trăim pe fundul unui ocean invizibil numit atmosferă ,un strat de gaze care înconjoară planeta noastră. Azotul și oxigenul reprezintă 99% din gazele din aerul uscat, argonul, dioxidul de carbon, heliul, neonul și alte gaze alcătuind porțiuni minute. Vaporii de apă și praful fac parte și din atmosfera Pământului. Alte planete și luni au atmosfere foarte diferite, iar unele nu au deloc atmosfere.,atmosfera este atât de răspândită încât abia o observăm, totuși greutatea ei este egală cu un strat de apă mai mare de 10 metri (34 de picioare) care acoperă întreaga planetă. Cele 30 de kilometri de Jos (19 mile) ale atmosferei conțin aproximativ 98% din masa sa. Atmosfera-aerul—este mult mai subțire la altitudini mari. Nu există atmosferă în spațiu.
Oamenii de știință spun că multe dintre gazele din atmosfera noastră au fost evacuate în aer de vulcani timpurii. În acel moment, ar fi existat puțin sau deloc oxigen liber în jurul Pământului., Oxigenul liber constă din molecule de oxigen care nu sunt atașate la un alt element, cum ar fi carbonul (pentru a forma dioxid de carbon) sau hidrogenul (pentru a forma apă).
oxigenul liber poate fi adăugat în atmosferă de organisme primitive, probabil bacterii, în timpul fotosintezei. Fotosinteza este procesul pe care o plantă sau alt autotrof îl folosește pentru a produce alimente și oxigen din dioxid de carbon și apă. Mai târziu, forme mai complexe de viață a plantelor au adăugat mai mult oxigen în atmosferă. Oxigenul din atmosfera de astăzi a durat probabil milioane de ani pentru a se acumula.,
atmosfera acționează ca un filtru gigantic, păstrând majoritatea radiațiilor ultraviolete în timp ce lasă razele de încălzire ale soarelui. Radiația ultravioletă este dăunătoare pentru lucrurile vii și este ceea ce provoacă arsuri solare. Căldura solară, pe de altă parte, este necesară pentru toată viața de pe Pământ.
atmosfera Pământului are o structură stratificată. De la sol spre cer, straturile sunt troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera și exosfera. Un alt strat, numit ionosferă, se extinde de la mezosferă la exosferă. Dincolo de exosferă este spațiul cosmic., Limitele dintre straturile atmosferice nu sunt clar definite și se schimbă în funcție de latitudine și sezon.troposfera troposfera este cel mai mic strat atmosferic. În medie, troposfera se extinde de la sol la aproximativ 10 kilometri (6 mile) înălțime, variind de la aproximativ 6 kilometri (4 mile) la poli până la mai mult de 16 kilometri (10 mile) la ecuator. Partea superioară a troposferei este mai mare vara decât iarna.
aproape toată vremea se dezvoltă în troposferă, deoarece conține aproape toți vaporii de apă ai atmosferei., Nori, de la ceață joasă până la tunete până la cirrus de mare altitudine, se formează în troposferă. Masele de aer, zonele sistemelor de înaltă presiune și joasă presiune, sunt deplasate de vânturi în troposferă. Aceste sisteme meteorologice duc la schimbări meteorologice zilnice, precum și la modele meteorologice sezoniere și sisteme climatice, cum ar fi El Nino.
aerul din troposferă se subțiază pe măsură ce altitudinea crește. Există mai puține molecule de oxigen în vârful muntelui Everest, Nepal, de exemplu, decât există pe o plajă din Hawaii. Acesta este motivul pentru care alpinistii folosesc adesea canistre de oxigen atunci cand urca varfuri inalte., Aerul subțire este, de asemenea, motivul pentru care elicopterele au dificultăți de manevră la altitudini mari. De fapt, un elicopter nu a putut ateriza pe Muntele Everest până în 2005.
pe măsură ce aerul din troposferă se subțiază, temperatura scade. Acesta este motivul pentru care vârfurile munților sunt de obicei mult mai reci decât văile de dedesubt. Oamenii de știință credeau că temperatura continua să scadă pe măsură ce altitudinea creștea dincolo de troposferă. Dar datele colectate cu baloane meteorologice și rachete au arătat că nu este cazul. În stratosfera inferioară, temperatura rămâne aproape constantă., Pe măsură ce altitudinea crește în stratosferă, temperatura crește de fapt.
căldura solară pătrunde cu ușurință în troposferă. Acest strat absoarbe, de asemenea, căldura care se reflectă înapoi de la sol într-un proces numit efect de seră. Efectul de seră este necesar pentru viața pe Pământ. Cele mai abundente gaze cu efect de seră din atmosferă sunt dioxidul de carbon, vaporii de apă și metanul.
vânturi rapide, de mare altitudine, numite fluxuri de jet, se învârt în jurul planetei, în apropierea limitei superioare a troposferei. Jet fluxuri sunt extrem de importante pentru industria aeriană., Aeronavele economisesc timp și bani zburând în fluxuri de jet în loc de troposfera inferioară, unde aerul este mai gros. stratosfera troposfera tinde să se schimbe brusc și violent, dar stratosfera este calmă. Stratosfera se extinde de la tropopauză, limita superioară a troposferei, la aproximativ 50 de kilometri (32 de mile) deasupra suprafeței Pământului.
vânturi orizontale puternice suflă în stratosferă, dar există puține turbulențe. Acest lucru este ideal pentru avioanele care pot zbura în această parte a atmosferei.
stratosfera este foarte uscată și norii sunt rare., Cei care fac forma sunt subțiri și wispy. Ele sunt numite nori de perle. Uneori se numesc nori de mătase-de-perle, deoarece culorile lor arată ca cele din interiorul unei cochilii de moluște.
stratosfera este crucială pentru viața de pe Pământ, deoarece conține cantități mici de ozon, o formă de oxigen care împiedică razele UV dăunătoare să ajungă pe Pământ. Regiunea din stratosferă unde se găsește această coajă subțire de ozon se numește stratul de ozon. Stratul de ozon al stratosferei este neuniform și mai subțire în apropierea polilor. Cantitatea de ozon din atmosfera Pământului scade constant., Oamenii de știință au legat utilizarea de substanțe chimice, cum ar fi clorofluorocarburi (CFC) la epuizarea stratului de ozon.
mezosfera
mezosfera se extinde de la stratopauză (limita superioară a stratosferei) la aproximativ 85 de kilometri (53 de mile) deasupra suprafeței Pământului. Aici, temperaturile încep din nou să scadă.
mezosfera are cele mai reci temperaturi din atmosferă, scufundând până la -120 grade Celsius (-184 grade Fahrenheit sau 153 kelvin). Mezosfera are, de asemenea, cei mai înalți nori ai atmosferei. Pe vreme senină, uneori le puteți vedea ca niște șuvițe argintii imediat după apusul soarelui., Ele sunt numite nori noctilucenți sau nori strălucitori de noapte. Mezosfera este atât de rece încât norii noctilucenți sunt de fapt vapori de apă înghețați—nori de gheață.
stelele căzătoare—arderea aprinsă a meteorilor, a prafului și a rocilor din spațiul cosmic—sunt vizibile în mezosferă. Cele mai multe stele de fotografiere au dimensiunea unui bob de nisip și ard înainte de a intra în stratosferă sau troposferă. Cu toate acestea, unii meteori au dimensiunea pietricelelor sau chiar a bolovanilor., Straturile lor exterioare ard în timp ce aleargă prin mezosferă, dar sunt suficient de masive pentru a cădea prin atmosfera inferioară și a se prăbuși pe Pământ ca meteoriți.
mezosfera este partea cea mai puțin înțeleasă a atmosferei Pământului. Este prea mare pentru aeronave sau baloane meteorologice să funcționeze, dar prea scăzut pentru nave spațiale. Rachetele de sondare au furnizat meteorologilor și astronomilor singurele date semnificative despre această parte importantă a atmosferei. Rachetele de sondare sunt instrumente de cercetare fără pilot care colectează date în timpul zborurilor sub-orbitale.,
poate pentru că mezosfera este atât de puțin înțeleasă, ea găzduiește două mistere meteorologice: Sprite și elfi. Spritele sunt descărcări electrice roșiatice, verticale, care apar deasupra tunetelor, în stratosfera superioară și mezosferă. Elfii sunt descărcări slabe, în formă de halo, care apar și mai sus în mezosferă.ionosfera ionosfera se extinde de la jumătatea superioară a mezosferei până la exosferă. Acest strat atmosferic conduce electricitatea.
ionosfera este numită pentru ionii creați de particule energetice din lumina soarelui și din spațiul cosmic., Ionii sunt atomi în care numărul de electroni nu este egal cu numărul de protoni, dând atomului o sarcină pozitivă (mai puțini electroni decât protonii) sau negativă (mai mulți electroni decât protonii). Ionii sunt creați ca raze X puternice, iar razele UV bat electronii de pe atomi.
ionosfera—un strat de electroni și ioni liberi-reflectă undele radio. Guglielmo Marconi, „Tatăl fără Fir,” a ajutat dovedi acest lucru în 1901, când a trimis un semnal radio din Cornwall, Anglia, la St. John ‘ s, Newfoundland, Canada., Experimentul lui Marconi a demonstrat că semnalele radio nu au călătorit în linie dreaptă, ci au sărit de pe un strat atmosferic—ionosfera.
ionosfera este împărțită în straturi distincte, numite straturile D, E, F1 și F2. Ca toate celelalte părți ale atmosferei, aceste straturi variază în funcție de sezon și latitudine. Schimbările în ionosferă se întâmplă de fapt zilnic. Stratul d scăzut, care absoarbe undele radio de înaltă frecvență, iar stratul E dispare de fapt noaptea, ceea ce înseamnă că undele radio pot ajunge mai sus în ionosferă., De aceea, posturile de radio AM își pot extinde raza de acțiune cu sute de kilometri în fiecare noapte.
ionosfera reflectă, de asemenea, particule din vântul solar, fluxul de particule foarte încărcate evacuate de soare. Aceste afișaje electrice creează Aurore (afișaje luminoase) numite luminile nordice și sudice.
termosfera
termosfera este cel mai gros strat din atmosferă. Numai cele mai ușoare gaze—mai ales oxigen, heliu și hidrogen—se găsesc aici.,
termosfera se extinde de la mezopauză (limita superioară a mezosferei) la 690 kilometri (429 mile) deasupra suprafeței Pământului. Aici, moleculele de gaz împrăștiate subțire absorb razele x și radiațiile ultraviolete. Acest proces de absorbție propulsează moleculele din termosferă la viteze mari și temperaturi ridicate. Temperaturile din termosferă se pot ridica la 1.500 de grade Celsius (2.732 grade Fahrenheit sau 1.773 kelvin).
deși temperatura este foarte ridicată, nu există prea multă căldură. Cum e posibil?, Căldura este creată atunci când moleculele se excită și transferă energia de la o moleculă la alta. Căldura se întâmplă într-o zonă cu presiune ridicată (gândiți-vă la fierberea apei într-o oală). Deoarece există o presiune foarte mică în termosferă, există puțin transfer de căldură.
Telescopul Spațial Hubble și Stația Spațială Internațională (ISS) orbitează Pământul în termosferă. Chiar dacă termosfera este al doilea cel mai înalt strat al atmosferei Pământului, sateliții care operează aici se află pe „orbita Pământului scăzut.,”
exosfera
zona fluctuantă dintre termosferă și exosferă se numește turbopauză. Cel mai scăzut nivel al exosferei se numește exobază. La limita superioară a exosferei, ionosfera se contopește cu spațiul interplanetar sau spațiul dintre planete.
exosfera se extinde și se contractă pe măsură ce intră în contact cu furtunile solare. În furtunile solare particulele sunt aruncate prin spațiu de la evenimente explozive de pe soare, cum ar fi rachete solare și ejecții coronale de masă (CME).,
furtunile solare pot stoarce exosfera la doar 1.000 de kilometri (620 mile) deasupra pământului. Când soarele este calm, exosfera se poate extinde la 10.000 de kilometri (6.214 mile).
hidrogenul, cel mai ușor element din univers, domină atmosfera subțire a exosferei. Sunt prezente doar urme de heliu, dioxid de carbon, oxigen și alte gaze.
mulți sateliți meteorologici orbitează Pământul în exosferă. Partea inferioară a exosferei include orbita Pământului scăzut, în timp ce orbita Pământului mediu este mai mare în atmosferă.,
limita superioară a exosferei este vizibilă în imaginile din satelit ale Pământului. Numită geocorona, este iluminarea albastră fuzzy care înconjoară Pământul.
atmosfere extraterestre
toate planetele din sistemul nostru solar au atmosfere. Majoritatea acestor atmosfere sunt radical diferite de cele ale Pământului, deși conțin multe dintre aceleași elemente.
sistemul solar are două tipuri majore de planete: planete terestre (Mercur, Venus, Pământ și Marte) și giganți gazoși (Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun)., atmosfera planetelor terestre este oarecum similară cu cea a Pământului. atmosfera lui Mercur conține doar o exosferă subțire dominată de hidrogen, heliu și oxigen. Atmosfera lui Venus este mult mai groasă decât cea a Pământului, împiedicând o vedere clară a planetei. Atmosfera sa este dominată de dioxid de carbon, și caracteristici vartej nori de acid sulfuric. Atmosfera de pe Marte este dominată și de dioxid de carbon, deși spre deosebire de Venus, este destul de subțire.
giganții de gaze sunt compuși din gaze. Atmosferele lor sunt aproape în întregime hidrogen și heliu., Prezența metanului în atmosferele Uranus și Neptun conferă planetelor culoarea lor albastră strălucitoare.
în atmosferele inferioare ale lui Jupiter și Saturn, nori de apă, amoniac și hidrogen sulfurat formează benzi clare. Vânturile rapide separă benzile de culoare deschisă, numite zone, de benzile de culoare închisă, numite curele. Alte fenomene meteorologice, cum ar fi cicloanele și fulgerul, creează modele în zone și centuri. Marea Pată Roșie a lui Jupiter este un ciclon vechi de secole, care este cea mai mare furtună din Sistemul solar.
lunile unor planete au propriile lor atmosfere., Cea mai mare lună a lui Saturn, Titan, are o atmosferă groasă formată în mare parte din azot și metan. Modul în care lumina soarelui descompune metanul în ionosfera lui Titan ajută la conferirea lunii o culoare portocalie.
majoritatea corpurilor cerești, inclusiv toți asteroizii din centura de asteroizi și luna noastră, nu au atmosfere. Lipsa unei atmosfere pe lună înseamnă că nu are vreme. Fără vânt sau apă care să le erodeze, multe cratere de pe lună sunt acolo de sute și chiar mii de ani.,
modul în care atmosfera unui corp ceresc este structurată și din ce este făcută permite astrobiologilor să speculeze ce fel de viață ar putea să susțină planeta sau luna. Atmosferele, atunci, sunt markeri importanți în explorarea spațiului.
O planetă sau atmosfera lunii trebuie să conțină substanțe chimice specifice pentru a susține viața așa cum o știm. Aceste substanțe chimice includ hidrogen, oxigen, azot și carbon. Deși Venus, Marte și Titan au gaze atmosferice similare, nu există nicăieri în sistemul solar în afară de pământ cu o atmosferă capabilă să susțină viața., Atmosfera lui Venus este mult prea groasă, Marte mult prea subțire, iar Titan mult prea rece.