Просмотр кода страницы Атмосфера Земли

{{другое значение|Эта статья об атмосфере Земли, существуют другие значения термина [[Атмосфера (значения)|Атмосфера]]}}
{{Атмосфера Земли Карта изображения|120px|right|thumb}}

'''Атмосфе́ра Земли́''' (от. {{lang-grc|ἀτμός}} — пар и {{lang-grc2|σφαῖρα}} — шар) — [[газ]]овая оболочка, окружающая планету [[Земля]], одна из [[геосфера|геосфер]]. Внутренняя её поверхность покрывает [[гидросфера|гидросферу]] и частично земную кору, внешняя переходит в околоземную часть космического пространства.

Совокупность разделов [[Физика|физики]] и [[Химия|химии]], изучающих [[Атмосфера|атмосферу]], принято называть [[физика атмосферы|физикой атмосферы]]. Состояние атмосферы определяет [[Погода|погоду]] и [[климат]] на поверхности Земли. Изучением погоды занимается [[метеорология]], а климатом и его вариациями — [[климатология]].

== Граница атмосферы ==
Атмосферой принято считать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землёй как единое целое<ref>{{статья|автор=[[Будыко, Михаил Иванович|Будыко М. И.]],   [[Кондратьев, Кирилл Яковлевич|Кондратьев К. Я.]] |заглавие=Атмосфера Земли|издание=[[Большая советская энциклопедия]]. 3-е изд.|ответственный=Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]]|том=2. Ангола — Барзас|издательство=Советская Энциклопедия|место=М.|год=1970|страницы=380—384}}</ref>. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, в [[Экзосфера|экзосфере]], начинающейся на высоте {{s|500—1000 км}} от поверхности Земли<ref name=Hay_2016/>.

По определению, предложенному [[Международная авиационная федерация|Международной авиационной федерацией]], граница атмосферы и космоса проводится по [[Линия Кармана|линии Кармана]], расположенной на высоте 100 км<ref name="fai">[https://www.fai.org/page/icare-boundary 100km altitude boundary for astronautics] {{Wayback|url=https://www.fai.org/page/icare-boundary |date=20210620173808 }} // FAI ASTRONAUTIC RECORDS COMMISSION (ICARE)</ref>, выше которой [[авиация|авиационные]] полёты становятся полностью невозможными. NASA использует в качестве границы атмосферы отметку в 122 километра ({{s|400 000 футов}}), где при возвращении на Землю «[[шаттл]]ы» переключались с маневрирования с помощью двигателей на аэродинамическое маневрирование<ref>{{cite web |url=http://www.space.com/6564-edge-space.html |title=Edge of Space Found |author=Thompson A. |date=2009-04-09 |publisher=space.com |accessdate=2017-06-19 |lang=en |archiveurl=https://archive.today/20170205221605/http://www.space.com/6564-edge-space.html |archivedate=2017-02-05 }}</ref>.

[[Файл:Top of Atmosphere.jpg|thumb|center|580px|Атмосфера Земли (снимок с [[Международная космическая станция|МКС]], 2006). На больших высотах атмосфера становится очень разрежённой, так что её присутствием можно пренебречь.]]

== Физические свойства ==
Суммарная масса [[воздух]]а в атмосфере — (5,1—5,3){{e|18}} кг. Из них масса сухого воздуха составляет (5,1352 ± 0,0003){{E|18}} кг, общая масса водяных паров в среднем равна 1,27{{E|16}} кг.

[[Молярная масса]] чистого сухого воздуха составляет 28,966 г/моль, [[плотность воздуха]] у поверхности моря приблизительно равна {{s|1,2 кг/м<sup>3</sup>}}. [[Давление]] при 0&nbsp;°C на уровне моря составляет 101,325 [[Паскаль (единица измерения)|кПа]]; [[Критическая точка (термодинамика)|критическая температура]] — −140,7&nbsp;°C (~ 132,4 [[Кельвин|К]]); [[критическое давление]] — 3,7 МПа; [[Теплоёмкость идеального газа|<math>C_P</math>]] при 0&nbsp;°C — 1,0048{{e|3}} Дж/(кг·К), [[Теплоёмкость идеального газа|<math>C_V</math>]] — 0,7159{{e|3}} Дж/(кг·К) (при 0&nbsp;°C). Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0&nbsp;°C — 0,0036 %, при 25&nbsp;°C — 0,0023 %.

За «[[Стандартная атмосфера|нормальные условия]]» у поверхности Земли приняты: плотность 1,225 кг/м<sup>3</sup>, барометрическое давление 101,325 кПа, температура +15&nbsp;°C, влажность 0 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

== Состав ==
Атмосфера Земли возникла в результате двух процессов: испарения вещества космических тел при их падении на Землю и выделения газов при вулканических извержениях (дегазация земной мантии). С выделением океанов и появлением биосферы атмосфера изменялась за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

[[Файл:Atmosphere gas proportions.svg|thumb|left|200px|Состав сухого воздуха]]
В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (<chem>H2O</chem>) и углекислого газа (<chem>CO2</chem>), концентрация которого [[Углекислый газ в атмосфере Земли|растёт]] с середины XX века.
{| class=standard align=center style="margin: 0 0 0.5em 1em;"
|+ Состав сухого воздуха<ref name=Encrenaz_2004/><ref name=Saha_2008/><ref name="Allen">{{книга|часть=Composition of the atmosphere|заглавие=Allen's Astrophysical Quantities|ссылка часть=https://books.google.com/books?id=w8PK2XFLLH8C&lpg=PA258&hl=ru&pg=PA258#v=onepage&q&f=false|ответственный=под ред. Arthur N. Cox|издание=4-е изд|издательство=Springer|год=2000|страницы=258|isbn=978-0387987460}}</ref>
!Газ!!Содержание <br>по объёму, %!!Содержание <br>по массе, %
|-
|[[Азот]]||78,08||75,51
|-
|[[Кислород]]||20,95||23,14
|-
|[[Аргон]]||0,934||1,29
|-
|[[Диоксид углерода|Углекислый газ]]||0,034 — 0,042<ref>На 2024: {{cite web |url=https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/global.html |title=Trends in Atmospheric Carbon Dioxide. Recent Global CO<sub>2</sub> |publisher=Earth System Research Laboratory. Global Greenhouse Gas Reference Network |accessdate=2024-11-29 |archive-date=2024-11-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20241125161839/https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/global.html |deadlink=no }}</ref>||0,052<ref>при 0,034 % по объему</ref>
|-
|[[Неон]]||1,818{{e|−3}}||1,27{{e|−3}}
|-
|[[Гелий]]||5,24{{e|−4}}||7,2{{e|−5}}<!-- в «The Earth’s Atmosphere: Its Physics and Dynamics» указано 8{{e|−4}}, должно быть: 5,24{{e|−4}} х [молярная масса гелия] ÷ [молярная масса воздуха] = 7,2{{e|−5}}, как и указано в Allen's Astrophysical Quantities (2000), приводится только вторая цифра -->
|-
|[[Метан]]||1,7{{e|−4}}<ref name="Methane_IPCC">На 1998: [[Intergovernmental Panel on Climate Change|IPCC]] [http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/221.htm#tab61 TAR table 6.1] {{Wayback|url=http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/221.htm#tab61 |date=20110110102306 }}{{ref-en}}.</ref> — 2{{e|−4}}<ref name="Methane_GML">На 2024: {{cite web |url=https://gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch4/ |title=Trends in Atmospheric Methane (CH<sub>4</sub>)|publisher=Earth System Research Laboratory. Global Greenhouse Gas Reference Network |accessdate=2024-11-29 |archive-date=2024-11-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20241121102533/https://gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch4/ |deadlink=no }}</ref>||0,95{{e|−4}}<ref>при 0,00017 % по объему</ref>
|-  
|[[Криптон]]||1,14{{e|−4}}||2,9{{e|−4}}
|-
|[[Водород]]||5{{e|−5}}||3,5{{e|−6}}
|-
|[[Ксенон]]||8,7{{e|−6}}||3,6{{e|−5}}
|}

Содержание воды в атмосфере (в виде водяных паров) колеблется от 0,2 % до 2,5 % по объёму, и зависит в основном от широты<ref>{{статья|автор=Хромов С. П.|заглавие=Влажность воздуха|издание=[[Большая советская энциклопедия]]. 3-е изд.|ответственный=Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]]|том=5. Вешин — Газли|издательство=Советская Энциклопедия|место=М.|год=1971|страницы=149}}</ref>.

Кроме указанных в таблице газов, в атмосфере содержатся [[Оксид азота(I)|<chem>N2O</chem>]] и другие [[оксиды азота]] ([[Оксид азота(IV)|<chem>NO2</chem>]], [[оксид азота (II)|<chem>NO</chem>]]), [[пропан]] и другие [[углеводороды]], [[Озон|<chem>O3</chem>]], [[Хлор|<chem>Cl2</chem>]], [[оксид серы(IV)|<chem>SO2</chem>]], [[Аммиак|<chem>NH3</chem>]], [[оксид углерода(II)|<chem>CO</chem>]], [[соляная кислота|<chem>HCl</chem>]], [[плавиковая кислота|<chem>HF</chem>]], [[Бромоводород|<chem>HBr</chem>]], [[Иодоводород|<chem>HI</chem>]], пары [[ртуть|<chem>Hg</chem>]], [[Иод|<chem>I2</chem>]], [[Бром|<chem>Br2</chem>]], а также многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц ([[аэрозоль]]). Очень редким газом в земной атмосфере является [[радон|<chem>Rn</chem>]].

== Строение атмосферы ==
[[Файл:Атмосфера.jpg|thumb|Дневное и ночное состояние атмосферы Земли]]
[[Файл:Comparison US standard atmosphere 1962-ru.svg|thumb|Стандартная зависимость плотности, давления, скорости звука и температуры в атмосфере от высоты с приблизительными высотами различных объектов до высоты 100 км. Графики построены по данным из <ref>{{Cite web |url=http://www.centennialofflight.net/essay/Theories_of_Flight/atmosphere/TH1G1.htm |title=Теория полета |access-date=2023-03-10 |archive-date=2023-01-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230124044618/https://www.centennialofflight.net/essay/Theories_of_Flight/atmosphere/TH1G1.htm |deadlink=no }}</ref>.]]

=== Пограничный слой атмосферы ===
{{main|Планетарный пограничный слой}}
Нижний слой тропосферы (1—2 км толщиной), в котором состояние и свойства поверхности Земли непосредственно влияют на динамику атмосферы.

=== Тропосфера ===
{{main|Тропосфера}}
Её верхняя граница находится на [[Высота|высоте]] 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом.<br>
Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты [[турбулентность]] и [[конвекция]], возникают [[облака]], развиваются [[циклон]]ы и [[антициклон]]ы. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным [[градиент]]ом 0,65°/100 метров.

=== Тропопауза ===
{{main|Тропопауза}}
Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры воздуха с возрастанием высоты.

=== Стратосфера ===
{{main|Стратосфера}}
Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до +0,8 °С (верхний слой стратосферы или область [[Инверсия (метеорология)|инверсии]]). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0&nbsp;°C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется [[стратопауза|стратопаузой]] и является границей между стратосферой и [[мезосфера|мезосферой]]. В середине XIX века полагали, что на высоте 12 км (6 тыс. [[туаз]]ов) заканчивается атмосфера Земли ([[Пять недель на воздушном шаре]], 13 гл). В стратосфере располагается [[озоновый слой]], который защищает Землю от [[Ультрафиолетовое излучение|ультрафиолетового излучения]].

=== Стратопауза ===
{{main|Стратопауза}}
Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0&nbsp;°C).

=== Мезосфера ===
{{main|Мезосфера}}
[[Файл:Atmosfeer.png|thumb|Атмосфера Земли]]
[[Мезосфера]] начинается на высоте 50-55 км и простирается до 80-100 км, точная высота границ мезосферы зависит от широты и времени года. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25—0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием [[Свободные радикалы|свободных радикалов]], колебательно возбуждённых молекул и так далее, обусловливают свечение атмосферы.

=== Мезопауза ===
{{main|Мезопауза}}
Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около −90&nbsp;°C).

=== Линия Кармана ===
{{main|Линия Кармана}}
Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом.
В соответствии с определением [[Международная авиационная федерация|ФАИ]], линия Кармана находится на высоте 100 км над [[Уровень моря|уровнем моря]]<ref name="fai"/>.

=== Термосфера ===
{{main|Термосфера}}
Верхний предел — около 800 км. Температура растёт до высот 200—300 км, где достигает значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием [[Солнечная радиация|солнечной радиации]] и [[Космическое излучение|космического излучения]] происходит ионизация воздуха («[[полярное сияние|полярные сияния]]») — основные области [[Ионосфера|ионосферы]] лежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород. Верхний предел термосферы в значительной степени определяется текущей [[Солнечная активность|активностью Солнца]]. В периоды низкой активности — например, в 2008—2009 годах — происходит заметное уменьшение размеров этого слоя<ref>{{cite web
 |url          = http://www.spacedaily.com/reports/A_Puzzling_Collapse_Of_Earth_Upper_Atmosphere_999.html
 |title        = A Puzzling Collapse Of Earth’s Upper Atmosphere
 |author       = Dr. Tony Phillips
 |date         = 2010-07-16
 |publisher    = SpaceDaily
 |accessdate   = 2017-06-19
 |lang         = en
 |archive-date = 2016-04-04
 |archive-url  = https://web.archive.org/web/20160404035603/http://www.spacedaily.com/reports/A_Puzzling_Collapse_Of_Earth_Upper_Atmosphere_999.html
 |deadlink     = no
}}</ref>.

=== Термопауза ===
{{main|Термопауза}}
Область атмосферы, прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура практически не меняется с высотой.

=== Экзосфера (сфера рассеяния) ===
{{main|Экзосфера}}
[[Файл:AtmosphereLayers.svg|thumb|350px|left|Атмосферные слои до высоты 120 км]]

[[Экзосфера]] — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше {{s|500—1000 км}} (в зависимости от солнечной активности)<ref name=Hay_2016/>. Газ в экзосфере сильно разрежён, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство ([[Диссипация атмосфер планет|диссипация]]).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0&nbsp;°C в стратосфере до минус 110&nbsp;°C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~ 150&nbsp;°C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ''ближнекосмический вакуум'', который заполнен редкими частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разрежённых пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

Анализ данных прибора SWAN на космическом аппарате [[SOHO (космический аппарат)|SOHO]] показал, что самая внешняя часть экзосферы Земли (геокорона) простирается примерно на 100 радиусов Земли или около 640 тыс. км, то есть гораздо дальше [[Орбита Луны|орбиты Луны]]<ref>{{статья |автор=Baliukin I. I. et al. |заглавие=SWAN/SOHO Lyman‐α Mapping: The Hydrogen Geocorona Extends Well Beyond the Moon |год=2019 |издание=Journal of Geophysical Research: Space Physics |doi=10.1029/2018JA026136| issn = 2169-9380}}</ref>.

=== Обзор ===
На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы.

На основании электрических свойств в атмосфере выделяют ''[[нейтросфера|нейтросферу]]'' и ''[[Ионосфера|ионосферу]]''.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют ''гомосферу'' и ''гетеросферу''. ''[[Гетеросфера]]'' — это область, где [[гравитация]] оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая [[гомосфера]]. Граница между этими слоями называется [[турбопауза|турбопаузой]], она лежит на высоте около 120 км.

== Другие свойства атмосферы и воздействие на человеческий организм ==
Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется [[кислородное голодание]] и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 9 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

В [[Лёгкие#Лёгкие человека|лёгких человека]] постоянно содержится около 3 л альвеолярного воздуха. [[Парциальное давление]] кислорода в альвеолярном воздухе при нормальном атмосферном давлении составляет 110 [[Миллиметр ртутного столба|мм рт. ст.]], давление углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды — 47 мм рт. ст. С увеличением высоты давление кислорода падает, а суммарное давление паров воды и углекислоты в лёгких остаётся почти постоянным — около 87 мм рт. ст. Поступление кислорода в лёгкие полностью прекратится, когда давление окружающего воздуха станет равным этой величине.

С точки зрения физиологии человека «космос» начинается уже на высоте около 19—20 км. На этой высоте давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст. и температура кипения воды равна температуре тела — 36,6&nbsp;°C, что приводит к кипению воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметичной кабины на этих высотах смерть наступает почти мгновенно.

Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая [[ионизирующее излучение|радиация]] — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

По мере подъёма на всё большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической [[подъёмная сила|подъёмной силы]] и сопротивления, передача тепла [[конвекция|конвекцией]] и другие.

В разрежённых слоях воздуха распространение [[звук]]а оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического полёта. Но начиная с высот 100—130 км, знакомые каждому лётчику понятия [[число Маха|числа М]] и [[звуковой барьер|звукового барьера]] теряют свой смысл: там проходит условная [[линия Кармана]], за которой начинается область чисто баллистического полёта, управлять которым можно, лишь используя реактивные силы.

На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства — способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции (то есть с помощью перемешивания воздуха). Это значит, что различные элементы оборудования, аппаратуры орбитальной космической станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на самолёте, — с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов. На такой высоте, как и вообще в космосе, единственным способом передачи тепла является [[тепловое излучение]].

== История образования атмосферы ==
Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли на протяжении истории последней перебыла в трёх различных составах:

* Так называемая '''''первичная атмосфера''''', первоначально состояла из лёгких газов ([[водород]]а и [[гелий|гелия]]), захваченных из межпланетного пространства.
* На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом, [[аммиак]]ом, [[вода|водяным паром]]). Так образовалась '''''вторичная атмосфера'''''. Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами: утечка лёгких газов (водорода и гелия) в [[межпланетное пространство]] и химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.
* Постепенно эти факторы привели к образованию '''''третичной атмосферы''''', характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим — азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).

=== Первичная атмосфера ===
Первичная атмосфера состояла из газов солнечной туманности, прежде всего [[водород]]а. Вероятно, в состав атмосферы также входили простые гидриды, которые сейчас обнаруживаются в атмосферах [[газовые гиганты|газовых гигантов]] ([[Юпитер]]а и [[Сатурн]]а) — [[водяной пар]], [[метан]] и [[аммиак]]<ref name=Zahnle>{{Cite journal |last1=Zahnle |first1=K. |last2=Schaefer |first2=L.|author2-link=Laura K. Schaefer |last3=Fegley |first3=B. |doi=10.1101/cshperspect.a004895 |title=Earth's Earliest Atmospheres |journal=Cold Spring Harbor Perspectives in Biology |volume=2 |issue=10 |pages=a004895 |year=2010 |pmid=20573713 |pmc=2944365}}</ref>.

=== Вторичная атмосфера ===
Выделение газа в результате [[вулканизм]]а, а также газы, образовавшиеся во время [[Поздняя тяжёлая бомбардировка|поздней тяжелой бомбардировки]] Земли [[астероид]]ами, привели к появлению атмосферы, состоящей в основном из [[азот]]а, [[Углекислый газ|двуокиси углерода]] и [[Инертные газы|инертных газов]]<ref name=Zahnle/>. Большая часть выбросов двуокиси углерода растворялась в воде и реагировала с металлами, такими как кальций и магний, появившимися в результате [[Выветривание|выветривания]] пород земной коры, с образованием карбонатов, которые откладывались в виде осадков. Были обнаружены связанные с водой отложения возрастом 3,8 млрд лет<ref>B. Windley: ''The Evolving Continents.'' Wiley Press, New York 1984</ref>.

Около 3,4 миллиарда лет назад азот составлял большую часть тогдашней стабильной «второй атмосферы». Влияние жизни должно быть принято во внимание довольно скоро в истории атмосферы, потому что намёки на ранние формы жизни появляются уже 3,5 миллиарда лет назад<ref>J. Schopf: ''Earth's Earliest Biosphere: Its Origin and Evolution.'' Princeton University Press, Princeton, N.J., 1983</ref>. Как Земля в то время поддерживала климат, достаточно тёплый для жидкой воды и жизни, если раннее Солнце излучало на 30% меньше солнечной радиации, чем сегодня, является загадкой, известной как «[[парадокс слабого молодого Солнца]]».

Однако геологическая летопись показывает непрерывную относительно тёплую поверхность в течение всей ранней температурной записи Земли, за исключением одной холодной ледниковой фазы около 2,4 миллиарда лет назад. В позднем [[архей|архее]] начала развиваться кислородсодержащая атмосфера, по-видимому, созданная фотосинтезирующими [[цианобактерии|цианобактериями]] (см. [[Кислородная катастрофа]]), которые были обнаружены в виде окаменелостей [[строматолиты|строматолитов]] возрастом 2,7 млрд лет. Изотопный состав углерода ([[:en:Stable isotope ratio]]) убедительно свидетельствует об условиях, подобных нынешним, и о том, что фундаментальные черты [[Геохимический цикл углерода|геохимического углеродного цикла]] установились уже 4 млрд лет назад.

Древние отложения в Габоне, датируемые примерно 2,15–2,08 млрд лет назад, свидетельствуют о динамической эволюции оксигенации Земли. Эти колебания оксигенации, вероятно, были вызваны изотопной аномалией Ломагунди<ref>
{{Cite journal |year=2014 |author=Timothy W. Lyons, Christopher T. Reinhard & Noah J. Planavsky |title=Atmospheric oxygenation three billion years ago |journal=Nature |doi=10.1038/nature13068 |pmid=24553238 |bibcode=2014Natur.506..307L |volume=506 |issue=7488 |pages=307–15|s2cid=4443958 }}
</ref>.

=== Азот ===
{{main|Круговорот азота}}
Образование большого количества азота <chem>N2</chem> обусловлено окислением аммиачно-водородной атмосферы молекулярным кислородом <chem>O2</chem>, который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза, начиная с 3 млрд лет назад. Также азот <chem>N2</chem> выделяется в атмосферу в результате денитрификации нитратов и других азотосодержащих соединений. Азот окисляется озоном до <chem>NO</chem> в верхних слоях атмосферы.

Азот <chem>N2</chem> вступает в реакции лишь в специфических условиях (например, при разряде молнии). Окисление молекулярного азота озоном при электрических разрядах в малых количествах используется в промышленном изготовлении азотных удобрений. Окислять его с малыми энергозатратами и переводить в биологически активную форму могут [[цианобактерии|цианобактерии (сине-зелёные водоросли)]] и клубеньковые бактерии, формирующие ризобиальный [[симбиоз]] с [[Бобовые|бобовыми]] растениями, которые могут быть эффективными [[Сидераты|сидератами]] — растениями, которые не истощают, а обогащают почву естественными удобрениями.

=== Кислород ===
{{main|Круговорот кислорода|Кислородная катастрофа}}
Состав атмосферы начал радикально меняться с появлением на Земле [[жизнь|живых организмов]], в результате [[фотосинтез]]а, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа. Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений — аммиака, углеводородов, закисной формы [[железо|железа]], содержавшейся в океанах и другом. По окончании данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами. Поскольку это вызвало серьёзные и резкие изменения многих процессов, протекающих в [[атмосфера|атмосфере]], [[литосфера|литосфере]] и [[биосфера|биосфере]], это событие получило название [[Кислородная катастрофа]].

В течение [[фанерозой|фанерозоя]] состав атмосферы и содержание кислорода претерпевали изменения. Они коррелировали прежде всего со скоростью отложения органических осадочных пород. Так, в периоды угленакопления содержание кислорода в атмосфере, видимо, заметно превышало современный уровень.

=== Углекислый газ ===
{{main|Геохимический цикл углерода|Углекислый газ в атмосфере Земли}}
Содержание в атмосфере <chem>CO2</chem> зависит от вулканической деятельности и химических процессов в земных оболочках, от интенсивности биосинтеза и разложения органики в [[биосфера|биосфере]] [[Земля|Земли]]. Практически вся текущая биомасса планеты (около 2,4{{e|12}} тонн) образуется за счёт углекислоты, азота и водяного пара, содержащихся в атмосферном воздухе. Захороненная в [[океан]]е, в [[болото|болотах]] и в [[лес]]ах органика превращается в [[ископаемый уголь|уголь]], [[нефть]] и [[природный газ]].

Содержание углекислого газа в атмосфере зависит также от растворимости газа в воде океанов, что связано с температурой воды и её кислотностью.

=== Инертные газы ===
Источниками инертных газов являются вулканические извержения и распад радиоактивных элементов. Земля в целом, и атмосфера в частности, обеднены инертными газами по сравнению с космосом и некоторыми другими планетами. Это относится к гелию, неону, криптону, ксенону и радону. Концентрация же аргона, напротив аномально высока и составляет почти 1 % от газового состава атмосферы. Большое количество данного газа обусловлено интенсивным распадом радиоактивного изотопа [[калий-40]] в недрах Земли.

== Загрязнение атмосферы ==
{{main|Загрязнение атмосферы Земли}}
В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние человек. Результатом человеческой деятельности стал постоянный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива, накопленного в предыдущие геологические эпохи.
Громадные количества <chem>CO2</chem> потребляются при [[фотосинтез]]е и поглощаются [[Мировой океан|мировым океаном]]. Этот газ поступает в атмосферу благодаря разложению карбонатных горных пород и органических веществ растительного и животного происхождения, а также вследствие вулканизма и производственной деятельности человека. За последние 100 лет содержание <chem>CO2</chem> в атмосфере возросло на 10 %, причём основная часть (360 млрд тонн) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 200—300 лет количество <chem>CO2</chem> в атмосфере удвоится и может привести к [[изменение климата|глобальным изменениям климата]].

Сжигание топлива — основной источник загрязняющих газов ([[Оксид углерода(II)|<chem>CO</chem>]], [[Оксид азота(II)|<chem>NO</chem>]], [[Оксид серы(IV)|<chem>SO2</chem>]]). Диоксид серы окисляется кислородом воздуха до [[Оксид серы(VI)|<chem>SO3</chem>]], а оксид азота до [[Оксид азота(IV)|<chem>NO2</chem>]] в верхних слоях атмосферы, которые в свою очередь взаимодействуют с парами воды, а образующиеся при этом [[серная кислота]] <chem>H2SO4</chem> и [[азотная кислота]] <chem>HNO3</chem> выпадают на поверхность Земли в виде так называемых кислотных дождей. Использование [[двигатель внутреннего сгорания|двигателей внутреннего сгорания]] приводит к значительному загрязнению атмосферы оксидами азота, углеводородами и соединениями свинца ([[тетраэтилсвинец]] <chem>Pb(CH3CH2)4</chem>, его использование в бензине существенно снижено в последние десятилетия).

Аэрозольное загрязнение атмосферы обусловлено как естественными причинами (извержение вулканов, пыльные бури, унос капель морской воды и пыльцы растений и другое), так и хозяйственной деятельностью человека (добыча руд и строительных материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и тому подобное). Интенсивный широкомасштабный вынос твёрдых частиц в атмосферу — одна из возможных причин изменений климата планеты.

== См. также ==
{{кол|2}}
* [[Небо]]
* [[Диффузное излучение неба]]
* [[Стандартная атмосфера]]
* [[Термодинамика атмосферы]]
* [[Модель верхней атмосферы Земли]]
* [[Jacchia|Модель атмосферы Jacchia]]
* [[Озоновый слой]]
* [[Озоновая дыра]]
* [[Парниковый эффект]]
* [[Цикл индекса]]
* [[Диссипация атмосфер планет]]
{{конец кол}}

== Примечания ==
{{примечания|refs=
<ref name=Hay_2016>{{книга
 |автор        = Hay W. W.
 |заглавие     = Experimenting on a Small Planet: A History of Scientific Discoveries, a Future of Climate Change and Global Warming
 |ссылка       = https://books.google.com/books?id=VpFPDAAAQBAJ&pg=PA426&dq=exosphere
 |издательство = Springer
 |издание      = 2nd ed
 |год          = 2016
 |pages        = 426
 |allpages     = 819
 |isbn         = 9783319274041
}}</ref>
<ref name=Encrenaz_2004>{{книга
 |автор        = Encrenaz T., Bibring J.-P., Blanc M., Barucci M.-A., Roques F., Zarka P.
 |заглавие     = The Solar System
 |ссылка       = https://books.google.com/books?id=fWfyCAAAQBAJ&pg=PA219&dq=composition
 |издательство = Springer Science & Business Media
 |издание      = 3rd ed
 |год          = 2004
 |pages        = 219
 |allpages     = 514
 |isbn         = 9783662104033
}}</ref>
<ref name=Saha_2008>{{книга
 |автор        = Saha K.
 |заглавие     = The Earth's Atmosphere: Its Physics and Dynamics
 |ссылка       = https://books.google.com/books?id=Jlb5PtwpkI8C&pg=PA10&dq=composition
 |издательство = Springer Science & Business Media
 |год          = 2008
 |pages        = 10
 |allpages     = 367
 |isbn         = 9783540784272
}}</ref>
}}

== Литература ==
* {{книга |автор=[[Погосян, Хорен Петрович|Погосян Х. П.]], [[Туркетти, Зинаида Леонидовна|Туркетти З. Л.]] |заглавие=Атмосфера Земли: Пособие для учителей |ссылка=https://search.rsl.ru/ru/record/01007327639 |викитека= |ответственный= |издание= |место=М. |издательство=[[Просвещение (издательство)|Просвещение]] |год=1970 |страниц=320 |серия= |isbn= |тираж=29000 |ref= }}
* {{книга |автор=Парин В. В., Космолинский  Ф. П., Душков  Б. А. |заглавие=Космическая биология и медицина |ссылка= |викитека= |ответственный= |издание=2-е изд., перераб. и доп |место=М. |издательство=[[Просвещение (издательство)|Просвещение]] |год=1975 |страниц=224 |серия= |isbn= |тираж= |ref= }}
* ''Гусакова Н. В.'' Химия окружающей среды" Ростов-на-Дону: Феникс, 2004, 192 с. ISBN 5-222-05386-5
* {{книга |автор=Соколов В. А. |заглавие=Геохимия природных газов |ссылка= |викитека= |ответственный= |издание= |место=М. |издательство= |год=1971 |страниц= |серия= |isbn= |тираж= |ref= }}
* {{книга |автор=МакИвен М., Филлипс Л. |заглавие=Химия атмосферы |оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный= |издание= |место=М. |издательство= |год=1978 |страниц= |серия= |isbn= |тираж= |ref= }}
* ''Уорк K., Уорнер С.'' Загрязнение воздуха. Источники и контроль, пер. с англ., М.. 1980;
* Мониторинг фонового загрязнения природных сред. в. 1, Л., 1982.
* ГОСТ 4401-81 «Атмосфера стандартная. Параметры»
* ГОСТ Р 53460-2009 «Глобальная справочная атмосфера для высот от 0 до 120 км для аэрокосмической практики. Параметры»
* ГОСТ 24631-81 «Атмосферы справочные. Параметры»

== Ссылки ==
{{Навигация}}
* [http://www.meteovesti.ru/news.n2?item=63522967305 Почему динозавры были такими большими?] // 17 декабря 2013, Центр ФОБОС
* [https://earth.nullschool.net/ Интерактивная карта состояния атмосферы]{{ref-en}}

{{ВС}}
{{Земля}}
{{Строение Земли}}
{{Атмосфера Земли}}
{{Разделы физики атмосферы}}
{{Атмосферы}}
{{Природа}}

[[Категория:Атмосфера Земли|*]]
[[Категория:Газовые смеси для дыхания]]
[[Категория:Науки об атмосфере]]
[[Категория:География]]