Atmosfer, gezegenimizin Dünya ile birlikte dönen gazdan oluşan kabuğudur. Atmosferde bulunan gaza hava denir. Atmosfer hidrosfer ile temas halindedir ve litosferi kısmen kaplar. Ancak üst sınırların belirlenmesi zordur. Geleneksel olarak atmosferin yukarı doğru yaklaşık üç bin kilometre boyunca uzandığı kabul edilmektedir. Orada sorunsuzca havasız alana akar.
Dünya atmosferinin kimyasal bileşimi
Atmosferin kimyasal bileşiminin oluşumu yaklaşık dört milyar yıl önce başladı. Başlangıçta atmosfer yalnızca hafif gazlardan (helyum ve hidrojen) oluşuyordu. Bilim adamlarına göre, Dünya çevresinde bir gaz kabuğunun oluşmasının ilk önkoşulları, lavlarla birlikte büyük miktarda gaz yayan volkanik patlamalardı. Daha sonra su boşluklarıyla, canlı organizmalarla ve onların faaliyetlerinin ürünleriyle gaz değişimi başladı. Havanın bileşimi yavaş yavaş değişti ve birkaç milyon yıl önce modern haliyle sabitlendi.
Atmosferin ana bileşenleri nitrojen (yaklaşık %79) ve oksijendir (%20). Geriye kalan yüzde (%1) şu gazlardan oluşur: argon, neon, helyum, metan, karbon dioksit, hidrojen, kripton, ksenon, ozon, amonyak, kükürt ve nitrojen dioksitler, nitröz oksit ve karbon monoksit. bu yüzde birde.
Ayrıca havada su buharı ve partikül madde (polen, toz, tuz kristalleri, aerosol yabancı maddeleri) bulunur.
Son zamanlarda bilim adamları, bazı hava bileşenlerinde niteliksel değil niceliksel bir değişiklik olduğunu fark ettiler. Bunun nedeni ise insan ve onun faaliyetleridir. Yalnızca son 100 yılda karbondioksit seviyeleri önemli ölçüde arttı! Bu, en küresel olanı iklim değişikliği olan birçok sorunla doludur.
Hava ve iklimin oluşumu
Atmosfer, Dünya'daki iklimin ve havanın şekillenmesinde kritik bir rol oynar. Birçoğu güneş ışığının miktarına, alttaki yüzeyin doğasına ve atmosferik dolaşıma bağlıdır.
Faktörlere sırasıyla bakalım.
1. Atmosfer, güneş ışınlarının ısısını iletir ve zararlı radyasyonu emer. Eski Yunanlılar, Güneş ışınlarının Dünya'nın farklı bölgelerine farklı açılarla düştüğünü biliyorlardı. Eski Yunancadan tercüme edilen "iklim" kelimesinin kendisi "eğim" anlamına gelir. Yani ekvatorda güneş ışınları neredeyse dikey olarak düşüyor, bu yüzden burası çok sıcak. Kutuplara ne kadar yakınsa eğim açısı da o kadar büyük olur. Ve sıcaklık düşer.
2. Dünyanın dengesiz ısınması nedeniyle atmosferde hava akımları oluşur. Boyutlarına göre sınıflandırılırlar. En küçükleri (onlarca ve yüzlerce metre) yerel rüzgarlardır. Bunu musonlar ve alize rüzgarları, kasırgalar ve antisiklonlar ve gezegenin ön bölgeleri takip ediyor.
Bütün bu hava kütleleri sürekli hareket halindedir. Bazıları oldukça statiktir. Örneğin subtropiklerden ekvatora doğru esen ticaret rüzgarları. Diğerlerinin hareketi büyük ölçüde atmosfer basıncına bağlıdır.
3. Atmosfer basıncı iklim oluşumunu etkileyen bir diğer faktördür. Bu, dünya yüzeyindeki hava basıncıdır. Bilindiği gibi hava kütleleri atmosfer basıncının yüksek olduğu bölgeden bu basıncın düşük olduğu bölgeye doğru hareket eder.
Toplam 7 bölge tahsis edilmiştir. Ekvator alçak basınç bölgesidir. Ayrıca ekvatorun her iki yanında otuzlu enlemlere kadar yüksek basınç alanı vardır. 30°'den 60°'ye - yine düşük basınç. Ve 60°'den kutuplara kadar yüksek basınç bölgesi vardır. Bu bölgeler arasında hava kütleleri dolaşır. Denizden karaya gelenler yağmur ve kötü havayı, kıtalardan esen rüzgarlar ise açık ve kuru havayı getirir. Hava akımlarının çarpıştığı yerlerde, yağış ve sert, rüzgarlı hava ile karakterize edilen atmosferik ön bölgeler oluşur.
Bilim adamları, bir kişinin refahının bile atmosferik basınca bağlı olduğunu kanıtladılar. Uluslararası standartlara göre normal atmosfer basıncı 760 mm Hg'dir. 0°C sıcaklıktaki kolon. Bu gösterge neredeyse deniz seviyesiyle aynı seviyede olan arazi alanları için hesaplanmaktadır. Yükseklik arttıkça basınç azalır. Bu nedenle, örneğin St. Petersburg için 760 mm Hg. - bu normdur. Ancak daha yüksekte bulunan Moskova için normal basınç 748 mm Hg'dir.
Basınç sadece dikey olarak değil aynı zamanda yatay olarak da değişir. Bu özellikle siklonların geçişi sırasında hissedilir.
Atmosferin yapısı
Atmosfer bir katman pastasını andırıyor. Ve her katmanın kendine has özellikleri vardır.
. Troposfer- Dünya'ya en yakın katman. Bu katmanın "kalınlığı" ekvatordan uzaklaştıkça değişir. Ekvatorun üzerinde katman yukarıya doğru 16-18 km, ılıman bölgelerde 10-12 km, kutuplarda 8-10 km kadar uzanır.
Toplam hava kütlesinin %80'i ve su buharının %90'ı burada bulunur. Burada bulutlar oluşuyor, siklonlar ve antisiklonlar ortaya çıkıyor. Hava sıcaklığı bölgenin yüksekliğine bağlıdır. Ortalama olarak her 100 metrede 0,65°C azalır.
. Tropopoz- atmosferin geçiş katmanı. Yüksekliği birkaç yüz metreden 1-2 km'ye kadar değişmektedir. Yaz aylarında hava sıcaklığı kış aylarına göre daha yüksektir. Örneğin kışın kutupların üzerinde sıcaklık -65° C'dir. Ekvatorun üzerinde ise yılın herhangi bir zamanında sıcaklık -70° C'dir.
. Stratosfer- bu, üst sınırı 50-55 kilometre yükseklikte bulunan bir katmandır. Buradaki türbülans düşüktür, havadaki su buharı içeriği ihmal edilebilir düzeydedir. Ama çok fazla ozon var. Maksimum konsantrasyonu 20-25 km yüksekliktedir. Stratosferde hava sıcaklığı artmaya başlar ve +0,8° C'ye ulaşır. Bunun nedeni ozon tabakasının ultraviyole radyasyonla etkileşime girmesidir.
. Stratopoz- stratosfer ile onu takip eden mezosfer arasında alçak bir ara katman.
. Mezosfer- bu katmanın üst sınırı 80-85 kilometredir. Burada serbest radikalleri içeren karmaşık fotokimyasal süreçler meydana gelir. Gezegenimizin uzaydan görülen o narin mavi ışıltısını sağlayanlar onlardır.
Çoğu kuyruklu yıldız ve meteorit mezosferde yanar.
. Mezopoz- hava sıcaklığı en az -90° olan bir sonraki ara katman.
. Termosfer- alt sınır 80 - 90 km yükseklikte başlar ve katmanın üst sınırı yaklaşık 800 km'de uzanır. Hava sıcaklığı artıyor. +500° C ile +1000° C arasında değişebilir. Gün içinde sıcaklık dalgalanmaları yüzlerce dereceye ulaşır! Ancak buradaki hava o kadar seyrekleşmiş ki, "sıcaklık" terimini sandığımız şekilde anlamak burada uygun değil.
. İyonosfer- Mezosfer, mezopoz ve termosferi birleştirir. Buradaki hava esas olarak oksijen ve nitrojen moleküllerinin yanı sıra yarı nötr plazmadan oluşur. İyonosfere giren güneş ışınları hava moleküllerini güçlü bir şekilde iyonize eder. Alt katmanda (90 km'ye kadar) iyonizasyon derecesi düşüktür. Ne kadar yüksek olursa iyonizasyon da o kadar fazla olur. Yani 100-110 km yükseklikte elektronlar yoğunlaşır. Bu, kısa ve orta radyo dalgalarının yansıtılmasına yardımcı olur.
İyonosferin en önemli katmanı 150-400 km yükseklikte bulunan üst katmandır. Özelliği, radyo dalgalarını yansıtmasıdır ve bu, radyo sinyallerinin önemli mesafelere iletilmesini kolaylaştırır.
Aurora gibi bir fenomenin meydana geldiği yer iyonosferdir.
. Ekzosfer- Oksijen, helyum ve hidrojen atomlarından oluşur. Bu katmandaki gaz oldukça seyrektir ve hidrojen atomları sıklıkla uzaya kaçar. Bu nedenle bu katmana “dağılım bölgesi” adı verilmektedir.
Atmosferimizin ağırlığı olduğunu öne süren ilk bilim adamı İtalyan E. Torricelli'ydi. Örneğin Ostap Bender, "Altın Buzağı" adlı romanında, her insanın 14 kg ağırlığındaki bir hava sütunu tarafından bastırıldığından yakınıyordu! Ancak büyük entrikacı biraz yanılmıştı. Bir yetişkin 13-15 tonluk bir basınçla karşılaşır! Ancak bu ağırlığı hissetmiyoruz çünkü atmosferik basınç, kişinin iç basıncıyla dengeleniyor. Atmosferimizin ağırlığı 5.300.000.000.000.000 tondur. Bu rakam devasa, ancak gezegenimizin ağırlığının yalnızca milyonda biri kadar.
Atmosfer olarak bilinen Dünya gezegenimizi çevreleyen gaz örtüsü beş ana katmandan oluşur. Bu katmanlar gezegenin yüzeyinde deniz seviyesinden (bazen aşağıda) kaynaklanır ve aşağıdaki sırayla uzaya yükselir:
- Troposfer;
- Stratosfer;
- Mezosfer;
- Termosfer;
- Ekzosfer.
Dünya atmosferinin ana katmanlarının şeması
Bu beş ana katmanın her birinin arasında, hava sıcaklığı, bileşimi ve yoğunluğunda değişikliklerin meydana geldiği "duraklamalar" adı verilen geçiş bölgeleri bulunur. Dünya'nın atmosferi duraklamalarla birlikte toplam 9 katmandan oluşur.
Troposfer: Havanın meydana geldiği yer
Troposfer, atmosferin tüm katmanları arasında (farkında olsanız da olmasanız da) en aşina olduğumuz katmandır, çünkü onun dibinde, yani gezegenin yüzeyinde yaşıyoruz. Dünyanın yüzeyini kaplar ve birkaç kilometre yukarıya doğru uzanır. Troposfer kelimesi "yerkürenin değişmesi" anlamına gelir. Bu katman günlük hava koşullarının oluştuğu yer olduğundan çok uygun bir isim.
Troposfer, gezegenin yüzeyinden başlayarak 6 ila 20 km yüksekliğe kadar yükselir. Bize en yakın olan katmanın alt üçte birlik kısmı tüm atmosferik gazların %50'sini içerir. Bu, tüm atmosferin nefes alan tek kısmıdır. Havanın, Güneş'in termal enerjisini emen dünya yüzeyi tarafından aşağıdan ısıtılması nedeniyle, yükseklik arttıkça troposferin sıcaklığı ve basıncı azalır.
En üstte tropopoz adı verilen ve troposfer ile stratosfer arasında bir tampon görevi gören ince bir katman vardır.
Stratosfer: ozonun evi
Stratosfer atmosferin bir sonraki katmanıdır. Dünya yüzeyinden 6-20 km'den 50 km'ye kadar uzanır. Bu, çoğu ticari uçağın uçtuğu ve sıcak hava balonlarının seyahat ettiği katmandır.
Burada hava yukarı aşağı akmaz, çok hızlı hava akımlarıyla yüzeye paralel hareket eder. Yükseldikçe, güneş radyasyonu ve oksijenin bir yan ürünü olan ve güneşin zararlı ultraviyole ışınlarını absorbe etme yeteneğine sahip, doğal olarak oluşan ozonun (O3) bolluğu sayesinde sıcaklık artar (meteorolojide rakımla sıcaklıktaki herhangi bir artış bilinmektedir) "ters çevirme" olarak).
Stratosferin alt kısmı daha sıcak, üst kısmı daha soğuk olduğundan, atmosferin bu kısmında konveksiyon (hava kütlelerinin dikey hareketi) nadirdir. Aslında troposferde şiddetli bir fırtınayı stratosferden görebilirsiniz çünkü katman, fırtına bulutlarının nüfuz etmesini önleyen bir konveksiyon başlığı görevi görür.
Stratosferden sonra yine bu kez stratopoz adı verilen bir tampon tabaka bulunur.
Mezosfer: Orta atmosfer
Mezosfer, Dünya yüzeyinden yaklaşık 50-80 km uzaklıkta bulunur. Üst mezosfer, sıcaklığın -143°C'nin altına düşebildiği, Dünya üzerindeki en soğuk doğal yerdir.
Termosfer: Üst atmosfer
Mezosfer ve mezopozdan sonra, gezegenin yüzeyinin 80 ila 700 km yukarısında yer alan termosfer gelir ve atmosferik zarftaki toplam havanın %0,01'inden azını içerir. Buradaki sıcaklıklar +2000°C'ye kadar ulaşıyor ancak havanın aşırı ince olması ve ısıyı aktaracak gaz moleküllerinin bulunmaması nedeniyle bu yüksek sıcaklıklar çok soğuk olarak algılanıyor.
Ekzosfer: Atmosfer ile uzay arasındaki sınır
Dünya yüzeyinden yaklaşık 700-10.000 km yükseklikte ekzosfer bulunur - atmosferin dış kenarı, uzayı çevreleyen. Burada hava durumu uyduları Dünya'nın etrafında dönüyor.
İyonosfer ne olacak?
İyonosfer ayrı bir katman olmayıp aslında terim 60 ila 1000 km yükseklik arasındaki atmosferi ifade etmek için kullanılıyor. Mezosferin en üst kısımlarını, termosferin tamamını ve ekzosferin bir kısmını içerir. İyonosfer adını alır çünkü atmosferin bu kısmında Güneş'ten gelen radyasyon, Dünya'nın manyetik alanlarından geçerken iyonize olur. Bu fenomen yerden kuzey ışıkları olarak gözlemlenmektedir.
Atmosfer gezegenimizin en önemli bileşenlerinden biridir. İnsanları güneş radyasyonu ve uzay enkazı gibi uzayın zorlu koşullarından “korunan” odur. Ancak atmosfere ilişkin pek çok gerçek çoğu insan tarafından bilinmemektedir.
Gökyüzünün gerçek rengi
İnanması zor olsa da gökyüzü aslında mor. Işık atmosfere girdiğinde hava ve su parçacıkları ışığı emerek saçar. Aynı zamanda en çok mor renk saçılır, bu yüzden insanlar mavi gökyüzü görürler.
Dünya atmosferinde özel bir unsur
Birçoğunun okuldan hatırladığı gibi, Dünya'nın atmosferi yaklaşık %78 nitrojen, %21 oksijen ve az miktarda argon, karbondioksit ve diğer gazlardan oluşur. Ancak çok az insan, atmosferimizin şu ana kadar bilim adamları tarafından (67P kuyruklu yıldızı dışında) keşfedilen ve serbest oksijene sahip olan tek atmosfer olduğunu biliyor. Oksijen oldukça reaktif bir gaz olduğundan, uzaydaki diğer kimyasallarla sıklıkla reaksiyona girer. Dünyadaki saf formu gezegeni yaşanabilir kılar.
Gökyüzünde beyaz şerit
Elbette bazı insanlar bazen jet uçağının arkasında neden gökyüzünde beyaz bir şerit kaldığını merak etmişlerdir. Kontrails olarak bilinen bu beyaz izler, uçağın motorundan çıkan sıcak, nemli egzoz gazlarının daha soğuk dış havayla karışmasıyla oluşur. Egzozdan çıkan su buharı donarak görünür hale gelir.
Atmosferin ana katmanları
Dünya'nın atmosferi, gezegende yaşamı mümkün kılan beş ana katmandan oluşur. Bunlardan ilki olan troposfer, deniz seviyesinden ekvatorda yaklaşık 17 km yüksekliğe kadar uzanır. Hava olaylarının çoğu burada meydana gelir.
Ozon tabakası
Atmosferin bir sonraki katmanı olan stratosfer, ekvatorda yaklaşık 50 km yüksekliğe ulaşır. İnsanları tehlikeli ultraviyole ışınlarından koruyan ozon tabakasını içerir. Bu katman troposferin üzerinde olsa da aslında güneş ışınlarından emilen enerji nedeniyle daha sıcak olabilir. Çoğu jet uçağı ve meteoroloji balonu stratosferde uçar. Uçaklar yerçekimi ve sürtünmeden daha az etkilendikleri için daha hızlı uçabilirler. Hava balonları, çoğu troposferin alt kısımlarında meydana gelen fırtınaların daha iyi bir resmini sağlayabilir.
Mezosfer
Mezosfer, gezegenin yüzeyinden 85 km yüksekliğe kadar uzanan orta katmandır. Sıcaklığı -120 °C civarında seyrediyor. Dünya atmosferine giren meteorların çoğu mezosferde yanıyor. Uzaya uzanan son iki katman termosfer ve ekzosferdir.
Atmosferin kaybolması
Dünya büyük olasılıkla atmosferini birkaç kez kaybetti. Gezegen magma okyanuslarıyla kaplandığında, büyük yıldızlararası nesneler ona çarptı. Ay'ı da oluşturan bu çarpmalar, gezegenin atmosferini ilk kez oluşturmuş olabilir.
Atmosferdeki gazlar olmasaydı...
Atmosferdeki çeşitli gazlar olmasaydı, Dünya insan varlığı için fazla soğuk olurdu. Su buharı, karbondioksit ve diğer atmosferik gazlar güneşten gelen ısıyı emer ve onu gezegenin yüzeyine “dağıtarak” yaşanabilir bir iklim yaratılmasına yardımcı olur.
Ozon tabakasının oluşumu
Kötü şöhretli (ve önemli) ozon tabakası, oksijen atomlarının güneşten gelen ultraviyole ışıkla reaksiyona girerek ozon oluşturmasıyla oluştu. Güneşten gelen zararlı radyasyonun çoğunu emen ozondur. Önemine rağmen, ozon tabakası, okyanuslarda minimum ozon konsantrasyonunu oluşturmak için gereken oksijen miktarını atmosfere salmaya yetecek kadar yaşamın ortaya çıkmasından sonra nispeten yakın zamanda oluşmuştur.
İyonosfer
İyonosfer bu isimle anılır çünkü uzaydan ve güneşten gelen yüksek enerjili parçacıklar iyonların oluşmasına yardımcı olarak gezegenin etrafında bir "elektrik katmanı" oluşturur. Uyduların olmadığı zamanlarda bu katman radyo dalgalarının yansıtılmasına yardımcı oluyordu.
Asit yağmuru
Tüm ormanları yok eden ve su ekosistemlerini tahrip eden asit yağmuru, atmosferde kükürt dioksit veya nitrojen oksit parçacıklarının su buharına karışarak yağmur olarak yere düşmesiyle oluşur. Bu kimyasal bileşikler doğada da bulunur: volkanik patlamalar sırasında kükürt dioksit, yıldırım çarpması sırasında ise nitrojen oksit üretilir.
Yıldırım gücü
Yıldırım o kadar güçlüdür ki, tek bir yıldırım çevredeki havayı 30.000°C'ye kadar ısıtabilir. Hızlı ısınma, yakındaki havanın patlayıcı bir şekilde genleşmesine neden olur ve bu, gök gürültüsü adı verilen bir ses dalgası olarak duyulur.
şafak
Aurora Borealis ve Aurora Australis (kuzey ve güney auroraları), atmosferin dördüncü seviyesi olan termosferde meydana gelen iyon reaksiyonlarından kaynaklanır. Güneş rüzgarından gelen yüksek yüklü parçacıklar, gezegenin manyetik kutupları üzerindeki hava molekülleriyle çarpıştığında parlıyor ve göz kamaştırıcı ışık gösterileri yaratıyor.
Gün batımı
Gün batımları genellikle gökyüzü yanıyormuş gibi görünür, çünkü küçük atmosferik parçacıklar ışığı saçarak turuncu ve sarı tonlarda yansıtır. Gökkuşaklarının oluşumunun temelinde de aynı prensip vardır.
Üst atmosferin sakinleri
2013 yılında bilim insanları minik mikropların Dünya yüzeyinin kilometrelerce üzerinde hayatta kalabildiğini keşfetti. Gezegenin 8-15 km yukarısında, organik kimyasalları yok eden ve atmosferde yüzerek onlarla "beslenen" mikroplar keşfedildi.
Dünya'nın atmosferi gezegenimizin gazdan oluşan zarfıdır ve gezegenin yüzeyinden binlerce kilometre yüksekliğe kadar uzanır. Yüksek dinamizm, fiziksel heterojenlik ve biyolojik faktörlere karşı hassasiyet ile karakterizedir. Dünya atmosferinin milyarlarca yıllık tarihi boyunca, onun bileşimini en güçlü şekilde değiştiren canlılar oldu.
Atmosfer, uzaydan gelebilecek her türlü tehdide karşı koruyucu kubbemizdir. Gezegene düşen meteorların çoğunu yakar ve sahip olduğu ozon tabakası, enerjisi canlılar için ölümcül olan Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyona karşı filtre görevi görür. Buna ek olarak, Dünya yüzeyinde konforlu bir sıcaklığı koruyan da atmosferdir - güneş ışınlarının bulutlardan tekrar tekrar yansımasıyla elde edilen sera etkisi olmasaydı, Dünya ortalama 20-30 derece daha soğuk olurdu. Atmosferdeki suyun dolaşımı ve hava kütlelerinin hareketi, yalnızca sıcaklık ve nemi dengelemekle kalmıyor, aynı zamanda dünyadaki peyzaj formları ve mineral çeşitliliğini de yaratıyor; böyle bir zenginlik, güneş sisteminin başka hiçbir yerinde bulunamaz.
Atmosferin kütlesi 5,2×1018 kilogramdır. Gaz halindeki kabuklar Dünya'dan binlerce kilometre uzakta olmasına rağmen, yalnızca bir eksen etrafında gezegenin dönüş hızına eşit bir hızda dönenler atmosfer olarak kabul edilir. Böylece, Dünya atmosferinin yüksekliği yaklaşık 1000 kilometredir ve üst katman olan ekzosferde (Yunanca "dış küreden") dış uzaya sorunsuz bir şekilde geçiş yapar.
Hava her ne kadar homojen görünse de çeşitli gazların karışımıdır. Sadece atmosferin hacminin en az binde birini kaplayanları alırsak, zaten 12 tane olacaktır. Genel resme bakarsak, periyodik tablonun tamamı aynı anda havadadır!
Ancak Dünya bu çeşitliliğe hemen ulaşmayı başaramadı. Dünya atmosferinin bu kadar karmaşık hale gelmesi, yalnızca kimyasal elementlerin benzersiz tesadüfleri ve yaşamın varlığı sayesinde olmuştur. Gezegenimiz bu süreçlerin jeolojik izlerini koruyarak milyarlarca yıl geriye bakmamızı sağladı.
4,3 milyar yıl önce genç Dünya'yı kaplayan ilk gazlar, Jüpiter gibi gaz devlerinin atmosferinin temel bileşenleri olan hidrojen ve helyumdu. Bunlar en temel maddelerdir - Güneş'i ve çevresindeki gezegenleri doğuran bulutsunun kalıntılarından oluşuyordu ve gezegenlerin çekim merkezlerinin etrafına bolca yerleşmişlerdi. Konsantrasyonları çok yüksek değildi ve düşük atom kütleleri onların uzaya kaçmalarına olanak tanıdı ki bugün de bunu yapıyorlar. Bugün bunların toplam özgül ağırlığı, Dünya atmosferinin toplam kütlesinin %0,00052'sidir (%0,00002 hidrojen ve %0,0005 helyum), ki bu çok küçüktür.
Bununla birlikte, Dünya'nın içinde, sıcak bağırsaklardan kaçmaya çalışan birçok madde yatıyordu. Volkanlardan, başta amonyak, metan ve karbondioksitin yanı sıra kükürt olmak üzere büyük miktarda gaz salındı. Amonyak ve metan daha sonra nitrojene ayrıştı ve nitrojen şu anda Dünya atmosferinin kütlesinde aslan payını kaplıyor - %78.
Ancak Dünya atmosferinin bileşimindeki gerçek devrim, oksijenin gelişiyle gerçekleşti. Aynı zamanda doğal olarak da ortaya çıktı; genç gezegenin sıcak mantosu, aktif olarak yer kabuğunun altında sıkışan gazlardan kurtuluyordu. Ayrıca yanardağlardan yayılan su buharı, güneşin ultraviyole ışınımının etkisi altında hidrojen ve oksijene bölündü.
Ancak bu oksijenin atmosferde uzun süre kalabilmesi mümkün değildi. Gezegenin yüzeyindeki karbon monoksit, serbest demir, kükürt ve diğer birçok elementle reaksiyona girdi ve yüksek sıcaklıklar ve güneş radyasyonu kimyasal süreçleri katalize etti. Bu durum ancak canlı organizmaların ortaya çıkmasıyla değişti.
İlk olarak, o kadar çok oksijen salmaya başladılar ki, sadece yüzeydeki tüm maddeleri oksitlemekle kalmadı, aynı zamanda birikmeye de başladı - birkaç milyar yıl içinde miktarı atmosferin toplam kütlesinin sıfırdan% 21'ine çıktı.
İkincisi, canlı organizmalar kendi iskeletlerini inşa etmek için aktif olarak atmosferik karbonu kullandılar. Faaliyetlerinin bir sonucu olarak, yer kabuğu tüm jeolojik organik malzeme ve fosil katmanlarıyla dolduruldu ve karbondioksit çok daha az hale geldi.
Ve son olarak aşırı oksijen, canlı organizmaları ultraviyole radyasyondan korumaya başlayan ozon tabakasını oluşturdu. Yaşam daha aktif bir şekilde gelişmeye ve yeni, daha karmaşık formlar kazanmaya başladı - bakteriler ve algler arasında oldukça organize yaratıklar ortaya çıkmaya başladı. Bugün ozon Dünya'nın toplam kütlesinin yalnızca %0,00001'ini kaplıyor.
Muhtemelen, Dünya'daki gökyüzünün mavi renginin de Güneş'in tüm gökkuşağı spektrumundaki oksijen tarafından yaratıldığını biliyorsunuzdur; mavi renkten sorumlu olan kısa ışık dalgalarını en iyi şekilde dağıtır. Aynı etki uzayda da işliyor - uzaktan bakıldığında Dünya mavi bir pusla kaplanmış gibi görünüyor ve uzaktan bakıldığında tamamen mavi bir noktaya dönüşüyor.
Ayrıca atmosferde önemli miktarlarda soy gazlar bulunmaktadır. Bunların arasında en önemlisi atmosferdeki payı %0,9-1 olan argondur. Kaynağı, Dünya'nın derinliklerindeki nükleer süreçlerdir ve litosferik plakalardaki mikro çatlaklar ve volkanik patlamalar yoluyla yüzeye ulaşır (helyum atmosferde bu şekilde görünür). Soy gazlar fiziksel özellikleri nedeniyle atmosferin üst katmanlarına yükselir ve oradan da uzaya kaçarlar.
Görebildiğimiz gibi, Dünya'nın atmosferinin bileşimi birden fazla kez değişti, hem de çok güçlü bir şekilde; ama bu milyonlarca yıl sürdü. Öte yandan, yaşamsal olaylar oldukça kararlıdır; Dünya'da 100 kat daha az oksijen olsa bile ozon tabakası var olacak ve işlevini yerine getirecektir. Gezegenin genel tarihinin arka planında insan faaliyetleri ciddi izler bırakmadı. Ancak yerel ölçekte medeniyet, en azından kendisi için sorun yaratma kapasitesine sahiptir. Hava kirleticileri Çin'in Pekin kentinde yaşayanlar için hayatı çoktan tehlikeye soktu ve büyük şehirlerin üzerindeki dev kirli sis bulutları uzaydan bile görülebiliyor.
Atmosfer yapısı
Ancak ekzosfer atmosferimizin tek özel katmanı değildir. Birçoğu var ve her birinin kendine özgü özellikleri var. Birkaç temel şeye bakalım.
Troposfer
Atmosferin en alt ve en yoğun katmanına troposfer denir. Makalenin okuyucusu artık tam olarak "en alt" kısmındadır - tabii şu anda uçakta uçan 500 bin kişiden biri olmadığı sürece. Troposferin üst sınırı enleme bağlıdır (gezegeni ekvatorda daha geniş hale getiren Dünya'nın dönüşünün merkezkaç kuvvetini hatırlıyor musunuz?) ve kutuplarda 7 kilometreden ekvatorda 20 kilometreye kadar değişir. Ayrıca troposferin boyutu mevsime bağlıdır; hava ne kadar sıcaksa üst sınır da o kadar yüksek olur.
"Troposfer" adı, "dönüş, değişim" anlamına gelen eski Yunanca "tropos" kelimesinden gelir. Bu, atmosferik katmanın özelliklerini oldukça doğru bir şekilde yansıtır - en dinamik ve üretkendir. Bulutların toplandığı ve suyun dolaştığı, kasırgaların ve antisiklonların yaratıldığı ve rüzgarların üretildiği yer troposferdedir; "hava" ve "iklim" dediğimiz tüm süreçler gerçekleşir. Ek olarak, bu en büyük ve yoğun katmandır - atmosferin kütlesinin% 80'ini ve neredeyse tüm su içeriğini oluşturur. Canlı organizmaların çoğu burada yaşıyor.
Herkes bilir ki ne kadar yükseğe çıkılırsa hava o kadar soğur. Bu doğrudur; her 100 metrede bir, hava sıcaklığı 0,5-0,7 derece düşer. Bununla birlikte, prensip yalnızca troposferde çalışır; daha sonra sıcaklık, rakım arttıkça artmaya başlar. Troposfer ile stratosfer arasında sıcaklığın sabit kaldığı bölgeye tropopoz denir. Yükseklik arttıkça rüzgar da hızlanır (yukarı doğru kilometre başına 2-3 km/s). Bu nedenle paraşüt ve yelken kanatlar uçuş için yüksek yaylaları ve dağları tercih ederler - orada her zaman "dalgayı yakalayabilirler".
Atmosferin litosfer ile temas halinde olduğu, daha önce bahsedilen hava tabanına yüzey sınır tabakası denir. Atmosfer dolaşımındaki rolü inanılmaz derecede büyüktür; yüzeyden ısı ve radyasyonun aktarımı rüzgarlar ve basınç farklılıkları yaratır, dağlar ve diğer arazi düzensizlikleri bunları yönlendirir ve ayırır. Su değişimi hemen gerçekleşir - 8-12 gün içinde okyanuslardan ve yüzeyden alınan tüm su geri döner ve troposferi bir tür su filtresine dönüştürür.
İlginç bir gerçek, bitkilerin yaşamındaki önemli bir süreç olan terlemenin, atmosferle su alışverişine dayanmasıdır. Onun yardımıyla gezegenin bitki örtüsü iklimi aktif olarak etkiler - örneğin geniş yeşil alanlar havayı yumuşatır ve sıcaklık değişiklikleri. Suya doymuş bölgelerdeki bitkiler topraktan aldıkları suyun %99'unu buharlaştırır. Örneğin, yaz boyunca bir hektar buğday atmosfere 2-3 bin ton su salar; bu, cansız toprağın salabileceğinden çok daha fazladır.
Dünya yüzeyindeki normal basınç yaklaşık 1000 milibardır. Standart, bir "atmosfer" olan 1013 mbar'lık bir basınç olarak kabul edilir - muhtemelen bu ölçü birimiyle zaten karşılaşmışsınızdır. İrtifa arttıkça basınç hızla düşer: troposferin sınırlarında (12 kilometre yükseklikte) zaten 200 mBar'dır ve 45 kilometre yükseklikte tamamen 1 mBar'a düşer. Bu nedenle, Dünya atmosferinin tüm kütlesinin% 80'inin doymuş troposferde toplanması şaşırtıcı değildir.
Stratosfer
Atmosferin 8 km (kutupta) ile 50 km (ekvatorda) arasında yer alan tabakasına stratosfer denir. Adı diğer Yunanca "döşeme, katman" anlamına gelen "stratos" kelimesinden gelmektedir. Bu, Dünya atmosferinin neredeyse hiç su buharının bulunmadığı son derece nadir bir bölgesidir. Stratosferin alt kısmındaki hava basıncı yüzey basıncından 10 kat, üst kısmında ise 100 kat daha azdır.
Troposfer hakkındaki sohbetimizde, içindeki sıcaklığın yüksekliğe bağlı olarak azaldığını zaten öğrenmiştik. Stratosferde her şey tam tersi şekilde gerçekleşir; rakım arttıkça sıcaklık –56°C'den 0–1°C'ye yükselir. Stratosfer ve mezosfer arasındaki sınır olan stratopozda ısınma durur.
Yolcu uçakları ve süpersonik uçaklar genellikle stratosferin alt katmanlarında uçar - bu onları yalnızca troposferdeki hava akışlarının dengesizliğinden korumakla kalmaz, aynı zamanda düşük aerodinamik sürükleme nedeniyle hareketlerini de kolaylaştırır. Düşük sıcaklıklar ve ince hava, özellikle uzun mesafeli uçuşlar için önemli olan yakıt tüketimini optimize etmeyi mümkün kılıyor.
Bununla birlikte, bir uçak için teknik bir irtifa sınırı vardır; jet motorlarının çalışması için stratosferde çok küçük olan hava akışı gereklidir. Buna göre türbinde gerekli hava basıncını sağlamak için uçağın ses hızından daha hızlı hareket etmesi gerekmektedir. Bu nedenle, yalnızca savaş araçları ve Concordes gibi süpersonik uçaklar stratosferde yükseklere (18-30 kilometre yükseklikte) hareket edebilir. Yani stratosferin ana "sakinleri" balonlara bağlı hava durumu sondalarıdır - orada uzun süre kalabilirler ve altta yatan troposferin dinamikleri hakkında bilgi toplayabilirler.
Aeroplankton adı verilen mikroorganizmalar atmosferde ozon tabakasına kadar bulunur. Ancak stratosferde yalnızca bakteriler hayatta kalamaz. Böylece bir gün özel bir akbaba türü olan Afrika akbabası, 11,5 bin kilometre yükseklikte bir uçağın motoruna bindi. Ve bazı ördekler göçleri sırasında Everest'in üzerinde sakince uçuyorlar.
Ancak stratosferde bulunan en büyük canlı hâlâ insandır. Şu anki yükseklik rekoru Google'ın başkan yardımcısı Alan Eustace tarafından kırıldı. Atlamanın yapıldığı gün 57 yaşındaydı! Özel bir balonla deniz seviyesinden 41 kilometre yüksekliğe yükseldi ve ardından paraşütle aşağıya atladı. Düşüşün zirvesinde ulaştığı hız 1342 km/saatti; ses hızından daha fazla! Aynı zamanda Eustace, ses hızı eşiğini bağımsız olarak aşan ilk kişi oldu (yaşam desteği için uzay giysisini ve iniş için paraşütleri bütünüyle saymazsak).
İlginç bir gerçek şu ki, Eustace'in balondan ayrılmak için, uzay roketlerinin aşamaları ayırırken kullandığına benzer bir patlayıcı cihaza ihtiyacı vardı.
Stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırda ise meşhur ozon tabakası bulunmaktadır. Dünya yüzeyini ultraviyole ışınlarının etkilerinden korur ve aynı zamanda gezegendeki yaşamın yayılmasının üst sınırı olarak hizmet eder - bunun üzerinde sıcaklık, basınç ve kozmik radyasyon en kalıcı olanlara bile hızla son verecektir. bakteriler.
Bu kalkan nereden geldi? Cevap inanılmaz - canlı organizmalar tarafından, daha doğrusu çeşitli bakterilerin, alglerin ve bitkilerin çok eski zamanlardan beri salgıladığı oksijen tarafından yaratıldı. Atmosferin yukarılarına doğru yükselen oksijen, ultraviyole radyasyonla temas eder ve fotokimyasal reaksiyona girer. Sonuç olarak soluduğumuz sıradan oksijenden O2, ozon - O3 elde edilir.
Paradoksal olarak Güneş'in radyasyonunun yarattığı ozon bizi aynı radyasyondan koruyor! Ozon ayrıca ultraviyole radyasyonu yansıtmaz, ancak emer, böylece etrafındaki atmosferi ısıtır.
Mezosfer
Stratosferin üstünde - daha doğrusu stratopozun üstünde, sabit sıcaklığın sınır katmanının - mezosfer olduğundan bahsetmiştik. Bu nispeten küçük katman, yüksekliği 40-45 ila 90 kilometre arasında yer alır ve gezegenimizdeki en soğuk yerdir; mezosferin üst katmanı olan mezopozda hava –143°C'ye kadar soğur.
Mezosfer, Dünya atmosferinin en az çalışılan kısmıdır. Yüzey basıncından bin ila on bin kat daha düşük olan son derece düşük gaz basıncı, balonların hareketini sınırlar; kaldırma kuvvetleri sıfıra ulaşır ve oldukları yerde asılı kalırlar. Aynı şey jet uçaklarında da olur - uçağın kanadının ve gövdesinin aerodinamiği anlamını yitirir. Bu nedenle, ister roketler ister roket motorlu uçaklar - roket uçakları - mezosferde uçabilir. Bunlar arasında dünyanın en hızlı uçağı unvanını taşıyan X-15 roket uçağı da yer alıyor: 108 kilometre yüksekliğe ve ses hızının 6,72 katı olan 7200 km/saat hıza ulaştı.
Ancak X-15'in rekor uçuşu yalnızca 15 dakika sürdü. Bu, mezosferde hareket eden araçların genel sorununu simgeliyor; kapsamlı bir araştırma yapmak için çok hızlılar ve belirli bir yükseklikte uzun süre kalmıyorlar, daha yükseğe uçmuyorlar veya aşağıya düşüyorlar. Ayrıca mezosfer, uydular veya yörünge altı sondalar kullanılarak keşfedilemez; atmosferin bu katmanındaki basınç düşük olmasına rağmen, uzay aracını yavaşlatır (ve bazen yakar). Bu zorluklardan dolayı, bilim adamları mezosfere sıklıkla "ignorosfer" adını verirler ("cehalet"in cehalet, bilgi eksikliği anlamına geldiği İngilizce "ignorosfer" kelimesinden gelir).
Aynı zamanda Dünya'ya düşen meteorların çoğunun yandığı yer de mezosferdir; "Ağustos meteor yağmuru" olarak bilinen Perseid meteor yağmuru da burada patlak verir. Işık etkisi, kozmik bir cismin Dünya atmosferine 11 km/s'den daha yüksek bir hızla dar bir açıyla girmesiyle ortaya çıkar; göktaşı sürtünme kuvveti nedeniyle yanar.
Mezosferde kütlelerini kaybeden "uzaylıların" kalıntıları kozmik toz şeklinde Dünya'ya yerleşiyor - gezegene her gün 100 ila 10 bin ton göktaşı maddesi düşüyor. Tek tek toz tanecikleri çok hafif olduğundan, bunların Dünya yüzeyine ulaşması bir ay kadar sürer! Bulutların içine düştüklerinde onları ağırlaştırırlar ve hatta bazen yağmura bile neden olurlar; tıpkı volkanik kül veya nükleer patlamalardan kaynaklanan parçacıkların onlara neden olduğu gibi. Ancak kozmik tozun yağmur oluşumu üzerindeki etkisinin küçük olduğu düşünülüyor - 10 bin ton bile Dünya atmosferinin doğal dolaşımını ciddi şekilde değiştirmek için yeterli değil.
Termosfer. Karman hattında servis. Fotoğrafta atmosferin tüm katmanları açıkça görülüyor.
Mezosferin üzerinde, deniz seviyesinden 100 kilometre yükseklikte, Dünya ile uzay arasındaki geleneksel sınır olan Karman çizgisi geçmektedir. Orada Dünya ile birlikte dönen ve teknik olarak atmosfere giren gazlar olmasına rağmen, Karman çizgisinin üzerindeki miktarları gözle görülemeyecek kadar azdır. Bu nedenle 100 kilometre irtifayı aşan her uçuş zaten uzay sayılıyor.
Atmosferin en uzun tabakası olan termosferin alt sınırı Karman çizgisine denk gelir. 800 kilometre yüksekliğe kadar yükselir ve son derece yüksek sıcaklıklarla karakterize edilir; 400 kilometre yükseklikte maksimum 1800°C'ye ulaşır!
Çok sıcak, değil mi? 1538°C sıcaklıkta demir erimeye başlıyor; peki uzay aracı termosferde nasıl sağlam kalıyor? Her şey üst atmosferdeki son derece düşük gaz konsantrasyonuyla ilgilidir - termosferin ortasındaki basınç, Dünya yüzeyindeki hava konsantrasyonundan 1.000.000 daha azdır! Bireysel parçacıkların enerjisi yüksektir, ancak aralarındaki mesafe çok büyüktür ve uzay aracı esasen boşluktadır. Ancak bu, mekanizmaların yaydığı ısıdan kurtulmalarına yardımcı olmuyor - ısıyı dağıtmak için tüm uzay araçları fazla enerji yayan radyatörlerle donatılmıştır.
Sadece bir not. Yüksek sıcaklıklar söz konusu olduğunda, sıcak maddenin yoğunluğunu her zaman dikkate almak gerekir; örneğin Hadron Çarpıştırıcısındaki bilim adamları, maddeyi aslında Güneş'in sıcaklığına kadar ısıtabilirler. Ancak bunların bireysel moleküller olacağı açıktır; güçlü bir patlama için bir gram yıldız maddesi yeterli olacaktır. Bu nedenle, termosferdeki sıcaklıktan korkmadığımız gibi, bize Çarpıştırıcının “ellerinden” dünyanın yakın sonunu vaat eden sarı basına da inanmamalıyız.
Termosfer aslında açık alandır; ilk Sovyet Sputnik'in yörüngesi onun sınırları içindeydi. Ayrıca, Yuri Gagarin'in de bulunduğu Vostok-1 uzay aracının uçuşunun merkez üssü - Dünya üzerindeki en yüksek nokta - vardı. Dünyanın yüzeyini, okyanusunu ve atmosferini incelemek için Google Haritalar uyduları gibi birçok yapay uydu da bu yükseklikte fırlatılır. Dolayısıyla LEO'dan (Astronotikte yaygın bir terim olan Düşük Referans Yörüngesi) bahsediyorsak, vakaların %99'u termosferdedir.
İnsanların ve hayvanların yörünge uçuşları sadece termosferde gerçekleşmez. Gerçek şu ki, Dünya'nın radyasyon kuşakları 500 kilometre yükseklikte üst kısmında uzanıyor. Yüklü güneş rüzgarı parçacıklarının manyetosfer tarafından yakalanıp biriktirildiği yer burasıdır. Radyasyon kuşaklarında uzun süre kalmak canlı organizmalara ve hatta elektronik cihazlara onarılamaz zararlar verir - bu nedenle tüm yüksek yörüngeli araçlar radyasyondan korunur.
Auroralar
Kutup enlemlerinde genellikle muhteşem ve görkemli bir gösteri ortaya çıkar - auroralar. Gökyüzünde parıldayan çeşitli renk ve şekillerde uzun, parlak yaylara benziyorlar. Dünya, görünüşünü manyetosferine, daha doğrusu kutupların yakınında bulunan deliklere borçludur. Güneş rüzgarından gelen yüklü parçacıklar patlayarak atmosferin parlamasına neden oldu. Burada en muhteşem ışıklara hayran kalabilir ve kökenleri hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
Günümüzde auroralar, Kanada veya Norveç gibi kutup çevresindeki ülkelerde yaşayanlar için sıradan bir olaydır ve herhangi bir turistin seyahat programında zorunlu bir öğedir; ancak daha önce bunlara doğaüstü özellikler atfedilirdi. Antik çağda insanlar çok renkli ışıkları cennete açılan kapılar, efsanevi yaratıklar ve ruhların şenlik ateşleri olarak görüyorlardı ve onların davranışları kehanet olarak görülüyordu. Ve atalarımız anlaşılabilir - kendi zihinlerindeki eğitim ve inanç bile bazen doğanın güçlerine olan saygılarını dizginleyemez.
Ekzosfer
Alt sınırı 700 kilometre yükseklikten geçen Dünya atmosferinin son katmanı ekzosferdir (diğer Yunan kızamık "exo" dan - dışarı, dışarı). İnanılmaz derecede dağınıktır ve esas olarak en hafif element olan hidrojenin atomlarından oluşur; Ayrıca Güneş'in her yere nüfuz eden radyasyonu tarafından yüksek oranda iyonize edilen bireysel oksijen ve nitrojen atomları da vardır.
Dünya'nın ekzosferinin boyutları inanılmaz derecede büyüktür - gezegenden 100 bin kilometreye kadar uzanan Dünya'nın koronasına, geocoronaya doğru büyür. Çok nadirdir - parçacıkların konsantrasyonu sıradan havanın yoğunluğundan milyonlarca kat daha azdır. Ancak Ay, uzaktaki bir uzay aracı için Dünya'yı gizlerse, o zaman tıpkı Güneş'in tepesinin bir tutulma sırasında bizim için görülebilmesi gibi, gezegenimizin tacı da görünür olacaktır. Ancak bu fenomen henüz gözlemlenmemiştir.
Aynı zamanda Dünya atmosferinin hava koşullarının meydana geldiği yer ekzosferdedir - gezegenin çekim merkezinden büyük mesafe nedeniyle parçacıklar toplam gaz kütlesinden kolayca ayrılır ve kendi yörüngelerine girer. Bu olaya atmosferik yayılım denir. Gezegenimiz atmosferden her saniye 3 kilo hidrojen ve 50 gram helyum kaybediyor. Yalnızca bu parçacıklar genel gaz kütlesinden kaçabilecek kadar hafiftir.
Basit hesaplamalar, Dünya'nın yılda yaklaşık 110 bin ton atmosferik kütleyi kaybettiğini gösteriyor. Bu tehlikeli mi? Aslında hayır; gezegenimizin hidrojen ve helyum "üretme" kapasitesi kayıp oranını aşıyor. Ayrıca kaybolan maddenin bir kısmı zamanla atmosfere geri dönüyor. Oksijen ve karbondioksit gibi önemli gazlar ise Dünya'yı toplu halde terk edemeyecek kadar ağırdır; dolayısıyla Dünya atmosferinin kaçması konusunda endişelenmenize gerek yok.
İlginç bir gerçek şu ki, dünyanın sonunun "peygamberleri", eğer Dünya'nın çekirdeği dönmeyi bırakırsa, atmosferin güneş rüzgârının baskısı altında hızla aşınacağını sık sık söylüyorlar. Ancak okuyucumuz, Dünya'ya yakın atmosferin, çekirdeğin dönüşünden bağımsız olarak hareket edecek olan yerçekimi kuvvetleri tarafından bir arada tutulduğunu biliyor. Bunun açık bir kanıtı, sabit bir çekirdeğe ve zayıf bir manyetik alana sahip olan, ancak atmosferi dünyanınkinden 93 kat daha yoğun ve ağır olan Venüs'tür. Ancak bu, dünyanın çekirdeğinin dinamiklerini durdurmanın güvenli olduğu anlamına gelmiyor; o zaman gezegenin manyetik alanı ortadan kalkacak. Rolü, atmosferi kontrol altına almaktan çok, gezegenimizi kolaylıkla radyoaktif bir çöle dönüştürebilecek güneş rüzgârından gelen yüklü parçacıklara karşı koruma sağlamak açısından önemlidir.
Astronomide Dünya'nın atmosferi
Diğer gezegenlerin atmosferinin rengi bize bileşiminin sırlarını açığa çıkarıyor. Mars'ın atmosferi, yüzeyiyle aynı kırmızı renk tonuna sahiptir. Bunun nedeni Mars'taki baskın gazın karbondioksit olmasıdır. Aynı şey ötegezegenler için de geçerli. Renk spektrumlarını analiz ederek, gezegenin neye benzediğini bile bilmeden atmosferin bileşimi hakkında bilgi edinebiliriz.
Ve bildiğimiz gibi atmosferin bileşimi bize gezegen hakkında çok şey anlatabilir. Çok fazla karbondioksit varsa, bu, gezegende volkanların şiddetlendiği ve aktif jeolojik süreçlerin gerçekleştiği anlamına gelir. Atmosferdeki su buharı yüzeydeki okyanusları garanti etmez ancak bir oksijen kaynağıdır. Ve mevcut oksijen fazlası, yaşamın varlığının neredeyse yüzde yüz garantisidir. Sonuçta, siz ve ben, canlı olmayan kaynaklardan gelen oksijenin hemen kimyasal reaksiyonlara harcandığını ve birikmesi için bir biyotik kaynağa ihtiyaç duyulduğunu zaten biliyoruz.
Ayrıca tüm gazlar ve sıvılar benzer kimyasal kanunlara göre dolaşırlar. Su kendine has özelliklere sahip bir madde olmasına rağmen atmosferin vazgeçilmez bir bileşeni değildir. Satürn'ün uydusu Titan'da, yapı olarak Dünya'nınkine benzer gazlı bir kabuk vardır. İçinde aynı bulut sınıflarının tümü oluşuyor, sıvı atmosferde aynı şekilde dolaşıyor - ancak sıcaklığı yüz derece daha düşük ve su yerine metan görünüyor!
Atmosfer aynı zamanda Dünya yüzeyinde belirgin izler bırakır. Bir uzay nesnesi atmosferini kaybettikten sonra bile rüzgar erozyonunun belirtileri devam ediyor. Yabancı ve Dünya manzaralarını karşılaştırarak, tarihlerini doğru bir şekilde belirlemek mümkündür - örneğin, Mars'ın kabartmasının uydu görüntülerinden yapılan teorik araştırmalar, Mars gezicilerinin çalışması sırasında doğrulandı.
Atmosfer, Dünya'da yaşamı mümkün kılan şeydir. İlkokuldaki atmosfere ilişkin ilk bilgileri ve gerçekleri alıyoruz. Lisede coğrafya derslerinde bu kavrama daha çok aşina oluyoruz.
Dünya atmosferi kavramı
Sadece Dünya'nın değil, diğer gök cisimlerinin de bir atmosferi vardır. Gezegenleri çevreleyen gaz kabuğuna verilen addır. Bu gaz katmanının bileşimi gezegenler arasında önemli ölçüde farklılık gösterir. Hava olarak da adlandırılan hava hakkındaki temel bilgilere ve gerçeklere bakalım.
En önemli bileşeni oksijendir. Bazı insanlar yanılgıya düşerek dünya atmosferinin tamamen oksijenden oluştuğunu düşünürler, oysa gerçekte hava bir gaz karışımıdır. %78 nitrojen ve %21 oksijen içerir. Geriye kalan yüzde bir ise ozon, argon, karbondioksit ve su buharını içerir. Bu gazların yüzdesi küçük olsa da önemli bir işlevi yerine getiriyorlar; güneş ışınımı enerjisinin önemli bir bölümünü emiyorlar, böylece armatürün gezegenimizdeki tüm yaşamı küle çevirmesini engelliyorlar. Atmosferin özellikleri yüksekliğe bağlı olarak değişir. Örneğin 65 km yükseklikte nitrojen %86, oksijen ise %19'dur.
Dünya atmosferinin bileşimi
- Karbondioksit Bitki beslenmesi için gereklidir. Canlı organizmaların solunumu, çürümesi ve yanması sonucu atmosferde ortaya çıkar. Atmosferde bulunmaması herhangi bir bitkinin varlığını imkansız hale getirir.
- Oksijen- insanlar için atmosferin hayati bir bileşeni. Onun varlığı tüm canlı organizmaların varlığının bir koşuludur. Atmosferdeki gazların toplam hacminin yaklaşık %20'sini oluşturur.
- Ozon canlı organizmalar üzerinde zararlı etkisi olan güneş ultraviyole radyasyonunun doğal bir emicisidir. Çoğu, atmosferin ayrı bir katmanını, yani ozon perdesini oluşturur. Son zamanlarda insan faaliyeti yavaş yavaş çökmeye başlamasına yol açmıştır, ancak büyük önem taşıdığı için onu korumak ve restore etmek için aktif çalışmalar yürütülmektedir.
- su buharı havanın nemini belirler. İçeriği çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilir: hava sıcaklığı, bölgesel konum, mevsim. Düşük sıcaklıklarda havada çok az su buharı bulunur, belki yüzde birden az, yüksek sıcaklıklarda ise bu miktar %4'e ulaşır.
- Yukarıdakilerin hepsine ek olarak, dünya atmosferinin bileşimi her zaman belirli bir yüzde içerir. katı ve sıvı yabancı maddeler. Bunlar is, kül, deniz tuzu, toz, su damlaları, mikroorganizmalardır. Hem doğal olarak hem de antropojenik olarak havaya girebilirler.
Atmosferin katmanları
Havanın sıcaklığı, yoğunluğu ve kalite bileşimi farklı yüksekliklerde aynı değildir. Bu nedenle atmosferin farklı katmanlarını ayırt etmek gelenekseldir. Her birinin kendine has özellikleri vardır. Atmosferin hangi katmanlarının ayırt edildiğini öğrenelim:
- Troposfer - atmosferin bu katmanı Dünya yüzeyine en yakın olanıdır. Yüksekliği kutuplardan 8-10 km, tropik bölgelerde ise 16-18 km'dir. Atmosferdeki tüm su buharının %90'ı burada bulunduğundan aktif bulut oluşumu meydana gelir. Ayrıca bu katmanda hava (rüzgar) hareketi, türbülans, konveksiyon gibi süreçler de gözlemlenir. Sıcak mevsimde tropik bölgelerde sıcaklıklar öğle saatlerinde +45 derece ile kutuplarda -65 derece arasında değişmektedir.
- Stratosfer atmosferin en uzak ikinci katmanıdır. 11 ila 50 km yükseklikte bulunur. Stratosferin alt katmanında sıcaklık yaklaşık -55 olup, Dünya'dan uzaklaştıkça +1˚С'ye yükselir. Bu bölgeye inversiyon denir ve stratosfer ile mezosferin sınırıdır.
- Mezosfer 50 ila 90 km yükseklikte bulunur. Alt sınırındaki sıcaklık yaklaşık 0'dır, üst sınırında ise -80...-90 ˚С'ye ulaşır. Dünya atmosferine giren meteorlar mezosferde tamamen yanarak burada hava kızıllığının oluşmasına neden olur.
- Termosfer yaklaşık 700 km kalınlığındadır. Kuzey ışıkları atmosferin bu katmanında görülür. Kozmik radyasyonun ve Güneş'ten yayılan radyasyonun etkisi nedeniyle ortaya çıkarlar.
- Ekzosfer, havanın dağıldığı bir bölgedir. Burada gazların konsantrasyonu küçüktür ve yavaş yavaş gezegenler arası uzaya kaçarlar.
Dünya atmosferi ile uzay arasındaki sınırın 100 km olduğu kabul edilmektedir. Bu hatta Karman hattı denir.
Atmosfer basıncı
Hava tahminlerini dinlerken sıklıkla barometrik basınç değerlerini duyarız. Peki atmosferik basınç ne anlama geliyor ve bizi nasıl etkileyebilir?
Havanın gazlardan ve yabancı maddelerden oluştuğunu anladık. Bu bileşenlerin her birinin kendi ağırlığı vardır, bu da atmosferin 17. yüzyıla kadar sanıldığı gibi ağırlıksız olmadığı anlamına gelir. Atmosfer basıncı, atmosferin tüm katmanlarının Dünya yüzeyine ve tüm nesnelere baskı yaptığı kuvvettir.
Bilim insanları karmaşık hesaplamalar yaparak atmosferin metrekare başına 10.333 kg kuvvetle baskı yaptığını kanıtladı. Bu, insan vücudunun ağırlığı 12-15 ton olan hava basıncına maruz kalması anlamına gelir. Bunu neden hissetmiyoruz? Bizi kurtaran, dışarıyı dengeleyen iç baskımızdır. Yükseklikte atmosfer basıncı çok daha az olduğundan, uçaktayken veya dağların yükseklerindeyken atmosferin basıncını hissedebilirsiniz. Bu durumda fiziksel rahatsızlık, kulak tıkanıklığı ve baş dönmesi mümkündür.
Çevredeki atmosfer hakkında çok şey söylenebilir. Onun hakkında birçok ilginç gerçeği biliyoruz ve bunlardan bazıları şaşırtıcı görünebilir:
- Dünya atmosferinin ağırlığı 5.300.000.000.000.000 tondur.
- Ses iletimini destekler. 100 km'den daha yüksek bir rakımda bu özellik, atmosferin bileşimindeki değişiklikler nedeniyle kaybolur.
- Atmosferin hareketi, Dünya yüzeyinin dengesiz ısınmasıyla tetiklenir.
- Hava sıcaklığını belirlemek için termometre, atmosfer basıncını belirlemek için ise barometre kullanılır.
- Atmosferin varlığı gezegenimizi her gün 100 ton meteordan kurtarıyor.
- Havanın bileşimi birkaç yüz milyon yıl boyunca sabit kaldı, ancak hızlı endüstriyel faaliyetlerin başlamasıyla değişmeye başladı.
- Atmosferin 3000 km yüksekliğe kadar uzandığına inanılıyor.
Atmosferin insanlar için önemi
Atmosferin fizyolojik bölgesi 5 km'dir. Deniz seviyesinden 5000 m yükseklikte, kişi, performansında bir azalma ve refahın bozulmasıyla ifade edilen oksijen açlığı yaşamaya başlar. Bu durum, bu şaşırtıcı gaz karışımının bulunmadığı bir ortamda insanın hayatta kalamayacağını göstermektedir.
Atmosferle ilgili tüm bilgi ve gerçekler, atmosferin insanlar için önemini doğrulamaktadır. Onun varlığı sayesinde Dünya'da yaşamın gelişmesi mümkün hale geldi. Zaten bugün, insanlığın hayat veren havaya eylemleriyle verebileceği zararın boyutunu değerlendirdikten sonra, atmosferi korumak ve onarmak için daha fazla önlem düşünmeliyiz.