vi lever på botten av ett osynligt hav som kallas atmosfären, ett lager av gaser som omger vår planet. Kväve och syre står för 99 procent av gaserna i torr luft, med argon, koldioxid, helium, neon och andra gaser som utgör små portioner. Vattenånga och damm är också en del av jordens atmosfär. Andra planeter och månar har mycket olika atmosfärer, och vissa har inga atmosfärer alls.,
atmosfären är så spridd att vi knappt märker det, men dess vikt är lika med ett lager vatten mer än 10 meter (34 fot) djupt som täcker hela planeten. Atmosfärens botten 30 kilometer (19 miles) innehåller cirka 98 procent av dess massa. Atmosfären-luft-är mycket tunnare vid höga höjder. Det finns ingen atmosfär i rymden.
forskare säger att många av gaserna i vår atmosfär kastades ut i luften av tidiga vulkaner. Vid den tiden skulle det ha funnits lite eller inget fritt syre runt jorden., Fritt syre består av syremolekyler som inte är fästa vid ett annat element, som kol (för att bilda koldioxid) eller väte (för att bilda vatten).
fritt syre kan ha tillsatts i atmosfären av primitiva organismer, troligen bakterier, under fotosyntesen. Fotosyntes är processen en växt eller annan autotroph använder för att göra mat och syre från koldioxid och vatten. Senare tillsatte mer komplexa former av växtliv mer syre till atmosfären. Syret i dagens atmosfär tog förmodligen miljontals år att ackumulera.,
atmosfären fungerar som ett gigantiskt filter, hålla ut mest ultraviolett strålning samtidigt släppa in solens värmande strålar. Ultraviolett strålning är skadlig för levande saker, och är det som orsakar solbränna. Solvärme är å andra sidan nödvändig för allt liv på jorden.
jordens atmosfär har en skiktad struktur. Från marken mot himlen är skikten troposfären, stratosfären, mesosfären, termosfären och exosfären. Ett annat lager, kallat jonosfären, sträcker sig från mesosfären till exosfären. Bortom exosfären är yttre rymden., Gränserna mellan atmosfäriska skikt är inte klart definierade och ändras beroende på latitud och säsong.
troposfären
troposfären är det lägsta atmosfäriska skiktet. I genomsnitt sträcker sig troposfären från marken till ca 10 kilometer (6 miles) hög, från ca 6 kilometer (4 miles) vid polerna till mer än 16 kilometer (10 miles) vid ekvatorn. Toppen av troposfären är högre på sommaren än på vintern.
nästan allt väder utvecklas i troposfären eftersom det innehåller nästan alla atmosfärens vattenånga., Moln, från låglänta dimma till thunderheads till hög höjd cirrus, bildar sig i troposfären. Luftmassor, områden med högt tryck och lågtryckssystem, flyttas av vindar i troposfären. Dessa vädersystem leder till dagliga väderförändringar samt säsongens vädermönster och klimatsystem, såsom El Nino.
luft i troposfären tunnar när höjden ökar. Det finns färre syremolekyler på toppen av Mount Everest, Nepal, till exempel, än det finns på en strand på Hawaii. Därför använder bergsklättrare ofta behållare av syre när de klättrar höga toppar., Tunn luft är också varför helikoptrar har svårt att manövrera på höga höjder. Faktum är att en helikopter inte kunde landa på Mount Everest förrän 2005.
som luft i troposfären minskar temperaturen. Det är därför bergstoppar är oftast mycket kallare än Dalarna under. Forskare brukade tänka att temperaturen fortsatte att sjunka när höjden ökade bortom troposfären. Men data som samlats in med väderballonger och raketer har visat att detta inte är fallet. I den nedre stratosfären förblir temperaturen nästan konstant., När höjden ökar i stratosfären ökar temperaturen faktiskt.
solvärme tränger lätt in i troposfären. Detta skikt absorberar också värme som reflekteras tillbaka från marken i en process som kallas växthuseffekten. Växthuseffekten är nödvändig för livet på jorden. Atmosfärens mest rikliga växthusgaser är koldioxid, vattenånga och metan.
snabba, hög höjd vindar kallas jetströmmar virvlar runt planeten nära den övre gränsen av troposfären. Jetströmmar är oerhört viktiga för flygindustrin., Flygplan sparar tid och pengar genom att flyga i jetströmmar istället för den nedre troposfären, där luften är tjockare.
stratosfären
troposfären tenderar att förändras plötsligt och våldsamt, men stratosfären är lugn. Stratosfären sträcker sig från tropopausen, den övre gränsen för troposfären, till ca 50 kilometer (32 miles) ovanför jordens yta.
starka horisontella vindar blåser i stratosfären, men det finns lite turbulens. Detta är idealiskt för flygplan som kan flyga i denna del av atmosfären.
stratosfären är mycket torr och moln är sällsynta., De som bildar är tunna och stripig. De kallas nacreous moln. Ibland kallas de pärlemor moln eftersom deras färger ser ut som de inuti ett molluskskal.
stratosfären är avgörande för livet på jorden eftersom den innehåller små mängder ozon, en form av syre som förhindrar skadliga UV-strålar från att nå jorden. Regionen inom stratosfären där detta tunna skal av ozon finns kallas ozonskiktet. Stratosfärens ozonskikt är ojämnt och tunnare nära polerna. Mängden ozon i jordens atmosfär minskar stadigt., Forskare har kopplat användningen av kemikalier som klorfluorkarboner (CFC) till ozonnedbrytning.
mesosfären
mesosfären sträcker sig från stratopausen (stratosfärens övre gräns) till cirka 85 kilometer (53 miles) ovanför jordens yta. Här börjar temperaturen igen falla.
mesosfären har de kallaste temperaturerna i atmosfären, doppa så lågt som -120 grader Celsius (-184 grader Fahrenheit, eller 153 kelvin). Mesosfären har också atmosfärens högsta moln. Vid klart väder kan du ibland se dem som silverfärgade wisps omedelbart efter solnedgången., De kallas noctilucent moln, eller natt-lysande moln. Mesosfären är så kall att noctilucent moln är faktiskt frysta vattenånga-is moln.
skytte stjärnor—den eldiga utbrändhet av meteorer, damm och stenar från yttre rymden—är synliga i mesosfären. De flesta skjutstjärnor är storleken på ett sandkorn och brinner upp innan de går in i stratosfären eller troposfären. Men vissa meteorer är storleken på stenar eller till och med stenblock., Deras yttre lager brinner när de tävlar genom mesosfären, men de är massiva nog att falla genom den nedre atmosfären och krascha till jorden som meteoriter.
mesosfären är den minst förstådda delen av jordens atmosfär. Det är för högt för flygplan eller väderballonger att fungera, men för lågt för rymdfarkoster. Klingande raketer har gett meteorologer och astronomer deras enda betydande uppgifter om denna viktiga del av atmosfären. Sondraketer är obemannade forskningsinstrument som samlar in data under omloppsflygningar.,
kanske eftersom mesosfären är så lite förstådd, är det hem för två meteorologiska mysterier: sprites och alver. Sprites är rödaktiga, vertikala elektriska urladdningar som förekommer högt över thunderheads, i övre stratosfären och mesosfären. Alverna är svaga, halo-formade urladdningar som verkar ännu högre i mesosfären.
jonosfären
jonosfären sträcker sig från den övre halvan av mesosfären ända till exosfären. Detta atmosfäriska skikt leder elektricitet.
jonosfären är uppkallad efter joner som skapats av energiska partiklar från solljus och yttre rymden., Joner är atomer där antalet elektroner inte motsvarar antalet protoner, vilket ger atomen en positiv (färre elektroner än protoner) eller negativ (fler elektroner än protoner) laddning. Joner skapas som kraftfulla röntgenstrålar och UV-strålar slår elektroner av atomer.
jonosfären—ett lager av fria elektroner och joner—reflekterar radiovågor. Guglielmo Marconi,” Fadern till Wireless”, hjälpte till att bevisa detta 1901 när han skickade en radiosignal från Cornwall, England, till St John ’ s, Newfoundland, Kanada., Marconis experiment visade att radiosignaler inte färdades i en rak linje, men studsade av ett atmosfäriskt lager-jonosfären.
jonosfären är uppdelad i olika lager, som kallas D, E, F1 och F2-skikten. Liksom alla andra delar av atmosfären varierar dessa lager med säsong och latitud. Förändringar i jonosfären sker faktiskt dagligen. Det låga D-skiktet, som absorberar högfrekventa radiovågor, och e-skiktet försvinner faktiskt på natten, vilket innebär att radiovågor kan nå högre in i jonosfären., Därför kan AM-radiostationer förlänga sitt sortiment med hundratals kilometer varje natt.
jonosfären reflekterar också partiklar från solvinden, strömmen av högladdade partiklar som kastas ut av solen. Dessa elektriska skärmar skapar norrsken (ljusdisplayer) kallas norra och Södra ljus.
termosfären
termosfären är det tjockaste lagret i atmosfären. Endast de lättaste gaserna—mestadels syre, helium och väte-finns här.,
termosfären sträcker sig från mesopausen (mesosfärens övre gräns) till 690 kilometer (429 miles) ovanför jordens yta. Här absorberar tunna utspridda gasmolekyler röntgenstrålar och ultraviolett strålning. Denna absorptionsprocess Driver molekylerna i termosfären till stora hastigheter och höga temperaturer. Temperaturer i termosfären kan stiga till 1,500 grader Celsius (2,732 grader Fahrenheit, eller 1,773 kelvin).
även om temperaturen är mycket hög, det finns inte mycket värme. Hur är det möjligt?, Värme skapas när molekyler blir upphetsade och överför energi från en molekyl till en annan. Värme händer i ett område med högt tryck (tänk på vatten som kokar i en kruka). Eftersom det finns mycket lite tryck i termosfären finns det liten värmeöverföring.
Rymdteleskopet Hubble och den internationella rymdstationen (ISS) kretsar runt jorden i termosfären. Även om termosfären är det näst högsta lagret av jordens atmosfär, är satelliter som arbetar här i ” lågjordisk omloppsbana.,”
exosfären
det fluktuerande området mellan termosfären och exosfären kallas turbopausen. Den lägsta nivån av exosfären kallas exobasen. Vid exosfärens övre gräns går jonosfären samman med interplanetärt utrymme eller utrymmet mellan planeter.
exosfären expanderar och kontrakterar när den kommer i kontakt med solstormar. I solstormar flungas partiklar genom rymden från Explosiva händelser på solen, såsom solfläckar och koronala massutstötningar (CMEs).,
solstormar kan pressa exosfären till bara 1000 kilometer (620 miles) ovanför jorden. När solen är lugn kan exosfären förlänga 10 000 kilometer (6,214 miles).
väte, det lättaste elementet i universum, dominerar exosfärens tunna atmosfär. Endast spårmängder helium, koldioxid, syre och andra gaser är närvarande.
många väder satelliter bana jorden i exosfären. Den nedre delen av exosfären innefattar lågjordisk bana, medan medeljordens bana är högre i atmosfären.,
exosfärens övre gräns är synlig i satellitbilder av jorden. Kallas geocorona, det är den fuzzy blå belysningen som cirklar jorden.
utomjordiska atmosfärer
alla planeter i vårt solsystem har atmosfärer. De flesta av dessa atmosfärer skiljer sig radikalt från jordens, även om de innehåller många av samma element.
solsystemet har två huvudtyper av planeter: markplaneter (Kvicksilver, Venus, Jord och Mars) och gasjättar (Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus).,
atmosfären i de markplaneter är något liknande jordens. Mercurys atmosfär innehåller endast en tunn exosfär som domineras av väte, helium och syre. Venus atmosfär är mycket tjockare än jordens, vilket förhindrar en tydlig bild av planeten. Dess atmosfär domineras av koldioxid, och har virvlande moln av svavelsyra. Atmosfären på Mars domineras också av koldioxid, men till skillnad från Venus är den ganska tunn.
gasjättar består av gaser. Deras atmosfärer är nästan helt väte och helium., Närvaron av metan i atmosfären i Uranus och Neptunus ger planeterna sin ljusblå färg.
i Jupiters och Saturnus nedre atmosfärer bildar moln av vatten, ammoniak och vätesulfid tydliga band. Snabba vindar separerar ljusa band, kallade zoner, från mörkfärgade band, kallade Bälten. Andra väderfenomen, som cykloner och blixtar, skapar mönster i zonerna och bälten. Jupiters stora röda fläck är en århundraden gammal cyklon som är den största stormen i solsystemet.
månarna på vissa planeter har sina egna atmosfärer., Saturnus största måne, Titan, har en tjock atmosfär gjord mestadels av kväve och metan. Hur solljus bryter upp metan i Titans jonosfär hjälper till att ge månen en orange färg.
de flesta himlakroppar, inklusive alla asteroider i asteroidbältet och vår egen måne, har inte atmosfärer. Bristen på en atmosfär på månen innebär att den inte upplever väder. Utan vind eller vatten för att erodera dem har många kratrar på månen varit där i hundratals och till och med tusentals år.,
hur en himmelsk kropps atmosfär är strukturerad och vad den är gjord av tillåter astrobiologer att spekulera i vilken typ av liv planeten eller månen kan stödja. Atmosfärer är då viktiga markörer i rymdutforskning.
en planet eller månens atmosfär måste innehålla specifika kemikalier för att stödja livet som vi känner till det. Dessa kemikalier inkluderar väte, syre, kväve och kol. Även om Venus, Mars och Titan har liknande atmosfäriska gaser finns det ingenstans i solsystemet förutom jorden med en atmosfär som kan stödja livet., Venus ’atmosfär är alldeles för tjock, Mars’ alldeles för tunn, och Titan ’ s alldeles för kallt.