Л. П. Сидорова метеорология и климатология

 
ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ 
Воздух – это смесь газов, из которых состоит атмосфера. В метеорологии 
основными физическими характеристиками воздуха являются 
давление, 
температура, плотность
, которые значительно изменяются с высотой и 
взаимозависимы. 
Существует понятие 
«международная стандартная атмосфера»
(МСА). 
Для нее приняты следующие основные условные характеристики: состав сухого 
воздуха такой же, как и у земной поверхности, давление на уровне моря при 
температуре 0 °C равно 760 мм рт. ст. (1013,25 ГПа); температура воздуха − 

---

14 
288,15 К или 15 °C; вертикальный температурный градиент 6,5 °C/км; 
относительная влажность – 0 %, плотность – 1,225 кг/м
3
. 
Важной составной частью атмосферного воздуха является кислород. 
Кислород потребляется при дыхании человека и животных, расходуется на 
поддержание процессов горения и окисления, а поступает в атмосферу за счет 
процессов фотосинтеза растений. Наземные растения и фитопланктон океанов 
полностью восстанавливают естественную убыль кислорода.
Таблица 2.1 
Химический состав атмосферного воздуха 
Газ 
Объемное содержание, % 
Водород H
2
~ 2·10
–5
Кислород O
2
21 
Озон O
3
~ 10
–5
Азот N
2
78 
Углекислый газ CO
2
3·10
–5
Водяной пар H
2
O 
~ 0,1 
Угарный газ CO 
1,2·10
–4
Метан CH
4
1,6·10
–4
Аммиак NH
3
~ 10
–5
Двуокись серы SO
2
~ 5·10
–9
Гелий He 
5·10
–4
Неон Ne 
1,8·10
–3
Аргон Ar 
0,9 
Криптон Kr 
1,1·10
–4
Ксенон Xe 
8,7·10
–6
В 
результате 
интенсивного 
перемешивания 
воздушных 
масс 
концентрация кислорода в воздухе промышленных городов и сельских 
населенных мест остается практически постоянной. 
 
Концентрации озона неравномерно распределяются по высоте. 
Наибольшее его количество отмечается на уровне 20–30 км от поверхности 
Земли. С приближением к поверхности Земли концентрации озона 

---

15 
уменьшаются вследствие снижения интенсивности УФ излучения и ослабления 
процессов синтеза озона. 
Азот по количественному содержанию является наиболее существенной 
составной частью атмосферного воздуха. Это инертный газ. В атмосфере азота 
невозможна жизнь. Азот воздуха усваивается азотфиксирующими бактериями 
почвы, сине-зелеными водорослями, под влиянием электрических разрядов 
превращается в оксиды азота, которые, выпадая с атмосферными осадками, 
обогащают почву солями азотистой и азотной кислот. Соли азотной кислоты 
служат для синтеза белка.
Также азот выделяется в атмосферу. Свободный азот образуется при 
процессах горения древесины, угля, нефти, небольшое количество его 
образуется при разложении органических соединений.
 
Азот необходим как разбавитель кислорода, поскольку дыхание чистым 
кислородом приводит к необратимым изменениям в организме. Однако 
повышение содержания азота во вдыхаемом воздухе способствует наступлению 
гипоксии вследствие снижения парциального давления кислорода. При 
увеличении парциального давления азота в воздухе до 93 % наступает смерть. 
 
Важным составным элементом атмосферного воздуха является диоксид 
углерода – углекислый газ (СО
2
). В природе СО
2
находится в свободном и 
связанном состояниях в количестве 146 млрд. т, из них в атмосферном воздухе 
содержится лишь 1,8 % от его общего количества. Основная масса его (до 70 %) 
находится в растворенном состоянии в воде морей и океанов. В состав 
некоторых минеральных соединений, известняков и доломитов входит 22 % 
общего количества СО
2
. Остальное количество приходится на животный и 
растительный мир, каменный уголь, нефть и гумус.
 
В природных условиях происходят непрерывные процессы выделения и 
поглощения СО
2
. В атмосферу он выделяется за счет дыхания человека и 
животных, процессов горения, гниения и брожения, при промышленном 
обжиге известняков и доломитов.

---

16 
Содержание СО
2
в атмосферном воздухе относительно постоянно и 
составляет 0,03 %. За последнее время отмечается увеличение его 
концентраций в воздухе промышленных городов в результате интенсивности 
загрязнения продуктами сгорания топлива. Поэтому среднегодовое содержание 
СО
2
в воздухе городов может повышаться до 0,037 %. В литературе 
обсуждается вопрос о роли СО
2
в создании парникового эффекта, приводящего 
к повышению температуры приземного воздуха.
 
СО
2
играет существенную роль в жизнедеятельности человека и 
животных, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра. 
При вдыхании СО
2
в больших концентрациях происходит нарушение 
окислительных и восстановительных процессов в организме. При увеличении 
его содержания во вдыхаемом воздухе до 4 % отмечаются головная боль, шум в 
ушах, сердцебиение, возбужденное состояние, при 8 % наступает смерть.