Читать онлайн «Оптические спектры атмосферных газов»

Г. Г. ТЕЛЕГИН А. С. ЯЦЕНКО ОПТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ АТМОСФЕРНЫХ ГАЗОВ СВЕДЕНИЯ ОБ АТМОСФЕРЕ Само слово "атмосфера" составлено из двух греческих слов "атмос" — пар, и "сфера" — шар. Это название впервые употребил Аристотель. Все жизненные процессы на Земле тесно связаны с атмосферой, без которой все выглядело бы по-другому — исчезло бы голубое небо, отсутствовали бы цветные краски при восходе и заходе Солнца и т. д. В настоящее время под атмосферой понимают воздушный слой над поверхностью Земли, состоящий из механической смеси различных газов и более или менее твердых частиц и капель жидкостей. Масса атмосферы составляет 5,157 ■ 1015 г. Атмосфера Земли возникла в результате многих разнообразных процессов и формировалась, по-видимому, несколько миллионов лет. Состав сухого воздуха (без учета водяного пара) вблизи поверхности Земли дается в табл. 1 [29]. Газы и примеси, составляющие атмосферу, принято подразделять условно на следующие группы [29—33 ]: 1. Основные газовые составляющие — азот, кислород и аргон. На их долю приходится 99,960 из общего числа частиц атмосферы. Соотношение между массами азота, кислорода и аргона неизменно примерно до высоты 100 км. 2. Малые газовые составляющие — С02, 03, Н2, СН4, благородные газы а также водяной пар. Доля некоторых из них варьирует в широких пределах — с изменением положения точки наблюдения на поверхности Земли, с временем года, суток и т. д. 3. Свободные радикады — О, ОН, Н02, СЮ и др. Таблица 1 Состав сухого воздуха (без учета водяного пара) вблизи поверхности Земли Газ Азот (N2) Кислород ( Ог) Аргон (Аг) Диоксид углерода (СОг) Неон (Ne) Гелий (Не) Криптон (Кг) Водород (Нг) Ксенон (Хе) Озон Юз) Сухой воздух Доля по объему вблизи поверхности Земли, % 78,084 20,946 0,934 0,033 1,818-Ю-3 5,239-Ю-4 1,14-Ю-4 510"5 8,7 10"6 10~6-10~s — Относительная молекулярная масса (по углеродной шкале) 28,0134 31,9988 39,948 44,00995 20,183 4,0026 83,800 2,01594 131,300 47,9982 28,9645 Плотность по отношению к плотности сухого воздуха 0,967 1,105 1,379 1,529 0,095 0,138 2,868 0,070 4,524 1,624 1,000 Выраженное в процентах стноигонис объема, занимаемого данной газовой составляющей, к общему объему смеси при условии приведения их к одинаковым давлениям и температурам. 4. Аэрозоли — взвешенные в воздухе твердые и жидкие мелкие частицы разнообразного состава, свойств и размеров (капли и кристаллы воды, пыль вулканическая и поднятая с поверхности Земли, частицы солей, сажа, метеорная пыль и др. ). Пространственная и временная изменчивость характеристик аэрозоля очень большая. 5. Антропогенные примеси газового аэрозольного типа — СО, С02, 02, различные фреоны, пыль цемента и т. д. Наиболее важные антропогенные составляющие даны в табл. 2. Основная часть аэрозолей и антропогенных примесей находится в приповерхностном слое, некоторое их количество проникает в стратосферу — на высоту более 20 км. Характеристики антропогенных примесей весьма изменчивы. 6. Заряженные частицы — электроны, положительные и отрицательные ионы.