Утворення та еволюція атмосфери

Атмосфера почала утворюватися разом з формуванням Землі. У процесі еволюції планети і в міру наближення її параметрів до сучасних значень відбулися принципово якісні зміни її хімічного складу і фізичних властивостей. Відповідно до еволюційної моделі, на ранньому етапі Земля перебувала в розплавленому стані і близько 4,5 млрд. років тому сформувалася як тверде тіло. Цей рубіж приймається за початок геологічного літочислення. З цього часу почалася повільна еволюція атмосфери. У догеологічний час, у фазу розплавлення зовнішньої сфери земної кулі, виділялися величезні маси газів, що утворили первинну атмосферу Землі. Основними компонентами які виділялися з надр Землі були вуглекислий газ і водяна пара. Склад первинної атмосфери Землі, що утворилася за рахунок виділення газів і води при розплавленні планетної речовини, був схожий за складом з компонентами вулканічних вивержень сучасності. Гази, що виділяються з сучасних вулканів, містять переважно водяна пара. У складі газів базальтових лав, наприклад, гавайських вулканів з температурами до 1200°С водяна пара складає 70-80% за об'ємом. У фумарольних газах Курильських островів з температурами близько 100°С міститься 79,7% водяної пари. Другим за значенням складовим компонентом атмосфери, є вуглекислий газ. У газах з лав його вміст становить від 6 до 15%. Крім водяної пари з лав відганяються й інші компоненти:

§ за температур 800-1000°С це переважно «кислі дими» - НСl і HF.

§ за температур 500°С - сірка та її сполуки - H2S, SO2 та ін.

§ за нижчих температур - борна кислота і солі амонію.

Представляється, що парціальний тиск водяної пари ранньої атмосфери Землі в кілька разів перевищував парціальний тиск вуглекислого газу.

Іншими словами, атмосфера складалася головним чином з водяної пари з істотною домішкою вуглекислого газу.

Таким чином, у фазу розплавлення зовнішньої сфери земної кулі практично вся гідросфера перебувала у складі атмосфери. Таку своєрідну атмосферу, що складається в основному з пари води, Дж. Уолкер назвав «примітивною паровою атмосферою». Другим за значенням компонентом, складовим атмосфери, є вуглекислий газ. У газах з вулканічних лав СО2 міститься від 6 до 15%. [6]

Отже, атмосфера того часу складалася головним чином з водяної пари з істотною домішкою вуглекислого газу. У цю фазу виділялася водяна пара, охолоджуючись на великій висоті, утворював густий хмарний покрив і інтенсивні дощові опади. Однак падаючі з хмар краплі води на деякій висоті над поверхнею планети, де температура повітря була вищою за 100°С, перетворювалися в пару, яка знову піднімався вгору. Над розпеченої поверхнею Землі функціонував своєрідний кругообіг води: пар - дощові опади - пар, тобто потужний парниковий ефект, аналогічно спостережуваний нині на Венері. У самий ранній період формування щільної атмосфери навколо остигає Землі, мабуть, відбувалося за рахунок парів і газів, що виділяються в результаті дегазації мантії. Передбачається, що надалі формування атмосфери відбувалося за рахунок газів, які вивергаються вулканами протягом перших 500 млн. років існування Землі, які складалися з водню, водяної пари, метану, оксидів вуглецю, аміаку та ін. Кругообіг води в природі, локалізований в первинній атмосфері Землі поблизу температурного рівня 100°С, практично не впливав на загальний хід еволюції планети і на розвиток її поверхні. Але це були передумови могутнього кругообігу води на Землі, який сформувався пізніше і мав величезний вплив на розвиток природного середовища та планети в цілому.

Після охолодження земної поверхні до температури нижче 100°С відбувся перехід атмосферної водяної пари в рідку воду. На сухій і дуже гарячій тоді земній поверхні утворився стік, річкова мережа й виникли водойми. Земна поверхня стала сильно обводнена і почала зазнавати інтенсивному впливу водних потоків. Цей етап і став початком геологічної історії. [9]

Отже, первісна атмосфера була відновлювальною та містила незначну кількість кисню, який утворювався за рахунок фотодиссоціації водяної пари під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця і дегазації базальтової магми. Конденсація водяної пари близько 4 млрд. років тому привела до утворення гідросфери. Зміни температурних умов на Землі, а слідом за цим і всієї природного обстановки не могли не відбитися і на атмосфері. Вилучення з атмосфери величезної кількості води та поява поверхневого стоку і водойм справили величезний вплив на склад і еволюцію повітряного середовища. З водної атмосфери вона перетворилася в основному в вуглекислу, в якій водяна пара з панівного компонента перетворилася на другорядний, хоча й важливий. Поява на земній поверхні великих водойм справила вплив на подальшу еволюцію атмосфери. У ній почалося швидке зменшення вмісту вуглекислого газу. СО2 легко розчиняється у воді, і переважна його частина була поглинена нею.

Цікаві статті з розділу

Ліс – народне багатство Закарпаття
„У лісі я знайшов для себе джерело безконечних відкриттів...” М. Пришвін Одним із найкращих багатств, якими наділена наша держава і вся планета Земля, являється ліс. Справді, в лі ...

Харчові ресурси Землі
Харчові ресурси - основа життя для людини. Людина успішно вміє створювати і збільшувати для себе запаси їжі. Історія людства - пошук усе нових і нових харчових ресурсів. Сотні тисяч років пе ...

Визначення небезпечної швидкості вітру
Значення небезпечної швидкості вітру на рівні Флюгера (10м над рівнем землі) знаходять за формулами (2.18.). (2.19), (2.20.): при f< 100= 0.5,<0.5; (2.18.) = . 0.5<<2; (2.19.) ...