Bagaimana suasana berubah. Atmosfer bumi dan sifat fisik udara

Atmosfer bumi adalah selubung gas planet kita. Batas bawahnya melewati tingkat kerak bumi dan hidrosfer, dan batas atasnya masuk ke wilayah dekat Bumi di luar angkasa. Atmosfer mengandung sekitar 78% nitrogen, 20% oksigen, hingga 1% argon, karbon dioksida, hidrogen, helium, neon, dan beberapa gas lainnya.

Cangkang bumi ini ditandai dengan lapisan yang jelas. Lapisan-lapisan atmosfer ditentukan oleh distribusi suhu secara vertikal dan kepadatan gas yang berbeda pada tingkat yang berbeda. Ada beberapa lapisan atmosfer bumi: troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, eksosfer. Ionosfer dibedakan secara terpisah.

Hingga 80% dari total massa atmosfer adalah troposfer - lapisan permukaan bawah atmosfer. Troposfer di zona kutub terletak pada ketinggian hingga 8-10 km di atas permukaan bumi, di zona tropis - hingga maksimum 16-18 km. Antara troposfer dan stratosfer di atasnya adalah tropopause - lapisan transisi. Di troposfer, suhu menurun dengan meningkatnya ketinggian, dan tekanan atmosfer menurun dengan ketinggian. Gradien suhu rata-rata di troposfer adalah 0,6°C per 100 m.Suhu pada tingkat yang berbeda dari cangkang ini ditentukan oleh penyerapan radiasi matahari dan efisiensi konveksi. Hampir semua aktivitas manusia terjadi di troposfer. Paling pegunungan tinggi jangan melampaui troposfer, hanya transportasi udara yang dapat melintasi batas atas cangkang ini hingga ketinggian kecil dan berada di stratosfer. Sebagian besar uap air terkandung di troposfer, yang menentukan pembentukan hampir semua awan. Juga, hampir semua aerosol (debu, asap, dll.) Yang terbentuk di permukaan bumi terkonsentrasi di troposfer. Di batas lapisan bawah troposfer, fluktuasi suhu harian dan kelembaban udara dinyatakan, kecepatan angin biasanya berkurang (meningkat seiring ketinggian). Di troposfer, terdapat pembagian variabel kolom udara menjadi massa udara dalam arah horizontal, yang berbeda dalam beberapa karakteristik tergantung pada zona dan luas formasinya. Di bagian depan atmosfer - batas antara massa udara - siklon dan antisiklon terbentuk, yang menentukan cuaca di area tertentu untuk jangka waktu tertentu.

Stratosfer adalah lapisan atmosfer antara troposfer dan mesosfer. Batas lapisan ini berkisar antara 8-16 km hingga 50-55 km di atas permukaan bumi. Di stratosfer, komposisi gas udara kurang lebih sama dengan di troposfer. Ciri khas- penurunan konsentrasi uap air dan peningkatan kandungan ozon. Lapisan ozon di atmosfer, yang melindungi biosfer dari efek agresif sinar ultraviolet, berada pada ketinggian 20 hingga 30 km. Di stratosfer, suhu naik seiring ketinggian, dan nilai suhu ditentukan oleh radiasi matahari, dan bukan oleh konveksi (pergerakan massa udara), seperti di troposfer. Pemanasan udara di stratosfer disebabkan oleh penyerapan radiasi ultraviolet oleh ozon.

Mesosfer meluas di atas stratosfer hingga ketinggian 80 km. Lapisan atmosfer ini dicirikan oleh fakta bahwa suhu menurun dari 0 ° C hingga - 90 ° C dengan bertambahnya ketinggian.Ini adalah wilayah terdingin di atmosfer.

Di atas mesosfer adalah termosfer hingga ketinggian 500 km. Dari perbatasan dengan mesosfer hingga eksosfer, suhunya bervariasi dari sekitar 200 K hingga 2000 K. Hingga tingkat 500 km, kepadatan udara berkurang beberapa ratus ribu kali lipat. Komposisi relatif komponen atmosfer termosfer mirip dengan lapisan permukaan troposfer, tetapi dengan bertambahnya ketinggian, lebih banyak oksigen masuk ke keadaan atom. Proporsi tertentu dari molekul dan atom termosfer berada dalam keadaan terionisasi dan tersebar di beberapa lapisan, mereka disatukan oleh konsep ionosfer. Karakteristik termosfer bervariasi dalam rentang yang luas tergantung pada garis lintang geografis, jumlah radiasi matahari, waktu tahun dan hari.

Lapisan atas atmosfer adalah eksosfer. Ini adalah lapisan atmosfer yang paling tipis. Di eksosfer, jalur bebas rata-rata partikel sangat besar sehingga partikel dapat lepas dengan bebas ke ruang antarplanet. Massa eksosfer adalah sepersepuluh juta dari total massa atmosfer. Batas bawah eksosfer adalah tingkat 450-800 km, dan batas atas adalah area di mana konsentrasi partikelnya sama dengan di luar angkasa - beberapa ribu kilometer dari permukaan bumi. Eksosfer terdiri dari plasma, gas terionisasi. Juga di eksosfer adalah sabuk radiasi planet kita.

Presentasi video - lapisan atmosfer bumi:

Konten terkait:

Atmosfer adalah cangkang gas planet kita yang berputar dengan Bumi. Gas di atmosfer disebut udara. Atmosfer bersentuhan dengan hidrosfer dan sebagian menutupi litosfer. Tetapi sulit untuk menentukan batas atas. Secara konvensional, diasumsikan bahwa atmosfer memanjang ke atas sekitar tiga ribu kilometer. Di sana ia mengalir dengan lancar ke ruang tanpa udara.

Komposisi kimia atmosfer bumi

Pembentukan komposisi kimia atmosfer dimulai sekitar empat miliar tahun yang lalu. Awalnya, atmosfer hanya terdiri dari gas ringan - helium dan hidrogen. Menurut para ilmuwan, prasyarat awal terciptanya cangkang gas di sekitar Bumi adalah letusan gunung berapi, yang bersama dengan lava, mengeluarkan gas dalam jumlah besar. Selanjutnya, pertukaran gas dimulai dengan ruang air, dengan organisme hidup, dengan produk dari aktivitasnya. Komposisi udara berangsur-angsur berubah dan dalam bentuknya yang sekarang ditetapkan beberapa juta tahun yang lalu.

Komponen utama atmosfer adalah nitrogen (sekitar 79%) dan oksigen (20%). Persentase sisanya (1%) dihitung oleh gas-gas berikut: argon, neon, helium, metana, karbon dioksida, hidrogen, kripton, xenon, ozon, amonia, sulfur dioksida dan nitrogen, dinitrogen oksida dan karbon monoksida, termasuk dalam hal ini satu persen.

Selain itu, udara mengandung uap air dan partikel (serbuk sari tanaman, debu, kristal garam, kotoran aerosol).

DI DALAM Akhir-akhir ini ilmuwan mencatat bukan kualitatif, tapi perubahan kuantitatif beberapa bahan udara. Dan alasannya adalah orang dan aktivitasnya. Hanya dalam 100 tahun terakhir, kandungan karbondioksida meningkat secara signifikan! Ini penuh dengan banyak masalah, yang paling global adalah perubahan iklim.

Pembentukan cuaca dan iklim

Atmosfer memainkan peran penting dalam membentuk iklim dan cuaca di Bumi. Banyak tergantung pada jumlah sinar matahari, pada sifat permukaan yang mendasarinya dan sirkulasi atmosfer.

Mari kita lihat faktor-faktornya secara berurutan.

1. Atmosfer mentransmisikan panas sinar matahari dan menyerap radiasi berbahaya. Orang Yunani kuno tahu bahwa sinar matahari jatuh di berbagai bagian bumi pada sudut yang berbeda. Kata "iklim" dalam terjemahan dari bahasa Yunani kuno berarti "lereng". Jadi, di ekuator, sinar matahari jatuh hampir vertikal, karena di sini sangat panas. Semakin dekat ke kutub, semakin lebih banyak sudut memiringkan. Dan suhunya turun.

2. Karena pemanasan Bumi yang tidak merata, arus udara terbentuk di atmosfer. Mereka diklasifikasikan menurut ukurannya. Yang terkecil (puluhan dan ratusan meter) adalah angin lokal. Ini diikuti oleh monsun dan angin pasat, siklon dan antisiklon, zona frontal planet.

Semua massa udara ini terus bergerak. Beberapa dari mereka cukup statis. Misalnya, angin pasat yang berhembus dari daerah subtropis menuju ekuator. Pergerakan orang lain sangat bergantung pada tekanan atmosfer.

3. Tekanan atmosfer merupakan faktor lain yang mempengaruhi pembentukan iklim. Ini adalah tekanan udara di permukaan bumi. Seperti yang Anda ketahui, massa udara bergerak dari area dengan tekanan atmosfer tinggi menuju area yang tekanannya lebih rendah.

Total ada 7 zona. Khatulistiwa adalah zona bertekanan rendah. Selanjutnya, di kedua sisi ekuator hingga garis lintang ketiga puluh - area bertekanan tinggi. Dari 30° hingga 60° - lagi-lagi tekanan rendah. Dan dari 60° ke kutub - zona bertekanan tinggi. Massa udara bersirkulasi di antara zona-zona ini. Yang bertiup dari laut ke darat membawa hujan dan cuaca buruk, dan yang bertiup dari benua membawa cuaca cerah dan kering. Di tempat-tempat di mana arus udara bertabrakan, zona depan atmosfer terbentuk, yang ditandai dengan curah hujan dan cuaca berangin yang buruk.

Para ilmuwan telah membuktikan bahwa kesejahteraan seseorang pun bergantung pada tekanan atmosfer. Oleh standar internasional tekanan atmosfer normal - 760 mm Hg. kolom pada 0°C. Angka ini dihitung untuk wilayah daratan yang hampir rata dengan permukaan laut. Tekanan berkurang dengan ketinggian. Karena itu, misalnya, untuk St. Petersburg 760 mm Hg. - adalah norma. Namun untuk Moskow, yang letaknya lebih tinggi, tekanan normal- 748 mmHg

Tekanan berubah tidak hanya secara vertikal, tetapi juga secara horizontal. Ini terutama terasa selama berlalunya siklon.

Struktur atmosfer

Suasananya seperti kue lapis. Dan setiap lapisan memiliki karakteristiknya masing-masing.

. Troposfer merupakan lapisan yang paling dekat dengan bumi. "Ketebalan" lapisan ini berubah saat Anda menjauh dari khatulistiwa. Di atas garis khatulistiwa, lapisan tersebut memanjang ke atas sejauh 16-18 km, di zona beriklim sedang - sejauh 10-12 km, di kutub - sejauh 8-10 km.

Di sinilah terkandung 80% dari total massa udara dan 90% uap air. Awan terbentuk di sini, siklon dan antisiklon muncul. Suhu udara tergantung pada ketinggian daerah. Rata-rata, suhu turun 0,65°C untuk setiap 100 meter.

. tropopause- lapisan transisi atmosfer. Tingginya dari beberapa ratus meter hingga 1-2 km. Suhu udara di musim panas lebih tinggi daripada di musim dingin. Jadi, misalnya, di atas kutub di musim dingin -65 ° C. Dan di atas ekuator setiap saat sepanjang tahun -70 ° C.

. Stratosfir- ini adalah lapisan, batas atasnya membentang pada ketinggian 50-55 kilometer. Turbulensi di sini rendah, kandungan uap air di udara dapat diabaikan. Tapi banyak ozon. Konsentrasi maksimumnya berada pada ketinggian 20-25 km. Di stratosfer, suhu udara mulai naik dan mencapai +0,8 ° C. Hal ini disebabkan lapisan ozon berinteraksi dengan radiasi ultraviolet.

. Stratopause- lapisan perantara rendah antara stratosfer dan mesosfer yang mengikutinya.

. Mesosfer- batas atas lapisan ini adalah 80-85 kilometer. Berikut proses fotokimia kompleks yang melibatkan radikal bebas berlangsung. Merekalah yang memberikan cahaya biru lembut di planet kita, yang terlihat dari luar angkasa.

Sebagian besar komet dan meteorit terbakar di mesosfer.

. Mesopause- lapisan perantara berikutnya, suhu udara setidaknya -90 °.

. Termosfer- batas bawah dimulai pada ketinggian 80 - 90 km, dan batas atas lapisan melewati sekitar 800 km. Suhu udara meningkat. Ini dapat bervariasi dari +500° C hingga +1000° C. Pada siang hari, fluktuasi suhu mencapai ratusan derajat! Tetapi udara di sini sangat langka sehingga pengertian istilah "suhu" seperti yang kita bayangkan tidak tepat di sini.

. Ionosfir- menyatukan mesosfer, mesopause dan termosfer. Udara di sini sebagian besar terdiri dari molekul oksigen dan nitrogen, serta plasma kuasi-netral. Sinar matahari, jatuh ke ionosfer, mengionisasi molekul udara dengan kuat. Di lapisan bawah (hingga 90 km), derajat ionisasi rendah. Semakin tinggi, semakin banyak ionisasi. Jadi, pada ketinggian 100-110 km elektron terkonsentrasi. Ini berkontribusi pada refleksi gelombang radio pendek dan menengah.

Lapisan terpenting ionosfer adalah lapisan atas, yang terletak di ketinggian 150-400 km. Keunikannya adalah memantulkan gelombang radio, dan ini berkontribusi pada transmisi sinyal radio jarak jauh.

Di ionosferlah fenomena seperti aurora terjadi.

. Eksosfer- terdiri dari atom oksigen, helium dan hidrogen. Gas di lapisan ini sangat tipis, dan seringkali atom hidrogen lepas ke luar angkasa. Oleh karena itu, lapisan ini disebut "zona hamburan".

Ilmuwan pertama yang menyatakan bahwa atmosfer kita berbobot adalah E. Torricelli dari Italia. Ostap Bender, misalnya, dalam novel "The Golden Calf" mengeluhkan bahwa setiap orang ditekan oleh kolom udara seberat 14 kg! Tetapi perencana besar sedikit salah. Orang dewasa mengalami tekanan 13-15 ton! Tapi kami tidak merasakan beban ini, karena tekanan atmosfer diimbangi dengan tekanan internal seseorang. Berat atmosfer kita adalah 5.300.000.000.000.000 ton. Angka tersebut sangat besar, meski hanya sepersejuta dari berat planet kita.

Atmosfer (dari bahasa Yunani ατμός - "uap" dan σφαῖρα - "bola") - cangkang gas benda angkasa ditahan oleh gravitasi. Atmosfer - cangkang gas planet ini, terdiri dari campuran berbagai gas, uap air, dan debu. Pertukaran materi antara Bumi dan Kosmos terjadi melalui atmosfer. Bumi menerima debu kosmik dan material meteorit, kehilangan gas paling ringan: hidrogen dan helium. Atmosfer bumi ditembus terus menerus oleh radiasi Matahari yang kuat, yang menentukan rezim termal permukaan planet, menyebabkan disosiasi molekul gas atmosfer dan ionisasi atom.

Atmosfer bumi mengandung oksigen, yang digunakan oleh sebagian besar organisme hidup untuk respirasi, dan karbon dioksida, yang dikonsumsi oleh tumbuhan, alga, dan cyanobacteria selama fotosintesis. Suasananya juga lapisan pelindung planet, melindungi penghuninya dari radiasi ultraviolet matahari.

Semua benda masif memiliki atmosfer - planet terestrial, raksasa gas.

Komposisi atmosfer

Atmosfer merupakan campuran gas yang terdiri dari nitrogen (78,08%), oksigen (20,95%), karbon dioksida (0,03%), argon (0,93%), sejumlah kecil helium, neon, xenon, kripton (0,01%), 0,038% karbon dioksida, dan sejumlah kecil hidrogen, helium, gas mulia dan polutan lainnya.

Komposisi modern Udara Bumi terbentuk lebih dari seratus juta tahun yang lalu, tetapi aktivitas produksi manusia yang meningkat tajam tetap menyebabkan perubahannya. Saat ini terjadi peningkatan kandungan CO 2 sekitar 10-12% Gas-gas penyusun atmosfer menjalankan berbagai peran fungsional. Namun, signifikansi utama dari gas-gas ini ditentukan terutama oleh fakta bahwa mereka menyerap energi radiasi dengan sangat kuat dan dengan demikian memiliki pengaruh yang signifikan terhadap rezim suhu permukaan dan atmosfer bumi.

Komposisi awal atmosfer planet biasanya bergantung pada sifat kimia dan termal matahari selama pembentukan planet dan pelepasan gas eksternal selanjutnya. Kemudian komposisi selubung gas berkembang di bawah pengaruh berbagai faktor.

Atmosfer Venus dan Mars sebagian besar adalah karbon dioksida dengan sedikit tambahan nitrogen, argon, oksigen, dan gas lainnya. Atmosfer bumi sebagian besar merupakan produk dari organisme yang hidup di dalamnya. Raksasa gas bersuhu rendah - Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus - sebagian besar dapat menampung gas dengan berat molekul rendah - hidrogen dan helium. Raksasa gas bersuhu tinggi, seperti Osiris atau 51 Pegasi b, sebaliknya, tidak dapat menahannya dan molekul atmosfernya tersebar di angkasa. Proses ini lambat dan terus menerus.

Nitrogen, gas yang paling umum di atmosfer, secara kimiawi sedikit aktif.

Oksigen, tidak seperti nitrogen, adalah unsur kimiawi yang sangat aktif. Fungsi spesifik oksigen adalah oksidasi bahan organik organisme heterotrofik, batuan, dan gas yang kurang teroksidasi yang dipancarkan ke atmosfer oleh gunung berapi. Tanpa oksigen, tidak akan ada dekomposisi bahan organik mati.

Struktur atmosfer

Struktur atmosfer terdiri dari dua bagian: bagian dalam - troposfer, stratosfer, mesosfer dan termosfer, atau ionosfer, dan bagian luar - magnetosfer (eksosfer).

1) Troposfer- ini adalah bagian bawah atmosfer, di mana 3/4 terkonsentrasi yaitu. ~ 80% dari seluruh atmosfer bumi. Ketinggiannya ditentukan oleh intensitas arus udara vertikal (naik atau turun) yang disebabkan oleh pemanasan permukaan bumi dan lautan, sehingga ketebalan troposfer di ekuator adalah 16-18 km, pada garis lintang sedang 10-11 km , dan di kutub - hingga 8 km. Suhu udara di troposfer pada ketinggian turun 0,6ºС untuk setiap 100m dan berkisar dari +40 hingga -50ºС.

2) Stratosfer terletak di atas troposfer dan memiliki ketinggian hingga 50 km dari permukaan planet. Suhu di ketinggian hingga 30 km adalah konstan -50ºС. Kemudian mulai naik dan pada ketinggian 50 km mencapai +10ºС.

Batas atas biosfer adalah layar ozon.

Layar ozon adalah lapisan atmosfer di dalam stratosfer yang terletak pada ketinggian berbeda dari permukaan bumi dan memiliki kepadatan ozon maksimum pada ketinggian 20-26 km.

Ketinggian lapisan ozon di kutub diperkirakan 7-8 km, di ekuator 17-18 km, dan ketinggian maksimum keberadaan ozon adalah 45-50 km. Di atas layar ozon, kehidupan tidak mungkin terjadi karena radiasi ultraviolet Matahari yang keras. Jika Anda memampatkan semua molekul ozon, Anda mendapatkan lapisan ~ 3mm di sekeliling planet ini.

3) Mesosfer– batas atas lapisan ini terletak sampai ketinggian 80 km. Fitur utamanya adalah penurunan suhu yang tajam -90ºС di batas atasnya. Awan keperakan yang terdiri dari kristal es dipasang di sini.

4) Ionosfer (termosfer) - terletak hingga ketinggian 800 km dan ditandai dengan peningkatan suhu yang signifikan:

Suhu 150km +240ºС,

Suhu 200km +500ºС,

Suhu 600km +1500ºС.

Di bawah pengaruh radiasi ultraviolet dari matahari, gas berada dalam keadaan terionisasi. Ionisasi dikaitkan dengan cahaya gas dan terjadinya aurora.

Ionosfer memiliki kemampuan untuk memantulkan gelombang radio berulang kali, yang menyediakan komunikasi radio jarak jauh di planet ini.

5) Eksosfer- terletak di atas 800 km dan memanjang hingga 3000 km. Di sini suhunya >2000ºС. Kecepatan gerakan gas mendekati kritis ~ 11,2 km/detik. Atom hidrogen dan helium mendominasi, yang membentuk korona bercahaya di sekitar Bumi, memanjang hingga ketinggian 20.000 km.

Fungsi atmosfer

1) Termoregulasi - cuaca dan iklim di Bumi bergantung pada distribusi panas, tekanan.

2) Penopang hidup.

3) Di troposfer, ada pergerakan massa udara vertikal dan horizontal global, yang menentukan siklus air, perpindahan panas.

4) Hampir semua permukaan proses geologis karena interaksi atmosfer, litosfer dan hidrosfer.

5) Pelindung - atmosfer melindungi bumi dari luar angkasa, radiasi matahari, dan debu meteorit.

Fungsi atmosfer. Tanpa atmosfer, kehidupan di Bumi tidak mungkin terjadi. Seseorang setiap hari mengkonsumsi 12-15 kg. udara, menghirup setiap menit dari 5 hingga 100 liter, yang secara signifikan melebihi rata-rata kebutuhan harian akan makanan dan air. Selain itu, atmosfer dengan andal melindungi seseorang dari bahaya yang mengancamnya dari luar angkasa: tidak membiarkan meteorit dan radiasi kosmik masuk. Seseorang bisa hidup lima minggu tanpa makanan, lima hari tanpa air, dan lima menit tanpa udara. Kehidupan normal manusia tidak hanya membutuhkan udara, tetapi juga kemurniannya. Kesehatan manusia, keadaan flora dan fauna, kekuatan dan daya tahan struktur bangunan dan struktur bergantung pada kualitas udara. Udara yang tercemar merugikan perairan, tanah, laut, tanah. Atmosfer menentukan cahaya dan mengatur rezim termal bumi, berkontribusi pada redistribusi panas di dunia. Selubung gas melindungi Bumi dari pendinginan dan pemanasan yang berlebihan. Jika planet kita tidak dikelilingi oleh cangkang udara, maka dalam satu hari amplitudo fluktuasi suhu akan mencapai 200 C. Atmosfer menyelamatkan semua yang hidup di Bumi dari sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar kosmik yang merusak. Pentingnya atmosfer dalam distribusi cahaya sangatlah besar. Udaranya memecah sinar matahari menjadi sejuta sinar kecil, menyebarkannya dan menciptakan iluminasi yang seragam. Atmosfer berfungsi sebagai konduktor suara.

Atmosfer memiliki struktur berlapis. Batas antar lapisan tidak tajam dan tingginya bergantung pada garis lintang dan musim. Struktur berlapis adalah hasil dari perubahan suhu pada ketinggian yang berbeda. Cuaca terbentuk di troposfer (lebih rendah sekitar 10 km: sekitar 6 km di atas kutub dan lebih dari 16 km di atas khatulistiwa). Dan batas atas troposfer lebih tinggi di musim panas daripada di musim dingin.

Dari permukaan bumi ke atas lapisan-lapisan tersebut adalah:

Troposfer

Stratosfir

Mesosfer

Termosfer

Eksosfer

Troposfer

Bagian bawah atmosfer, hingga ketinggian 10-15 km, di mana 4/5 dari seluruh massa udara atmosfer terkonsentrasi, disebut troposfer. Biasanya suhu di sini berkurang dengan ketinggian rata-rata 0,6°/100 m (dalam kasus individu distribusi suhu vertikal bervariasi dalam rentang yang luas). Troposfer mengandung hampir semua uap air di atmosfer dan hampir semua bentuk awan. Turbulensi juga sangat berkembang di sini, terutama di dekat permukaan bumi, serta di aliran jet yang disebut di bagian atas troposfer.

Ketinggian troposfer meluas ke setiap tempat di Bumi bervariasi dari hari ke hari. Selain itu, bahkan rata-rata berbeda di bawah garis lintang dan di yang berbeda musim yang berbeda di tahun ini. Rata-rata, troposfer tahunan membentang di atas kutub hingga ketinggian sekitar 9 km, di atas garis lintang sedang hingga 10-12 km dan di atas ekuator hingga 15-17 km. Suhu udara tahunan rata-rata di dekat permukaan bumi adalah sekitar +26° di ekuator dan sekitar -23° di kutub utara. Di bagian atas troposfer di atas ekuator suhu rata-rata sekitar -70°, di atas kutub utara di musim dingin sekitar -65°, dan di musim panas sekitar -45°.

Tekanan udara di batas atas troposfer, sesuai dengan ketinggiannya, 5-8 kali lebih kecil daripada di permukaan bumi. Oleh karena itu, sebagian besar udara atmosfer terletak di troposfer. Proses yang terjadi di troposfer memiliki kepentingan langsung dan menentukan untuk cuaca dan iklim di dekat permukaan bumi.

Semua uap air terkonsentrasi di troposfer, itulah sebabnya semua awan terbentuk di dalam troposfer. Suhu menurun dengan ketinggian.

Sinar matahari dengan mudah melewati troposfer, dan panas yang dipancarkan oleh Bumi oleh sinar matahari terakumulasi di troposfer: gas seperti karbon dioksida, metana, dan uap air menahan panas. Mekanisme pemanasan atmosfer dari Bumi, yang dipanaskan oleh radiasi matahari, disebut Efek rumah kaca. Karena Bumi adalah sumber panas untuk atmosfer maka suhu udara berkurang seiring ketinggian.

Batas antara troposfer turbulen dan stratosfer tenang disebut tropopause. Di sini, angin yang bergerak cepat yang disebut "aliran jet" terbentuk.

Pernah diasumsikan bahwa suhu atmosfer juga turun di atas troposfer, tetapi pengukuran di lapisan tinggi atmosfer menunjukkan bahwa tidak demikian: tepat di atas tropopause, suhunya hampir konstan, dan kemudian mulai meningkat. angin horizontal bertiup di stratosfer tanpa membentuk turbulensi. Udara stratosfer sangat kering dan oleh karena itu jarang ada awan. Apa yang disebut awan mutiara terbentuk.

Stratosfer sangat penting bagi kehidupan di Bumi, karena di lapisan inilah terdapat sejumlah kecil ozon yang menyerap radiasi ultraviolet yang kuat yang berbahaya bagi kehidupan. Dengan menyerap radiasi ultraviolet, ozon memanaskan stratosfer.

Stratosfir

Di atas troposfer hingga ketinggian 50-55 km terletak stratosfer, ditandai dengan fakta bahwa suhu di dalamnya rata-rata meningkat seiring ketinggian. Lapisan transisi antara troposfer dan stratosfer (tebal 1-2 km) disebut tropopause.

Di atas adalah data suhu di batas atas troposfer. Temperatur ini juga merupakan karakteristik dari stratosfer yang lebih rendah. Dengan demikian, suhu udara di stratosfer bawah di atas ekuator selalu sangat rendah; apalagi, di musim panas jauh lebih rendah daripada di atas kutub.

Stratosfer bawah lebih atau kurang isotermal. Namun, mulai dari ketinggian sekitar 25 km, suhu di stratosfer meningkat pesat seiring ketinggian, mencapai maksimum, terlebih lagi, nilai positif (dari +10 hingga +30 °) pada ketinggian sekitar 50 km. Karena kenaikan suhu dengan ketinggian, turbulensi di stratosfer rendah.

Ada sangat sedikit uap air di stratosfer. Namun, pada ketinggian 20-25 km, awan yang sangat tipis yang disebut awan mutiara terkadang terlihat di garis lintang tinggi. Pada siang hari mereka tidak terlihat, tetapi pada malam hari mereka tampak bersinar, karena diterangi oleh matahari di bawah cakrawala. Awan ini terdiri dari tetesan air yang sangat dingin. Stratosfer juga dicirikan oleh fakta bahwa sebagian besar mengandung ozon atmosfer, seperti yang disebutkan di atas.

Mesosfer

Di atas stratosfer terletak lapisan mesosfer, hingga sekitar 80 km. Di sini suhu turun dengan ketinggian hingga beberapa puluh derajat di bawah nol. Karena penurunan suhu yang cepat dengan ketinggian, turbulensi sangat berkembang di mesosfer. Pada ketinggian yang mendekati batas atas mesosfer (75-90 km), masih terdapat awan jenis khusus, juga diterangi matahari pada malam hari, yang disebut awan keperakan. Kemungkinan besar mereka terdiri dari kristal es.

Di batas atas mesosfer, tekanan udara 200 kali lebih kecil daripada di permukaan bumi. Jadi, troposfer, stratosfer, dan mesosfer bersama-sama, hingga ketinggian 80 km, mengandung lebih dari 99,5% massa total atmosfer. Lapisan di atasnya mengandung jumlah udara yang dapat diabaikan

Pada ketinggian sekitar 50 km di atas bumi, suhu mulai turun lagi, menandai batas atas stratosfer dan awal dari lapisan berikutnya - mesosfer. Mesosfer memiliki suhu terdingin di atmosfer: dari -2 hingga -138 derajat Celcius. Berikut adalah awan tertinggi: dalam cuaca cerah, awan tersebut dapat dilihat saat matahari terbenam. Mereka disebut noctilucent (bercahaya di malam hari).

Termosfer

Bagian atas atmosfer, di atas mesosfer, dicirikan oleh suhu yang sangat tinggi dan karenanya disebut termosfer. Namun, dua bagian dibedakan di dalamnya: ionosfer, yang membentang dari mesosfer hingga ketinggian seribu kilometer, dan bagian luar yang terletak di atasnya - eksosfer, melewati korona bumi.

Udara di ionosfer sangat jarang. Kami telah menunjukkan bahwa pada ketinggian 300-750 km kerapatan rata-ratanya sekitar 10-8-10-10 g/m3. Tetapi bahkan dengan kepadatan yang begitu rendah, setiap sentimeter kubik udara pada ketinggian 300 km masih mengandung sekitar satu miliar (109) molekul atau atom, dan pada ketinggian 600 km - lebih dari 10 juta (107). Ini beberapa kali lipat lebih besar dari kandungan gas di ruang antarplanet.

Ionosfer, seperti namanya, dicirikan oleh tingkat ionisasi udara yang sangat kuat - kandungan ion di sini jauh lebih besar daripada di lapisan di bawahnya, meskipun udara secara keseluruhan sangat tipis. Ion-ion ini terutama bermuatan atom oksigen, molekul oksida nitrat bermuatan, dan elektron bebas. Kandungannya pada ketinggian 100-400 km sekitar 1015-106 per sentimeter kubik.

Di ionosfer, beberapa lapisan, atau wilayah, dibedakan dengan ionisasi maksimum, terutama pada ketinggian 100-120 km dan 200-400 km. Tetapi bahkan dalam interval antara lapisan-lapisan ini, tingkat ionisasi atmosfer tetap sangat tinggi. Posisi lapisan ionosfer dan konsentrasi ion di dalamnya selalu berubah. Akumulasi elektron secara sporadis dengan konsentrasi sangat tinggi disebut awan elektron.

Konduktivitas listrik atmosfer tergantung pada derajat ionisasi. Oleh karena itu, di ionosfer, konduktivitas listrik udara umumnya 1012 kali lebih besar dari permukaan bumi. Gelombang radio mengalami penyerapan, pembiasan dan refleksi di ionosfer. Gelombang yang lebih panjang dari 20 m sama sekali tidak dapat melewati ionosfer: mereka telah dipantulkan oleh lapisan elektron dengan konsentrasi rendah di bagian bawah ionosfer (pada ketinggian 70-80 km). Gelombang menengah dan pendek dipantulkan oleh lapisan ionosfer di atasnya.

Karena pantulan dari ionosfer, komunikasi jarak jauh pada gelombang pendek dimungkinkan. Berbagai pantulan dari ionosfer dan permukaan bumi memungkinkan gelombang pendek merambat secara zigzag dalam jarak jauh, melewati permukaan bumi. Karena posisi dan konsentrasi lapisan ionosfer terus berubah, kondisi penyerapan, refleksi, dan perambatan gelombang radio juga berubah. Oleh karena itu, komunikasi radio yang andal membutuhkan studi berkelanjutan tentang keadaan ionosfer. Pengamatan pada perambatan gelombang radio adalah cara yang tepat untuk penelitian semacam itu.

Di ionosfer, aurora dan cahaya langit malam yang dekat dengannya diamati - pendaran udara atmosfer yang konstan, serta fluktuasi tajam di medan magnet - badai magnet ionosfer.

Ionisasi di ionosfer disebabkan oleh aksi radiasi ultraviolet dari Matahari. Penyerapannya oleh molekul gas atmosfer menyebabkan munculnya atom bermuatan dan elektron bebas, seperti dibahas di atas. Fluktuasi medan magnet di ionosfer dan aurora bergantung pada fluktuasi aktivitas matahari. Perubahan fluks radiasi sel yang berasal dari Matahari ke atmosfer bumi dikaitkan dengan perubahan aktivitas matahari. Yaitu, radiasi korpuskular sangat penting untuk fenomena ionosfer ini.

Suhu di ionosfer meningkat dengan ketinggian ke nilai yang sangat tinggi. Pada ketinggian sekitar 800 km mencapai 1000°.

Berbicara tentang suhu ionosfer yang tinggi, itu berarti partikel gas atmosfer bergerak ke sana dengan kecepatan yang sangat tinggi. Namun, kerapatan udara di ionosfer sangat rendah sehingga benda yang terletak di ionosfer, seperti satelit terbang, tidak akan dipanaskan oleh pertukaran panas dengan udara. Rezim suhu satelit akan bergantung pada penyerapan langsung radiasi matahari olehnya dan pada kembalinya radiasinya sendiri ke ruang sekitarnya. Termosfer terletak di atas mesosfer pada ketinggian 90 hingga 500 km di atas permukaan bumi. Molekul gas di sini sangat tersebar, mereka menyerap sinar-X dan bagian panjang gelombang pendek dari radiasi ultraviolet. Karena itu, suhunya bisa mencapai 1000 derajat Celcius.

Termosfer pada dasarnya sesuai dengan ionosfer, di mana gas terionisasi memantulkan kembali gelombang radio ke Bumi - fenomena ini memungkinkan untuk membangun komunikasi radio.

Eksosfer

Di atas 800-1000 km atmosfer masuk ke eksosfer dan secara bertahap masuk ke ruang antarplanet. Kecepatan partikel gas, terutama yang ringan, sangat tinggi di sini, dan karena udara yang sangat tipis pada ketinggian ini, partikel dapat terbang mengelilingi Bumi dalam orbit elips tanpa bertabrakan satu sama lain. Partikel individu kemudian dapat memiliki kecepatan yang cukup untuk mengatasi gaya gravitasi. Untuk partikel tak bermuatan, kecepatan kritisnya adalah 11,2 km/detik. Partikel yang sangat cepat seperti itu dapat, bergerak di sepanjang lintasan hiperbolik, terbang keluar dari atmosfer ke luar angkasa, "melarikan diri", dan menghilang. Oleh karena itu, eksosfer juga disebut bola hamburan.

Sebagian besar atom hidrogen yang lolos, yang merupakan gas dominan di lapisan eksosfer tertinggi.

Baru-baru ini diasumsikan bahwa eksosfer, dan dengan itu atmosfer bumi secara umum, berakhir pada ketinggian sekitar 2000-3000 km. Tetapi pengamatan dari roket dan satelit telah memunculkan gagasan bahwa hidrogen yang keluar dari eksosfer membentuk apa yang disebut korona terestrial di sekitar Bumi, yang meluas hingga lebih dari 20.000 km. Tentu saja, kerapatan gas di korona bumi dapat diabaikan. Untuk setiap sentimeter kubik, rata-rata hanya ada sekitar seribu partikel. Tetapi di ruang antarplanet, konsentrasi partikel (terutama proton dan elektron) setidaknya sepuluh kali lebih sedikit.

Dengan bantuan satelit dan roket geofisika, keberadaan di bagian atas atmosfer dan di luar angkasa dekat Bumi dari sabuk radiasi Bumi, yang dimulai pada ketinggian beberapa ratus kilometer dan meluas hingga puluhan ribu kilometer dari permukaan bumi, telah ditetapkan. Sabuk ini terdiri dari partikel bermuatan listrik - proton dan elektron, ditangkap oleh medan magnet bumi dan bergerak dengan kecepatan sangat tinggi. Energi mereka berada di urutan ratusan ribu volt elektron. Sabuk radiasi terus-menerus kehilangan partikel atmosfer bumi dan diisi ulang oleh fluks radiasi sel surya.

suhu atmosfer stratosfer troposfer

Atmosfer (dari bahasa Yunani lainnya ἀτμός - uap dan σφαῖρα - bola) adalah cangkang gas (geosfer) yang mengelilingi planet Bumi. Permukaan dalamnya menutupi hidrosfer dan sebagian kerak bumi, yang terluar berbatasan dengan bagian luar angkasa yang dekat dengan Bumi.

Totalitas bagian fisika dan kimia yang mempelajari atmosfer biasa disebut fisika atmosfer. Atmosfer menentukan cuaca di permukaan bumi, meteorologi berkaitan dengan studi tentang cuaca, dan klimatologi berkaitan dengan variasi iklim jangka panjang.

Properti fisik

Ketebalan atmosfer sekitar 120 km dari permukaan bumi. Massa total udara di atmosfer adalah (5,1-5,3) 1018 kg. Dari jumlah tersebut, massa udara kering adalah (5,1352 ± 0,0003) 1018 kg, massa total uap air rata-rata 1,27 1016 kg.

Massa molar udara kering bersih adalah 28,966 g/mol, kerapatan udara dekat permukaan laut kira-kira 1,2 kg/m3. Tekanan pada 0 °C di permukaan laut adalah 101,325 kPa; suhu kritis - -140,7 ° C (~ 132,4 K); tekanan kritis - 3,7 MPa; Cp pada 0 °C - 1.0048 103 J/(kg K), Cv - 0.7159 103 J/(kg K) (pada 0 °C). Kelarutan udara dalam air (berdasarkan massa) pada 0 ° C - 0,0036%, pada 25 ° C - 0,0023%.

Untuk "kondisi normal" di permukaan bumi diambil: kerapatan 1,2 kg/m3, tekanan barometrik 101,35 kPa, suhu ditambah 20 °C dan kelembapan relatif 50%. Indikator bersyarat ini memiliki nilai rekayasa murni.

Komposisi kimia

Atmosfer bumi muncul sebagai akibat pelepasan gas selama letusan gunung berapi. Dengan munculnya lautan dan biosfer, ia juga terbentuk karena pertukaran gas dengan air, tumbuhan, hewan, dan produk penguraiannya di tanah dan rawa.

Saat ini, atmosfer bumi sebagian besar terdiri dari gas dan berbagai kotoran (debu, tetesan air, kristal es, garam laut, hasil pembakaran).

Konsentrasi gas yang menyusun atmosfer hampir konstan, kecuali air (H2O) dan karbon dioksida (CO2).

Komposisi udara kering

Nitrogen
Oksigen
Argon
Air
Karbon dioksida
Neon
Helium
Metana
Kripton
Hidrogen
Xenon
Nitrogen oksida

Selain gas yang ditunjukkan dalam tabel, atmosfer mengandung SO2, NH3, CO, ozon, hidrokarbon, HCl, HF, uap Hg, I2, serta NO dan banyak gas lainnya dalam jumlah kecil. Di troposfer selalu ada sejumlah besar partikel padat dan cair tersuspensi (aerosol).

Struktur atmosfer

Troposfer

Batas atasnya berada pada ketinggian 8-10 km di kutub, 10-12 km di iklim sedang dan 16-18 km di lintang tropis; lebih rendah di musim dingin daripada di musim panas. Lapisan utama atmosfer yang lebih rendah mengandung lebih dari 80% dari total massa udara atmosfer dan sekitar 90% dari semua uap air yang ada di atmosfer. Di troposfer, turbulensi dan konveksi sangat berkembang, awan muncul, siklon dan antisiklon berkembang. Suhu menurun dengan ketinggian dengan gradien vertikal rata-rata 0,65°/100 m

tropopause

Lapisan transisi dari troposfer ke stratosfer, lapisan atmosfer tempat penurunan suhu dengan ketinggian berhenti.

Stratosfir

Lapisan atmosfer terletak pada ketinggian 11 sampai 50 km. Sedikit perubahan suhu pada lapisan 11-25 km (lapisan bawah stratosfer) dan kenaikannya pada lapisan 25-40 km dari -56,5 menjadi 0,8 °C (lapisan stratosfer atas atau daerah inversi) adalah tipikal. Setelah mencapai nilai sekitar 273 K (hampir 0 °C) pada ketinggian sekitar 40 km, suhu tetap konstan hingga ketinggian sekitar 55 km. Wilayah suhu konstan ini disebut stratopause dan merupakan batas antara stratosfer dan mesosfer.

Stratopause

Lapisan batas atmosfer antara stratosfer dan mesosfer. Ada maksimum dalam distribusi suhu vertikal (sekitar 0 °C).

Mesosfer

Mesosfer dimulai pada ketinggian 50 km dan memanjang hingga 80-90 km. Suhu menurun dengan ketinggian dengan gradien vertikal rata-rata (0,25-0,3)°/100 m Proses energi utama adalah perpindahan panas radiasi. Proses fotokimia kompleks yang melibatkan radikal bebas, molekul yang tereksitasi secara vibrasi, dll., menyebabkan pendaran atmosfer.

Mesopause

Lapisan transisi antara mesosfer dan termosfer. Ada minimum dalam distribusi suhu vertikal (sekitar -90 °C).

Jalur Karman

Ketinggian di atas permukaan laut, yang diterima secara konvensional sebagai batas antara atmosfer bumi dan ruang angkasa. Menurut definisi FAI, Karman Line berada pada ketinggian 100 km di atas permukaan laut.

Batas atmosfer bumi

Termosfer

Batas atas sekitar 800 km. Suhu naik ke ketinggian 200-300 km, di mana ia mencapai nilai urutan 1500 K, setelah itu tetap hampir konstan hingga ketinggian tinggi. Di bawah pengaruh radiasi matahari ultraviolet dan sinar-x serta radiasi kosmik, udara terionisasi ("lampu kutub") - wilayah utama ionosfer terletak di dalam termosfer. Pada ketinggian di atas 300 km, atom oksigen mendominasi. Batas atas termosfer sangat ditentukan oleh aktivitas Matahari saat ini. Selama periode aktivitas rendah - misalnya, pada 2008-2009 - terjadi penurunan ukuran lapisan ini secara nyata.

Termopause

Wilayah atmosfer di atas termosfer. Di wilayah ini, penyerapan radiasi matahari tidak signifikan dan suhu sebenarnya tidak berubah terhadap ketinggian.

Eksosfer (bidang hamburan)

Eksosfer - zona hamburan, bagian luar termosfer, terletak di atas 700 km. Gas di eksosfer sangat dijernihkan, dan karenanya partikelnya bocor ke ruang antarplanet (disipasi).

Hingga ketinggian 100 km, atmosfer merupakan campuran gas yang homogen dan tercampur dengan baik. Di lapisan yang lebih tinggi, distribusi gas di ketinggian tergantung pada massa molekulnya, konsentrasi gas yang lebih berat berkurang lebih cepat dengan jarak dari permukaan bumi. Karena penurunan densitas gas, suhu turun dari 0 °C di stratosfer menjadi −110 °C di mesosfer. Namun, energi kinetik partikel individu pada ketinggian 200–250 km sesuai dengan suhu ~150 °C. Di atas 200 km, fluktuasi suhu dan kerapatan gas yang signifikan diamati dalam ruang dan waktu.

Pada ketinggian sekitar 2000-3500 km, eksosfer secara bertahap melewati apa yang disebut ruang hampa dekat, yang diisi dengan partikel gas antarplanet yang sangat langka, terutama atom hidrogen. Tapi gas ini hanyalah bagian dari materi antarplanet. Bagian lainnya terdiri dari partikel mirip debu yang berasal dari komet dan meteorik. Selain partikel mirip debu yang sangat tipis, radiasi elektromagnetik dan korpuskular yang berasal dari matahari dan galaksi menembus ke ruang angkasa ini.

Troposfer menyumbang sekitar 80% dari massa atmosfer, stratosfer menyumbang sekitar 20%; massa mesosfer tidak lebih dari 0,3%, termosfer kurang dari 0,05% dari total massa atmosfer. Berdasarkan sifat kelistrikan di atmosfer, neutrosfer dan ionosfer dibedakan. Saat ini diyakini bahwa atmosfer meluas hingga ketinggian 2000-3000 km.

Bergantung pada komposisi gas di atmosfer, homosfer dan heterosfer dibedakan. Heterosfer adalah area di mana gravitasi berpengaruh pada pemisahan gas, karena pencampurannya pada ketinggian seperti itu dapat diabaikan. Karenanya mengikuti komposisi variabel heterosfer. Di bawahnya terletak bagian atmosfer yang tercampur dengan baik dan homogen, yang disebut homosfer. Batas antara lapisan-lapisan ini disebut turbopause dan terletak pada ketinggian sekitar 120 km.

Sifat lain dari atmosfer dan efeknya pada tubuh manusia

Sudah di ketinggian 5 km di atas permukaan laut, orang yang tidak terlatih mengalami kelaparan oksigen dan, tanpa adaptasi, kinerja seseorang berkurang secara signifikan. Di sinilah zona fisiologis atmosfer berakhir. Pernapasan manusia menjadi tidak mungkin pada ketinggian 9 km, meski hingga sekitar 115 km atmosfernya mengandung oksigen.

Atmosfer memberi kita oksigen yang kita butuhkan untuk bernafas. Namun, karena penurunan tekanan total atmosfer saat Anda naik ke ketinggian, tekanan parsial oksigen juga berkurang.

Paru-paru manusia secara konstan mengandung sekitar 3 liter udara alveolar. Tekanan parsial oksigen di udara alveolar pada tekanan atmosfer normal adalah 110 mm Hg. Seni., Tekanan karbon dioksida - 40 mm Hg. Art., Dan uap air - 47 mm Hg. Seni. Dengan bertambahnya ketinggian, tekanan oksigen turun, dan tekanan total uap air dan karbon dioksida di paru-paru hampir konstan - sekitar 87 mm Hg. Seni. Aliran oksigen ke paru-paru akan berhenti sama sekali ketika tekanan udara di sekitarnya menjadi sama dengan nilai ini.

Pada ketinggian sekitar 19-20 km, tekanan atmosfer turun menjadi 47 mm Hg. Seni. Oleh karena itu, pada ketinggian tersebut, air dan cairan interstisial mulai mendidih di dalam tubuh manusia. Di luar kabin bertekanan di ketinggian ini, kematian terjadi hampir seketika. Jadi, dari segi fisiologi manusia, "ruang angkasa" sudah dimulai pada ketinggian 15-19 km.

Lapisan udara yang padat - troposfer dan stratosfer - melindungi kita dari efek radiasi yang merusak. Dengan penghalusan udara yang cukup, pada ketinggian lebih dari 36 km, radiasi pengion, sinar kosmik primer, memiliki efek yang kuat pada tubuh; pada ketinggian lebih dari 40 km, bagian ultraviolet dari spektrum matahari, yang berbahaya bagi manusia, beroperasi.

Saat kita naik ke ketinggian yang semakin tinggi di atas permukaan bumi, fenomena yang akrab bagi kita diamati di lapisan bawah atmosfer, seperti perambatan suara, terjadinya gaya angkat dan tarik aerodinamis, perpindahan panas secara konveksi, dll. ., secara bertahap melemah, dan kemudian menghilang sama sekali.

Di lapisan udara yang dijernihkan, perambatan suara tidak mungkin terjadi. Hingga ketinggian 60-90 km, masih memungkinkan untuk menggunakan hambatan udara dan daya angkat untuk penerbangan aerodinamis yang terkendali. Tetapi mulai dari ketinggian 100-130 km, konsep angka M dan penghalang suara yang akrab bagi setiap pilot kehilangan artinya: garis Karman bersyarat melewati garis di mana area penerbangan balistik murni dimulai, yang hanya dapat dikendalikan dengan menggunakan gaya reaktif.

Pada ketinggian di atas 100 km, atmosfer juga kehilangan sifat luar biasa lainnya - kemampuan untuk menyerap, menghantarkan, dan mentransfer energi panas melalui konveksi (yaitu, melalui pencampuran udara). Artinya, berbagai elemen perlengkapan, perlengkapan stasiun luar angkasa orbit tidak akan bisa didinginkan dari luar seperti yang biasa dilakukan di pesawat terbang - dengan bantuan jet udara dan radiator udara. Pada ketinggian ini, seperti di ruang angkasa pada umumnya, satu-satunya cara untuk mentransfer panas adalah radiasi termal.

Sejarah pembentukan atmosfer

Menurut teori yang paling umum, atmosfer bumi telah berada dalam tiga komposisi berbeda dari waktu ke waktu. Awalnya, itu terdiri dari gas ringan (hidrogen dan helium) yang ditangkap dari ruang antarplanet. Inilah yang disebut atmosfer primer (sekitar empat miliar tahun yang lalu). Pada tahap selanjutnya, aktivitas vulkanik aktif menyebabkan jenuhnya atmosfer dengan gas selain hidrogen (karbon dioksida, amonia, uap air). Beginilah cara atmosfer sekunder terbentuk (sekitar tiga miliar tahun hingga saat ini). Suasana ini memulihkan. Selanjutnya, proses pembentukan atmosfer ditentukan oleh faktor-faktor berikut:

• kebocoran gas ringan (hidrogen dan helium) ke ruang antarplanet;
• reaksi kimia yang terjadi di atmosfer di bawah pengaruh radiasi ultraviolet, pelepasan petir dan beberapa faktor lainnya.

Secara bertahap, faktor-faktor ini mengarah pada pembentukan atmosfer tersier, yang ditandai dengan kandungan hidrogen yang jauh lebih rendah dan kandungan nitrogen dan karbon dioksida yang jauh lebih tinggi (terbentuk sebagai hasil dari reaksi kimia dari amonia dan hidrokarbon).

Nitrogen

Pembentukan nitrogen N2 dalam jumlah besar disebabkan oleh oksidasi atmosfer amonia-hidrogen oleh molekul oksigen O2, yang mulai keluar dari permukaan planet sebagai hasil fotosintesis, dimulai dari 3 miliar tahun yang lalu. Nitrogen N2 juga dilepaskan ke atmosfer sebagai hasil denitrifikasi nitrat dan senyawa lain yang mengandung nitrogen. Nitrogen dioksidasi oleh ozon menjadi NO lapisan atas suasana.

Nitrogen N2 masuk ke dalam reaksi hanya dalam kondisi tertentu (misalnya, selama pelepasan petir). Oksidasi nitrogen molekuler oleh ozon selama pelepasan listrik digunakan dalam jumlah kecil dalam produksi industri pupuk nitrogen. Oksidasi dengan konsumsi energi rendah dan ubah menjadi biologis bentuk aktif dapat cyanobacteria (ganggang biru-hijau) dan bakteri nodul yang membentuk simbiosis rhizobial dengan kacang-kacangan, yang disebut. pupuk hijau.

Oksigen

Komposisi atmosfer mulai berubah secara radikal dengan munculnya organisme hidup di Bumi, sebagai hasil dari fotosintesis, disertai dengan pelepasan oksigen dan penyerapan karbon dioksida. Awalnya, oksigen dihabiskan untuk oksidasi senyawa tereduksi - amonia, hidrokarbon, besi berbentuk besi yang terkandung di lautan, dll. Pada akhir tahap ini, kandungan oksigen di atmosfer mulai bertambah. Secara bertahap, suasana modern dengan sifat pengoksidasi terbentuk. Karena hal ini menyebabkan perubahan serius dan mendadak dalam banyak proses yang terjadi di atmosfer, litosfer, dan biosfer, peristiwa ini disebut Bencana Oksigen.

Selama Fanerozoikum, komposisi atmosfer dan kandungan oksigen mengalami perubahan. Mereka berkorelasi terutama dengan laju pengendapan batuan sedimen organik. Jadi, selama periode akumulasi batubara, kandungan oksigen di atmosfer ternyata jauh melebihi level modern.

Karbon dioksida

Kandungan CO2 di atmosfer bergantung pada aktivitas vulkanik dan proses kimiawi di kulit bumi, tetapi yang terpenting - pada intensitas biosintesis dan dekomposisi bahan organik di biosfer bumi. Hampir seluruh biomassa planet saat ini (sekitar 2,4 1012 ton) terbentuk karena karbon dioksida, nitrogen, dan uap air yang terkandung di dalamnya. udara atmosfer. Terkubur di lautan, di rawa-rawa dan di hutan, bahan organik berubah menjadi batu bara, minyak, dan gas alam.

gas mulia

Sumber gas lembam - argon, helium, dan kripton - adalah letusan gunung berapi dan peluruhan unsur radioaktif. Bumi secara keseluruhan dan atmosfer khususnya terkuras dalam gas inert dibandingkan dengan ruang angkasa. Dipercayai bahwa alasannya terletak pada kebocoran gas yang terus menerus ke ruang antarplanet.

Polusi udara

Baru-baru ini, manusia mulai mempengaruhi evolusi atmosfer. Hasil dari aktivitasnya adalah peningkatan konstan kandungan karbon dioksida di atmosfer akibat pembakaran bahan bakar hidrokarbon yang terakumulasi pada zaman geologis sebelumnya. Sejumlah besar CO2 dikonsumsi selama fotosintesis dan diserap oleh lautan dunia. Gas ini memasuki atmosfer melalui dekomposisi batuan karbonat dan bahan organik tumbuhan dan hewan, serta karena kegiatan vulkanisme dan produksi manusia. Selama 100 tahun terakhir, kandungan CO2 di atmosfer meningkat sebesar 10%, dengan sebagian besar (360 miliar ton) berasal dari pembakaran bahan bakar. Jika laju pertumbuhan pembakaran bahan bakar terus berlanjut, maka dalam 200-300 tahun mendatang jumlah CO2 di atmosfer akan berlipat ganda dan dapat menyebabkan perubahan iklim global.

Pembakaran bahan bakar merupakan sumber utama gas pencemar (CO, NO, SO2). Sulfur dioksida dioksidasi oleh oksigen udara menjadi SO3, dan oksida nitrat menjadi NO2 di atmosfer bagian atas, yang pada gilirannya berinteraksi dengan uap air, dan menghasilkan asam sulfat H2SO4 dan asam nitrat HNO3 jatuh ke permukaan bumi dalam bentuk so- ditelepon. hujan asam. Penggunaan mesin pembakaran internal menyebabkan polusi udara yang signifikan dengan nitrogen oksida, hidrokarbon dan senyawa timbal (tetraetil timbal) Pb(CH3CH2)4.

Polusi aerosol di atmosfer disebabkan oleh penyebab alami (letusan gunung berapi, badai debu, air laut dan serbuk sari tanaman, dll.), dan aktivitas ekonomi manusia (penambangan bijih dan bahan bangunan, pembakaran bahan bakar, produksi semen, dll.). Penghapusan materi partikulat secara intensif dalam skala besar ke atmosfer adalah salah satunya kemungkinan penyebab perubahan iklim planet.

(Dikunjungi 262 kali, 1 kunjungan hari ini)