पृथ्वी के वायुमंडल में नाइट्रोजन का प्रतिशत है। वायुमंडल

वायुमंडल(ग्रीक एटमॉस से - स्टीम और स्पैरिया - बॉल) - 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 वायु को किसके द्वारा गर्म किया जाता है? पृथ्वी की सतहयानी जमीन और पानी से। 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 ° है, और उत्तरी ध्रुव के क्षेत्र में -65 ° С है।

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), परत जो अवशोषित करती है पराबैंगनी किरणे, उन्हें पृथ्वी तक पहुँचने से रोकना और इस तरह हमारे ग्रह पर रहने वाले जीवों की रक्षा करना। 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) डिग्री सेल्सियस 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 होते हैं औरोरस- सूर्य से उड़ने वाले विद्युत आवेशित कणों के प्रभाव में विरल गैसों की चमक - और चुंबकीय क्षेत्र के 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)। पृथ्वी की वायु की आधुनिक संरचना एक सौ मिलियन वर्ष पहले स्थापित की गई थी, लेकिन मानव उत्पादन गतिविधि में तेजी से वृद्धि ने इसके परिवर्तन को जन्म दिया। वर्तमान में, CO2 की मात्रा में लगभग 10-12% की वृद्धि हुई है।

वायुमंडल में गैसें विभिन्न कार्य करती हैं कार्यात्मक भूमिकाएं. 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

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 जल वाष्पऔर 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 एक 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।

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

हवा हो सकती है धनीऔर 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 मौसम रिपोर्ट के प्रसारण के दौरान रेडियो ने बताया 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 तामपानजलवाष्प की थोड़ी सी 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।

बादलों का एक अलग आकार हो सकता है, जो उनके गठन की स्थितियों 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।

वायुमंडलीय सुरक्षा

मुख्य स्रोत हैं औद्योगिक उद्यमऔर कारें। बड़े शहरों में मुख्य परिवहन मार्गों के गैस संदूषण की समस्या बहुत विकट है। यही कारण है कि हमारे देश सहित दुनिया के कई बड़े शहरों में, कार निकास गैसों की विषाक्तता का पर्यावरण नियंत्रण शुरू किया गया है। 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।

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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 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 (तूफान के दौरान) या फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं की प्रक्रिया में ( 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 - सहजीवन में नोड्यूल बैक्टीरिया के साथ उच्च पौधे,
• - 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 महासागरों की हवा और पानी में प्रवेश करते हैं,
• - 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 अम्ल धातुओं के साथ क्रिया करके लवण बनाता है। इन लवणों पर विनाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया द्वारा हमला किया जाता है,
• - चालू अनाइट्रीकरणमौलिक नाइट्रोजन बनता है, जो वायुमंडल में वापस लौटता है (एक उदाहरण भूमिगत गैस जेट है जिसमें शुद्ध एन 2 शामिल 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 की 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.

पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना और संरचना, यह कहा जाना चाहिए, हमारे ग्रह के विकास की एक या दूसरी अवधि में हमेशा स्थिर मूल्य नहीं थे। 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 और जलवायु परिस्थितियों का निर्माण होता है। 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, यहां आप धूल, पानी की बूंदें, जल वाष्प, दहन उत्पाद, बर्फ के क्रिस्टल, समुद्री नमक, कई एरोसोल कण, आदि। पृथ्वी के वायुमंडल की यह संरचना लगभग नब्बे किलोमीटर की ऊंचाई तक देखी जाती है, इसलिए रासायनिक संरचना में हवा लगभग समान है, न केवल क्षोभमंडल में, बल्कि ऊपर की परतों में भी। लेकिन वहां का माहौल मौलिक रूप से अलग है। भौतिक गुण. वह परत जिसमें एक समान होता है रासायनिक संरचनाहोमोस्फीयर कहा जाता 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। यहाँ से, अवरक्त किरणों के रूप में परावर्तित सौर ऊष्मा को वापस ऊपर भेजा जाता है, जिसमें तापीय चालन और संवहन की प्रक्रियाएँ शामिल हैं। 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 ओजोन जैसे महत्वपूर्ण तत्व शामिल हैं। सतह के पास इसका अपेक्षाकृत कम हिस्सा होता है (प्रतिशत की दस से छठी शक्ति), क्योंकि गैस परमाणु ऑक्सीजन से सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में बनती है ऊपरी भागवायुमंडल। 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 की वायु की संरचना जीवन के संरक्षण में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, क्योंकि व्यक्तिगत रासायनिक तत्व और रचनाएँ पृथ्वी की सतह और उस पर रहने वाले लोगों, जानवरों और पौधों तक सौर विकिरण की पहुँच को सफलतापूर्वक सीमित कर देती हैं। 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 करती 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 है, 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। स्ट्रैटोपॉज़ 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 ° तक) सी)। मेसोस्फीयर में, उल्काएं आमतौर पर पूरी तरह से जल जाती हैं।

थर्मोस्फीयर में - प्लस 2000 के!

थर्मोस्फीयर में पृथ्वी के वायुमंडल की रासायनिक संरचना (लगभग 85-90 से 800 किमी की ऊंचाई से मेसोपॉज़ के बाद शुरू होती है) इस तरह की घटना की संभावना को निर्धारित करती है जैसे कि सौर के प्रभाव में बहुत दुर्लभ "वायु" की परतों का क्रमिक ताप विकिरण। 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। यहाँ राज उच्च तापमान- लगभग 3000 K और कोई वायुमंडलीय दबाव नहीं 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 बहुत अधिक तापमान के कारण अस्थिर तत्व स्थलीय समूह जैसे ग्रहों के निर्माण के क्षेत्र में नहीं रह सकते हैं।

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

IDG RAS . में प्रयोग

सबसे प्रशंसनीय तीसरी परिकल्पना है, जो मानता है कि लगभग 4 अरब साल पहले पृथ्वी की पपड़ी के आवरण से गैसों की रिहाई के परिणामस्वरूप वातावरण दिखाई दिया था। इस अवधारणा का परीक्षण "त्सरेव 2" नामक एक प्रयोग के दौरान रूसी विज्ञान अकादमी के भूविज्ञान और भू-रसायन संस्थान में किया गया था, जब एक उल्का पदार्थ का एक नमूना वैक्यूम में 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 मोनोऑक्साइड गैस (सीओ), हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस), नाइट्रोजन यौगिक, हाइड्रोजन, मीथेन (सीएच 4), अमोनिया वाष्प (एनएच 3), आर्गन, आदि। प्राथमिक वातावरण से जल वाष्प ने भाग लिया जलमंडल का निर्माण, कार्बन डाइऑक्साइड कार्बनिक पदार्थों और चट्टानों में एक बाध्य अवस्था में अधिक निकला, नाइट्रोजन आधुनिक हवा की संरचना में पारित हुआ, साथ ही फिर से तलछटी चट्टानों और कार्बनिक पदार्थों में।

पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल की संरचना अनुमति नहीं देगी आधुनिक लोगश्वास तंत्र के बिना उसमें रहना, 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 बंधुआ 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 एनोक्सिक रेगिस्तान में छोटे द्वीपों के रूप में दिखाई दिए), जबकि बाकी दुनिया अवायवीय थी। उत्तरार्द्ध इस तथ्य से समर्थित है कि आसानी से ऑक्सीकृत पाइराइट रासायनिक प्रतिक्रियाओं के निशान के बिना वर्तमान द्वारा संसाधित कंकड़ के रूप में पाया गया था। चूंकि बहते पानी को खराब तरीके से वातित नहीं किया जा सकता है, इसलिए यह विचार विकसित हुआ है कि कैम्ब्रियन की शुरुआत से पहले के वातावरण में आज की संरचना का एक प्रतिशत से भी कम ऑक्सीजन था।

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, और दो नहीं (जैसा कि अवायुश्वसन) ऊर्जा की इकाइयाँ। ऑक्सीजन के संदर्भ में पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना आधुनिक के एक प्रतिशत से अधिक होने लगी, और एक ओजोन परत दिखाई देने लगी, जो जीवों को विकिरण से बचाती है। 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।

नाइट्रोजन- पृथ्वी के वायुमंडल का मुख्य तत्व। 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।

वायुमंडल से नाइट्रोजन निकालने के दो परस्पर संबंधित तरीके हैं:

• 1) अकार्बनिक,
• 2) जैव रासायनिक।

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

वायुमंडल से नाइट्रोजन का अकार्बनिक निष्कर्षण

वायुमंडल में, विद्युत निर्वहन की क्रिया के तहत (एक आंधी के दौरान) या फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं (सौर विकिरण) की प्रक्रिया में, 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, 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 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 महासागरों की हवा और पानी में प्रवेश करते हैं,
• - भविष्य में, नाइट्रोसोमोनास बैक्टीरिया और नाइट्रोबैक्टीरिया के प्रभाव में अमोनिया और अन्य नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक यौगिक 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 अम्ल धातुओं के साथ क्रिया करके लवण बनाता है। इन लवणों पर विनाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया द्वारा हमला किया जाता है,
• - चालू अनाइट्रीकरणमौलिक नाइट्रोजन बनता है, जो वायुमंडल में वापस लौटता है (एक उदाहरण भूमिगत गैस जेट है जिसमें शुद्ध एन 2 शामिल है)।

नाइट्रोजन कहाँ पाया जाता है?

ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान नाइट्रोजन अमोनिया के रूप में 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 की उपस्थिति का मुख्य रूप पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना में आणविक नाइट्रोजन (एन 2) है।

वायुमंडल पृथ्वी का वायु आवरण है। पृथ्वी की सतह से 3000 किमी तक फैला हुआ है। इसके निशान 10,000 किमी तक की ऊंचाई तक देखे जा सकते हैं। ए। का असमान घनत्व 50 5 है; इसका द्रव्यमान 5 किमी, 75% - 10 किमी तक, 90% - 16 किमी तक केंद्रित है।

वायुमंडल में हवा होती है - कई गैसों का एक यांत्रिक मिश्रण।

नाइट्रोजन(78%) वातावरण में ऑक्सीजन मंदक की भूमिका निभाता है, ऑक्सीकरण की दर को नियंत्रित करता है, और, परिणामस्वरूप, जैविक प्रक्रियाओं की दर और तीव्रता। नाइट्रोजन पृथ्वी के वायुमंडल का मुख्य तत्व है, जो जीवमंडल के जीवित पदार्थ के साथ लगातार आदान-प्रदान करता है, और घटक भागउत्तरार्द्ध नाइट्रोजन यौगिक (एमिनो एसिड, प्यूरीन, आदि) हैं। वायुमंडल से नाइट्रोजन का निष्कर्षण अकार्बनिक और जैव रासायनिक तरीकों से होता है, हालांकि वे आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं। अकार्बनिक निष्कर्षण इसके यौगिकों एन 2 ओ, एन 2 ओ 5, एनओ 2, एनएच 3 के गठन से जुड़ा हुआ है। वे वायुमंडलीय वर्षा में पाए जाते हैं और सौर विकिरण के प्रभाव में गरज या फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के दौरान विद्युत निर्वहन की कार्रवाई के तहत वातावरण में बनते हैं।

मृदा में उच्च पौधों के साथ सहजीवन में कुछ जीवाणुओं द्वारा जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण किया जाता है। समुद्री वातावरण में कुछ प्लवक सूक्ष्मजीवों और शैवाल द्वारा नाइट्रोजन भी तय किया जाता है। मात्रात्मक शब्दों में, नाइट्रोजन का जैविक बंधन इसके अकार्बनिक निर्धारण से अधिक है। वायुमंडल में सभी नाइट्रोजन के आदान-प्रदान में लगभग 10 मिलियन वर्ष लगते हैं। नाइट्रोजन ज्वालामुखी मूल की गैसों और आग्नेय चट्टानों में पाई जाती है। जब क्रिस्टलीय चट्टानों और उल्कापिंडों के विभिन्न नमूनों को गर्म किया जाता है, तो नाइट्रोजन N2 और NH3 अणुओं के रूप में निकलती है। हालांकि, पृथ्वी और स्थलीय ग्रहों दोनों पर नाइट्रोजन उपस्थिति का मुख्य रूप आणविक है। अमोनिया, ऊपरी वायुमंडल में हो रही है, तेजी से ऑक्सीकृत हो रही है, नाइट्रोजन जारी कर रही है। तलछटी चट्टानों में, यह कार्बनिक पदार्थों के साथ एक साथ दब जाता है और बिटुमिनस जमा में अधिक मात्रा में पाया जाता है। इन चट्टानों के क्षेत्रीय कायांतरण की प्रक्रिया में नाइट्रोजन अलग रूपपृथ्वी के वायुमंडल में छोड़ा गया।

भू-रासायनिक नाइट्रोजन चक्र (

ऑक्सीजन(21%) जीवित जीवों द्वारा श्वसन के लिए उपयोग किया जाता है, कार्बनिक पदार्थ (प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट) का हिस्सा है। ओजोन ओ 3। सूर्य से आने वाली जीवन-धमकी पराबैंगनी विकिरण को अवरुद्ध करना।

ऑक्सीजन वायुमंडल में दूसरी सबसे प्रचुर मात्रा में गैस है, जो जीवमंडल में कई प्रक्रियाओं में एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इसके अस्तित्व का प्रमुख रूप ओ 2 है। वायुमंडल की ऊपरी परतों में, पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में, ऑक्सीजन के अणु अलग हो जाते हैं, और लगभग 200 किमी की ऊँचाई पर, परमाणु ऑक्सीजन का आणविक (O: O 2) से अनुपात 10 के बराबर हो जाता है। जब इन रूपों के ऑक्सीजन वायुमंडल में (20-30 किमी की ऊंचाई पर), ओजोन बेल्ट (ओजोन शील्ड) में परस्पर क्रिया करती है। जीवित जीवों के लिए ओजोन (O 3) आवश्यक है, जो उनके लिए हानिकारक अधिकांश सौर पराबैंगनी विकिरण में देरी करता है।

पृथ्वी के विकास के प्रारंभिक चरणों में, ऊपरी वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के अणुओं के फोटोडिसोसिएशन के परिणामस्वरूप बहुत कम मात्रा में मुक्त ऑक्सीजन उत्पन्न हुई। हालांकि, ये छोटी मात्रा अन्य गैसों के ऑक्सीकरण में जल्दी से भस्म हो गई। समुद्र में स्वपोषी प्रकाश संश्लेषक जीवों के आगमन के साथ, स्थिति में काफी बदलाव आया है। वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन की मात्रा उत्तरोत्तर बढ़ने लगी, जीवमंडल के कई घटकों को सक्रिय रूप से ऑक्सीकरण कर रही है। इस प्रकार, मुक्त ऑक्सीजन के पहले भाग ने मुख्य रूप से लौह के लौह रूपों को ऑक्साइड रूपों में और सल्फाइड को सल्फेट्स में बदलने में योगदान दिया।

अंत में, पृथ्वी के वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन की मात्रा एक निश्चित द्रव्यमान तक पहुंच गई और इस तरह संतुलित हो गई कि उत्पादित मात्रा अवशोषित मात्रा के बराबर हो गई। वातावरण में मुक्त ऑक्सीजन की सामग्री की एक सापेक्ष स्थिरता स्थापित की गई थी।

भू-रासायनिक ऑक्सीजन चक्र (वी.ए. व्रोन्स्की, जी.वी. वोइटकेविच)

कार्बन डाइऑक्साइड, जीवित पदार्थ के निर्माण के लिए जाता है, और जल वाष्प के साथ मिलकर तथाकथित "ग्रीनहाउस (ग्रीनहाउस) प्रभाव" बनाता है।

कार्बन (कार्बन डाइऑक्साइड) - वायुमंडल में इसका अधिकांश भाग CO2 के रूप में और बहुत कम CH4 के रूप में होता है। जीवमंडल में कार्बन के भू-रासायनिक इतिहास का महत्व असाधारण रूप से महान है, क्योंकि यह सभी जीवित जीवों का एक हिस्सा है। जीवित जीवों के भीतर, कार्बन के कम रूप प्रबल होते हैं, और जीवमंडल के वातावरण में, ऑक्सीकृत होते हैं। इस प्रकार, एक रासायनिक विनिमय स्थापित होता है जीवन चक्र: CO 2 जीवित पदार्थ।

जीवमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड का प्राथमिक स्रोत पृथ्वी की पपड़ी के मेंटल और निचले क्षितिज के धर्मनिरपेक्ष क्षरण से जुड़ी ज्वालामुखी गतिविधि है। इस कार्बन डाइऑक्साइड का एक हिस्सा विभिन्न कायापलट क्षेत्रों में प्राचीन चूना पत्थरों के थर्मल अपघटन से उत्पन्न होता है। जीवमंडल में CO2 का प्रवास दो तरह से होता है।

पहली विधि कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के साथ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में सीओ 2 के अवशोषण में व्यक्त की जाती है और बाद में पीट, कोयला, तेल, तेल शेल के रूप में लिथोस्फीयर में अनुकूल कम करने की स्थिति में दफन हो जाती है। दूसरी विधि के अनुसार, कार्बन प्रवास से जलमंडल में एक कार्बोनेट प्रणाली का निर्माण होता है, जहाँ CO 2 H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2 में बदल जाती है। फिर, कैल्शियम (कम अक्सर मैग्नीशियम और लोहे) की भागीदारी के साथ, कार्बोनेट्स की वर्षा एक बायोजेनिक और एबोजेनिक तरीके से होती है। चूना पत्थर और डोलोमाइट की मोटी परत दिखाई देती है। के अनुसार ए.बी. रोनोव के अनुसार, जीवमंडल के इतिहास में कार्बनिक कार्बन (कॉर्ग) से कार्बोनेट कार्बन (Ccarb) का अनुपात 1:4 था।

कार्बन के वैश्विक चक्र के साथ-साथ इसके कई छोटे चक्र भी हैं। अतः, भूमि पर, हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए CO2 को अवशोषित करते हैं दिन, और रात में वे इसे वातावरण में छोड़ देते हैं। पृथ्वी की सतह पर जीवित जीवों की मृत्यु के साथ, वातावरण में CO 2 की रिहाई के साथ कार्बनिक पदार्थ (सूक्ष्मजीवों की भागीदारी के साथ) ऑक्सीकरण होता है। हाल के दशकों में, कार्बन चक्र में एक विशेष स्थान जीवाश्म ईंधन के बड़े पैमाने पर दहन और आधुनिक वातावरण में इसकी सामग्री में वृद्धि द्वारा कब्जा कर लिया गया है।

एक भौगोलिक लिफाफे में कार्बन चक्र (एफ. रामद, 1981 के अनुसार)

आर्गन- तीसरी सबसे आम वायुमंडलीय गैस, जो इसे अत्यंत दुर्लभ सामान्य अन्य अक्रिय गैसों से तेजी से अलग करती है। हालांकि, अपने भूवैज्ञानिक इतिहास में आर्गन इन गैसों के भाग्य को साझा करता है, जो दो विशेषताओं की विशेषता है:

1. वातावरण में उनके संचय की अपरिवर्तनीयता;
2. कुछ अस्थिर समस्थानिकों के रेडियोधर्मी क्षय के साथ घनिष्ठ संबंध।

अक्रिय गैसें पृथ्वी के जीवमंडल में अधिकांश चक्रीय तत्वों के संचलन से बाहर हैं।

सभी अक्रिय गैसों को प्राथमिक और रेडियोजेनिक में विभाजित किया जा सकता है। प्राथमिक वे हैं जिन्हें पृथ्वी ने अपने गठन के दौरान कब्जा कर लिया था। वे अत्यंत दुर्लभ हैं। आर्गन के प्राथमिक भाग का प्रतिनिधित्व मुख्यतः 36 Ar और 38 Ar समस्थानिकों द्वारा किया जाता है, जबकि वायुमंडलीय आर्गन में पूरी तरह से 40 Ar समस्थानिक (99.6%) होते हैं, जो निस्संदेह रेडियोजेनिक है। पोटेशियम-असर चट्टानों में, इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा पोटेशियम -40 के क्षय के कारण जमा हुआ रेडियोजेनिक आर्गन: 40 K + e → 40 Ar।

इसलिए, चट्टानों में आर्गन की सामग्री उनकी उम्र और पोटेशियम की मात्रा से निर्धारित होती है। इस हद तक, चट्टानों में हीलियम की सांद्रता उनकी उम्र और थोरियम और यूरेनियम की सामग्री का एक कार्य है। आर्गन और हीलियम को ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान, गैस जेट के रूप में पृथ्वी की पपड़ी में दरारों के माध्यम से और चट्टानों के अपक्षय के दौरान भी पृथ्वी के आंतरिक भाग से वायुमंडल में छोड़ा जाता है। पी. डिमोन और जे. कल्प द्वारा की गई गणना के अनुसार आधुनिक युग में हीलियम और आर्गन पृथ्वी की पपड़ी में जमा हो जाते हैं और अपेक्षाकृत कम मात्रा में वातावरण में प्रवेश करते हैं। इन रेडियोजेनिक गैसों के प्रवेश की दर इतनी कम है कि यह पृथ्वी के भूवैज्ञानिक इतिहास के दौरान आधुनिक वातावरण में इनकी प्रेक्षित सामग्री प्रदान नहीं कर सकी। इसलिए, यह माना जाना बाकी है कि वातावरण में अधिकांश आर्गन पृथ्वी के आंतों से इसके विकास के शुरुआती चरणों में आया था, और बाद में ज्वालामुखी की प्रक्रिया में और पोटेशियम के अपक्षय के दौरान बहुत छोटा हिस्सा जोड़ा गया था- चट्टानों से युक्त।

इस प्रकार, भूवैज्ञानिक समय के दौरान, हीलियम और आर्गन में अलग-अलग प्रवासन प्रक्रियाएं थीं। वायुमंडल में बहुत कम हीलियम है (लगभग 5 * 10 -4%), और पृथ्वी की "हीलियम सांस" हल्की थी, क्योंकि यह सबसे हल्की गैस के रूप में बाहरी अंतरिक्ष में चली गई थी। और "आर्गन सांस" - हमारे ग्रह के भीतर भारी और आर्गन बना रहा। अधिकांश प्राथमिक अक्रिय गैसें, जैसे नियॉन और क्सीनन, पृथ्वी द्वारा इसके गठन के दौरान कब्जा किए गए प्राथमिक नियॉन के साथ-साथ मेंटल के पतन के दौरान वातावरण में रिलीज के साथ जुड़ी हुई थीं। महान गैसों के भू-रसायन विज्ञान पर डेटा की समग्रता यह दर्शाती है कि पृथ्वी का प्राथमिक वातावरण सबसे अधिक उत्पन्न हुआ है प्रारम्भिक चरणइसके विकास का।

वातावरण में शामिल हैं जल वाष्पऔर पानीतरल और ठोस अवस्था में। वायुमण्डल में जल एक महत्वपूर्ण ऊष्मा संचयक है।

वायुमंडल की निचली परतों में बड़ी मात्रा में खनिज और तकनीकी धूल और एरोसोल, दहन उत्पाद, लवण, बीजाणु और पौधे पराग आदि होते हैं।

100-120 किमी की ऊंचाई तक, हवा के पूर्ण मिश्रण के कारण, वातावरण की संरचना सजातीय है। नाइट्रोजन और ऑक्सीजन का अनुपात स्थिर रहता है। ऊपर अक्रिय गैसें, हाइड्रोजन आदि प्रबल होते हैं।वायुमंडल की निचली परतों में जलवाष्प होती है। पृथ्वी से दूरी के साथ, इसकी सामग्री कम हो जाती है। ऊपर, गैसों का अनुपात बदलता है, उदाहरण के लिए, 200-800 किमी की ऊंचाई पर, ऑक्सीजन नाइट्रोजन पर 10-100 गुना अधिक प्रबल होता है।