Atmosfera: kas tai? Žemės dujų sudėtis, sluoksniai ir reikšmė
Sužinokite, kas yra atmosfera, jos Žemės dujų sudėtis, sluoksniai ir gyvybei svarbi reikšmė — nuo azoto ir deguonies iki apsaugos nuo UV spindulių.
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.
Žemės atmosferos istorija
Iš pradžių Žemės atmosferoje beveik nebuvo laisvojo deguonies. Pirmąją atmosferą sudarė Saulės miglose esančios dujos, daugiausia vandenilis. Galėjo būti ir paprastų hidridų, tokių, kokie dabar aptinkami dujinėse milžinėse (Jupiteryje ir Saturne): vandens garų, metano ir amoniako. Atmosfera palaipsniui pasikeitė ir joje vyravo daugiausia anglies dioksidas ir azotas. Lengvesnių dujų, tokių kaip vandenilis ir helis, Žemės gravitacija negalėtų sulaikyti, todėl jos ištrūktų. Ilgą laiką (tarkime, 2 mlrd. metų ar daugiau) atmosferoje vyravo anglies dioksidas.
Per Didįjį deguonies prisotinimo įvykį atmosfera pasikeitė į tokią, kokią turime dabar, kai anglies dioksidą pakeitė deguonis. Mūsų atmosferoje vis dar vyrauja azotas, tačiau dauguma gyvų organizmų daugiau sąveikauja su deguonimi nei su azotu. Deguonies susidarymas prasidėjo nuo cianobakterijų, kurios fotosintezės būdu gamino laisvą deguonį. Šiandien daugumai organizmų kvėpavimui reikalingas deguonis: tik keli anaerobiniai organizmai gali augti be deguonies.
Temperatūra ir atmosferos sluoksniai
Kai kurios atmosferos dalys yra karštos arba šaltos, priklausomai nuo aukščio. Jei kažkas pakiltų tiesiai į viršų, būtų vėsiau, bet vėliau, objektui kylant aukščiau, taptų karščiau. Šie temperatūros pokyčiai skirstomi į sluoksnius. Tai tarsi svogūno sluoksniai. Skirtumas tarp sluoksnių yra temperatūros kitimo būdas.
Tai atmosferos sluoksniai, pradedant nuo žemės:
- Troposfera - prasideda nuo žemės paviršiaus. Pasibaigia nuo 0 iki 18 kilometrų (nuo 0 iki 11 mylių). Kuo aukščiau, tuo šalčiau. Orai šiame sluoksnyje turi įtakos mūsų kasdieniam gyvenimui.
- Stratosfera - prasideda 18 km (11 mylių) atstumu. Baigiasi už 50 km (31 mylios). Kuo aukščiau, tuo karščiau. Šilumą skleidžia stratosferos viršuje esantis ozono sluoksnis. Šiame sluoksnyje yra mažai vandens garų ir kitų medžiagų. Lėktuvai skraido šiame sluoksnyje, nes jis paprastai būna stabilus ir oro pasipriešinimas mažas.
- Mezosfera - prasideda nuo 50 kilometrų (31 mylios). Baigiasi 80 arba 85 kilometrų (50 arba 53 mylių) atstumu. Kuo aukščiau, tuo šalčiau. Šiame sluoksnyje pučia stiprūs vėjai, todėl temperatūra nėra stabili.
- Termosfera - prasideda 80 arba 85 kilometrų aukštyje. Baigiasi 640 kilometrų (400 mylių) arba didesniame aukštyje. Kuo aukščiau, tuo karščiau. Šis sluoksnis labai svarbus radijo ryšiui, nes padeda atspindėti kai kurias radijo bangas.
- Egzosfera - virš termosferos. Tai viršutinis sluoksnis, kuris pereina į tarpplanetinę erdvę.
Vietos, kuriose vienas sluoksnis pereina į kitą, pavadintos "-pauzėmis". Taigi tropopauzė yra ta vieta, kur baigiasi troposfera (7-14 km aukštyje). Stratopauzė yra stratosferos pabaigoje. Mezopauzė yra mezosferos pabaigoje. Jos vadinamos ribomis.
Vidutinė atmosferos temperatūra Žemės paviršiuje yra 14 °C (57 °F).
Slėgis
Atmosferoje yra slėgis. Taip yra todėl, kad nors oras yra dujos, jis turi svorį. Vidutinis atmosferos slėgis jūros lygyje yra apie 101,4 kilopaskalio (14,71 psi).
Tankis ir masė
Oro tankis jūros lygyje yra apie 1,2 kg kubiniame metre. Didesniame aukštyje šis tankis mažėja taip pat, kaip mažėja slėgis. Bendra atmosferos masė yra apie 5,1 × 10 18kg, o tai sudaro tik labai mažą visos Žemės masės dalį.
Susiję puslapiai
- Gyvenimo laiko juosta
Klausimai ir atsakymai
K: Iš ko sudaryta Saulė?
Atsakymas: Saulė sudaryta iš vandenilio ir nedidelio kiekio helio.
K: Iš kur atsirado medžiagos, iš kurių sudarytos planetos ir jų palydovai?
A: Medžiagos, iš kurių sudarytos planetos ir jų palydovai, atsirado iš ankstesnių supernovų sprogimų.
K: Kaip atmosfera saugo gyvybę Žemėje?
Atsakymas: Atmosfera saugo gyvybę Žemėje sugerdama ultravioletinius Saulės spindulius, todėl dienos tampa vėsesnės, o naktys šiltesnės.
K: Kas yra kietosios dalelės, susijusios su atmosfera?
A: Kietosios dalelės, pavyzdžiui, pelenai, dulkės, vulkaniniai pelenai ir kt., yra mažos atmosferos dalys, kurios yra svarbios debesims ir rūkui susidaryti.
K: Ar yra aiški riba tarp atmosferos ir kosmoso?
A: Ne, nėra aiškios ribos tarp atmosferos ir kosminės erdvės, nors Kلrmلn linija kartais laikoma riba. Dar aukščiau, kai kuriais tikslais magnetosferos kraštas laikomas riba.
K: Kiek Žemės atmosferos yra 11 km atstumu nuo jos paviršiaus?
A: 75 % Žemės atmosferos yra 11 kilometrų (6,8 mylios) atstumu nuo jos paviršiaus.
K: Kada, kaip manoma, Žemėje prasidėjo gyvybė?
Atsakymas: Gyvybė Žemėje prasidėjo po susidūrimo su ankstyvąja Žeme, suformavusiu mūsų Mėnulį; taigi gyvybė Žemėje prasidėjo po šio įvykio.
Ieškoti