Atmosfera - tai aplink Žemę esantis dujų sluoksnis. Jį išlaiko Žemės gravitacija. Ją daugiausia sudaro azotas (78,1 %). Joje taip pat gausu deguonies (20,9 %) ir nedideli kiekiai argono (0,9 %), anglies dioksido (~ 0,035 %), vandens garų ir kitų dujų. Atmosfera saugo gyvybę Žemėje, sugerdama (sugerianti) ultravioletinius saulės spindulius. Dėl jos mūsų dienos yra vėsesnės, o naktys šiltesnės.

Kietosios dalelės, įskaitant pelenus, dulkes, vulkaninius pelenus ir t. t., yra mažos atmosferos dalys. Jos yra svarbios debesims ir rūkui susidaryti. Kietosios dalelės (aerosolai) taip pat veikia šviesos sklaidą — dėl to dangus atrodo mėlynas, o saulėlydžiai raudonesni.

Atmosfera nesibaigia tam tikroje vietoje. Kuo aukščiau virš Žemės, tuo plonesnė atmosfera. Aiškios ribos tarp atmosferos ir kosmoso nėra, nors Karmano linija kartais laikoma riba. 75 % atmosferos yra 11 km atstumu nuo Žemės paviršiaus. Oro slėgis jūroje esant lygiui yra vidutiniškai apie 1013 hPa ir mažėja aukštyn maždaug eksponentiškai.

Sluoksniai ir jų savybės

Atmosfera paprastai skirstoma į kelis sluoksnius pagal temperatūros profilius ir fizines savybes:

  • Troposfera (nuo paviršiaus iki ~8–15 km): čia vyksta visas oras ir orų reiškiniai — debesys, krituliai, vėjas. Temperatūra mažėja su aukščiu.
  • Stratosfera (~15–50 km): čia temperatūra pakyla dėl ozono absorbcijos ultravioletinių spindulių; ozono sluoksnis apsaugo gyvybę nuo žalingos UV spinduliuotės.
  • Mezosfera (~50–85 km): temperatūra vėl krenta, šiame sluoksnyje daug meteorų suiršta.
  • Termosfera (~85–600 km): labai retas oras, temperatūra gali labai pakilti dėl saulės spinduliuotės; čia vyksta poliarinė aušra.
  • Egzosfera (virš ~600 km): pereinamasis į kosmosą sluoksnis, atomos ir molekulės retai susiduria viena su kita.

Sudėtis ir jos kaita

Pagrindinės atmosferos sudedamosios dalys yra stabilios masės atžvilgiu (hidrosfera aplinkos sąlygomis): azotas (78,1 %) ir deguonis (20,9 %). Argonas sudaro apie 0,9 %, o anglies dioksidas ir kitos dujos — kelias dešimtis ppm. Pastaraisiais dešimtmečiais atmosferos anglies dioksido koncentracija kilo; 2020–2024 m. ji siekė apie 0,041 % (~410 ppm), o tai turi reikšmės klimato kaitai. Vandens garų kiekis vietose labai kinta — nuo beveik 0 % sausame ore iki kelių procentų drėgname ore.

Atmosferos funkcijos ir reikšmė

  • Reguliuoja Žemės paviršiaus temperatūrą — išlaiko dalį šilumos (šiltnamio efektas), todėl planetos vidutinė temperatūra leidžia egzistuoti gyvybei.
  • Apsaugo nuo kenksmingos spinduliuotės — ozono sluoksnis sugeria didelę dalį ultravioletinių (ultravioletinius saulės) spindulių.
  • Suteikia deguonį kvėpavimui ir anglies ciklo komponentus — būtina gyvūnams, augalams ir mikroorganizmams.
  • Kuria sąlygas orams ir klimatui — debesys, krituliai, vėjas ir šilumos mainai tarp žemės ir kosmoso.

Aerosolai ir dalelės

Kietosios dalelės, įskaitant pelenus, dulkes, vulkaninius pelenus ir biogenines daleles, veikia debesų susidarymą, matomumą ir radiacinį balansą. Jos gali skatinti arba slopinti debesų kondensaciją ir turėti regioninį bei globalų poveikį klimatui.

Žmogaus poveikis ir aplinkos problemos

Žmonių veikla keičia atmosferos sudėtį ir kokybę: iškastinio kuro deginimas didina anglies dioksido ir kitų šiltnamio dujų kiekį, pramoninė tarša ir transportas kelia azoto oksidų bei kietųjų dalelių koncentracijas, o kai kurių cheminių medžiagų naudojimas XX a. viduryje prisidėjo prie ozono sluoksnio plonėjimo. Dėl to vyksta klimato kaita, oro tarša ir su tuo susijusios sveikatos bei ekologinės problemos.

Kaip tiriama atmosfera

Atmosfera tiriama įvairiais būdais: sondų balionais, oro mėginiais, palydovais, radarais ir optiniais nuotolinio jutimo prietaisais. Tokie matavimai leidžia stebėti oro sudėtį, temperatūrą, drėgmę, vėjo laukus ir pokyčius laike.

Atmosfera nėra statiška — ji kinta tiek natūraliai (saulės aktyvumas, vulkanizmas), tiek dėl žmonių veiklos. Todėl supratimas apie atmosferos sudėtį, sluoksnius ir procesus yra būtinas siekiant prognozuoti orus, suprasti klimato kaitą ir apsaugoti gyvybę ant Žemės.