Благодаря чему нагреваются нижние слои атмосферы
Эта статья перенесена сюда!
Воздух нижнего слоя атмосферы нагревается за счет передачи ему тепла от подстилающей поверхности. Важную роль в переносе тепла от деятельной поверхности в вышележащие слои тропосферы играет турбулентный (беспорядочный) теплообмен и передача скрытой теплоты парообразования.
Беспорядочное движение частиц воздуха, вызванное его нагреванием от неравномерно нагретой подстилающей поверхности, называются термической турбулентностью или термической конвекцией. Если вместо мелких хаотически движущихся вихрей начинают преобладать мощные восходящие (термики) и менее мощные нисходящие движения воздуха, конвекция называется упорядоченной.
Распределение средней годовой температуры воздуха на уровне моря (ºС) (по С.Г. Любушкиной и др.).
Нагревающийся от поверхности воздух устремляется вверх, перенося тепло. Термическая конвекция может развиваться до тех пор, пока воздух имеет температуру выше температуры той среды, в которой он поднимается, Если температуры поднимающегося воздуха и окружающего воздуха сравняются, то поднятие прекратится.
Количество тепла, получаемое воздухом от поверхности посредством турбулентности, больше количества тепла, получаемого им в результате излучения в 400 раз, а в результате передачи путем молекулярной теплопроводности – почти в 500 000 раз.
В поднимающемся воздухе температура изменяется вследствие адиабатического процесса (за счет преобразования внутренней энергии газа в работу и работы во внутреннюю энергию). Поднимающийся воздух расширяется, производит работу, на которую затрачивает внутреннюю энергию, и температура его понижается. Опускающийся воздух, наоборот, сжимается, затраченная на это энергия освобождается, и температура воздуха растет.
При опускании и сухой и влажный воздух нагревается одинаково, поскольку при этом конденсации влаги не происходит. На каждые 100 м спуска воздух нагревается на 1º.
Распределение тепла в нижнем слое атмосферы может иметь и обратный порядок. Возрастание температуры с высотой называют инверсией, а слой, в котором температура с высотой возрастает, – слоем инверсии.
— Радиационная инверсия – инверсия излучения, образуется после захода Солнца, когда солнечные лучи нагревают верхние слои;
— Адвективная инверсия – образуется в результате вторжения (адвекции) теплого воздуха на холодную поверхность;
— Орографическая инверсия – холодный воздух стекает в понижения и там застаивается.
Годовой ход температуры зависит от широты места. От экватора к полюсам годовая амплитуда колебаний температуры воздуха увеличивается. Выделяют 4 типа годового хода температуры по величине амплитуды и по времени наступления крайних температур.
Экваториальный тип – два максимума (после моментов равноденствия) и два минимума (после моментов солнцестояния). Амплитуда над океаном около 1º, над сушей – до 10º. Температура весь год положительная.
Тропический тип – один максимум (после летнего солнцестояния) и один минимум (после зимнего солнцестояния). Амплитуда над океаном – около 5º, на суше – до 20º. Температура весь год выше +15ºС.
Умеренный тип – один максимум (над сушей в июле в северном полушарии, над океаном – в августе) и один минимум (на суше в январе в северном полушарии, над океаном – в феврале), четыре сезона года. Годовая амплитуда температуры увеличивается с увеличением широты и по мере удаления от океана: на побережье 10º, вдали от океана – 60º и более. Температура в холодный сезон отрицательная.
Полярный тип – зима очень продолжительная и холодная, лето короткое и прохладное. Годовая амплитуда 25ºС и более (над сушей до 65º). Температура большую часть года отрицательная.
Усложняющими факторами годового хода температуры являются характер подстилающей поверхности (растительность, снежный или ледовый покров), высота местности, удаленность от океана, вторжение отличных по термическому режиму воздушных масс.
Й тепловой режим подстилающей поверхности и ниж слоёв атмосферы
тепловой режим нижнего слоя атмосферы
Воздух нижнего слоя атмосферы нагревается за счет передачи ему тепла от подстилающей поверхности. Важную роль в переносе тепла от деятельной поверхности в вышележащие слои тропосферы играет турбулентный (беспорядочный) теплообмен и передача скрытой теплоты парообразования.
Беспорядочное движение частиц воздуха, вызванное его нагреванием от неравномерно нагретой подстилающей поверхности, называются термической турбулентностью или термической конвекцией. Если вместо мелких хаотически движущихся вихрей начинают преобладать мощные восходящие (термики) и менее мощные нисходящие движения воздуха, конвекция называется упорядоченной.
Нагревающийся от поверхности воздух устремляется вверх, перенося тепло. Термическая конвекция может развиваться до тех пор, пока воздух имеет температуру выше температуры той среды, в которой он поднимается, Если температуры поднимающегося воздуха и окружающего воздуха сравняются, то поднятие прекратится.
Количество тепла, получаемое воздухом от поверхности посредством турбулентности, больше количества тепла, получаемого им в результате излучения в 400 раз, а в результате передачи путем молекулярной теплопроводности – почти в 500 000 раз.
В поднимающемся воздухе температура изменяется вследствие адиабатического процесса (за счет преобразования внутренней энергии газа в работу и работы во внутреннюю энергию). Поднимающийся воздух расширяется, производит работу, на которую затрачивает внутреннюю энергию, и температура его понижается. Опускающийся воздух, наоборот, сжимается, затраченная на это энергия освобождается, и температура воздуха растет.
Сухой или содержащий водяные пары, но ненасыщенный ими воздух, поднимаясь, адиабатически охлаждается на 1º на каждые 100 м. Воздух, насыщенный водяными парами, при подъеме на 100 м охлаждается на 0,6о, т.к. в нем происходит конденсация, сопровождающаяся выделением тепла.
При опускании и сухой и влажный воздух нагревается одинаково, поскольку при этом конденсации влаги не происходит. На каждые 100 м спуска воздух нагревается на 1º.
Распределение тепла в нижнем слое атмосферы может иметь и обратный порядок. Возрастание температуры с высотой называют инверсией, а слой, в котором температура с высотой возрастает, – слоем инверсии.
— Радиационная инверсия – инверсия излучения, образуется после захода Солнца, когда солнечные лучи нагревают верхние слои;
— Адвективная инверсия – образуется в результате вторжения (адвекции) теплого воздуха на холодную поверхность;
— Орографическая инверсия – холодный воздух стекает в понижения и там застаивается.
Почва – компонент климатической системы, являющийся наиболее активным аккумулятором солнечного тепла, поступающего на поверхность земли.
Суточный ход температуры подстилающей поверхности имеет один максимум и один минимум. Минимум наступает около восхода солнца, максимум – в послеполуденные часы. Фаза суточного хода и его суточная амплитуда зависят от времени года, состояния подстилающей поверхности, количества облачности и осадков, а также, от местоположения станций, типа почвы и ее механического состава.
По механическому составу почвы делятся на песчаные, супесчаные и суглинистые, различающиеся между собой по теплоемкости, температуропроводности и генетическим свойствам (в частности, по цвету). Темные почвы поглощают больше солнечной радиации и, следовательно, сильнее прогреваются, чем светлые. Песчаные и супесчаные почвы, характеризующиеся меньшей влажностью, теплее суглинистых.
Разность между максимальной и минимальной температурой за сутки называют амплитудой суточного хода (суточные колебания).
Й. вода в атмосфере.
Вода в атмосфере содержится в виде молекул (пар), капелек и кристалликов. Влажность воздуха характеризуется содержанием водяного пара в 1 м. куб. воздуха. Абсолютная влажность — количество водяного пара, которое может содержаться в 1 м. куб. воздуха при данной температуре. Чем выше температура, тем больше влаги в нем может содержаться.
Облака образуются при конденсации водяного пара в поднимающемся воздухе вследствие его охлаждения.
Вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая на земную поверхность, называется атмосферными осадками.
По происхождению выделяют два вида осадков:
— выпадающие из облаков (дождь, снег, крупа, град);
— образующиеся у поверхности Земли (туман, роса, гололед, изморозь).
Измеряются осадки слоем воды (в мм.), который образуется, если выпавшая вода не стекает и не испаряется. В среднем за год на Землю выпадает 1130 мм. осадков.
Атмосферные осадки распределены по земной поверхности очень неравномерно. Одни территории страдают от избытка влаги, другие от её недостатка. Особенно мало получают осадков территории, расположенные вдоль северного и южного тропиков, где температуры воздуха высоки и потребность в осадках особенно велика.
В поясах высокого давления преобладают нисходящие воздушные потоки. Холодный воздух, опускаясь, содержит мало влаги. При опускании он сжимается и нагревается, благодаря чему удаляется от точки насыщения, становится суше. Поэтому в областях повышенного давления над тропиками и у полюсов выпадает мало осадков.
По количеству выпадающих осадков ещё нельзя судить об обеспеченности территории влагой. Необходимо учитывать возможное испарение — испаряемость. Она зависит от количества солнечного тепла: чем больше его, тем больше влаги может испариться, если она есть. Испаряемость может быть большой, а испарение маленьким. Например, в Сахаре испаряемость (сколько влаги может испариться при данной температуре) 4500 мм/год, а испарение (сколько действительно испаряется) всего 100 мм/год. По соотношению испаряемости и испарения судят об увлажненности территории. Для определения увлажнения пользуются коэффициентом увлажнения. Коэффициент увлажнения –отношение годового количества осадков к испаряемости за один и тот же промежуток времени. Он выражается дробью в процентах. Если коэффициент равен 1 — увлажнение достаточное, если меньше 1, увлажнение недостаточное, а если больше 1, то увлажнение избыточное. По степени увлажнения выделяются влажные (гумидные) и сухие (аридные) области.
25-й ветра.
Скорость ветра измеряют в метрах в секунду. При штиле скорость ветра не превышает 0 м/с. Ветер, скорость которого более 29 м/с, называется ураганом. Самые сильные ураганы отмечены в Антарктиде, где скорость ветра достигала 100 м/с.
Силу ветра измеряют в баллах, она зависит от его скорости и плотности воздуха. (штиль – 0 баллов, ураган – 12 баллов (по шкале Бофорта).
Зная общие закономерности распределения атмосферного давления, можно установить направление основных потоков воздуха в нижних слоях атмосферы.
западные ветры умеренных широт и ветры из полярных областей называются планетарными и распределяются зонально.
ветры, изменяющие сое направление по сезонам, называют муссонами.
Кроме планетарных ветров и муссонов имеются локальные, так называемые местные ветры. Они возникают из-за особенностей рельефа неравномерности нагревания подстилающей поверхности.
Бризы – береговые ветры, наблюдающиеся в ясную погод на берегах водоёмов: океанов, морей, крупных озёр, водохранилищ и даже рек. Днём они дуют с водной поверхности (морской бриз), ночью – с суши (береговой бриз).
В горах наблюдаются фены – теплые и сухие ветры, дующие по склонам.
Если на пути движущегося холодного воздуха поднимаются подобно плотине невысокие горы, может возникнуть бора. Холодный воздух, преодолев невысокий барьер, с огромной силой обрушивается вниз, причем при этом происходит резкое понижение температуры. Бора известна под разными названиями: на Байкале это сарма, в Северной Америке – чинук, во Франции – мистраль и т.д. В России бора особенной силы достигает в Новороссийске.
Направление и силу ветра необходимо учитывать при строительстве населенных пунктов, промышленных предприятий, жилищ. Ветер – один из важнейших источников альтернативной энергии, его используют для выработки электроэнергии, а также для работы мельниц и водокачек и др.
26-й.Воздушные массы и атмосферные фронты
Воздушные массы – это обширные массы воздуха в тропосфере с относительно однородными свойствами и движущиеся как одно целое. Свойства воздушных масс – температура, влажность, прозрачность, запыленность и т.д. – определяются районом их формирования, т.е. характером подстилающей поверхности (суша или океан). Воздушные массы, находясь над какой-либо поверхностью, приобретают те или иные свойства, а перемещаясь из одних условий в другие, изменяют их – трансформируются.
Различают теплые и холодные воздушные массы (ТВ, ХВ). Деление это относительно. Теплые воздушные массы вызывают потепление, а холодные – похолодание.
В зависимости от мест формирования воздушные массы можно разделить на экваториальные (ЭВ), тропические (ТВ), умеренные (УВ), (полярные (ПВ)), арктические, антарктические (АВ). Все воздушные массы, кроме экваториальных, могут быть морскими или континентальными.
Воздушные массы различаются по температуре, влажности, запыленности. Свойства умеренных воздушных масс сильно зависят от сезона.
Экваториальные воздушные массы всегда жаркие и влажные, независимо от того, над океаном или над сушей они формируются.
Тропические воздушные массы тоже жаркие, но континентальные воздушные массы очень сухие и сильно запыленные, морские же наоборот – влажные.
Арктические (антарктические) воздушные массы, и морские и континентальные, содержат мало влаги (особенно континентальные), всегда прозрачные и холодные, особенно низкими температурами отличаются антарктические воздушные массы.
Если воздушные течения направляются с обеих сторон вдоль фронта и фронт заметно не перемещается ни в сторону холодного, ни в сторону теплого воздуха, то такой фронт называют стационарным. Если надвигается ТВ, который постепенно натекает на отступающий ХВ, то такой фронт называют теплым. Теплый воздух медленно поднимается, и при этом возникает характерная облачная система: Сi – Cs – As – St – Ns.
Если надвигается ХВ и клином подтекает под отступающий ТВ, вытесняя его вверх, то такой фронт называют холодным.
Различают холодный фронт I рода и холодный фронт II рода.
Холодный фронт I рода движется медленно, ТВ поднимается спокойно. Облачность сходна с облачностью теплого фронта, но проходит в обратном порядке. Холодный фронт II рода движется быстро. Во фронтальной зоне возникает температурная инверсия. С прохождением такого фронта связаны шквальные ветры, ливни и грозы, но за фронтом очень быстро наступает прояснение. При смыкании теплого и холодного фронтов образуется сложный фронт – фронт окклюзии.
По характеру движения фронты делят на стационарные и подвижные.
Если теплая воздушная масса наползает на холодную, возникает теплый фронт. Для путешественников вход в такой фронт может предвещать либо проливной дождь, либо снег, который значительно снизит видимость. Когда же холодный воздух вклинивается под теплый, наблюдается образование холодного фронта. Корабли, попадающие в область холодного фронта, страдают от шквалов, ливней и гроз.
Бывает так, что воздушные массы не сталкиваются, а догоняют одна другую. В таких случаях образуется фронт окклюзии. Если роль догоняющей выполняет холодная масса, то называют такое явление фронтом холодной окклюзии, если же наоборот, то фронтом теплой окклюзии. Эти фронты несут ливневую погоду с сильными порывами ветра.
ЙЦиклоны антициклоны
28-й циклон и антициклон.
циклон. Это область пониженного давления в атмосфере с минимальным показателем в центре. Его порождают два воздушных потока, имеющие разную температуру. Очень благоприятные условия для их образования создаются в фронтах. В циклоне воздух движется от его краев, где давление более высокое, к центру с низким давлением. В центре воздух будто бы выбрасывается вверх, что дает возможность образованию восходящих потоков.
Циклоны провоцируют такие погодные явления, как скопление облачных масс, сильные осадки, ветер и перепады температуры.
Антициклон
Антициклон является противоположностью циклону еще и потому, что в Северном полушарии он следует за часовой стрелкой, в Южном идет против нее.
Перечитав всю вышеизложенную информацию, с уверенностью можно сказать, что такое антициклон.
Интересным свойством антициклонов умеренных широт является то, что они как бы преследуют циклоны. В таком случае малоподвижное состояние вполне характеризует антициклон. Погода, образуемая этим вихрем, малооблачная и сухая. Ветра практически не наблюдается.
Й Господствующие ветры
Над океанами в обоих полушариях, в северном и южном, наблюдаются области господствующих западных ветров
Бризы – ветры приморских побережий, дующие днем с моря на сушу, ночью – с суши на море (из-за большого прогревания суши днем и охлаждения ночью).
Бора – холодный ветер, спускающийся по долинам вдоль крутых склонов с суши к теплому морю.
Й ПОГОДА И КЛИМАТ
Погода – состояние атмосферы и все процессы, протекающие в ней в данное время и на данной территории.
Особенно важно понятие «погода суток», т.к. сутки – самый короткий естественный период закономерных изменений состояния тропосферы. Существует суточный ход температуры, влажности воздуха, облачности, осадков, ветра и т.д. Состояние атмосферы характеризуется не отдельно взятыми элементами, а их комплексом.
Погода различных районов Земли зависит от радиационного баланса, фронтальных и внутримассовых процессов. Внутримассовые процессы связаны с нагреванием или охлаждением воздуха от подстилающей поверхности. В первом случае образуются кучевые облака, во втором – температурная инверсия. Фронтальные процессы сопровождаются образованием облаков, осадками, ветрами. Для теплого фронта характерны слоистые облака, обложные осадки, слабые ветры. Для холодного фронта – кучево-дождевые облака, ливневые осадки, порывистые ветры. Для погоды умеренных широт свойственны постоянные перемещения циклонов и антициклонов.
Изменения погоды наблюдаются во всех широтах. Особенно изменчива погода в умеренных широтах. Сравнительным постоянством отличается погода экваториальных широт.
Для наблюдения за погодой традиционно используются различные метеорологические приборы: термометры (срочный, максимальный, минимальный, самопишущий, почвенный и другие), барометры (ртутный, анероид), гигрометр, психрометр, флюгер, анемометр, осадкомер, плювеограф, гигрограф, барограф, гелиограф, снегомер, плотномер и другие. В настоящее время для метеорологических наблюдений и мониторинга используются самые современные приборы и оборудование – вплоть до применения компьютерной техники и метеоспутников («Метеор» и др.).
Изучение погоды, ее прогнозирование имеет огромное практическое значение. Прогнозом погоды занимается раздел метеорологии, который называется синоптической метеорологией
Климат – это многолетний режим погоды, характерный для данной местности («усредненная погода»). Климат изучает наука климатология. Основоположниками климатологии считаются А. Гумбольдт, А.И. Воейков, В.П. Кеппен, П.И. Броунов, А.С. Берг, Б.П. Алисов, А.А.Григорьев, М.И. Будыко и другие.
Климат формируется в результате сложного взаимодействия атмосферы с подстилающей поверхностью. К факторам климатообразования должны быть отнесены:
1) географическая широта (количество солнечной радиации);
2) циркуляция атмосферы (воздушные массы, атмосферные фронты, господствующие ветры);
3) характер подстилающей поверхности:
— высота места над уровнем моря;
— расположение горных хребтов;
в) влияние ледникового и снежного покровов, растительности;
г) влияние растительного покрова.
Дата добавления: 2019-02-22 ; просмотров: 340 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Атмосфера Земли. Строение, слои. Облака
Атмосфера Земли представляет собой внешнюю оболочку, которая состоит преимущественно из газов. Атмосфера планеты — это газовая масса движется вместе с Землей. Можно также выразиться, что атмосфера постепенно, плавно перетекает в космическое пространство.
Кстати, в нашей Солнечной системе атмосфера есть у всех основных планет, кроме Меркурия.
Атмосфера Земли вместе с планетой вращается против часовой стрелки – с запада на восток. Из-за вращения она, как и Земля, приобретает форму эллипсоида, то есть у экватора её толщина больше, чем у полюсов. Источником энергии для процессов, происходящих в воздушной оболочке является электромагнитное излучение Солнца.
Значение атмосферы для жизни на земле велико, так как она предохраняет планету от столкновения с космическими телами, обеспечивает оптимальные показатели для формирования и развития жизни.
Состав защитной оболочки:
Газовая смесь выполняет важную функцию – поглощение излишнего количества солнечной энергии. Состав атмосферы изменяются в зависимости от высоты. Так на высоте 65 км от поверхности Земли азота в ней будет содержаться уже 86%, кислорода – всего 19%.
Атмосфера Земли имеет условные границы
Разные науки и службы по-своему классифицируют границы воздушной оболочки Земли.
Cлои атмосферы Земли
Из-за различных характеристик, которыми обладают газы, слои атмосферы имеют свои особенности и определённую роль во взаимодействиях с Землёй.
Пять слоёв, которые составляют атмосферу Земли:
Тропосфера
Это самый нижний слой атмосферы, толщина которого над полюсами составляет 8-10 км, в умеренных широтах 10-12 км, а над экватором 16-18 км.
В тропосфере сосредоточено около 80 % массы атмосферы. В ней находится почти весь водяной пар, возникают грозы, бури, облака и осадки, а также происходит вертикальное (конвекция) и горизонтальное (ветер) перемещение воздуха.
Можно сказать, что погода в основном формируется в тропосфере.
Стратосфера
Слой атмосферы, расположенный над тропосферой на высоте от 8 до 50 км. Цвет неба в этом слое кажется фиолетовым, что объясняется разреженностью воздуха, из-за которой солнечные лучи почти не рассеиваются.
В стратосфере сосредоточено 20 % массы атмосферы. Воздух в этом слое разрежен, практически нет водяного пара, а потому облаков и осадков почти не образуется. Однако в стратосфере наблюдаются устойчивые воздушные течения, скорость которых достигает аж 300 км/ч.
Между мезосферой и стратосферой расположена переходная зона — стратопауза.
Мезосфера
Собственно, она берёт своё начало на уровне 50 км. А верхняя граница её располагается на 80-90 км. По научным данным, температура в мезосфере снижается с повышением высоты. Однако здесь преобладает лучистый теплообмен. Кроме того, сложные фотохимические процессы порождают свечение атмосферы Земли.
Доля мезосферы относительно общей массы составляет не больше 0,3%.
Термосфера
Над мезосферой, на высоте 100 километров над уровнем моря, проходит линия Кармана — условная граница между Землей и космосом. Хотя там и присутствуют газы, которые вращаются вместе с Землей и технически входят в атмосферу, их количество выше линии Кармана несоизмеримо мало. Поэтому любой полет, который выходит за высоту 100 километров, уже считается космическим.
С линией Кармана совпадает нижняя граница самого протяженного слоя атмосферы — термосферы. Она поднимается до высоты 800 километров и отличается чрезвычайно высокой температурой — на высоте 400 километров она достигает максимума в 1800°C!
Горячо! При температуре в 1538°C начинает плавиться железо. Но космические аппараты остаются целыми в термосфере. Как? Все дело в чрезвычайно низкой концентрации газов в верхней атмосфере — давление посередине термосферы в 1000000 меньше концентрации воздуха у поверхности Земли! Энергия отдельно взятых частиц высока — но расстояние между ними огромное, и космические аппараты фактически находятся в вакууме. Это, впрочем, не помогает им избавляться от тепла, которое выделяют механизмы — для тепловыделения все космические аппараты оснащены радиаторами, которые излучают избыточную энергию.
Экзосфера
Экзосфера — внешний слой атмосферы, расположенный выше 1000 км. Этот слой еще называют сферой рассеивания, так как частицы газов движутся здесь с большой скоростью и могут рассеиваться в космическое пространство.
Размеры экзосферы Земли невероятно велики — она перерастает в корону Земли, геокорону, которая растянута до 100 тысяч километров от планеты. Она очень разрежена — концентрация частиц в миллионы раз меньше плотности обычного воздуха. Но если Луна заслонит Землю для отдаленного космического корабля, то корона нашей планеты будет видна, как видна нам корона Солнца при его затмении. Однако наблюдать это явление пока не удавалось.
А еще именно в экзосфере происходит выветривание атмосферы Земли — из-за большого расстояния от гравитационного центра планеты частички легко отрываются от общей газовой массы и выходят на собственные орбиты. Это явление называется диссипацией атмосферы. Наша планета ежесекундно теряет 3 килограмма водорода и 50 грамм гелия из атмосферы. Только эти частицы достаточно легки, чтобы покинуть общую газовую массу.
Несложные расчеты показывают, что Земля ежегодно теряет около 110 тысяч тонн массы атмосферы. Опасно ли это? На самом деле нет — мощности нашей планеты по «производству» водорода и гелия превышают темпы потерь.
Облака
Вода на Земле существует не только в необъятном океане и многочисленных реках. Около 5,2 ×10^15 килограмм воды находится в атмосфере. Она присутствует практически везде — доля пара в воздухе колеблется от 0,1% до 2,5% объема в зависимости от температуры и местоположения. Однако больше всего воды собрано в облаках, где она хранится не только в виде газа, но и в маленьких капельках и ледяных кристаллах. Концентрация воды в тучах достигает 10г/м3. Объем некоторых облаков достигает несколько кубических километров, а масса воды в них соответственно исчисляется десятками и сотнями тонн.
Значение атмосферы Земли
Атмосфера является наиболее легкой геосферой Земли, тем не менее ее влияние на многие земные процессы очень велико.
Начнем с того, что именно благодаря атмосфере стало возможно зарождение и существование жизни на планете. Современные животные не могут обходиться без кислорода, а большинство растений, водорослей и цианобактерий — без углекислого газа. Кислород используется животными для дыхания, углекислый газ — растениями в процессе фотосинтеза, благодаря чему создаются необходимые растениям для жизнедеятельности сложные органические вещества, такие как, разнообразные соединения углерода, углеводы, аминокислоты, жирные кислоты.
Подъемом в высоту парциальное давление кислорода начинает снижаться. Значит это, что атомов кислорода в каждой единице объёма становится все меньше и меньше. Начиная с высоты 3 км над уровнем моря у большинства людей начинается кислородное голодание или гипоксия. У человека наблюдается одышка, усиленное сердцебиение, головокружение, шум в ушах, головная боль, тошнота, мышечная слабость, потливость, нарушение остроты зрения, сонливость. Резко снижается работоспособность. На высотах свыше 9 километров дыхание человека становится невозможным и потому находиться без специальных дыхательных аппаратов строго запрещено.
Важной для нормальной жизнедеятельности организмов на Земле является роль атмосферы как защитника нашей планеты от ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца, космических лучей, метеоров. Подавляющую часть излучения задерживают верхние слои атмосферы — стратосфера и мезосфера. В результате этого проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Остальная, меньшая часть излучения, рассеивается. Здесь же, в верхних слоях атмосферы, сгорают и метеоры, которые мы можем наблюдать в виде маленьких «падающих звёзд».
Атмосфера служит регулятором сезонных колебаний температур и сглаживания суточных, предотвращая Землю от чрезмерного нагревания днём и охлаждения ночью. Атмосфера, благодаря наличию в её составе водяного пара, углекислого газа, метана и озона, легко пропускает солнечные лучи, нагревающие её нижние слои и подстилающую поверхность, но задерживает обратное тепловое излучение от земной поверхности в виде длинноволновой радиации. Эта особенность атмосферы называется парниковым эффектом. Без него суточные колебания температур нижних слоёв атмосферы достигали бы колоссальных величин: до 200° С и естественно сделали бы невозможным существование жизни в том виде, в котором мы её знаем.
Разные участки на Земле нагреваются неравномерно. Низкие широты нашей планеты, т.е. области с субтропическим и тропическим климатом, получают тепла от Солнца гораздо больше чем средние и высокие — области с умеренным и арктическим (антарктическим) типом климата. По-разному нагреваются материки и океаны. Если первые и нагреваются и охлаждаются гораздо быстрее, то вторые долго поглощают тепло, но в тоже время и также долго его отдают. Как известно теплый воздух является более легким чем холодный, а потому поднимается вверх. Его место у поверхности занимает холодный, более тяжелый воздух. Так образуется ветер и формируется погода. А ветер в свою очередь приводит к процессам физического и химического выветривания, последние из которых формируют экзогенные формы рельефа.
С подъёмом в высоту климатические различия между разными регионами земного шара начинают стираться. А начиная с высоты 100 км. атмосферный воздух лишается возможности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции. Единственным способом передачи тепла становится тепловое излучение, т.е. нагревание воздуха космическими и солнечными лучами.
И только при наличии атмосферы на планете возможен круговорот воды в природе, выпадение осадков и образование облаков.