Чего больше воды или воздуха на земле
ЧЕГО БОЛЬШЕ: ВОДЫ ИЛИ ВОЗДУХА?
Количество воды на земной планете подсчитано очень давно. Полагают, что вода занимает около трех четвертей всей поверхности нашей земли (точнее — 72°/0), а объем этой воды составляет примерно 1200 миллионов кубических километров. По весу вся водная масса выражается примерно таким числом: 1200000000000 миллионов тонн.
Конечно, эти огромные цифры не дают конкретных представлений. Поэтому для удобства возьмем цифры относительные. Определим, например, сколько воды по объему и по весу приходится на 1 кв. километр поверхности земного глобуса. Вся масса воды, равномерно разлитая на Земле, составила бы оболочку толщиной примерно около 2*/з км (от деления объема 1 200 миллионов куб. м на площадь поверхности Земли — около 510 миллионов кв. км). Это дает примерно 2 350 тонн на 1 кв. м поверхности.
Применительно к этим цифрам мы имеем данные также относительно веса атмосферы. Наша атмосфера неизведана в ее высших слоях, где совершенно нельзя провести границ с безвоздушным пространством (следы атмосферы, но уже другого состава, чем на дне, имеются на высоте и в несколько сот километров). Вес ее тем не менее известен хорошо. Как мы видели на весах барометрической трубки, наша атмосфера давит у Земли с силой примерно в Ю’/г тонн на 1 кв. м. Сравнивая со всей водой, приходится сказать, что весовое коли-
Рис. 4. Если бы наша Земля имела идеальную шаровую поверхность, а атмосфера сохраняла однородную плотность, как у Земли, при температуре в 0°, то соотношение водных и воздушных масс было бы подобно втой схеме.
чество воздуха на Земле примерно в 225 раз меньше (2350:10,5). Это и не удивительно, если помнить, что вода тяжелее воздуха в 775 раз.
Не зная границ атмосферы, нельзя ничего сказать точно о соотношении ее объема с объемом водных масс. Но весовые цифры позволяют произвести условное сравнение. Если 1 куб. м воздуха весит 1,29 кг (при 760 мм давления и при 0°), то столб нашего воздушного океана, разнородный по плотности над любой площадкой его „дна“, можно заменить воздухом постоян
ной плотности (как у самого дна) с высотой, равной частному от деления веса первого столба (10500 кг на 1 м-) на 1,29 кг. Значит, если бы вся атмосфера была однородна по плотности, то высота ее составляла бы всего 10 500:1.29 = 8 140 м, или, грубо, 8 км (см. рис. 4). Сравнивая эту цифру с толщиной слоя воды, способного залить равномерно весь земной шар, приходим к выводу, что воздушный океан, даже в его условном представлении, почти в 3*/2 раза больше по объему всех океанов и водных пространств на Земле (8 140: 2 350).
Уступая водным массам по весу, земная атмосфера значительно превосходит их по объему. Это соотношение будет еще во много раз больше, если учесть постепенное разрежение воздушного океана с высотою.
Как много воздуха на Земле? воды?
Масса земной атмосферы составляет 5,16 квадриллиона (миллиона миллиардов) тонн. Если бы собрать все газы нашей атмосферы при нормальном атмосферном давлении (на уровне моря), получился бы шар диаметром 2 тысячи километров.
Как много воды на Земле?
Общая масса земной гидросферы составляет 1,54 квинтиллиона (миллиарда миллиардов) тонн. Если собрать всю воду из океанов, морей, рек, озер, прудов и болот Земли в одну массу, получилась бы «капля» диаметром около 1400 километров.
Какая часть всей земной воды содержится в атмосфере?
В атмосфере содержится всего лишь около 0,0001 всей земной воды. Много это или мало? Если собрать воедино всю атмосферную воду, ее объем составил бы 15 тысяч кубических километров.
Чему равен мировой рекорд количества снега за 12 месяцев?
Наибольшее количество снега, выпавшего за 12 месяцев, зафиксировано в 1971 – 1972 годах на горе Рейнер (США). Слой снега составил 31,1 метра.
Чему равен мировой рекорд по величине градины?
Наибольшая градина зарегистрирована 3 сентября 1970 года в городе Коффивилл штата Канзас (США). Вес этой градины составил 750 граммов.
Чему равен мировой рекорд среднегодового количества дождливых дней?
Наибольшим среднегодовым количеством дождливых дней – 350 – знаменит гавайский остров Кауаи (США).
Почему Нидерланды называют также Голландией?
Голландия – это провинция в составе Нидерландов, которая в XVI-XVIII веках была политическим и экономическим ядром государства. С тех пор история этой провинции настолько слилась с историей всей страны, что Нидерланды стали отождествлять с Голландией и называть Голландией – аналогично тому, как еще недавно Советский Союз многие за рубежом отождествляли с Россией и называли Россией.
Какой из больших российских городов самый зеленый?
Самый зеленый среди больших российских городов – Санкт-Петербург. На территории города размещаются 73 парка, около 1000 садов и скверов, в городе более 900 озелененных улиц. На одного петербуржца приходится 56 квадратных метров зеленых насаждений.
С каких пор люди носят одежду и кто был первым портным?
Как указано в ветхозаветной книге Бытия, вначале Адам и Ева были совершенно нагими, и это их вовсе не смущало. Однако после того, как Ева, поддавшись хитрым уговорам коварного змея, не только сама отведала плод с дерева познания добра и зла, но и «дала также мужу своему, и он ел», у обоих появилось ощущение стыда, «и узнали они, что наги, и сшили смоковные листья, и сделали себе опоясания». Увидев их в таком виде, Бог изгнал Адама и Еву из рая, предварительно сделав им кожаные одежды.
Как солнечный ветер повлиял на появление большого количества воды на Земле
Вопрос возникновения воды на Земле уже давно волнует геологов и астрономов. Предположительно вода появилась примерно 4,5 миллиарда лет назад. Версии ее возникновения выдвигаются самые разные, но единого мнения не существует. Согласно одной из наиболее распространенных гипотез, в нашу планету врезались астероиды или кометы, заполненные водой. Однако под сомнения ее ставит тот факт, что у воды на стероидах и каменистых планетах отличается изотопный состав от воды на Земле. Кроме того, на нашей планете гораздо больше воды, чем на других твердых планетах, она покрывает порядка 70% поверхности земного шара. Это может говорить о том, что у земной воды имеется как минимум еще один дополнительный источник. Недавнее исследование ученых показало, что этим дополнительным источником может быть солнечный ветер. Напомню, что последний представляет собой ионизированные частицы, которые вырываются из солнечной короны и несутся со скоростью 300—1200 км/с. Казалось бы, какая может быть взаимосвязь между водой в океанах и солнечным ветром?
Ученые обнаружили новый источник, обеспечивший Землю большим количеством воды
Астероид Итокава и новый источник воды в космосе
В статье австралийских ученых, с которой можно ознакомиться в журнале Nature Astronomy, говорится, что авторы работы тщательно изучили пыль на околоземном астероиде Итокава, который был обнаружен учеными в 1988 году. Такое название он получил в честь японского профессора Хидэо Итокавы. Образцы астероида были собраны космическим зондом Хаябуса и доставлены на Землю в 2010 году. Предыдущее исследование показало, что возраст пыли на них составляет около восьми миллионов лет. А сам астероид может быть обломком более крупного небесного тела.
Околоземный астероид Итокава, образцы которого были доставлены на Землю в 2010 году
Для нового исследования ученые использовали атомный зонд. Современное оборудование позволило создать трехмерные модели отдельных атомов и с высокой точностью изучить химический состав. В результате авторам удалось обнаружить, что на поверхности пылинок содержится достаточно большое количество молекул воды. При увеличении этих частиц и их содержимого в масштабе, получилось бы 20 литров воды на каждый кубический метр камня. Причем изотопный состав воды на астероиде оказался близким к тому, который имеет вода, извлекаемая из глубин земной мантии.
Наличие большого количества влаги на астероиде связано с воздействием на него солнечного ветра
Наличие воды на данном астероиде оказалось для ученых большой неожиданностью. Дело в том, что астероиды класса S, к которым относится Итокава, ранее никогда не рассматривались в качестве возможных носителей воды. Правда, о наличии воды на астероиде стало известно еще несколько лет назад. Но вот ее происхождение до последнего момента оставалось загадкой.
Солнечный ветер и вода на Земле — какая взаимосвязь
Как пишут авторы работы, они изучили все частицы пыли вокруг образцов астероида. Одна их часть постоянно взаимодействовала с солнечным ветром, другая же находилась в тени. Большое количество воды присутствовало именно на тех частицах, которые находились под воздействием Солнца.
Солнечный ветер, вырывающийся из короны Солнца, содержит большое количество ионов водорода
Связано это с тем, что солнечный ветер содержит большое количество ионов водорода, которые постепенно оседали на поверхности астероида и проникали внутрь силикатного материала. Глубина, на которой были обнаружены молекулы воды, как раз соответствует той, на которую могут проникнуть ионы водорода.
“Мы выяснили, что важную роль в появлении воды на Земле могли играть частицы космической пыли, покрытые водой солнечного происхождения» — говорит Филип Бланд, профессор Университета Кэртина, один из участников исследования.
Как считают исследователи, подобная пыль должна была попадать в большом количестве на древнюю Землю вместе с врезающимися в нее космическими объектами, такими как астероиды и кометы. Но самое главное, что сделанное открытие может свидетельствовать о том, что большое количество воды присутствовать на других небесных телах по всей галактике, в том числе и на Луне. Большое количество воды в галактике может в будущем упростить космические миссии. То есть космонавты могут добывать пресную воду прямо из пыли на поверхности планеты и астероидов.
Подписывайтесь на наш Яндекс.Дзен-канал, на котором мы подготовили для вас еще больше интересной информации
Надо сказать, что вопрос добычи воды космонавтами был одним из препятствий к освоению космоса. Если информация подтвердится, то этот вопрос, как говорится, решился сам собой. Напоследок отмечу, что нашей планете повезло конденсировать воду до того, как молодое Солнце увеличило свою активность, о чем я рассказывал ранее. По мнению некоторых ученых у нее было много шансов навсегда остаться “паровым котлом” аналогично Венере.
Сказки воздуха. Занимательная физика
Глава пятидесятая
Откуда же взялся воздух?
Мальчик тихонько гладил кота, уютно устроившегося у него на коленях, и смотрел в окно на огромное пухлое облако, которое медленно превращалось из толстого слонёнка в худого дракончика.
— А интересно, — сказал Алёша, — воздух всегда был? Или его когда-то не было?
Кот открыл глаза и приподнял голову:
— Всё на свете имеет своё начало! И меня когда-то не было, и тебя, и Сэма не было тоже!
— А что же было, когда воздуха не было? Как же тогда люди жили? — удивился мальчик.
— Хм, люди тогда не жили, потому что их ещё не было! — назидательно ответил кот. — Вообще живых существ не было, потому что без воздушной оболочки жизни нет: слишком много опасностей сыплется из открытого космоса! А вот появился воздух — и стало на нашей планете гораздо лучше!
— А откуда он же появился?
— Мнэ-э-э. э-э, — неожиданно замялся Василий, — Сэм, как бы это объяснить? Нельзя же сказать, что это никому не известно? Или можно всё-таки сказочку про рождение атмосферы какую-то придумать?
Робот оторвался от созерцания облака и мигнул лампочкой:
— Если быть абсолютно точным, то, конечно, это никому не известно. Однако есть несколько сказок про появление воздуха; точнее, не сказок, а научных гипотез. Появление вокруг Земли воздуха связывают с рождением всей Солнечной системы, всех её планет, комет и прочих космических тел.
— Разве воздух может быть связан с рождением комет? — поразился мальчик.
— В мире всё взаимосвязано, и в этом нет ничего удивительного, — откликнулся Василий. — Ну, что же, Сэм, самую первую сказочку?
— Почему самую первую?
— Потому что, если бы не появились Солнце и планеты, не было бы нас и некому было бы все последующие сказки придумывать и рассказывать, — кот запрыгнул на подоконник и аккуратно уселся рядом с роботом: — Давай, Сэм!
— Давным-давно там, где мы сейчас живём, и в ближайших окрестностях двигалось облако пыли и газа, похожее на огромный диск. Огромный не по земным меркам, а по космическим, — не торопясь, начал Сэм. — Это облако было холодным и скучным, но, по никому не известной причине, оно было похоже на плоский вихрь: пылинки кружились в бесконечном танце. И кружились они довольно долго: несколько миллиардов лет. А потом в середине этого вихря они сгустились, сплотились, разогрелись, и вспыхнула звезда, которую потом, много-много времени спустя, люди назвали Солнце. Остатки этого облака продолжали кружиться, в нём появились сгустки — зародыши будущих планет, комет, астероидов. Эти сгустки работали как подметальщики: они двигались через газопылевое облако, собирали по пути пыль и очищали пространство вокруг Солнца. Пылинки со всех сторон «налипали» на эти сгустки, и вместо газопылевого облака образовалась Солнечная система. Конечно, немножечко пыли осталось, но так мало, что солнечный свет легко может проходить, может согревать и освещать планеты, кометы, астероиды.
— Да, но планеты появились разные по составу, — добавил кот. — Исходное облако состояло из пыли и замерзших газов, а горячее Солнце их растопило. Все летучие вещества испарились и, как следует из их названия, улетели подальше, туда, где холоднее. Из них там образовались планеты — газовые гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. А вблизи Солнца остались тугоплавкие вещества, из которых и получились «каменные» планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс. И практически никакой атмосферы, никакого воздуха у них изначально не было: газов на них не хватило.
— А откуда же у них появился воздух?
— Воздух, в его сегодняшнем виде, появился на Земле очень не скоро, — продолжил робот. — Изначально нашей холодной планете надо было разогреться и начать вулканическую деятельность. Извержения многочисленных вулканов, которые сопровождались не только излияниями огненной лавы, но и выбросами вулканических газов, и создали, видимо, исходную атмосферу Земли. И состояла она, скорее всего, из углекислого газа, аммиака, метана, паров воды. То есть была совершенно непригодна для жизни.
— Похожа на почвенный воздух? — предположил Алёша.
— Мнэ-э. Похожа только наличием аммиака, метана и прочего. И почвенный воздух, и воздух сегодняшней атмосферы — уникальны для нашей Солнечной системы, потому что состоят, в основном, из газа азота. Нет ни одной планеты, где азот был главным газом в атмосфере. Соседки Земли — планеты Венера и Марс — имеют атмосферу, в основном, из углекислого газа; азота у них — совсем чуть-чуть.
— Правда, есть одно исключение, — поправил его робот.
— Да, есть, — неохотно согласился кот, — только это исключение — не планета, а самый большой спутник Сатурна, Титан. В атмосфере Титана азота даже больше, чем на Земле. Откуда столько азота на Титане, ещё непонятнее. Про земную атмосферу хотя бы некоторые сказочки есть. Одну из них, я думаю, Сэм расскажет с удовольствием.
Робот мигнул лампочкой:
— Наверное, Василий имеет в виду гипотезу, согласно которой современная азотная атмосфера появилась благодаря живым существам. Жизнь на Земле зародилась очень давно, тогда, когда возникла первичная атмосфера.
— Как же так? Ведь Василий сказал, что она была непригодна для жизни, — удивился мальчик.
— Она не годилась для современных живых существ, которым для дыхания нужен кислород, а тогда жили те, кто мог без него обойтись, — пояснил Сэм. — Эти удивительные существа есть и сейчас, только их осталось немного. Возможно, именно они изменили состав атмосферы, хотя они — крошечные, без микроскопа их не увидеть. Дело в том, что эти первые существа выделяли газ кислород как отходы своей жизнедеятельности. А кислород превращал атмосферный аммиак в азот и водяные пары́. Вот так и получилось, что микроскопические живые организмы глобально изменили состав атмосферы: сделали её единственной в своём роде, азотно-кислородной. Вот тут-то и появились другие живые существа, нуждающиеся в кислороде для дыхания.
— Ну, есть и другая гипотеза про азотную атмосферу. Возможно, она появилась благодаря некоторым процессам в расплавленных недрах Земли, — добавил кот.
— Да, возможно, что первые микроорганизмы действовали заодно с вулканами, создавая азот воздуха, — согласился Сэм, — но атмосферный кислород — это целиком их заслуга.
— Ну уж, так и целиком! А молнии? — не согласился кот.
— Да, молнии могут превращать воду в кислород и водород, но всё-таки не в таком большом количестве, как зелёные растения. Кроме того, растения его делают из воды, углекислого газа и солнечного света постоянно, а не только во время грозы.
— В общем, Лёшенька, пятидесятая сказочка заканчивается: воздух сделали вулканы, а живые существа изменили его состав, — кот снова запрыгнул мальчику на колени и потоптался, готовясь устроиться поспать, но мальчик его потормошил:
— А воздух всегда будет?
Кот зажмурился, шевельнул усами:
— Я вообще-то с самого начала собирался только сорок девять сказок рассказать! Эта — уже лишняя, её Сэм когда-то предложил для ровного счёта, пусть он и отвечает!
— Всегда ли будет воздух? Не так-то легко ответить. Ведь если есть начало, то обязательно должен быть и конец. В сказках, правда, конец должен быть счастливый.
— Сказка сказке рознь, — перебил его Василий, не открывая глаз, — бывают и грустные. Помнишь Русалочку?
— Сказки должны хорошо заканчиваться! История про Русалочку закончилась светлой печалью. Она превратилась в прелестное воздушное создание. Лёгкое, прозрачное и приносящее радость. А воздух на Земле будет всегда, так уж хорошо устроена наша прекрасная планета. Вот только Солнце.
— Я думаю, что к тому времени, когда погаснет Солнце, люди успеют придумать, как спасти нашу планету, её красоту и воздух. Ведь до этого ещё более пяти миллиардов лет. Поэтому надеюсь, что у сказок воздуха тоже будет счастливый конец.
Комментарии к публикации
Сказки воздуха. Занимательная физика
28.01.2018, 05:02
Юлия Мазнина
Отличная идея! С нетерпением ждем продолжения! 02.02.2018, 18:00
Людмила
Очень интересно. Вместе с сыном ждем продолжение. 26.03.2018, 00:30
Наталья
Спасибо! Ждем продолжения каждую пятницу. 25.01.2019, 16:33
Ирина
Очень понравилось.Ждём новых глав.Хочу поздравить Татьяну Евтюкову с днём Татьяны и сказать спасибо от всех детей и их родителей за создание этого сайта,желаю Вам вдохновения и творческих успехов 04.04.2019, 08:26
Оля
Познавательно и не скучно. Спасибо автору! Ждем с детьми каждую новую главу! 02.10.2019, 13:27
Аня
Рады, что есть продолжение. Очень познавательно и интересно! Спасибо! 29.11.2019, 12:40
Наталья
Спасибо за увлекательное путешествие в мир физики! Будем с ребенком ждать новые главы!
17.12.2019, 22:22
Виктория
СПАСИБО! Интересно и полезно! Читали с дочками и обсуждали. 31.07.2020, 11:15
Наталья
Ура-ура! долгожданное продолжение! Спасибо, будем и дальше учиться с Солнышком! 🙂 04.09.2020, 19:53
Инна
Прочитали с ребенком все главы. Очень понравилось. Спасибо автору за нестандартный, «неучебниковый» подход! 08.11.2021, 01:48
smirnova_ma
Где на Земле самый чистый воздух?
Все мы прекрасно знаем о сильной загрязненности городского воздуха и время от времени выбираемся за город или хотя бы в парк. Относительно душных помещений, в парках и деревнях воздух очень даже свежий, но чистым его назвать никак нельзя. В парках прогуливаются много людей, одежда которых испускает микроскопические частицы духов, а сигареты выделяют опасные для здоровья вещества. Даже в деревнях чистого воздуха не найти, потому что везде работает сельскохозяйственная техника, да и автомобили там далеко не редкость. Но есть ли на нашей планете место с поистине чистым воздухом, безо всяких выхлопных газов и других производимых людьми веществ? Американские ученые уверены, что есть — они даже показали, где оно находится.
Чистый воздух на нашей планете есть, но он далеко
Самый свежий воздух
Ученые вполне логично предположили, что самый чистый и свежий в мире воздух должен быть там, где не бывает людей. Так что над США, Россией и другими странами искать глоток свежести и чистоты точно не стоит — воздух загрязнен настолько, что ученые вообще не знают, как его очистить. А над так называемым Южным океаном, который окружает Антарктиду и представляет собой совокупность Тихого, Атлантического и Индийского океанов, чистый воздух вполне можно поискать. А что? Там — сплошная вода и, если не считать изредка пролетающих самолетов и проплывающих кораблей, там нет никаких загрязняющих воздух факторов.
Южный океан на карте
Проверкой этого предположения занялся экипаж исследовательского судна SOCRATES. Исследователи держали путь с австралийского острова Тасмания до ледников Антарктиды и время от времени брали пробы воздуха. В основном их интересовало то, какие бактерии в нем содержатся. Если воздух на предполагаемой территории действительно чист, то бактерии были бы исключительно «морскими», то есть попадали в воздух прямиком из воды. Но если бы ученые нашли в воздухе бактерии стороннего происхождения, это бы означало, что они попали туда из густонаселенных областей нашей планеты. Из этого ученые могли сделать вывод, что окрестности Антарктиды недостаточно хорошо изолированы от остального мира и на нашей планете нет места с чистым воздухом.
А вы знали, что в наших домах огромное количество вредных веществ и проветривание совершенно не помогает от них избавиться?
Чистота воздуха
К счастью, воздух над Южным океаном действительно оказался чистым. Изучив собранные из воздуха бактерии, ученые пришли к выводу, что они имеют водное происхождение. В итоге они заключили, что в окрестностях Антарктиды нет загрязняющих воздух факторов. В чистоте проделанной работы они уверены, потому что обращались с пробами «как к драгоценностям» и проводили исследования в лабораториях — так они смогли не допустить загрязнения образцов воздуха.
Примерно такую красоту можно увидеть в месте с самым чистым воздухом на планете
Отныне можно считать, что самый чистый воздух в мире находится в окрестностях Южного океана. Только вот для большей убедительности ученым следовало бы проверить, какие именно вещества содержатся в воздухе — это очень ценная и интересная информация. Например, было бы хорошо узнать, насколько высока там концентрация озона, которая является главным врагом кишечных бактерий человека. В городах концентрация этого газа очень высока и он уничтожает 128 видов бактерий, необходимых для правильной работы нашего организма.
В одном из материалов я писал, что грязный воздух приводит к ожирению — это как раз связано с вышеупомянутыми фактами.
При всем этом охотно верится в то, что вблизи Антарктиды нет 2,5-микрометровых частиц пыли, которые в научной среде именуются как PM2.5. В основном они поднимаются в воздух из-за передвижения автомобилей и представляют собой составные части асфальта и выхлопных газов — в океане техники мало, поэтому источников PM2.5 практически нет. Их крошечные размеры позволяют им оседать в легких и даже проникать в кровеносную систему, чтобы распространяться по всем человеческим органам. В долгосрочной перспективе, из-за этих крошечных частиц, у людей возникают серьезные заболевания, а у детей задерживается рост.
Сравнение диаметра частицы PM2.5 с толщиной человеческого волоса
Итак, одно из самых «свежих» мест на Земле найдено. Теперь остается надеяться, что никакому богачу не вздумается отправиться в эти места, чтобы подышать чистым воздухом, который нам в природе почти недоступен. За сотни лет человечество сильно испортило окружающую среду и осознало свою ошибку слишком поздно. Да, сейчас многие компании пытаются получать электричество от энергии солнца, а производитель автомобилей внедряют в них электрические двигатели, которые не производят выхлопные газы. Но даже при лучшем стечении обстоятельств, наша планета восстановится еще не скоро.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!
Возможно, начавшаяся в 2020 году пандемия коронавируса — это попытка природы восстановиться после вредного воздействия людей. Многие исследователи сообщают, что после закрытия многих заводов воздух на нашей планете действительно стал чище. Подробнее об этом писала моя коллега Любовь Соковикова — настоятельно рекомендую ознакомиться с материалом.