Какой газовый состав у атмосферы и как он изменяется с высотой ?

Атмосфера состоит из смеси газов, называемой воздухом, в которой находятся во взвешенном состоянии жидкие и твер­дые частички. Общая масса последних незначительна в сравне­нии со всей массой атмосферы.

Атмосферный воздух у земной поверхности, как правило, яв­ляется влажным. Это значит, что в его состав, вместе с другими газами, входит водяной пар, т.е. вода в газообразном состоянии. Содержание водяного пара в воздухе меняется в значи­тельных пределах, в отличие от других составных частей воз­духа: у земной поверхности оно колеблется между сотыми до­лями процента и несколькими процентами. Это объясняется тем, что при существующих в атмосфере условиях водяной пар мо­жет переходить в жидкое и твердое состояние и, наоборот, мо­жет поступать в атмосферу заново вследствие испарения с зем­ной поверхности.

Воздух без водяного пара называют сухим воздухом. У зем­ной поверхности сухой воздух на 99% состоит из азота (78% по объему или 76% по массе) и кислорода (21% по объ­ему или 23% по массе). Оба эти газа входят в состав воздуха у земной поверхности в виде двухатомных молекул (N2 и О2).

Оставшийся 1 % приходится почти целиком на аргон (Аr). Всего 0,08% остается на углекислый газ (СО2). Многочислен­ные другие газы входят в состав воздуха в тысячных, миллион­ных и еще меньших долях процента. Это криптон, ксенон, неон, гелий, водород, озон, йод, радон, метан, аммиак, перекись водорода, закись азота и др.

Все перечисленные выше газы всегда сохраняют газообраз­ное состояние при наблюдающихся в атмосфере температурах и давлениях  не  только  у  земной  поверхности,  но  и  в  высоких слоях.

Процентный состав сухого воздуха у земной поверхности очень постоянен и практически одинаков повсюду. Существенно меняться может только содержание углекислого газа. В резуль­тате процессов дыхания и горения его объемное содержание в воздухе закрытых, плохо вентилируемых помещений, а также промышленных центров может возрастать в несколько раз — до 0,1—0,2%. Совер­шенно незначительно меняется процентное содержание азота и кислорода.

Изменение состава с высотой. Закон Дальтона: давление смеси нескольких газов, равно сумме парциальных давлений всех газов, составляющих эту смесь. Каждый газ в этой смеси будет создавать давление, независимо от присутствия других газов. В покоящейся смеси газов каждый газ распределяется в пространстве независимо от присутствия других газов. Применительно к атмосфере, если бы она была покоящейся. То это означало бы, что каждый газ, составляющий воздух должен был бы образовывать свою собственную атмосферу, а значит доля легких газов должна была бы возрастать с высотой. Но исследования атмосферы показали. Что процентное содержание составных частей сухого воздуха постоянно в нижних 100 км атмосферы, это значит. Что нижние 100 км так хорошо перемешиваются, что расслоения газов не происходит. Нижние 100 км – гомосфера. Выше 100 км начинается расслоение газов по плотности, но процесс расслоения газов осложняется диссоциацией молекул на атомы под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. В слое от 100 до 200 км преобладающим газом ещё остается молекулярный азот N2, а О2 активно распадается на атомы, причем распад этот начинается на высоте 20 км, а на высоте 100 км он достигает своего максимума. На высоте 200 км число атомов О2 сравнивается с числом молекул N2. Гравитационное разделение газов в чистом виде наблюдается только у благородных газов(Ar, He)

M(Ar) = 40 (тяжелый элемент) M(He)= 4

В нижних слоях атмосферы аргона содержится в 1700 раз больше, чем гелия. Выше 200 км в атмосфере аргона уже совсем нет, а содержание гелия свыше 1000 км в 3 раза меньше чем у земной поверхности. Гетеросфера находится свыше 100 км. Где происходит расслоение газов. Гелий и водород постоянно покидают атмосферу Земли, уходят в мировое пространство, но содержание их со временем не меняется. Водород поступает при разложении молекулы воды в верхних слоях атмосферы.

Гелий – побочный продукт радиального распада. Количество водяного пара убывает в 2 раза на высоте 1-2 км; масса воздуха в 2 раза уменьшается на высоте 5-6- км. Количество водяного пара в 10 раз уменьшается на высоте 5-6 км, а на высоте 10 км водяного пара будет в 100 раз меньше.

Если по какой-то причине ответ на вопрос - Какой газовый состав у атмосферы и как он изменяется с высотой ? для вас остался непонятным, то вы всегда можете задать свой дополнительный вопрос в форме комментариев, который расположен чуть ниже.