 15 किमी तक) के अपवाद के साथ, ग्रह की सतह से लगभग हर जगह 7-8 किलोमीटर तक फैला हुआ है। क्षोभमंडल में, तापमान में क्रमिक कमी होती है, लगभग 6.4 ° C प्रत्येक किलोमीटर की ऊँचाई के साथ। यह आंकड़ा विभिन्न अक्षांशों और मौसमों के लिए भिन्न हो सकता है।

इस भाग में पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना को निम्नलिखित तत्वों और उनके प्रतिशत द्वारा दर्शाया गया है:

नाइट्रोजन - लगभग 78 प्रतिशत;

ऑक्सीजन - लगभग 21 प्रतिशत;

आर्गन - लगभग एक प्रतिशत;

कार्बन डाइऑक्साइड - 0.05% से कम।

90 किलोमीटर की ऊंचाई तक एकल रचना

इसके अलावा, धूल, पानी की बूंदें, जल वाष्प, दहन उत्पाद, बर्फ के क्रिस्टल, समुद्री लवण, कई एरोसोल कण आदि यहां पाए जा सकते हैं। पृथ्वी के वायुमंडल की यह संरचना लगभग नब्बे किलोमीटर की ऊंचाई तक देखी जाती है, इसलिए हवा न केवल क्षोभमंडल में, बल्कि ऊपरी परतों में भी रासायनिक संरचना में लगभग समान है। लेकिन वहां का माहौल मौलिक रूप से अलग है। भौतिक गुण. वह परत जिसमें एक सामान्य रासायनिक संरचना होती है, होमोस्फीयर कहलाती है।

पृथ्वी के वायुमंडल में अन्य कौन से तत्व हैं? प्रतिशत के रूप में (मात्रा के अनुसार, शुष्क हवा में), क्रिप्टन (लगभग 1.14 x 10 -4), क्सीनन (8.7 x 10 -7), हाइड्रोजन (5.0 x 10 -5), मीथेन (लगभग 1.7 x 10 -) जैसी गैसें 4), नाइट्रस ऑक्साइड (5.0 x 10 -5), आदि। सूचीबद्ध घटकों के द्रव्यमान प्रतिशत के संदर्भ में, नाइट्रस ऑक्साइड और हाइड्रोजन सबसे अधिक हैं, इसके बाद हीलियम, क्रिप्टन आदि हैं।

विभिन्न वायुमंडलीय परतों के भौतिक गुण

क्षोभमंडल के भौतिक गुण ग्रह की सतह से इसके लगाव से निकटता से संबंधित हैं। इसलिए परावर्तित सौर तापइन्फ्रारेड किरणों के रूप में गर्मी चालन और संवहन की प्रक्रियाओं सहित बैक अप भेजा जाता है। यही कारण है कि पृथ्वी की सतह से दूरी के साथ तापमान गिरता है। इस तरह की घटना समताप मंडल की ऊंचाई (11-17 किलोमीटर) तक देखी जाती है, फिर तापमान व्यावहारिक रूप से 34-35 किमी के स्तर तक अपरिवर्तित हो जाता है, और फिर तापमान में 50 किलोमीटर की ऊंचाई तक वृद्धि होती है ( समताप मंडल की ऊपरी सीमा)। समताप मंडल और क्षोभमंडल के बीच ट्रोपोपॉज़ (1-2 किमी तक) की एक पतली मध्यवर्ती परत होती है, जहाँ भूमध्य रेखा के ऊपर निरंतर तापमान देखा जाता है - लगभग माइनस 70 ° C और नीचे। ध्रुवों के ऊपर, ट्रोपोपॉज़ गर्मियों में शून्य से 45 डिग्री सेल्सियस तक "गर्म हो जाता है", यहां सर्दियों के तापमान में -65 डिग्री सेल्सियस के आसपास उतार-चढ़ाव होता है।

पृथ्वी के वायुमंडल की गैस संरचना में शामिल हैं महत्वपूर्ण तत्वओजोन की तरह। सतह के पास इसका अपेक्षाकृत कम है (प्रतिशत की दस से छठी शक्ति), क्योंकि गैस वायुमंडल के ऊपरी हिस्सों में परमाणु ऑक्सीजन से सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में बनती है। विशेष रूप से, अधिकांश ओजोन लगभग 25 किमी की ऊंचाई पर है, और संपूर्ण "ओजोन स्क्रीन" ध्रुवों के क्षेत्र में 7-8 किमी से भूमध्य रेखा पर 18 किमी और पचास किलोमीटर तक के क्षेत्रों में स्थित है। सामान्य तौर पर ग्रह की सतह के ऊपर।

वायुमंडल सौर विकिरण से बचाता है

पृथ्वी के वायुमंडल में वायु की संरचना जीवन के संरक्षण में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, क्योंकि व्यक्ति रासायनिक तत्वऔर रचनाएं सफलतापूर्वक पहुंच को प्रतिबंधित करती हैं सौर विकिरणपृथ्वी की सतह और उस पर रहने वाले लोगों, जानवरों और पौधों के लिए। उदाहरण के लिए, जल वाष्प अणु 8 से 13 माइक्रोन की सीमा में लंबाई को छोड़कर, अवरक्त विकिरण की लगभग सभी श्रेणियों को प्रभावी ढंग से अवशोषित करते हैं। दूसरी ओर, ओजोन, 3100 ए की तरंग दैर्ध्य तक पराबैंगनी को अवशोषित करता है। इसकी पतली परत के बिना (ग्रह की सतह पर रखे जाने पर औसतन 3 मिमी), केवल 10 मीटर से अधिक की गहराई पर पानी और भूमिगत गुफाएं, जहां सौर विकिरण नहीं पहुंचता, वहां निवास किया जा सकता है।

समताप मंडल पर शून्य सेल्सियस

वायुमंडल के अगले दो स्तरों, समताप मंडल और मध्यमंडल के बीच एक उल्लेखनीय परत है - समताप मंडल। यह लगभग ओजोन मैक्सिमा की ऊंचाई से मेल खाती है और यहां मनुष्यों के लिए अपेक्षाकृत आरामदायक तापमान देखा जाता है - लगभग 0 डिग्री सेल्सियस। समताप मंडल के ऊपर, मेसोस्फीयर में (50 किमी की ऊंचाई पर कहीं से शुरू होता है और 80-90 किमी की ऊंचाई पर समाप्त होता है), पृथ्वी की सतह से बढ़ती दूरी के साथ तापमान में फिर से गिरावट आती है (शून्य से 70-80 डिग्री तक) सी)। मेसोस्फीयर में, उल्काएं आमतौर पर पूरी तरह से जल जाती हैं।

थर्मोस्फीयर में - प्लस 2000 के!

रासायनिक संरचनाथर्मोस्फीयर में पृथ्वी का वायुमंडल (लगभग 85-90 से 800 किमी की ऊंचाई से मेसोपॉज़ के बाद शुरू होता है) सौर विकिरण के प्रभाव में बहुत दुर्लभ "वायु" की परतों के क्रमिक ताप के रूप में ऐसी घटना की संभावना को निर्धारित करता है। ग्रह के "वायु आवरण" के इस भाग में, 200 से 2000 K तक का तापमान होता है, जो ऑक्सीजन के आयनीकरण (300 किमी से ऊपर परमाणु ऑक्सीजन) के साथ-साथ अणुओं में ऑक्सीजन परमाणुओं के पुनर्संयोजन के संबंध में प्राप्त होता है। , बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ। थर्मोस्फीयर वह जगह है जहां ऑरोरस की उत्पत्ति होती है।

थर्मोस्फीयर के ऊपर एक्सोस्फीयर है - वायुमंडल की बाहरी परत, जिससे प्रकाश और तेजी से बढ़ने वाले हाइड्रोजन परमाणु बाहरी अंतरिक्ष में भाग सकते हैं। यहां पृथ्वी के वायुमंडल की रासायनिक संरचना को निचली परतों में अलग-अलग ऑक्सीजन परमाणुओं, बीच में हीलियम परमाणुओं और ऊपरी हिस्से में लगभग विशेष रूप से हाइड्रोजन परमाणुओं द्वारा दर्शाया गया है। यहां उच्च तापमान रहता है - लगभग 3000 K और कोई वायुमंडलीय दबाव नहीं होता है।

पृथ्वी के वायुमंडल का निर्माण कैसे हुआ?

लेकिन, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, ग्रह में हमेशा वायुमंडल की ऐसी संरचना नहीं होती है। कुल मिलाकर, इस तत्व की उत्पत्ति की तीन अवधारणाएँ हैं। पहली परिकल्पना यह मानती है कि वायुमंडल एक प्रोटोप्लेनेटरी क्लाउड से अभिवृद्धि की प्रक्रिया में लिया गया था। हालाँकि, आज यह सिद्धांत महत्वपूर्ण आलोचना के अधीन है, क्योंकि इस तरह के प्राथमिक वातावरण को हमारे ग्रह प्रणाली में एक तारे से सौर "हवा" द्वारा नष्ट कर दिया गया होगा। इसके अलावा, यह माना जाता है कि अस्थिर तत्व प्रकार के अनुसार ग्रह निर्माण क्षेत्र में नहीं रह सकते हैं स्थलीय समूहबहुत अधिक तापमान के कारण।

पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण की संरचना, जैसा कि दूसरी परिकल्पना द्वारा सुझाया गया है, सौर मंडल के आसपास से आने वाले क्षुद्रग्रहों और धूमकेतुओं द्वारा सतह पर सक्रिय बमबारी के कारण बन सकता है। प्रारंभिक चरणविकास। इस अवधारणा की पुष्टि या खंडन करना काफी कठिन है।

IDG RAS . में प्रयोग

सबसे प्रशंसनीय तीसरी परिकल्पना है, जो मानता है कि वायुमंडल मेंटल से गैसों की रिहाई के परिणामस्वरूप दिखाई दिया। पृथ्वी की पपड़ीलगभग 4 अरब साल पहले। "त्सरेव 2" नामक एक प्रयोग के दौरान रूसी विज्ञान अकादमी के भूवैज्ञानिक भूविज्ञान संस्थान में इस अवधारणा का परीक्षण किया गया था, जब एक वैक्यूम में उल्कापिंड मूल का एक नमूना गरम किया गया था। फिर, एच 2, सीएच 4, सीओ, एच 2 ओ, एन 2, आदि जैसी गैसों की रिहाई दर्ज की गई। इसलिए, वैज्ञानिकों ने सही माना कि पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण की रासायनिक संरचना में पानी और कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन फ्लोराइड शामिल हैं। वाष्प (एचएफ), कार्बन मोनोआक्साइड(सीओ), हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस), नाइट्रोजन यौगिक, हाइड्रोजन, मीथेन (सीएच 4), अमोनिया वाष्प (एनएच 3), आर्गन, आदि। प्राथमिक वातावरण से जल वाष्प ने जलमंडल, कार्बन डाइऑक्साइड के निर्माण में भाग लिया। कार्बनिक पदार्थों और चट्टानों में बाध्य अवस्था में काफी हद तक, नाइट्रोजन आधुनिक वायु की संरचना में पारित हो गया, और फिर से अवसादी चट्टानेंऔर कार्बनिक पदार्थ।

पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल की संरचना अनुमति नहीं देगी आधुनिक लोगइसके बिना हो श्वास तंत्र, क्योंकि तब आवश्यक मात्रा में ऑक्सीजन नहीं थी। यह तत्व डेढ़ अरब साल पहले महत्वपूर्ण मात्रा में प्रकट हुआ था, जैसा कि माना जाता है, नीले-हरे और अन्य शैवाल में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के विकास के संबंध में, जो हमारे ग्रह के सबसे पुराने निवासी हैं।

ऑक्सीजन न्यूनतम

तथ्य यह है कि पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना शुरू में लगभग एनोक्सिक थी, इस तथ्य से संकेत मिलता है कि सबसे प्राचीन (कटारचियन) चट्टानों में आसानी से ऑक्सीकृत, लेकिन ऑक्सीकृत ग्रेफाइट (कार्बन) नहीं पाया जाता है। इसके बाद, तथाकथित बैंडेड लौह अयस्क दिखाई दिए, जिसमें समृद्ध लौह आक्साइड के इंटरलेयर शामिल थे, जिसका अर्थ है आणविक रूप में ऑक्सीजन के एक शक्तिशाली स्रोत के ग्रह पर उपस्थिति। लेकिन ये तत्व केवल समय-समय पर सामने आए (शायद वही शैवाल या अन्य ऑक्सीजन उत्पादक एक एनोक्सिक रेगिस्तान में छोटे द्वीपों के रूप में दिखाई दिए), जबकि बाकी दुनिया अवायवीय थी। उत्तरार्द्ध इस तथ्य से समर्थित है कि रासायनिक प्रतिक्रियाओं के निशान के बिना प्रवाह द्वारा संसाधित कंकड़ के रूप में आसानी से ऑक्सीकरण योग्य पाइराइट पाया गया था। चूंकि बहते पानी को खराब तरीके से वातित नहीं किया जा सकता है, इसलिए यह विचार विकसित हुआ है कि प्री-कैम्ब्रियन वातावरण में आज की संरचना का एक प्रतिशत से भी कम ऑक्सीजन होता है।

वायु संरचना में क्रांतिकारी परिवर्तन

लगभग प्रोटेरोज़ोइक (1.8 अरब साल पहले) के मध्य में, "ऑक्सीजन क्रांति" हुई, जब दुनिया एरोबिक श्वसन में बदल गई, जिसके दौरान 38 एक पोषक तत्व अणु (ग्लूकोज) से प्राप्त किया जा सकता है, न कि दो (जैसा कि साथ में) अवायवीय श्वसन) ऊर्जा की इकाइयाँ। पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना, ऑक्सीजन के संदर्भ में, आधुनिक एक प्रतिशत से अधिक होने लगी, प्रकट होने लगी ओजोन परतविकिरण से जीवों की रक्षा करना। यह उससे था कि मोटे गोले के नीचे "छिपा", उदाहरण के लिए, त्रिलोबाइट्स जैसे प्राचीन जानवर। तब से हमारे समय तक, मुख्य "श्वसन" तत्व की सामग्री धीरे-धीरे और धीरे-धीरे बढ़ी है, जिससे ग्रह पर जीवन के विभिन्न रूपों का विकास हुआ है।

वायुमंडल(ग्रीक एटमॉस से - भाप और स्पैरिया - गेंद) - पृथ्वी का वायु खोल, इसके साथ घूमता है। वायुमंडल का विकास हमारे ग्रह पर होने वाली भूवैज्ञानिक और भू-रासायनिक प्रक्रियाओं के साथ-साथ जीवित जीवों की गतिविधियों के साथ निकटता से जुड़ा हुआ था।

वायुमंडल की निचली सीमा पृथ्वी की सतह से मेल खाती है, क्योंकि हवा मिट्टी के सबसे छोटे छिद्रों में प्रवेश करती है और पानी में भी घुल जाती है।

2000-3000 किमी की ऊंचाई पर ऊपरी सीमा धीरे-धीरे बाहरी अंतरिक्ष में चली जाती है।

ऑक्सीजन युक्त वातावरण पृथ्वी पर जीवन को संभव बनाता है। वायुमंडलीय ऑक्सीजन का उपयोग मनुष्यों, जानवरों और पौधों द्वारा सांस लेने की प्रक्रिया में किया जाता है।

यदि वायुमण्डल न होता तो पृथ्वी चन्द्रमा के समान शान्त होती। आखिरकार, ध्वनि वायु कणों का कंपन है। आकाश के नीले रंग की व्याख्या इस तथ्य से की जाती है कि सूर्य की किरणें, वातावरण से होकर गुजरती हैं, जैसे कि एक लेंस के माध्यम से, उनके घटक रंगों में विघटित हो जाती हैं। ऐसे में नीले और नीले रंग की किरणें सबसे ज्यादा बिखरती हैं।

वायुमंडल सूर्य से अधिकांश पराबैंगनी विकिरण को बरकरार रखता है, जिसका जीवित जीवों पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। यह पृथ्वी की सतह पर गर्मी भी रखता है, हमारे ग्रह को ठंडा होने से रोकता है।

वायुमंडल की संरचना

वातावरण में कई परतों को अलग किया जा सकता है, घनत्व और घनत्व में भिन्नता (चित्र 1)।

क्षोभ मंडल

क्षोभ मंडल- वायुमंडल की सबसे निचली परत, जिसकी ध्रुवों के ऊपर मोटाई 8-10 किमी, समशीतोष्ण अक्षांशों में - 10-12 किमी और भूमध्य रेखा के ऊपर - 16-18 किमी है।

चावल। 1. पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना

क्षोभमंडल में हवा को पृथ्वी की सतह से, यानी जमीन और पानी से गर्म किया जाता है। इसलिए, इस परत में हवा का तापमान प्रत्येक 100 मीटर के लिए औसतन 0.6 डिग्री सेल्सियस की ऊंचाई के साथ कम हो जाता है। क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा पर, यह -55 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। इसी समय, क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा पर भूमध्य रेखा के क्षेत्र में, हवा का तापमान -70 डिग्री सेल्सियस है, और क्षेत्र में उत्तरी ध्रुव-65 डिग्री सेल्सियस।

वायुमंडल के द्रव्यमान का लगभग 80% क्षोभमंडल में केंद्रित है, लगभग सभी जल वाष्प स्थित हैं, गरज, तूफान, बादल और वर्षा होती है, और ऊर्ध्वाधर (संवहन) और क्षैतिज (हवा) वायु गति होती है।

हम कह सकते हैं कि मौसम मुख्य रूप से क्षोभमंडल में बनता है।

स्ट्रैटोस्फियर

स्ट्रैटोस्फियर- क्षोभमंडल के ऊपर 8 से 50 किमी की ऊंचाई पर स्थित वायुमंडल की परत। इस परत में आकाश का रंग बैंगनी दिखाई देता है, जिसकी व्याख्या वायु के विरलण से होती है, जिसके कारण सूर्य की किरणें लगभग बिखरती नहीं हैं।

समताप मंडल में वायुमंडल के द्रव्यमान का 20% भाग होता है। इस परत में हवा दुर्लभ है, व्यावहारिक रूप से कोई जल वाष्प नहीं है, और इसलिए बादल और वर्षा लगभग नहीं बनते हैं। हालाँकि, समताप मंडल में स्थिर वायु धाराएँ देखी जाती हैं, जिनकी गति 300 किमी / घंटा तक पहुँच जाती है।

यह परत केंद्रित है ओजोन(ओजोन स्क्रीन, ओजोनोस्फीयर), एक परत जो पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करती है, उन्हें पृथ्वी पर जाने से रोकती है और इस तरह हमारे ग्रह पर रहने वाले जीवों की रक्षा करती है। ओजोन के कारण समताप मंडल की ऊपरी सीमा पर हवा का तापमान -50 से 4-55 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है।

मेसोस्फीयर और समताप मंडल के बीच एक संक्रमणकालीन क्षेत्र है - समताप मंडल।

मीसोस्फीयर

मीसोस्फीयर- 50-80 किमी की ऊंचाई पर स्थित वायुमंडल की एक परत। यहां हवा का घनत्व पृथ्वी की सतह से 200 गुना कम है। मध्यमंडल में आकाश का रंग काला दिखाई देता है, दिन के समय तारे दिखाई देते हैं। हवा का तापमान -75 (-90)°С तक गिर जाता है।

80 किमी की ऊंचाई पर शुरू होता है बाह्य वायुमंडल।इस परत में हवा का तापमान 250 मीटर की ऊंचाई तक तेजी से बढ़ता है, और फिर स्थिर हो जाता है: 150 किमी की ऊंचाई पर यह 220-240 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है; 500-600 किमी की ऊंचाई पर यह 1500 डिग्री सेल्सियस से अधिक है।

मेसोस्फीयर और थर्मोस्फीयर में, कॉस्मिक किरणों की क्रिया के तहत, गैस के अणु परमाणुओं के आवेशित (आयनित) कणों में टूट जाते हैं, इसलिए वायुमंडल के इस हिस्से को कहा जाता है योण क्षेत्र- 50 से 1000 किमी की ऊंचाई पर स्थित बहुत दुर्लभ हवा की एक परत, जिसमें मुख्य रूप से आयनित ऑक्सीजन परमाणु, नाइट्रिक ऑक्साइड अणु और मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं। इस परत की विशेषता उच्च विद्युतीकरण है, और लंबी और मध्यम रेडियो तरंगें इससे परावर्तित होती हैं, जैसे कि दर्पण से।

आयनमंडल में, अरोरा उत्पन्न होते हैं - सूर्य से उड़ने वाले विद्युत आवेशित कणों के प्रभाव में दुर्लभ गैसों की चमक - और चुंबकीय क्षेत्र में तेज उतार-चढ़ाव देखे जाते हैं।

बहिर्मंडल

बहिर्मंडल- वातावरण की बाहरी परत, 1000 किमी से ऊपर स्थित है। इस परत को प्रकीर्णन क्षेत्र भी कहा जाता है, क्योंकि गैस के कण यहां तेज गति से चलते हैं और बाहरी अंतरिक्ष में बिखर सकते हैं।

वायुमंडल की संरचना

वायुमंडल नाइट्रोजन (78.08%), ऑक्सीजन (20.95%), कार्बन डाइऑक्साइड (0.03%), आर्गन (0.93%), हीलियम, नियॉन, क्सीनन, क्रिप्टन (0.01%) की एक छोटी मात्रा से युक्त गैसों का मिश्रण है। ओजोन और अन्य गैसें, लेकिन उनकी सामग्री नगण्य है (तालिका 1)। आधुनिक रचनापृथ्वी की हवा एक सौ मिलियन से अधिक वर्ष पहले स्थापित की गई थी, लेकिन मानव उत्पादन गतिविधि में तेजी से वृद्धि ने फिर भी इसके परिवर्तन को जन्म दिया। वर्तमान में, CO2 की मात्रा में लगभग 10-12% की वृद्धि हुई है।

वातावरण बनाने वाली गैसें विभिन्न प्रकार की कार्यात्मक भूमिकाएँ निभाती हैं। हालांकि, इन गैसों का मुख्य महत्व मुख्य रूप से इस तथ्य से निर्धारित होता है कि वे बहुत दृढ़ता से उज्ज्वल ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और इस प्रकार पृथ्वी की सतह और वायुमंडल के तापमान शासन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं।

तालिका 1. पृथ्वी की सतह के पास शुष्क वायुमंडलीय वायु की रासायनिक संरचना

	वॉल्यूम एकाग्रता। %	आणविक भार, इकाइयाँ
ऑक्सीजन
कार्बन डाइआक्साइड
नाइट्रस ऑक्साइड
	0 से 0.00001
सल्फर डाइऑक्साइड	गर्मियों में 0 से 0.000007 तक; सर्दियों में 0 से 0.00002
	0 से 0.00002 . तक	46,0055/17,03061
एज़ोग डाइऑक्साइड
कार्बन मोनोआक्साइड

नाइट्रोजन,वातावरण में सबसे आम गैस, रासायनिक रूप से कम सक्रिय।

ऑक्सीजननाइट्रोजन के विपरीत, रासायनिक रूप से बहुत सक्रिय तत्व है। ऑक्सीजन का विशिष्ट कार्य विषमपोषी जीवों, चट्टानों और ज्वालामुखियों द्वारा वायुमंडल में उत्सर्जित अपूर्ण रूप से ऑक्सीकृत गैसों के कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण है। ऑक्सीजन के बिना, मृत कार्बनिक पदार्थों का अपघटन नहीं होगा।

वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की भूमिका असाधारण रूप से महान है। यह दहन, जीवित जीवों के श्वसन, क्षय की प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप वातावरण में प्रवेश करता है और सबसे पहले, प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के लिए मुख्य निर्माण सामग्री है। इसके अलावा, शॉर्ट-वेव सौर विकिरण को प्रसारित करने और थर्मल लॉन्ग-वेव विकिरण के हिस्से को अवशोषित करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड की संपत्ति का बहुत महत्व है, जो तथाकथित ग्रीनहाउस प्रभाव पैदा करेगा, जिसकी चर्चा नीचे की जाएगी।

वायुमंडलीय प्रक्रियाओं पर प्रभाव, विशेष रूप से समताप मंडल के ऊष्मीय शासन पर, द्वारा भी लगाया जाता है ओजोन।यह गैस सौर पराबैंगनी विकिरण के प्राकृतिक अवशोषक के रूप में कार्य करती है, और सौर विकिरण के अवशोषण से वायु तापन होता है। वायुमंडल में कुल ओजोन सामग्री का औसत मासिक मान क्षेत्र के अक्षांश और मौसम के आधार पर 0.23-0.52 सेमी (यह जमीन के दबाव और तापमान पर ओजोन परत की मोटाई है) के आधार पर भिन्न होता है। भूमध्य रेखा से ध्रुवों तक ओजोन सामग्री में वृद्धि हुई है और एक वार्षिक भिन्नता है जिसमें न्यूनतम शरद ऋतु और अधिकतम वसंत ऋतु में होती है।

वातावरण की एक विशिष्ट संपत्ति को यह तथ्य कहा जा सकता है कि मुख्य गैसों (नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, आर्गन) की सामग्री ऊंचाई के साथ थोड़ा बदल जाती है: वातावरण में 65 किमी की ऊंचाई पर, नाइट्रोजन की सामग्री 86%, ऑक्सीजन - 19, आर्गन - 0.91, 95 किमी की ऊँचाई पर - नाइट्रोजन 77, ऑक्सीजन - 21.3, आर्गन - 0.82%। इसके मिश्रण से वायुमंडलीय वायु की संरचना की स्थिरता लंबवत और क्षैतिज रूप से बनी रहती है।

गैसों के अलावा, वायु में होता है भापतथा ठोस कणों।उत्तरार्द्ध में प्राकृतिक और कृत्रिम (मानवजनित) दोनों मूल हो सकते हैं। ये फूल पराग, छोटे नमक क्रिस्टल, सड़क की धूल, एरोसोल अशुद्धियाँ हैं। जब सूरज की किरणें खिड़की में प्रवेश करती हैं, तो उन्हें नग्न आंखों से देखा जा सकता है।

शहरों और बड़े औद्योगिक केंद्रों की हवा में विशेष रूप से कई पार्टिकुलेट मैटर हैं, जहां हानिकारक गैसों के उत्सर्जन और ईंधन के दहन के दौरान बनने वाली उनकी अशुद्धियों को एरोसोल में जोड़ा जाता है।

वायुमंडल में एरोसोल की सांद्रता हवा की पारदर्शिता को निर्धारित करती है, जो पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाले सौर विकिरण को प्रभावित करती है। सबसे बड़े एरोसोल संघनन नाभिक हैं (अक्षांश से। संघनन- संघनन, मोटा होना) - जल वाष्प को पानी की बूंदों में बदलने में योगदान देता है।

जल वाष्प का मूल्य मुख्य रूप से इस तथ्य से निर्धारित होता है कि यह पृथ्वी की सतह के दीर्घ-तरंग तापीय विकिरण में देरी करता है; बड़े और छोटे नमी चक्रों की मुख्य कड़ी का प्रतिनिधित्व करता है; पानी के बिस्तर संघनित होने पर हवा का तापमान बढ़ाता है।

वायुमंडल में जलवाष्प की मात्रा समय और स्थान के अनुसार बदलती रहती है। इस प्रकार, पृथ्वी की सतह के पास जल वाष्प की सांद्रता उष्णकटिबंधीय में 3% से लेकर अंटार्कटिका में 2-10 (15)% तक होती है।

समशीतोष्ण अक्षांशों में वायुमंडल के ऊर्ध्वाधर स्तंभ में जल वाष्प की औसत सामग्री लगभग 1.6-1.7 सेमी (संघनित जल वाष्प की परत में इतनी मोटाई होगी)। वायुमंडल की विभिन्न परतों में जल वाष्प के बारे में जानकारी विरोधाभासी है। उदाहरण के लिए, यह मान लिया गया था कि 20 से 30 किमी की ऊंचाई पर, विशिष्ट आर्द्रता ऊंचाई के साथ दृढ़ता से बढ़ जाती है। हालांकि, बाद के माप समताप मंडल की अधिक शुष्कता का संकेत देते हैं। जाहिर है, समताप मंडल में विशिष्ट आर्द्रता ऊंचाई पर बहुत कम निर्भर करती है और मात्रा 2-4 मिलीग्राम/किलोग्राम होती है।

क्षोभमंडल में जल वाष्प सामग्री की परिवर्तनशीलता वाष्पीकरण, संघनन और क्षैतिज परिवहन की बातचीत से निर्धारित होती है। जलवाष्प के संघनन के परिणामस्वरूप बादल बनते हैं और वर्षा, ओलावृष्टि और हिमपात के रूप में अवक्षेपण होता है।

पानी के चरण संक्रमण की प्रक्रियाएं मुख्य रूप से क्षोभमंडल में आगे बढ़ती हैं, यही कारण है कि समताप मंडल में बादल (20-30 किमी की ऊंचाई पर) और मेसोस्फीयर (मेसोपॉज के पास), जिन्हें मदर-ऑफ-पर्ल और सिल्वर कहा जाता है, अपेक्षाकृत कम ही देखे जाते हैं। , जबकि ट्रोपोस्फेरिक बादल अक्सर पूरी पृथ्वी की सतह के लगभग 50% को कवर करते हैं।

हवा में निहित जल वाष्प की मात्रा हवा के तापमान पर निर्भर करती है।

-20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर हवा के 1 मीटर 3 में 1 ग्राम से अधिक पानी नहीं हो सकता है; 0 डिग्री सेल्सियस पर - 5 ग्राम से अधिक नहीं; +10 डिग्री सेल्सियस पर - 9 ग्राम से अधिक नहीं; +30 डिग्री सेल्सियस पर - 30 ग्राम से अधिक पानी नहीं।

निष्कर्ष:हवा का तापमान जितना अधिक होगा, उसमें उतनी ही अधिक जलवाष्प हो सकती है।

हवा हो सकती है धनीतथा संतृप्त नहींभाप। तो, अगर +30 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 1 मीटर 3 हवा में 15 ग्राम जल वाष्प होता है, तो हवा जल वाष्प से संतृप्त नहीं होती है; अगर 30 ग्राम - संतृप्त।

पूर्ण आर्द्रता- यह वायु के 1 मीटर 3 में निहित जल वाष्प की मात्रा है। इसे ग्राम में व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि वे कहते हैं "पूर्ण आर्द्रता 15 है", तो इसका मतलब है कि 1 एमएल में 15 ग्राम जल वाष्प होता है।

सापेक्षिक आर्द्रता- यह 1 मीटर 3 वायु में जल वाष्प की वास्तविक सामग्री का अनुपात (प्रतिशत में) जल वाष्प की मात्रा का है जो किसी दिए गए तापमान पर 1 मीटर एल में समाहित हो सकता है। उदाहरण के लिए, यदि रेडियो पर एक मौसम रिपोर्ट प्रसारित की जाती है कि सापेक्ष आर्द्रता 70% है, तो इसका मतलब है कि हवा में 70% जल वाष्प होता है जिसे वह किसी दिए गए तापमान पर धारण कर सकता है।

हवा की सापेक्षिक आर्द्रता जितनी अधिक होगी, t. हवा संतृप्ति के जितनी करीब होगी, उसके गिरने की संभावना उतनी ही अधिक होगी।

भूमध्यरेखीय क्षेत्र में हमेशा उच्च (90% तक) सापेक्ष आर्द्रता देखी जाती है, क्योंकि पूरे वर्ष उच्च वायु तापमान होता है और महासागरों की सतह से एक बड़ा वाष्पीकरण होता है। समान उच्च सापेक्ष आर्द्रता ध्रुवीय क्षेत्रों में होती है, लेकिन केवल इसलिए कि कम तापमान पर जल वाष्प की थोड़ी मात्रा भी हवा को संतृप्त या संतृप्ति के करीब बनाती है। समशीतोष्ण अक्षांशों में, सापेक्ष आर्द्रता मौसमी रूप से भिन्न होती है - यह सर्दियों में अधिक और गर्मियों में कम होती है।

रेगिस्तान में हवा की सापेक्षिक आर्द्रता विशेष रूप से कम होती है: हवा के 1 मीटर 1 में किसी दिए गए तापमान पर संभव जल वाष्प की मात्रा से दो से तीन गुना कम होता है।

सापेक्षिक आर्द्रता को मापने के लिए, एक हाइग्रोमीटर का उपयोग किया जाता है (ग्रीक हाइग्रोस से - गीला और मेट्रेको - मैं मापता हूं)।

ठंडा होने पर, संतृप्त हवा अपने आप में जल वाष्प की समान मात्रा को बरकरार नहीं रख सकती है, यह कोहरे की बूंदों में बदलकर गाढ़ा (संघनित) हो जाती है। गर्मियों में एक स्पष्ट ठंडी रात में कोहरा देखा जा सकता है।

बादलों- यह वही कोहरा है, केवल यह पृथ्वी की सतह पर नहीं, बल्कि एक निश्चित ऊंचाई पर बनता है। जैसे ही हवा ऊपर उठती है, वह ठंडी हो जाती है और उसमें मौजूद जलवाष्प संघनित हो जाता है। परिणामस्वरूप पानी की छोटी-छोटी बूंदें बादल बनाती हैं।

बादलों के निर्माण में शामिल कणिका तत्वक्षोभमंडल में निलंबित।

बादल हो सकते हैं अलग आकार, जो उनके गठन की शर्तों पर निर्भर करता है (तालिका 14)।

सबसे कम और सबसे भारी बादल स्ट्रैटस हैं। वे पृथ्वी की सतह से 2 किमी की ऊंचाई पर स्थित हैं। 2 से 8 किमी की ऊंचाई पर अधिक सुरम्य मेघपुंज बादल देखे जा सकते हैं। सबसे ऊंचे और सबसे हल्के सिरस बादल हैं। वे पृथ्वी की सतह से 8 से 18 किमी की ऊंचाई पर स्थित हैं।

परिवारों	बादलों के प्रकार	दिखावट
ए ऊपरी बादल - 6 किमी . से ऊपर	मैं पिनाट	धागे जैसा, रेशेदार, सफेद
	द्वितीय. पक्षाभ कपासी बादल	छोटे गुच्छे और कर्ल की परतें और लकीरें, सफेद
	III. सिरोस्टरटस	पारदर्शी सफेद घूंघट
बी मध्यम परत के बादल - 2 किमी . से ऊपर	चतुर्थ। आल्टोक्यूम्यलस	सफेद और भूरे रंग की परतें और लकीरें
	वी. आल्टोस्ट्रेटस	दूधिया धूसर रंग का चिकना घूंघट
बी निचले बादल - 2 किमी . तक	VI. निंबोस्ट्रेट्स	ठोस आकारहीन ग्रे परत
	सातवीं। स्ट्रेटोक्यूमलस	अपारदर्शी परतें और धूसर रंग की लकीरें
	आठवीं। बहुस्तरीय	प्रबुद्ध ग्रे घूंघट
डी। ऊर्ध्वाधर विकास के बादल - निचले से ऊपरी स्तर तक	IX. क्यूम्यलस	क्लब और गुंबद चमकीले सफेद, हवा में फटे किनारों के साथ
	एक्स क्यूम्यलोनिम्बस	गहरे लेड रंग के शक्तिशाली मेघपुंज के आकार का द्रव्यमान

वायुमंडलीय सुरक्षा

मुख्य स्रोत हैं औद्योगिक उद्यमऔर कारें। बड़े शहरों में मुख्य परिवहन मार्गों के गैस संदूषण की समस्या बहुत विकट है। इसीलिए बहुतों में बड़े शहरहमारे देश सहित दुनिया भर में, कार निकास गैसों की विषाक्तता के पर्यावरण नियंत्रण की शुरुआत की। विशेषज्ञों के अनुसार, हवा में धुआं और धूल पृथ्वी की सतह पर सौर ऊर्जा के प्रवाह को आधा कर सकते हैं, जिससे प्राकृतिक परिस्थितियों में बदलाव आएगा।