Атмосфера – это воздушная оболочка нашей планеты, связанная с ней силой тяжести и принимающая участие во вращении Земли. Нижней границей атмосферы является земная поверхность, а верхняя граница размыта, так как с увеличением высоты воздух становится все разреженнее. Косвенными доказательствами существования атмосферы на больших высотах являются: серебристые облака (очень тонкие облака, наблюдаемые на высоте около 80 км, не ослабляющие света звезд, заметные вследствие их слабого серебристо-синего свечения), метеоры, сгорающие из-за трения о воздух на высоте 100–300 км, полярное сияние (оптическое явление в верхних слоях атмосферы (ионосфере), выражающееся в свечении (люминесценции) разреженного воздуха на высоте от 60 до 1000 км). С помощью искусственных спутников установлено, что атмосфера простирается вплоть до 20 тыс. км, но близ верхней границы она весьма разрежена и постепенно переходит в межпланетное пространство. Условно за верхнюю границу атмосферы принимают высоту 1000–2000 км над поверхностью Земли, а более высокие слои считают земной короной.
Атмосферный воздух – это смесь газов. В нем находятся во взвешенном состоянии жидкие и твердые частицы. По химическому составу в атмосфере различают два слоя: нижний – гомосферу (однородный слой) – примерно до 100 км и верхний – гетеросферу (неоднородный слой) – выше 100 км. Процентное соотношение основных газов в гомосфере почти не меняется при перемешивании воздуха. В гетеросфере содержание легких газов возрастает, а тяжелых уменьшается. Выше 1000 км основными газами становятся водород и гелий.
Каждый газ воздуха выполняет в географической оболочке определенные функции.
Свободный кислород, который химически очень активен, играет огромную роль в жизни. Без него невозможно дыхание, горение, окисление. Он образуется в процессе фотосинтеза растений и других автотрофных организмов.
Азот химически весьма инертен и играет в атмосфере роль разбавителя кислорода, регулирует темп окисления. Значение азота для живых организмов определяется тем, что он входит в состав белков и нуклеиновых кислот, его соединения обеспечивают минеральное питание растений.
Углекислый газ – своеобразный утеплитель Земли, так как в основном пропускает солнечную радиацию, но задерживает тепловое излучение земной поверхности, обуславливая так называемый парниковый эффект. По оценкам ученых, с середины прошлого века глобальное содержание углекислого газа возросло на 12–15 % за счет сжигания ископаемого органического топлива. Его увеличение способствовало повышению температуры воздуха на Земле. Также он служит основным строительным материалом для создания органического вещества в процессе фотосинтеза.
Весьма важна роль озона, хотя его в атмосфере немного. Толщина слоя озона при нормальном давлении и температуре 0 ?С составила бы всего 3 мм. Количество его возрастает с высотой и достигает максимума на высотах 15–20 км в полярных широтах, 20–25 км в умеренных, 25–30 км в тропических и сходит на нет на высоте 70 км. Слой повышенной концентрации озона в среднем на высотах 25–30 км называют озоновым экраном. Озон является своеобразным фильтром атмосферы, так как поглощает значительную долю ультрафиолетовой радиации (97 %), которая губительно действует на живые организмы.