Ученые обнаружили неожиданную функцию жировой ткани, окружающей кровеносные сосуды 21.02.2020 Жировые депо можно обнаружить в самых разных «уголках» нашего тела, в том числе в непосредственной близости к кровеносным сосудам. Ранее было показано, что периваскулярная жировая ткань (ПЖТ) секретирует вещества, которые способствуют расслаблению артерий Исследование, проведенное сотрудниками Мичиганского университета, добавило новых подробностей об участии ПЖТ в регуляции сокращения кровеносных сосудов. Ученые изучали препараты колец грудной аорты, изолированных из организмов крыс. Эксперименты показали, что в случае, когда была оставлена периваскулярная жировая ткань, сосуд лучше расслаблялся, чем когда эта ткань была удалена. Умение…
Подавить боль и негативные эмоции поможет их осознанное принятие 20.02.2020 Ранее было показано, что люди, владеющие техникой осознанной медитации, лучше справляются с психическими нарушениями (стрессом, депрессий, тревогой) и болью. А сейчас выяснилось, что этой технике даже не надо долго учиться: достаточно 20 минутной подготовки! Как правило, овладение техникой осознанной медитации для борьбы со стрессом и болезненными ощущениями (Mindfulness-Based Pain Management) достигается путем ежедневных получасовых тренировок в течении нескольких недель. Однако, как выяснили ученые из Йельского университета, первый эффект может проявиться даже после однократного сеанса. Они провели эксперимент, в ходе которого…
Выявлены 22 области генома, определяющие риск развития плоскоклеточной карциномы 19.02.2020 Этот тип рака кожи является вторым по распространенности. Основным фактором риска до настоящего времени считалось длительное пребывание на солнце в течение жизни. Но, благодаря новому исследованию, удалось выяснить, что существует генетический аспект плоскоклеточной карциномы Ученые-онкологи из Университета Индианы провели подробный генетический анализ около 20 тысяч случаев плоскоклеточного рака кожи. В результате этого были выявлены 22 локуса генома, связанных с повышенным риском данного заболевания. 14 из них уже были ранее описаны в научной литературе. Результаты нынешнего исследования подтвердили тот факт, что…
Чем можно заменить коврик для йоги? Главная Журнал Йога 3.7к 0 Андрей Фетисов 19 февраля 2020 Все больше людей сегодня отдают предпочтение занятиям йогой. Ведь благодаря им возможно лучше узнать себя и свои возможности, прийти к полной гармонии физического и духовного начал. Однако не все могут себе позволить занятия в клубах и приобретение всех необходимых приспособлений. Предлагаем рассмотреть, чем можно заменить коврик для йоги. Возможные варианты Коврик для занятий йогой является главным атрибутом тренировки. Очень важно обратить внимание на то, насколько прочно он сцепляется с поверхностью пола. Обычное тканевое покрытие,…
В Антарктиде от ледника Пайн-Айленд откололся огромный айсберг. По подсчетам ученых, его размер достигал порядка 300 квадратных километров, что соответствует площади Владивостока. После отделения айсберг сразу же рассыпался на множество фрагментов поменьше. В результате глобального потепления щит из ледников, опоясывающий Южный полюс, с каждым годом тает все быстрее. Пайн-Айленд и ледник Туэйтса ежедневно теряют массу льда. Согласно неумолимой статистике, потери составляют 10 метров в день. А за год Пайн-Айленд лишается по 60 млрд. тонн льда. Как сообщает Всемирная метеорологическая организация (ВМО), на прошлой неделе исследовательская база, расположенная в Антарктиде, зафиксировала…
Как быстро научиться садиться на шпагат? Главная Журнал Йога 2.9к 0 Ксения Соболева 24 декабря 2019 Чтобы как можно дольше оставаться бодрым, здоровым и подвижным, надо постоянно держать мышцы и сухожилия в тонусе. Отличным способом их поддержки будет растяжка. Помимо поддержания физической формы и увеличения выносливости стретчинг помогает вырабатывать силу воли и упорство. Как быстро научиться садиться на шпагат? Это не так сложно, как кажется изначально, правда, процесс подготовки занимает 1-6 месяцев. Читайте наши советы начинающим. Как происходит растягивание? Если вы думаете, что для вас сесть на шпагат невозможно, потому…
Каждую субботу у жителей города Мурманска есть возможность сдать накопленный за неделю пластик на хранение и переработку. Этот волонтерский проект осуществляется Центром экологических инициатив «Чистая Арктика» при поддержке и Регионального оператора по обращению с твердыми коммунальными отходами в Мурманской области с декабря прошлого года. «Когда мы только начинали, то за три часа, в течении которых проходит акция, мы встречали пару-тройку человек с пакетами с пластиковыми отходами, – рассказала «Беллоне» директор АНО «Чистая Арктика» Екатерина Макарова. – Сейчас же каждую неделю к нам приходит несколько десятков человек, иногда приходят семьями вместе с…
Коронавирус, поразивший тысячи людей, стремительно распространяется по миру и становится серьезной проверкой не только для системы здравоохранения, но и для энергетического сектора: из-за эпидемии технический комитет ОПЕК на внеплановом заседании рекомендовал странам – производителям нефти сократить добычу углеводородов. Фактор геополитики «Коронавирус более опасен для экономики Германии, чем для ее жителей, – пишет Deutsche Welle. – Немецкие компании останавливают производство в Китае, из-за эпидемии бизнес начинает нести потери». Из-за коронавируса было созвано внеочередное заседание Организации стран – экспортеров нефти (ОПЕК+), которое изначально планировалось провести в начале марта в преддверии встречи министров…
Исследователи из Университета Центральной Флориды пытаются сократить разрыв между человеческим и машинным разумом. В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, исследовательская группа UCF показала, что, объединяя два многообещающих наноматериала в новую надстройку, они могут создать наноразмерное устройство, которое имитирует нейронные пути клеток мозга, используемые для человеческого зрения. «Это первый шаг к разработке нейроморфных компьютеров – процессоров, которые могут одновременно обрабатывать и запоминать информацию», – сказал Джаян Томас, доцент в Технологическом центре нанотехнологий UCF и на кафедре материаловедения и инженерии. «Это поможет сократить время и энергию, необходимые для обработки. В будущем…
Фото: iStock Ставропольского охотника привлекли к административной ответственности за фотографию, на которой к капоту его автомобиля привязана подстреленная лисица. Как сообщили корреспонденту "РГ" в пресс-службе ГУ МВД России по краю, мужчина возвращался с охоты и с лисой на машине проехал всю дорогу до дома, выставив "трофей" на всеобщее обозрение. "В отношении гражданина составлены административные протоколы по части 1 статьи 20.1 КоАП РФ "Мелкое хулиганство" и части 2 статьи 12.2 "Управление транспортным средством с нарушением правил установки на нем государственных регистрационных знаков". Кроме того, минприроды региона оштрафовало его за нарушение правил…
Фото: iStock Исследователи из Института палеобиологии Польской академии наук описали ранее неизвестный науке вид гигантских доисторических черепах, которые обитали на нашей планете 215 миллионов лет назад и заметно отличались от их современных потомков. Об открытии рассказывает Science in Poland. Окаменелые существа, обитавшие в ранний период существования динозавров, были обнаружены в современной польской провинции Силезия в 2012 году. Тогда ученые заявили, что найдено большое количество останков. Более того, обнаруженные черепахи оказались одними из древнейших в мире. Потребовались годы, чтобы изучить их, идентифицировать и описать. Оказалось, что "польские" черепахи 215 миллионов лет…
Использование агрессивных чистящих средств в доме может способствовать развитию астмы и одышки у ребенка 18.02.2020 Младенцы представляют собой наиболее уязвимую группу в отношении воздействия бытовой химии, так как они обычно проводят 80-90% времени в помещении и регулярно контактируют с обрабатываемыми поверхностями Ученые из университета Саймона Фрейзера изучили данные, полученные в процессе опроса родителей более 2 тысяч младенцев (от 0 до 4 месяцев жизни), об использовании чистящих средств для уборки дома. В целом, чаще всего использовались средства для мытья посуды/посудомоечной машины, стеклоочистители и хозяйственное мыло. Впоследствии подучетные малыши были обследованы в…
Плохое качество сна у женщин повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний 17.02.2020 Женщины особенно подвержены нарушениям сна на протяжении всей жизни: в молодости – из-за обязанностей по уходу за детьми, а в менопаузу – из-за гормональных изменений. Проблемы со сном могут сказаться на здоровье Ученые из Колумбийского университета в Ирвингском медицинском центре предположили, что женщины, которые плохо спят, склонны переедать или употреблять жирную, богатую углеводами пищу. Свою догадку исследователи проверили на этнически разнообразной группе из 495 женщин в возрасте от 20 до 76 лет. При анализе данных испытуемых рассматривалось качество сна, время,…
Азот относится к умеренно активным элементам, слабо вступающим в реакции с природными неорганическими соединениями. Поэтому существует большая вероятность того, что и в первичной атмосфере содержалось заметное количество этого газа. В этом случае значительная часть азота современной атмосферы является реликтовой, сохранившейся ещё со времён формирования Земли около 4,6 млрд лет назад, хотя другая его часть могла дегазироваться из мантии уже на геологической стадии развития нашей планеты. Необходимо учитывать, что с появлением жизни на Земле около 4,0-3,8 млрд лет назад постоянно происходило связывание этого газа в органическом веществе и его захоронение в океанических осадках, а после выхода жизни на сушу (около 400 млн лет назад) - и в континентальных отложениях. Поэтому жизнедеятельность организмов за длительное время развития земной жизни могла существенно снизить парциальное давление азота в земной атмосфере, тем самым меняя климаты Земли. Рассчитывая эффект поглощения азота, надо учитывать, что органический азот (N орг) океанических осадков вместе с осадками через зоны скучивания океанической коры в архее или через зоны поддвига плит в протерозое и фанерозое постоянно выводился из акваторий океанов. После этого он частично включался в гранит-метаморфические породы континентальной коры или уходил в мантию, но частично вновь дегазировался и снова поступал в атмосферу.
Помимо биогенного процесса связывания атмосферного азота, по-видимому, существует достаточно эффективный абиогенный механизм этой же направленности. Так, по расчётам Я. Юнга и М. МакЕлроя (Yung, McElroy, 1979), фиксация азота в почвах может происходить во время гроз благодаря образованию при электрических разрядах во влажном воздухе азотной и азотистой кислот.
Оценить количество выведенного из атмосферы азота сложно, но возможно. Содержание азота в осадочных породах обычно прямо коррелируется с концентрацией захороненного в них органического углерода. Поэтому оценить количество захороненного в океанических осадках азота, по-видимому, можно по данным о массе погребённого в них органического углерода C орг. Для этого следует только определить коэффициент пропорциональности между H орг и C орг. В донных осадках открытого океана C орг: N орг: P орг приблизительно равно 106: 20: 0,91 (Лисицын, Виноградов, 1982), но при этом до 80 % азота быстро уходит из органического вещества, поэтому отношение C орг: N орг в осадках может повышаться до 1: 0,04. По данным Г. Фора (1989), это отношение в осадках приблизительно равно 1: 0,05. Примем, по данным А. Б. Ронова и А. А. Ярошевского (1978, 1993), что в осадках океанов (пелагиаль плюс шельфы) законсервировано около (2,7-2,86)×10 21 г C орг, а в осадках континентов - около (9,2-8,09)×10 21 г C орг. В след за Г. Фором мы приняли значения отношений C орг: N орг близкими к 20:1, тогда содержание H орг в осадках океанического дна и шельфах примерно равно 1,36×10 20 г, а в континентальных осадках - 5,0×10 20 г.
В первом приближении будем считать, что развитие жизни в океане ограничивается содержанием в океанических водах растворенного фосфора, а его концентрация с течением времени менялась незначительно (Шопф, 1982). Отсюда следует, что биомасса океана всегда оставалась приблизительно пропорциональной массе воды в самом океане. Эволюция массы воды в Мировом океане была рассмотрена на рис. 112, кривая 2). Учитывая сделанное предположение о пропорциональности биомассы в океанах - массе самих океанических вод, можно приближённо учесть удаление N орг вместе с океаническими осадками через зоны скучивания и субдукции литосферных плит за время геологического развития Земли. Соответствующие расчёты (Сорохтин, Ушаков, 1998) показали, что за время геологического развития Земли (т.е. за последние 3,8-4 млрд лет) благодаря рассматриваемому процессу из атмосферы Земли было удалено около 19,2×10 20 г азота. К этому количеству азота надо добавить ещё массу N орг ≈ 5,0×10 20 г, законсервированного в осадках континентов и накопившегося там за время порядка 400 млн лет. Таким образом, всего за время жизни Земли из её атмосферы было удалено приблизительно 24,2×10 20 г азота, что эквивалентно снижению давления атмосферы уже на 474 мбар (для сравнения, парциальное давление азота в современной атмосфере 765 мбар).
Рассмотрим два крайних случая. Сначала предположим, что дегазация азота из мантии не происходила вовсе, тогда можно определить начальное эффективное давление атмосферы Земли в катархее (т.е. на интервале 4,6-4,0 млрд лет). Оно оказывается приблизительно равным 1,23 бар (1,21 атм).
Во втором случае будем считать, как это делалось в работе (Сорохтин, Ушаков, 1991), что почти весь азот атмосферы был дегазирован из мантии за последние 4 млрд лет. Расчёт процесса дегазации азота из мантии проводился по выражениям (29) и (30) с учётом того, что в настоящее время в атмосфере содержится 3,87×10 21 г азота, в горных породах и осадках его содержание достигает 3,42×10 20 г, а в мантии азота приблизительно 4,07×10 21 г (Сорохтин, Ушаков, 1998). Показатель подвижности азота не должен был меняться со временем и приблизительно равнялся χ(N 2) ≈ 0,934. После расчёта накопления азота во внешних геосферах Земли в полученные результаты вносились поправки за поглощение этого газа в органическом веществе и его захоронения в горных породах и осадках. Оставшаяся часть характеризовала эволюцию массы азота в земной атмосфере при условии его полной дегазации из мантии.
Для обоих вариантов затем были рассчитаны кривые эволюции парциального давления азота в земной атмосфере (рис. 117, кривые 1 и 3). Реальной картине изменения этого давления тогда должна была бы соответствовать некоторая промежуточная кривая, определить положение которой можно, только привлекая дополнительную информацию по климатам Земли, существовавшим в прошлые геологические эпохи. Такой реперной точкой, например, может служить информация о развитии наиболее грандиозного оледенения континентов в раннем протерозое, около 2,5-2,3 млрд лет назад. Как было показано в гл. 8, континентальные массивы тогда располагались в низких широтах (см. рис. 98), но одновременно с этим и высоко стояли над уровнем океана (со средними высотами около 4-3 км). Поэтому возникновение такого оледенения могло произойти только в том случае, если средняя температура земной поверхности на уровне моря тогда не превышала +6 ... +7 °С, т.е. приблизительно равнялась 280 К.
Рисунок 117.
1 — по гипотезе первичности азотной атмосферы; 2 — принятый вариант; 3 — по гипотезе дегазации азотной атмосферы из мантии.
Рисунок 98.
1 — тиллиты и тиллоиды; 2 — консолидированная континентальная кора; стрелками на Канадском щите показаны выявленные направления ледниковой штриховки; белым цветом — область покровного оледенения. Ав — Австралия; САм и ЮАм — Северная и Южная Америка; Ан — Антарктида; ЗАф — Западная Африка; Аф — Африка; Ев — Европа; Ин — Индия; К — Северный и Южный Китай; Сб — Сибирь.
Ниже будет показано, что в раннем протерозое атмосфера практически состояла только из азота с небольшой добавкой аргона, тогда как парциальные давления кислорода и углекислого газа не превышали соответственно 10 -6 и 10 -2 атм, а солнечная постоянная равнялась S = 1,14×10 6 эрг/см 2 ×с. Принимая для той холодной эпохи T s ≈ 280 К ≈ 7 °С, мы по адиабатической теории парникового эффекта, изложенной ниже, нашли, что давление азотной атмосферы в это время приблизительно равнялось p N 2 = 1,09 атм, тогда как по гипотезе первичности азотной атмосферы в это время должно было бы быть p N 2 ≈ 1,19 атм, а по гипотезе полностью дегазированного из мантии азота p N 2 ≈ 0,99 атм. Отсюда видно, что азот современной атмосферы приблизительно на 54 % состоит из реликтового газа и только на 46% дегазирован из мантии, а наиболее вероятная закономерность эволюции давления азота в земной атмосфере изображена на рис. 117, кривая 2.
Атмосфера - газовая оболочка нашей планеты, которая вращается вместе с Землей. Газ, находящийся в атмосфере, называют воздухом. Атмосфера соприкасается с гидросферой и частично покрывает литосферу. А вот верхние границы определить трудно. Условно принято считать, что атмосфера простирается вверх приблизительно на три тысячи километров. Там она плавно перетекает в безвоздушное пространство.
Химический состав атмосферы Земли
Формирование химического состава атмосферы началось около четырех миллиардов лет назад. Изначально атмосфера состояла лишь из легких газов - гелия и водорода. По мнению ученых исходными предпосылками создания газовой оболочки вокруг Земли стали извержения вулканов, которые вместе с лавой выбрасывали огромное количество газов. В дальнейшем начался газообмен с водными пространствами, с живыми организмами, с продуктами их деятельности. Состав воздуха постепенно менялся и в современном виде зафиксировался несколько миллионов лет назад.
Главные же составляющие атмосферы это азот (около 79%) и кислород (20%). Оставшийся процент (1%) приходится на следующие газы: аргон, неон, гелий, метан, углекислый газ, водород, криптон, ксенон, озон, аммиак, двуокиси серы и азота, закись азота и окись углерода, входящих в этот один процент.
Кроме того, в воздухе содержится водяной пар и твердые частицы (пыльца растений, пыль, кристаллики соли, примеси аэрозолей).
В последнее время ученые отмечают не качественное, а количественное изменение некоторых ингредиентов воздуха. И причина тому - человек и его деятельность. Только за последние 100 лет содержание углекислого газа значительно возросло! Это чревато многими проблемами, самая глобальная из которых - изменение климата.
Формирование погоды и климата
Атмосфера играет важнейшую роль в формировании климата и погоды на Земле. Очень многое зависит от количества солнечных лучей, от характера подстилающей поверхности и атмосферной циркуляции.
Рассмотрим факторы по порядку.
1. Атмосфера пропускает тепло солнечных лучей и поглощает вредную радиацию. О том, что лучи Солнца падают на разные участки Земли под разными углами, знали еще древние греки. Само слово "климат" в переводе с древнегреческого означает "наклон". Так, на экваторе солнечные лучи падают практически отвесно, потому здесь очень жарко. Чем ближе к полюсам, тем больше угол наклона. И температура понижается.
2. Из-за неравномерного нагревания Земли в атмосфере формируются воздушные течения. Они классифицируются по своим размерам. Самые маленькие (десятки и сотни метров) - это местные ветра. Далее следуют муссоны и пассаты, циклоны и антициклоны, планетарные фронтальные зоны.
Все эти воздушные массы постоянно перемещаются. Некоторые из них довольно статичны. Например, пассаты, которые дуют от субтропиков по направлению к экватору. Движение других во многом зависит от атмосферного давления.
3. Атмосферное давление - еще один фактор, влияющий на формирование климата. Это давление воздуха на поверхность земли. Как известно, воздушные массы перемещаются с области с повышенным атмосферным давлением в сторону области, где это давление ниже.
Всего выделено 7 зон. Экватор - зона низкого давления. Далее, по обе стороны от экватора вплоть до тридцатых широт - область высокого давления. От 30° до 60° - опять низкое давление. А от 60° до полюсов - зона высокого давления. Между этими зонами и циркулируют воздушные массы. Те, что идут с моря на сушу, несут дожди и ненастье, а те, что дуют с континентов - ясную и сухую погоду. В местах, где воздушные течения сталкиваются, образуются зоны атмосферного фронта, которые характеризуются осадками и ненастной, ветреной погодой.
Ученые доказали, что от атмосферного давления зависит даже самочувствие человека. По международным стандартам нормальное атмосферное давление - 760 мм рт. столба при температуре 0°C. Этот показатель рассчитан на те участки суши, которые находятся практически вровень с уровнем моря. С высотой давление понижается. Поэтому, например, для Санкт-Петербурга 760 мм рт.ст. - это норма. А вот для Москвы, которая расположена выше, нормальное давление - 748 мм рт.ст.
Давление меняется не только по вертикали, но и по горизонтали. Особенно это чувствуется при прохождении циклонов.
Строение атмосферы
Атмосфера напоминает слоеный пирог. И каждый слой имеет свои особенности.
. Тропосфера - самый близкий к Земле слой. "Толщина" этого слоя изменяется по мере удаления от экватора. Над экватором слой простирается ввысь на 16-18 км, в умеренных зонах - на 10-12км, на полюсах - на 8-10 км.
Именно здесь содержится 80% всей массы воздуха и 90% водяного пара. Здесь образуются облака, возникают циклоны и антициклоны. Температура воздуха зависит от высоты местности. В среднем она понижается на 0,65° C на каждые 100 метров.
. Тропопауза - переходный слой атмосферы. Его высота - от нескольких сотен метров до 1-2 км. Температура воздуха летом выше, чем зимой. Так, например, над полюсами зимой -65° C. А над экватором в любое время года держится -70° C.
. Стратосфера - это слой, верхняя граница которого проходит на высоте 50-55 километров. Турбулентность здесь низкая, содержание водяного пара в воздухе - ничтожное. Зато очень много озона. Максимальная его концентрация - на высоте 20-25 км. В стратосфере температура воздуха начинает повышаться и достигает отметки +0,8° C. Это обусловлено тем, что озоновый слой взаимодействует с ультрафиолетовым излучением.
. Стратопауза - невысокий промежуточный слой между стратосферой и следующей за ней мезосферой.
. Мезосфера - верхняя граница этого слоя - 80-85 километров. Здесь происходят сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов. Именно они обеспечивают то нежное голубое сияние нашей планеты, которое видится из космоса.
В мезосфере сгорает большинство комет и метеоритов.
. Мезопауза - следующий промежуточный слой, температура воздуха в котором минимум -90°.
. Термосфера - нижняя граница начинается на высоте 80 - 90 км, а верхняя граница слоя проходит приблизительно по отметке 800 км. Температура воздуха возрастает. Она может варьироваться от +500° C до +1000° C. В течение суток температурные колебания составляют сотни градусов! Но воздух здесь настолько разрежен, что понимание термина "температура" как мы его представляем, здесь не уместно.
. Ионосфера - объединяет мезосферу, мезопаузу и термосферу. Воздух здесь состоит в основном из молекул кислорода и азота, а также из квазинейтральной плазмы. Солнечные лучи, попадая в ионосферу сильно ионизируют молекулы воздуха. В нижнем слое (до 90 км) степень ионизация низкая. Чем выше, тем больше ионизация. Так, на высоте 100-110 км электроны концентрируются. Это способствует отражению коротких и средних радиоволн.
Самый важный слой ионосферы - верхний, который находится на высоте 150-400 км. Его особенность в том, что он отражает радиоволны, а это способствует передаче радиосигналов на значительные расстояния.
Именно в ионосфере происходят такое явление, как полярное сияние.
. Экзосфера - состоит из атомов кислорода, гелия и водорода. Газ в этом слое очень разрежен и нередко атомы водорода ускользают в космическое пространство. Поэтому этот слой и называют "зоной рассеивания".
Первым ученым, который предположил, что наша атмосфера имеет вес, был итальянец Э. Торричелли. Остап Бендер, например, в романе "Золотой теленок" сокрушался, что на каждого человека давит воздушный столб весом в 14 кг! Но великий комбинатор немного ошибался. Взрослый человек испытывает на себя давление в 13-15 тонн! Но мы не чувствуем этой тяжести, потому что атмосферное давление уравновешивается внутренним давлением человека. Вес нашей атмосферы составляет 5 300 000 000 000 000 тонн. Цифра колоссальная, хотя это всего лишь миллионная часть веса нашей планеты.
По крайней мере атмосферный, своим происхождением обязан не столько Солнцу, сколько жизненным процессам. Поразительно несоответствие между содержанием элемента № 7 в литосфере (0,01%) и в атмосфере (75,6% по массе или 78,09% по объему). В общем-то мы обитаем в азотной атмосфере, умеренно обогащенной кислородом.
Между тем ни на других планетах солнечной системы, ни в составе комет или каких-либо других холодных космических объектов свободный не обнаружен. Есть его соединения и радикалы - CN*, NH*, NH*2, NH*3, а вот азота нет. Правда, в атмосфере Венеры зафиксировано около 2% азота, но эта цифра еще требует подтверждения.
Полагают, что и в первичной атмосфере Земли элемента 7 не было. Откуда же тогда он в воздухе? По-видимому, атмосфера нашей планеты состояла вначале из летучих веществ, образовавшихся в земных недрах: Н2, Н2O, СО2, СН4, NH3. Свободный если и выходил наружу как продукт вулканической деятельности, превращайся в аммиак. Условия для этого были самые подходящие: избыток водорода, повышенные температуры - поверхность Земли еще не остыла. Так что же, значит сначала азот присутствовал в атмосфере в виде аммиака? Видимо, так. Запомним это обстоятельство.
Но вот возникла жизнь… Владимир Иванович Вернадский утверждал, что «земная газовая оболочка, наш воздух, есть создание жизни». Именно жизнь запустила удивительнейший механизм фотосинтеза. Один из конечных продуктов этого процесса - свободный стал активно соединяться с аммиаком, высвобождая молекулярный азот:
Фотосинтез
СО2 + 2H2O → НСОН + НаО + О2;
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
И азот, как известно, в обычных условиях между собой не реагируют, что и позволило земному воздуху сохранить «статус кво» состава. Заметим, что значительная часть аммиака могла раствориться а воде при образовании гидросферы.
В наше время основной источник поступления N2 в атмосферу - вулканические газы.
Если разорвать тройную связь…
Разрушив неисчерпаемые запасы связанного активного азота, живая природа поставила себя перед проблемой: как связать азот, В свободном, молекулярном состоянии он, как мы знаем, оказался весьма инертным. Виной тому - тройная его молекулы: N ≡ N.
Обычно связи такой кратности малоустойчивы. Вспомним классический пример ацетилена: НС ≡ СН. Тройная связь его молекулы очень непрочна, чем и объясняется невероятная химическая активность этого газа. А вот у азота здесь явная аномалия: его тройная связь образует самую стабильную из всех известных двухатомных молекул. Нужно приложить колоссальные усилия, чтобы разрушить эту связь. К примеру, промышленный синтез аммиака требует давления более 200 атм и температуры свыше 500° С, да еще обязательного присутствия катализаторов… Решая проблему связывания азота, природе пришлось наладить непрерывное производство соединений азота методом гроз.
Статистика утверждает, что в атмосфере нашей планеты ежегодно вспыхивают три с лишним миллиарда молний. Мощность отдельных разрядов достигает 200 млн. киловатт, а воздух при этом разогревается (локально, разумеется) до 20 тыс. градусов. При такой чудовищной температуре молекулы кислорода и азота распадаются на атомы, которые, легко реагируя друг с другом, образуют непрочную окись азота:
N2 + О2 → 2NO
Благодаря быстрому охлаждению (разряд молнии длится десятитысячную долю секунды) окись азота не распадается и беспрепятственно окисляется кислородом воздуха до более стабильной двуокиси
2NO + О2 → 2NО2.
В присутствии атмосферной влаги и капель дождя двуокись азота превращается в азотную кислоту:
3NО2 + Н2О → 2HNО3 + NO
Так, попав под свежий грозовой дождик, мы получаем возможность искупаться в слабом растворе азотной кислоты. Проникая в почву, атмосферная образует с ее веществами разнообразные естественные удобрения.
Азот фиксируется в атмосфере и фотохимическим путем: поглотив квант света, молекула N2 переходит в возбужденное, активированное состояние и становится способной соединиться с кислородом.
Страница 6 из 10
Роль Азота в атмосфере Земли.
Азот – главный элемент атмосферы Земли. Основная его роль – регулировка темпов окисления путем разбавления кислорода. Таким образом азот влияет на скорость и напряженность биологических процессов.
Существует два взаимосвязанных между собой пути извлечения азота из атмосферы Земли:
- 1) неорганический,
- 2) биохимический.
Рисунок 1. Геохимический круговорот азота (В.А. Вронский, Г.В. Войткевич)
Неорганическое извлечение азота из атмосферы Земли.
В атмосфере Земли под действием электрических разрядов (во время грозы) или в процессе фотохимических реакций (солнечная радиация) образуются соединения азота (N 2 O, N 2 O 5 , NO 2 , NH 3 и др.). Эти соединения, растворяясь в дождевой воде, вместе с осадками выпадают на землю, попадая в почву и воду океанов .
Биологическое связывание азота
Биологическое связывание атмосферного азота осуществляется:
- — в почве — клубеньковыми бактериями в симбиозе с высшими растениями,
- — в воде — микроорганизмами планктона и водорослями.
Количество биологически связанного азота значительно больше неорганически зафиксированного.
Как азот попадает обратно в атмосферу Земли?
Остатки живых организмов разлагаются в результате воздействия многочисленных микроорганизмов. В процессе этого азот, входящий в состав белков организмов, претерпевает ряд превращений:
- — в процессе разложения белков образуются аммиак и его производные, попадающие затем в воздух и в воду океанов,
- — в дальнейшем аммиак и другие азотосодержащие органические соединения под воздействием бактерий Nitrosomonas и нитробактерий образуют различные окислы азота (N 2 O, NO, N 2 O 3 и N 2 O 5). Этот процесс называется нитрификацией ,
- — азотная кислота при взаимодействии с металлами дает соли. Эти соли подвергаются влиянию денитрифицирующих бактерий,
- — в процессе денитрификации образуется элементарный азот, возвращающийся обратно в атмосферу (примером могут служить подземные газовые струи, состоящие из чистого N 2).
Где содержится азот?
Азот в атмосферу Земли поступает в процессе извержения вулканов в виде аммиака. Попадая в верхние слои атмосферы аммиак (NH 3) окисляется и высвобождает азот (N 2).
Азот также захороняется в осадочных горных породах и содержится в больших количествах в битуминозных отложениях. Однако этот азот также попадает в атмосферу в процессе регионального метаморфизма этих пород.
- Таким образом, главной формой присутствия азота на поверхности нашей планеты является молекулярный азот (N 2) в составе атмосферы Земли.
Это была статья «Азот в составе атмосферы Земли – содержание в атмосфере 78%.
«. Далее читайте: «Кислород в составе атмосферы Земли — содержание в атмосфере 21%.
«
Статьи по теме «Атмосфера Земли»:
- Воздействие атмосферы Земли на организм человека с увеличением высоты.
- Высота и границы атмосферы Земли .
