Атмосфера представляет собой чрезвычайно сложную систему. Ее пронизывает излучение Солнца и испускаемые им частицы высокой энергии, а также космическое излучение. Этот поток энергии оказывает заметное химическое воздействие на атмосферу. Кроме того, под воздействием земного притяжения более тяжелые атомы и молекулы опускаются в нижнюю часть атмосферы, а в верхней ее части остаются более легкие. В результате состав атмосферы оказывается непостоянным.
Состав атмосферы в приземном слое, например, состав сухого воздуха вблизи уровня моря обладает следующими характеристиками: примерно 99% всего состава приходится на долю двухатомных газов азота и кислорода, а все остальное, за исключением углекислого газа, - на долю одноатомных газов (табл. 7.1).
Таблица 7.1
Состав воздуха в приземном слое
Компонент | Содержание в мольных % | Молярная масса |
Азот N2 | 78,04 | 28,013 |
Кислород O2 | 20,948 | 31,998 |
Аргон Ar | 0,934 | 29,948 |
Диоксид углерода CO2 | 0,033 | 44,009 |
Неон Ne | 0,001818 | 20,183 |
Гелий He | 0,000524 | 4,003 |
Метан CH4 | 0,0002 | 16,043 |
Криптон Kr | 0,000114 | 83,800 |
Водород H2 | 0,00005 | 2,0159 |
Оксид азота (1) N2O | 0,00005 | 44,013 |
Ксенон Xe | 0,0000087 | 131,300 |
Примечание. Озон O3, диоксид серы SO2, оксид азота NO2, аммиак NH3, оксид углерода СО присутствуют в качестве примесей, и их содержание может меняться.
Хотя на верхние зоны атмосферы приходится лишь небольшая часть ее массы, эти верхние слои в значительной мере определяют жизнь на поверхности Земли. Они защищают нашу планету от потока лучей и града частиц высоких энергий. В результате такого воздействия молекулы и атомы подвергаются химическим превращениям. Диффузное разделение (более тяжелые внизу, более легкие наверху) за длительный период привело к тому, что на высоте 500 - 1000 км элемент гелий становится основным компонентом атмосферы. Гелиевая корона Земли простирается примерно до 1600 км, а выше 2000 -3000 км преобладает водород.