Jordens atmosfære sammensætning, lag, funktioner

3494
Robert Johnston
Jordens atmosfære sammensætning, lag, funktioner

Det jordens atmosfære Det er det gasformige lag, der omgiver planeten fra jordens overflade til en diffus grænse i cirka 10.000 km højde. Dette lag holdes rundt om planeten på grund af jordens tyngdekraft og består af en blanding af gasser, som vi kalder luft..

Den mest rigelige komponent i jordens atmosfære er nitrogen (78%) efterfulgt af ilt (21%) og argon (0,9%) samt andre i små mængder, såsom vanddamp og kuldioxid.

Udsigt over atmosfæren fra rummet

Denne gasformige masse er arrangeret i 5 grundlæggende lag rundt om planeten og udfører vigtige funktioner, såsom at beskytte planeten mod påvirkningen fra små meteoritter, filtrere ultraviolet stråling, fastholde varme og tillade eksistensen af ​​flydende vand..

Ligeledes danner atmosfæren jordens klimaer og tillader flyvning af forskellige arter, herunder flyvning af fly. Men atmosfæren var ikke altid som den er i dag, da den stammer fra dannelsen af ​​planeten og har udviklet sig siden da..

Artikelindeks

  • 1 Sammensætning af Jordens atmosfære
  • 2 lag af atmosfæren
    • 2.1 Troposfæren
    • 2.2 Stratosfæren
    • 2.3 Mesosfæren
    • 2.4 Termosfære
    • 2.5 Eksosfære
  • 3 Funktioner i Jordens atmosfære
    • 3.1 Vitalgasser
    • 3.2 Atmosfærisk ablation
    • 3.3 Ultraviolet strålingsfilter
    • 3.4 Drivhuseffekt
    • 3.5 Døgnets temperaturvariation
    • 3.6 Atmosfærisk tryk
    • 3.7 Densitet og flyvning
    • 3.8 Atmosfærisk cirkulation
  • 4 Dannelse og evolution
    • 4.1 Dannelse af solsystemet
    • 4.2 Jorden
    • 4.3 Jordens atmosfære
  • 5 Referencer

Sammensætning af Jordens atmosfære

Jordens atmosfære består af en kombination af gasser kaldet luft. Luftens sammensætning varierer i koncentrationsgradienten, der går fra jordens overflade til grænsen med det ydre rum..

Når vi taler om atmosfærens sammensætning, refererer vi til luftens sammensætning i troposfæren, som er i kontakt med planetens overflade, i dette lag er der den højeste koncentration af luft, i hvis blanding af gasser er nitrogen ( Nto) og ilt (Oto).

Kvælstof tegner sig for 78% af det samlede antal, mens ilt optager 21% og trækker ca. 1% fra forskellige andre gasser. Blandt disse argon, der næsten fuldender de manglende 1%, hvilket efterlader de andre gasser i ekstremt små mængder.

Blandt disse andre gasser er kuldioxid (CO), som, selvom det kun når ca. 0,041%, stiger på grund af menneskelig aktivitet. Vanddamp har en variabel koncentration, der når op til 0,25%. Disse gasser har oxiderende egenskaber, hvorfor jordens atmosfære har denne kvalitet.

Lag af atmosfæren

Jordens atmosfære har 5 lag:

Troposfæren

Tropopause, lag mellem troposfæren og stratosfæren

Troposfæren strækker sig fra jordoverfladen til ca. 12 til 20 km i højden, og dens navn stammer fra præfikset troper = ændring på grund af dens skiftende karakter. Det er tyndest ved polerne og bredest ved ækvator..

Tre fjerdedele af massen af ​​gasser i atmosfæren er koncentreret i troposfæren på grund af den tiltrækning, der udøves af jordens tyngdekraft. I dette lag er liv på Jorden mulig, og meteorologiske fænomener og kommercielle flyflyvninger forekommer..

Atmosfæriske biogeokemiske cyklusser forekommer også i troposfæren, såsom ilt-, vand- og CO-cyklussen. og nitrogen. I dette lag falder temperaturen med højden, og grænsen mellem det og det næste lag kaldes tropopause..

Stratosfæren

Udsigt over stratosfæren

Det ligger mellem 12 og 20 km over jordens overflade op til ca. 50 km og er adskilt i to lag af luftens tæthed. Den nederste er, hvor den tungeste kolde luft samler sig, og den øverste hvor den lettere varme luft er. Derfor stammer dens navn fra præfikset lag= lag.

Grænsen mellem dette lag og det næste kaldes stratopausen. I det er til gengæld et grundlæggende lag for livet på jorden, såsom ozonlaget.

Da dette lag absorberer varme, øges stratosfæren i temperatur med højden, i modsætning til hvad der sker i troposfæren..

Ozonlag (ozonosfæren)

Planetens ozonlag beskytter os mod solens ultraviolette stråler

Det er et lag sammensat af ozon (O3), som dannes på grund af den biokemiske dissociation af ilt (Oto) ved ultraviolet solstråling. Når denne stråling således rammer iltmolekylet, bryder den i to iltatomer..

Under hensyntagen til, at atomært ilt (O) er meget reaktivt, binder det sig derefter med iltmolekyler (Oto) og danner ozon (O3).

Mesosfæren

Meteoritter brænder i mesosfæren

Dens navn kommer fra meso = medium, fordi det er placeret mellem stratosfæren og termosfæren, cirka mellem 50 og 80 km i højden. Det er laget, hvor meteorerne brænder og skaber stjerneskud.

I dette område er der stadig nok gas til at producere friktion og generere varme, hvilket ikke længere er tilfældet i de øverste lag. Grænsen mellem dette lag og det næste kaldes mesopausen..

Termosfære

Den Internationale Rumstation er i termosfæren

Navnet på dette lag kommer fra termokande = varme, da temperaturen er 4.500 grader Fahrenheit (omkring 2.482 ºC). Da der imidlertid ikke er nok gasmolekyler, overføres denne varme ikke, og heller ikke lyd..

Dette lag strækker sig mellem 80 og 700 km højde, og der er den internationale rumstation og mange satellitter med lav kredsløb. Grænsen mellem termosfæren og det næste lag af termopausens flammeatmosfære.

Eksosfære

Satellitter med høj omløb findes i eksosfæren

Det bærer navnet afledt af præfikset exo = udenfor, da det er det yderste lag af jordens atmosfære; bag det er det ydre rum. Det ligger mellem 700 og 10.000 km højde og er det mest omfattende lag af atmosfæren.

Lettere gasser som hydrogen og helium dominerer der, men i meget lav densitet. Derfor er dets molekyler vidt adskilt fra hinanden, idet de er et meget koldt område uden ilt. I eksosfæren er hvor er de meteorologiske satellitter og dem med høj bane.

Jordens atmosfære

Atmosfæren har en række funktioner, der muliggør betingelserne for livets eksistens, som vi kender det.

Vital gasser

Atmosfæren indeholder de essentielle gasser for livet, som den findes i dag, som hovedsagelig er ilt og CO..

Atmosfærisk ablation

Takket være eksistensen af ​​et lag som mesosfæren er jordens overflade beskyttet mod påvirkningen fra et stort antal små meteorer. I dette lag er luften, skønt den er knap, nok til, at der er friktion, og meteorerne brænder og falder for det meste..

UV-strålingsfilter

Eksistensen af ​​ozonlaget i stratosfæren filtrerer det meste af ultraviolet stråling og forhindrer det i at nå jordens overflade. Dette er af stor betydning for forskellige jordbaserede processer, herunder liv, da denne type stråling forårsager mutationer og forårsager kræft..

Drivhuseffekt

Drivhuseffekt illustration

Flere af de atmosfæriske gasser tillader indtrængen af ​​stråling, der varmer jorden og giver energi til fotosyntese og andre processer. Mens den genererede varme (langbølget stråling) delvis tilbageholdes og reflekteres tilbage til Jorden.

Dette muliggør opretholdelse af et temperaturområde, der er gunstigt for livet på planeten, med en gennemsnitstemperatur på 15 ºC. I mangel af atmosfære ville planetens gennemsnitstemperatur være -18 ºC.

Daglig temperaturvariation

Variationen i løbet af temperaturdagen bestemmes af den daglige opvarmning af luftlaget direkte over jorden ved solstråling og dets natlige afkøling. Selvom denne variation også er påvirket af andre parametre som højde, tilstedeværende skylag, fugtighed og atmosfærisk ustabilitet..

Atmosfærisk tryk

Det er den tiltrækningskraft, som tyngdekraften har på luftmassen over Jorden (luftens vægt), der varierer alt efter temperaturen, da jo varmere jo lettere luften er. Kombinationen af ​​disse faktorer bidrager til dannelsen af ​​klimaet ved at producere vindene og disse til gengæld havstrømmene..

Men derudover er det atmosfæriske tryk, som luften udøver på jordoverfladen, tilstrækkeligt til at der er flydende vand på jorden..

Tæthed og flyvning

Atmosfæren koncentrerer den største del af luften i dens nedre lag, troposfæren, der bestemmer en vis tæthed. Denne tæthed af luft er det, der tillader flyvning af fugle, insekter, flyvende pattedyr og den mekaniserede flyvning af mennesker..

Atmosfærisk cirkulation

Vind skyldes temperaturforskelle, der genereres i atmosfæren på troposfæren, hvilket forårsager forskelle i atmosfærisk tryk. Dette sker takket være absorptionen af ​​varme fra nogle gasser, der sammensætter det, såsom ilt, CO og vanddampen.

Når de opvarmes, nedsætter disse gasser deres tæthed, det vil sige, deres molekyler bevæger sig væk fra hinanden, bliver lettere og begynder at stige. Dette sænker det atmosfæriske tryk i dette område, hvilket skaber et vakuum, hvori nærliggende luftmasser strømmer og danner vind..

Disse forårsager igen overfladestrømme, der hjælper med at distribuere varme på jorden. På den anden side fordeler vindene vanddampen, der dannes, når vandet fordamper, hvilket afkøles og kondenserer, når det stiger op og forårsager regn..

Dannelse og evolution

Dannelsen og udviklingen af ​​Jordens atmosfære er en del af dannelsen og udviklingen af ​​solsystemet fra stort brag.

Dannelse af solsystemet

Illustration af dannelsen af ​​solsystemet. Kilde: NASA

Det hævdes, at vores system blev dannet på grund af en tilfældig koncentration af stof, der bevægede sig og roterede i rummet. Det kom sammen i det, der senere ville blive centrum for solsystemet ved hjælp af tyngdekraften..

Derefter afkøles sagen længst væk fra centrum differentielt, og dermed er de koldeste planeter dem, der er længst væk fra solen, som indtager den centrale position. Senere blev planeterne dannet ved aggregering af partikler i forskellige afstande fra centrum, og afhængigt af deres position præsenterer de forskellige egenskaber..

Jorden

Den såkaldte ProtoTierra blev dannet ved sammenlægning af små stenede himmellegemer (kaldet planetesimals) for omkring 4,5 milliarder år siden. I dette tilfælde bestod disse planetesimaler af oxider, metaller og silikater..

Senere på grund af jordens lavere masse kunne vores planet ikke beholde det meste af brint og andre lette gasser. Tabet af gasser afkølede planeten og konsoliderede en kerne, hvor de tungeste elementer, jern og nikkel, var koncentreret..

Mens de lettere som silicaterne dannede kappen og skorpen, blev gasserne koncentreret som det sidste lag. I dette område var de gasser, der var så lette, at de undgik tyngdekraften på planeten i dannelse.

Jordens atmosfære

Det anses for, at atmosfæren har gennemgået tre grundlæggende faser i denne udvikling, som inkluderer den primitive atmosfære, den sekundære atmosfære og den biotiske atmosfære..

Urstemning

Det anslås, at planeten dannede sin første atmosfære for 4,45 milliarder år siden, efter den påvirkning, det stykke, der dannede Månen, løsnede sig. Derfra opstod den planetariske differentiering i kerne, kappe, skorpe og atmosfære..

Atmosfæren var stadig meget ustabil på grund af tabet af lette gasser i rummet under jordens køleproces. Disse lette gasser som neon, argon og andre gik tabt i store proportioner, fordi de var meget lette..

I denne fase var de dominerende gasser dem fra soltågen af ​​reducerende art såsom brint (Hto). Som andre fra vulkansk aktivitet såsom kuldioxid (COnitrogen, Nto) og vanddamp (HO), så denne atmosfære var stærkt reducerende.

Sekundær atmosfære

I en periode på 100 til 500 millioner år udviklede atmosfæren sig til en svag reducerende tilstand for omkring 4.000 millioner år siden. Dette skyldtes blandt andet den såkaldte store sene bombardement, hvor asteroider rig på kulstof og vand ramte planeten..

Illustration af den tidlige bombning. Kilde: Timwether / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Meteoritter og kometer har vist sig at indeholde højt indhold af vand, CO, methan (CH4) og ammoniak (NH3). På den anden side udskød vulkansk aktivitet store mængder CO i atmosfæren. og Nto.

I denne periode vises forekomsten af ​​liv på atmosfæren med aktiviteten af ​​metanogene protobakterier for omkring 4.000 år siden. Disse organismer indtog COto og producerede CH4, så den første blev reduceret, og den anden af ​​disse gasser steg.

Biotisk eller nuværende atmosfære

Jorden i dag. Kilde: Apollo 17

Det anslås, at ikke mere end 3,1 milliarder år siden begyndte den oxiderende biotiske atmosfære at dannes. Dette skyldes udseendet af de første fotosyntetiserende organismer, det vil sige i stand til at producere kemisk energi (mad) fra solenergi..

Oprindeligt var de cyanobakterier, som ved udførelsen af ​​deres fotosyntese producerede ilt som affald. Dette inkorporerede store mængder ilt i atmosfæren og forårsagede en kvalitativ ændring for ca. 2,4 milliarder år siden kendt som den store oxidative begivenhed..

Til gengæld forårsagede stigningen i ilt faldet i metan ved fotokemisk rekombination. Tilsvarende forårsagede ultraviolet stråling dissociation af Oto, danner atomilt ilt (O), som kombineres med molekylært ilt (Oto) danner ozon (O3).

Således blev der genereret et ozonlag i ekstratosfæren ud over Nto udviste vulkanerne, der blev den dominerende gas, fordi den ikke er meget reaktiv og ikke let danner mineraler, derfor akkumuleres den i atmosfæren.

Referencer

  1. Kasting, J.F. og Catling, D. (2003). Udvikling af en beboelig planet. Årlig gennemgang af astronomi og astrofysik.
  2. Mercado, J.M. (1999). Fotosyntese og ændringer i atmosfærens sammensætning. Videnskab til den internationale dag.
  3. Pla-García, J. og Menor-Salván, C. (2017). Den kemiske sammensætning af den primitive atmosfære på planeten Jorden. Kemisk forskning. Annaler for kemi.
  4. Quintero-Plaza, D. (2019). En kort historie om Jordens atmosfære. AEMET Vejrkalender.
  5. Sagan, C. og Mullen, G. (1972). Jorden og Mars: Udvikling af atmosfærer og overfladetemperaturer. Videnskab.
  6. Tian, ​​F., Toon, O.B., Pavlov, A.A. og De Sterck, H. (2005). En brintrig tidlig jordatmosfære. Videnskab.

Endnu ingen kommentarer