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

Вплив теплових електростанції на навколишнє середовище. Шляхи зниження негативного впливу на навколишнє середовище
Споживання енергії є обов'язковою умовою існування людства. Наявність доступною для споживання енергії завжди було необхідно для задоволення потреб людини, збільшення тривалості та поліпшен ...

Екологія міських систем
Що являє собою місто? Передусім, місто уже на початку свого існування являло собою факт концентрації населення знарядь виробництва, капіталу, тоді як для села характерним і донині є протиле ...

Сучасні напрямки природоохоронної пропаганди
Всім добре відомо, що таке реклама. Її вплив на свідомість окремих осіб та суспільну свідомість в цілому останнім часом стає все помітнішим. Не важко помітити, що реклама стосується речей. П ...