Atmosfera ziemska
Atmosfera ziemskaGórne warstwy atmosfery; w tle widoczny zdeformowany przez ugięcie światła obraz
Księżyca
Atmosfera ziemska – powłoka
gazowa
otaczająca planetę
Ziemię
, utrzymywana przy powierzchni przez grawitację planety. Ogrzewa ona powierzchnię Ziemi dzięki
efektowi cieplarnianemu
i zmniejsza różnice temperatur między stroną dzienną i nocną. Pozwala także na istnienie różnorodnego
życia
na Ziemi, dostarczając substancji niezbędnych do jego podtrzymania i chroniąc przed promieniowaniem
ultrafioletowym
. W atmosferze zachodzą złożone procesy, określane zbiorczo jako zjawiska atmosferyczne. Należą do nich procesy związane z
obiegiem wody
,
zjawiska optyczne
i
wyładowania atmosferyczne
. Masa atmosfery ziemskiej to około 5*1015 ton, czyli w przybliżeniu jedna milionowa
masy planety
[1]. SkładAtmosfera ziemska jest niejednorodną powłoką złożoną z mieszaniny gazów zwanej
powietrzem
. Głównymi składnikami powietrza są:
azot
(78,084% objętości),
tlen
(20,946%),
argon
(0,934%),
dwutlenek węgla
(0,0385%[2]). Ważnym składnikiem jest również
para wodna
, nieuwzględniona w tym zestawieniu; jej zawartość przy powierzchni zwykle zmienia się w granicach 1-4%. Atmosfera Ziemi zawiera także śladowe ilości gazów szlachetnych (
hel
,
neon
,
krypton
i
ksenon
)[3], oraz
metan
,
wodór
,
tlenek
i
podtlenek azotu
,
ozon
i związki
siarki
, a także (w znacznie mniejszych ilościach) m.in.
radon
i jego izotopy,
jod
,
amoniak
i tzw.
aerozole atmosferyczne
, tj. pyły gleb, mikroorganizmy oraz substancje powstające w wyniku działalności gospodarczej człowieka. Pionowy podział atmosfery ziemskiejPionowy podział atmosfery z zaznaczeniem temperatur Zmiany temperatury w przekroju pionowym, zmiany składu chemicznego i stopnia jonizacji czasteczek atmosfery są podstawą wydzielania warstw zwanych sferami. Mieszanie się powietrza powoduje, że nie można między nimi wyznaczyć wyraźnych liniowych granic. Granicami są cienkie strefy przejściowe zwane pauzami. Ustalono, że nazwa pauzy pochodzi od nazwy sfery leżącej poniżej. Wyróżnia się następujące strefy: - Otwarta przestrzeń poza ziemską atmosferą. Charakteryzuje ją stan bardzo wysokiej
próżni
, nieosiągalnej nawet w większości laboratoriów. Z racji nieobecności jakiegokolwiek
ośrodka
nie mogą się rozchodzić w niej
fale dźwiękowe
. Wymiana
ciepła
odbywa się jedynie na drodze
promieniowania
. Znajdują się tutaj
wysokoenergetyczne cząstki
wiatru słonecznego
oraz wypełnia ją promieniowanie pochodzące od
Słońca
oraz
promieniowanie kosmiczne
.
- Nazwa ta oznacza "strefę
jonów
" i jest wspólna dla termosfery i egzosfery, czyli dwóch najbardziej zewnętrznych warstw ziemskiej atmosfery. Nazwa ta wiąże się z obecnością praktycznie wyłącznie zjonizowanych cząstek gazów atmosferycznych, które są nieustannie wystawione na kontakt z promieniowaniem kosmicznym.
- W tej strefie zaczynają zanikać ostatnie ślady obecności powietrza. Odległości pomiędzy
cząsteczkami
są tak duże, iż właściwie panuje tutaj bardzo wysoka próżnia.
- W wybitnie rozrzedzonym powietrzu przestają rozchodzić się fale dźwiękowe. Zaczyna zmieniać się, stały dotąd,
skład chemiczny
atmosfery. Na wysokościach kilkuset kilometrów rozpędzone wysokoenergetyczne cząstki wiatru słonecznego zaczynają zderzać się z cząstkami gazów atmosferycznych, pobudzając je do świecenia i tworząc zjawisko
zorzy polarnej
. Z racji intensywnej ekspozycji tych warstw na promieniowanie kosmiczne i cząstki wysokoenergetyczne, następuje tutaj gwałtowny wzrost
temperatury
. Jednak twierdzenia, iż jest tam "piekielnie" gorąco są mylne, gdyż w przypadku tak rozrzedzonego gazu trudno mówić w ogóle o jakiejkolwiek wymianie ciepła. Temperaturę dlatego należy jedynie traktować dla uzmysłowienia średniej
energii kinetycznej
cząstek, natomiast nie spodziewać się jakichkolwiek efektów cieplnych.
- Na wysokości 100 km n.p.m.przebiega umowna granica kosmosu, wyznaczona przebiegającą tam tzw.
linią Karmana
.
- Następuje tutaj wyraźny spadek temperatury od 0 do –70 °C.
Niebo
zmienia kolor z błękitnego na granatowoczarny, pojawiają się na nim
gwiazdy
. Obserwator znajdujący się na wysokości mezosfery widzi już w dole błękitną wstążkę atmosfery, nad którą rozciąga się czerń
kosmosu
.
Ciśnienie atmosferyczne
i
gęstość powietrza
spadają do śladowych wartości. Skład chemiczny atmosfery pozostaje jednak cały czas stały. Większość cząstek gazów atmosferycznych jest w
stanie zjonizowanym
, co sprawia, iż powietrze staje się odtąd bardzo dobrym
przewodnikiem prądu elektrycznego
.
- Niekiedy obserwowane są, szczególnie w dużych, północnych
szer. geogr.
tzw.
obłoki srebrzyste
, zwane też nocnymi obłokami świecącymi. Jednak ich występowanie nie ma nic wspólnego z parą wodną, a raczej z obecnością
pyłu kosmicznego
na tak dużych wysokościach. Ostatecznie jednak ich powstawanie nie zostało jeszcze wyjaśnione.
- Wraz ze wzrostem wysokości powietrze się dalej rozrzedza, a jego ciśnienie maleje. Na wysokości ok. 19,2 km ciśnienie atmosferyczne, 47
torów
, zrównuje się z ciśnieniem
nasyconej pary
wodnej w temperaturze 37 °C, co powoduje wydzielanie się gazów w postaci pęcherzyków z
płynów ustrojowych
, czyli ich wrzenie[4]. Piloci latający na takich wysokościach muszą nosić skafander ciśnieniowy
- Temperatura powietrza zaczyna tutaj wzrastać, gdyż powietrze na tej wysokości intensywnie pochłania
promieniowanie ultrafioletowe
Słońca. Związane jest z tym jonizowanie tlenu i tworzenie cząsteczek ozonu, którego najwięcej znajduje się na wysokości 15–40 km w tzw.
warstwie ozonowej
. Pionowe ruchy powietrza w tej strefie nie występują, natomiast wieją tutaj bardzo szybkie
prądy strumieniowe
– poziome wiatry o globalnym zasięgu, odpowiedzialne za przemieszczanie układów barycznych.
Pary wodnej
praktycznie w stratosferze już nie ma, jednak niekiedy, szczególnie na dalekiej północy, z niewielkiej ilości pary na wys. ok. 30 km powstają z kryształków lodu tzw.
obłoki iryzujące
, które mienią się kolorami
tęczy
.
- Strefa leżąca nad powierzchnią Ziemi, najcieńsza, ale też najgęstsza z wszystkich warstw, skupiająca ponad połowę powietrza atmosferycznego. Jej wysokość uzależniona jest od maksymalnej wysokości do jakiej dociera
konwekcja
, a więc nad zimnymi
biegunami
kończy się ona już na wys. 8 km, natomiast nad
równikiem
sięga nawet 18 km.
- Ciśnienie atmosferyczne i gęstość powietrza spadają tutaj z wysokością najszybciej. Na wysokości ok. 11 km panuje już temperatura –50 °C, podczas gdy przy powierzchni może utrzymywać się 15 °C. Na
poziomie morza
średnie ciśnienie wynosi 1013,27 hPa, a gęstość powietrza ok. 1,225 kg/m³ (
atmosfera wzorcowa
). Poniżej 5 km n.p.m.znajduje się 50% całego atmosferycznego powietrza.
- W troposferze zachodzą wszystkie zjawiska pogodowe oraz cały
obieg wody w przyrodzie
. Występuje w niej para wodna, która skraplając się tworzy
chmury
. Charakterystyczną cechą tej warstwy są pionowe ruchy powietrza związane z konwekcją. Najwyższe
chmury typu cirrus
złożone z kryształków lodu sięgają wysokości 7–13 km. Niekiedy jednak zdarza się, że intensywnie rozbudowana w pionie
burzowa chmura Cumulonimbus
sięgnie 15 km lub nawet wyżej, aż do granicy ze stratosferą.
- Warunki w troposferze, takie jak odpowiedni skład chemiczny oraz duże ciśnienie i gęstość powietrza, dostatecznie wysoka temperatura i niemożliwość dotarcia zabójczego promieniowania jonizującego z
kosmosu
stwarza doskonałe warunki do rozwoju
życia
.
Znaczenie atmosfery dla życia na ZiemiIlość dochodzącego promieniowania na Ziemi w stosunku do promieniowania przychodzącego na szczycie atmosfery (transmisja) dla różnych długości fal widma elektromagnetycznego Obecność atmosfery i jej skład mają istotny wpływ na życie na Ziemi. Atmosfera chroni organizmy żywe Ziemi przed częścią wysokoenergetycznego promieniowania elektromagnetycznego i cząstkami
promieniowania kosmicznego
. Zmiany w atmosferze ZiemiSkład atmosfery ziemskiej ulegał w przeszłości istotnym zmianom. Początkowo ziemska atmosfera składała się z najlżejszych frakcji pierwotnej materii Układu Słonecznego – wodoru i helu. Jednak stosunkowo szybko (w skali geologicznej) ta pierwotna atmosfera uległa rozproszeniu na skutek gwałtownych procesów geologicznych, zderzeń z planetoidami i oddziaływania z wiatrem słonecznym. W jej miejsce pojawiły się gazy uwalniane z głębi uformowanej już skorupy ziemskiej: dwutlenek węgla, para wodna, amoniak i pewna ilość azotu. 3–4 miliardy lat temu pojawiły się na Ziemi pierwsze bakterie. Ich gwałtowny rozwój, oraz późniejszy rozwój innych organizmów, spowodował pojawienie się w atmosferze tlenu. Ilość tlenu stopniowo wzrastała na skutek zachodzącej w tych organizmach fotosyntezy, powodującej zamianę dwutlenku węgla w tlen. Zatem malała ilość CO2, natomiast wzrastała ilość O2 i azotu, który był uwalniany przez bakterie z amoniaku. Istnieją przesłanki aby sądzić, że działalność człowieka, poczynając od czasów rozwoju rolnictwa – zamiany lasów w pola uprawne i rozwoju hodowli zwierząt, spowodowała odwrócenie się tendencji i ponowny stopniowy wzrost ilości dwutlenku węgla i metanu w atmosferze[5]. W dobie rewolucji przemysłowej i dalszego industrialnego rozwoju cywilizacji ludzkiej, procesy te uległy gwałtownemu przyspieszeniu[6]. Zasoby paliw kopalnych są wystarczające do osiągnięcia tego poziomu, a nawet przekroczenia po roku 2100, o ile
węgiel
, piaski
bitumiczne
bądź
klatrat metanu
będą powszechnie używane[7]. Przypisy- ↑
Eugeniusz Rybka
, "Astronomia ogólna", wyd.IV., PWN 1970.
- ↑ Pieter Tans:
Trends in Atmospheric Carbon Dioxide – Mauna Loa
(
ang.
).
National Oceanic and Atmospheric Administration
. [dostęp 11 marca 2009].
- ↑
Earth Fact Sheet
- ↑ Żołnierz Polski, MON "Czasopisma Wojskowe", 6/93, str. 21,
ISSN
0044-4979
- ↑ William Ruddiman, "Did Humans First Alter Global Climate?", Scientific American Magazine (III 2005) (en)
- ↑ I. Colin Prentice:
3.7.3.3 SRES scenarios and their implications for future CO2 concentration
(
ang.
). W: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [on-line]. IPCC, 2001-01-20. [dostęp 8 kwietnia 2008].
- ↑ I. Colin Prentice:
4.4.6. Resource Availability
(
ang.
). W: IPCC Special Report on Emissions Scenarios [on-line]. IPCC. [dostęp 8 kwietnia 2008].
Zobacz też
Inne hasła zawierające informacje o "Atmosfera ziemska":
Bar
...
Michaił Łomonosow
...
1932
...
Adam Mickiewicz
...
Ziemia
przez tlen, zwłaszcza w postaci ozonu, niektóre przedziały podczerwieni przez gazy cieplarniane) Atmosfera ziemska jest przezroczysta jedynie dla światła o pewnych długościach fal. W ...
Rozpraszanie Rayleigha
...
Tęcza
...
Odwzorowanie azymutalne
...
Odwzorowanie walcowe
...
Odwzorowanie stożkowe
...
Inne lekcje zawierające informacje o "Atmosfera ziemska":
010c. Rzym (plansza 16)
...
005. Początki wszechświata i jego natura. Początki Ziemi oraz jej kształt i wymiary (plansza 24)
...
Zanieczyszczenia atmosfery (plansza 9)
...
|